@phdthesis{Stolt2016,
  author    = {Claudia Stolt},
  title     = {Funktion von Nrf2 und Glutathion bei Infektionen mit Burkholderia pseudomallei},
  journal    = {Function of Nrf2 and glutathione during infections with Burkholderia pseudomallei},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-002453-4},
  year      = {2016},
  abstract  = {Infektionserkrankungen k{\"o}nnen im Wirt oxidativen Stress hervorrufen, da dieser zur gezielten Abwehr von Mikroorganismen mithilfe bestimmter Immunzellen erhebliche Mengen an reaktiven Sauerstoff- und Stickstoffspezies produziert. Dabei wird v. a. der Aktivit{\"a}t der NADPH-Oxidase, und weniger der induzierbaren NO-Synthase, eine wichtige Rolle bei der Eliminierung von B. pseudomallei zugeschrieben (Utaisincharoen et al. 2001; Breitbach et al. 2006), was sich wiederum toxisch auf k{\"o}rpereigenes Gewebe auswirken kann. Unter diesen Umst{\"a}nden ist ein gut funktionierendes, antioxidatives Schutzsystem der Zellen von essentieller Bedeutung. In dem Zusammenhang sollte zum einen die antioxidative Funktion des Transkriptionsfaktors Nrf2, und zum anderen die Bedeutung des Glutathion-Redoxsystems bei Infektionen mit dem Gram-negativen, fakultativ intrazellul{\"a}ren Erreger der Melioidose, Burkholderia pseudomallei, gekl{\"a}rt werden. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Infektion von Makrophagen und Hepatomzellen mit B. pseudomallei zur nukle{\"a}ren Translokation von Nrf2 und somit dessen Aktivierung beitr{\"a}gt. Die infektionsbedingte Induktion von Nrf2 auf Genexpressionsebene wurde in Makrophagen, jedoch nicht in Hepatomzellen, festgestellt. Dar{\"u}ber hinaus wurde die Genexpression des Transkriptionsfaktors in den Organen von infizierten C57BL/6-M{\"a}usen unterschiedlich reguliert. Die Anwesenheit von Nrf2 in Nrf2+/+-Makrophagen bzw. die Aktivierung von Nrf2 durch Stimulatoren verbesserten das intrazellul{\"a}re {\"U}berleben von B. pseudomallei in den Immunzellen, wohingegen in infizierten Hepatomzellen das Replikationsverm{\"o}gen des Pathogens durch Nrf2 eingeschr{\"a}nkt wurde. In vitro-Infektionsversuche mit anderen Bakterien wiesen zudem auf einen Erreger-spezifischen Einfluss von Nrf2 hin. Des Weiteren war die proinflammatorische Antwort von Makrophagen durch Nrf2 tendenziell, aber nicht signifikant, erh{\"o}ht. Im pulmonalen in vivo-Infektionsmodell hatte Nrf2 weder einen Einfluss auf das Wachstum von B. pseudomallei in Leber, Lunge und Milz infizierter Tiere, noch auf die Sekretion inflammatorischer Mediatoren im Serum. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Nrf2 weniger durch die Modulation der proinflammatorischen Immunantwort, als vielmehr durch die Regulation ARE-abh{\"a}ngiger, antioxidativer Proteine unterschiedlich auf die mikrobielle Abwehr in vitro und in vivo einwirkt. Im zweiten Teil der Arbeit sollte daher die Rolle von Glutathion (GSH) und den an seiner Biosynthese bzw. Regeneration beteiligten Enzymen, Glutamatcysteinligase (Gcl) sowie Glutathionreduktase (Gsr), bei der Infektion mit B. pseudomallei untersucht werden. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Genexpression der Gcl und Gsr in Abh{\"a}ngigkeit von der infektionsbedingten Nrf2-Induktion durch B. pseudomallei in Makrophagen erh{\"o}ht war, wohingegen die Enzyme in den Organen infizierter M{\"a}use unterschiedlich induziert wurden. Die Inhibition der Gcl f{\"u}hrte sowohl in Makrophagen als auch in Hepatomzellen zu einer Reduktion des intrazellul{\"a}ren Gesamt-GSH-Gehaltes, was sich jedoch unterschiedlich auf das Wachstumverhalten von B. pseudomallei in den jeweiligen Zellen auswirkte. Die eingeschr{\"a}nkte GSH-Biosynthese verbesserte zum einen die Pathogenkontrolle in den Makrophagen und im Mausmodell, beg{\"u}nstigte jedoch zum anderen die Replikation des Erregers in Hepatomzellen. Die Hemmung der Regeneration von GSH aus GSSG f{\"u}hrte ebenfalls zu zelltypabh{\"a}ngigen, kontroversen Ergebnissen. Einerseits wirkten sich die Inhibition der Gsr und der damit verbundene GSH-Mangel positiv auf das {\"U}berleben von B. pseudomallei in Makrophagen aus. Andererseits f{\"u}hrte die Gsr-Inhibition in Hepatomzellen zu einem Anstieg des intrazellul{\"a}ren GSH-Gehaltes, was sich in reduzierten Keimzahlen {\"a}u{\"s}erte. Wurde GSH direkt mithilfe eines bestimmten Konjugationspartners, der aber auch f{\"u}r seine Nrf2-induzierende Wirkung bekannt ist, depletiert, so wurde das bakterielle Wachstum in beiden Zelltypen und in den Organen von M{\"a}usen beg{\"u}nstigt. Da der GSH-Gehalt in unseren Infektionsmodellen keinen signifikanten Einfluss auf proinflammatorische Mediatoren hatte, ist anzunehmen, dass die wirtsvermittelten Immunmechanismen eine untergeordnete Rolle bei der Pathogenkontrolle spielen. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit best{\"a}tigen die in der Literatur bereits kontrovers beschriebenen Funktionen von Nrf2 und GSH bei mikrobiellen Infektionen. Es ist anzunehmen, dass sowohl der Nrf2-Signalweg als auch die Nrf2-abh{\"a}ngige Regulation des GSH-Stoffwechsels vorwiegend dem Schutz der Wirtszelle dienen, indem sie das durch eine Infektion hervorgerufene, gest{\"o}rte Gleichgewicht zwischen ROS und Antioxidantien wiederherstellen. Jedoch konnte auch gezeigt werden, dass beide Faktoren unter bestimmten Bedingungen zugunsten des bakteriellen Wachstums genutzt werden k{\"o}nnen, indem das Pathogen die Schutzmechanismen des Wirtes umgeht.},
  language  = {de}
}