@phdthesis{Raeth2015,
  author    = {Susann R{\"a}th},
  title     = {Virulenzfaktoren von Staphylococcus aureus und ihre Wirkungen auf humane Atemwegsepithelzellen - Signaltransduktion und zellul{\"a}re Effekte},
  journal    = {Virulence factors of Staphylococcus aureus and their effects on human airway epithelial cells - signal transduction and cellular effects},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-002174-5},
  year      = {2015},
  abstract  = {Die Atemwege sind m{\"o}gliche Eintrittspforten f{\"u}r Staphylococcus aureus in den menschlichen Organismus. Inhalierte Bakterien oder Bakteriencluster kommen initial vermutlich nicht direkt mit den Epithelzellen der Atemwege in Kontakt, sondern nur mit der aufgelagerten Mukusschicht. Die Mikroorganismen nehmen in dieser Situation m{\"o}glicherweise {\"u}ber sekretorische l{\"o}sliche Virulenzfaktoren auf die Funktion der Epithelzellen Einfluss und k{\"o}nnen dadurch das Infektionsgeschehen f{\"u}r sich g{\"u}nstig beeinflussen. Die Behandlung einer Infektion ist oft schwierig, da viele S. aureus-St{\"a}mme resistent gegen{\"u}ber Antibiotika sind. Es ist daher von gro{\"s}em Interesse, mehr {\"u}ber die vielf{\"a}ltigen Interaktionen dieser Bakterien mit ihren eukaryotischen Wirtszellen in Erfahrung zu bringen. Bisher ist nur wenig {\"u}ber die Reaktionen humaner Atemwegsepithelzellen auf Kontakt mit S. aureus-Sekretionsprodukten bekannt, deswegen wurden in dieser Arbeit die Effekte der l{\"o}slichen Virulenzfaktoren, H{\"a}molysin A und B, auf die Zellmorphologie, Zytokinsezernierung und Ca2+-Signaltransduktion in verschiedenen humanen Atemwegsepithelzellen (16HBE14o-, S9, A549) genauer charakterisiert. Unter rHla-Einwirkung konnte in konfluenten Zellrasen die Bildung parazellul{\"a}rer L{\"u}cken beobachtet werden, wobei die St{\"a}rke der Reaktion zelltypspezifisch war. F{\"u}r die in vivo-Situation k{\"o}nnte der Verlust des stabilen Zellverbands bedeuten, dass das Bakterium dadurch die M{\"o}glichkeit erhielte, in den Wirtsorganismus einzudringen. Die Untersuchungen an prim{\"a}ren Nasenepithelzellen unterst{\"u}tzen diese Schlussfolgerung. Hingegen zeigten H{\"a}molysin B und die bakteriellen Zellwandbestandteile Lipoteichons{\"a}ure und Peptidoglykan kaum Effekte auf die Morphologie der Zellen. Durch fluorometrische Messung mit Indo1-beladenen Zellen wurde deutlich, dass die rHla-Behandlung und der daraus resultierende Einbau von Hla-Poren in die Membran der Atemwegsepithelzellen zu einem Ca2+-Einstrom in die Zellen f{\"u}hren. Wurden die A549-Zellen mit h{\"o}heren Hla-Konzentrationen behandelt, war der Ca2+-Einstrom sehr stark und konnte nicht durch den zelleigenen Ca2+-Ausw{\"a}rtstransport kompensiert werden, so dass die intrazellul{\"a}re Ca2+-Konzentration [Ca2+]i stetig anstieg. Diese Ca2+-{\"U}berladung k{\"o}nnte zur Sch{\"a}digung der Zellen oder gar zum Absterben einiger Zellen beigetragen haben, was in den Experimenten mit dem Time lapse-Mikroskop beobachtet wurde. Auch die Behandlung der A549-Zellen mit rHlb, durch dessen Sphingomyelinase-Aktivit{\"a}t Spaltprodukte entstehen k{\"o}nnen, die selbst als Signalmolek{\"u}le fungieren, f{\"u}hrte zu einer leicht ver{\"a}nderten [Ca2+]i in den A549-Zellen. Ob dieses durch Sphingosin-1-Phosphat erfolgt, das in A549-Zellen tats{\"a}chlich ein deutliches Ca2+-Signal erzeugt, oder durch andere Hlb-bedingte Effekte auf die Zellen, wurde nicht abschlie{\"s}end gekl{\"a}rt. Auch der direkte Einfluss der beiden H{\"a}molysine auf die Freisetzung von pro-inflammatorischen Zyto- und Chemokinen aus den Atemwegsepithelzellen unter rHla und rHlb wurde quantitativ bestimmt. Mit Hilfe von FlowCytomix-Kits konnte ebenfalls gezeigt werden, dass beide H{\"a}molysine die Sekretion von IL-6 und IL-8 aus den Zellen bewirken. Um die physiologischen Vorg{\"a}nge im respiratorischen Gewebe nach Kontakt mit S. aureus bzw. dessen Virulenzfaktoren zu ergr{\"u}nden, wurden in dieser Arbeit verschiedene endogene Proteinkinasen und Signalmolek{\"u}le der Atemwegsepithelzellen pharmakologisch inhibiert und untersucht, wie sich die selektive Hemmung der Signaltransduktion auf die L{\"u}ckenbildung im Zellrasen unter der Stimulation mit rHla auswirkt. Da die intrazellul{\"a}re Konzentration von Ca2+-Ionen f{\"u}r die Steuerung der Salz- und Wassersekretion im respiratorischen Gewebe und somit f{\"u}r die Abwehr potentieller Pathogene wichtig ist, wurden f{\"u}r diese Arbeit einige Schl{\"u}sselelemente dieses Systems analysiert. Die Resultate weisen auf eine komplexe Verbindung der Signalwege hin, wobei die Zellantworten h{\"a}ufig Zelltyp-spezifisch waren. Es konnte durch Time lapse-Beobachtungen gezeigt werden, dass Calmodulin, c-Src, Calpaine, die Proteinkinasen A, G, B und C sowie NF-κB den Zellen tendenziell helfen, ihre Zellform unter rHla-Einwirkung zu bewahren. F{\"u}r Calmodulin, die Ca2+/CaM abh{\"a}ngige Kinase II, ERK1/2, p38 und NF-κB wurde eine Beteiligung an der Erh{\"o}hung der Sekretionsraten von IL-8 und IL-6 durch rHla sowie rHlb festgestellt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die untersuchten Signalwege, je nach Intensit{\"a}t der Einwirkung der bakteriellen Faktoren auf die Atemwegsepithelzellen, sowohl zellprotektive als auch Epithel-beeintr{\"a}chtigende Prozesse beeinflussen, jedenfalls aber in die Produktion von Signalen (Freisetzung von Zyto- und Chemokinen) eingebunden sind, die solcherart Epithelzellen in vivo an das Immunsystem eines Wirts senden.},
  language  = {de}
}