@phdthesis{Eiffler2017,
  author    = {Ina Eiffler},
  title     = {Mechanismen der Pathogen-Wirt-Interaktion – St{\"o}rungen der Integrit{\"a}t des Zellverbandes humaner Atemwegsepithelzellen durch das \α-H{\"a}molysin von Staphylococcus aureus},
  journal    = {Mechanisms of Pathogen-Host-Interaction - Effects of \α-Hemolysin from Staphylococcus aureus on the Cell Layer Integrity of Human Airway Epithelial Cells},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-002722-0},
  year      = {2017},
  abstract  = {Staphylococcus aureus, einer der h{\"a}ufigsten Erreger von Pneumonien, Endokardien und Sepsen (Frank et al. 2010), geh{\"o}rt bei nahezu einem Drittel der Bev{\"o}lkerung zur normalen Nasenschleimhautflora (van Belkum et al. 2009) und kann unter bestimmten Risikobedingungen, vor allem in nosokomialer Umgebung, weiter in die unteren Atemwege vordringen und sich dort vermehren (van Belkum et al. 2009, Ahmed et al. 2015). Da das respiratorische Epithel von einer dicken, visk{\"o}sen Mukusschicht bedeckt ist (Knowles \& Boucher 2002), die Bakterien aufgrund ihrer Gr{\"o}{\"s}e kaum durchdringen k{\"o}nnen, liegt die Hypothese nahe, dass es die sehr viel kleineren, l{\"o}slichen Virulenzfaktoren der Bakterien sind, die den Mukus {\"u}berqueren und einen ersten Pathogen-Wirt-Kontakt herstellen k{\"o}nnen. Das l{\"o}sliche, porenbildende α-H{\"a}molysin (H{\"a}molysin a, Hla) ist einer der Haupt-Virulenzfaktor von S. aureus (Spaulding 2012). Studien hatten gezeigt, dass Hla auch in sublytischer Konzentration zu einer Aufl{\"o}sung der Zell-Zell- (Inoshima et al 2012) und Zell-Matrix-Kontakte (Hermann et al. 2015) humaner Atemwegsepithelzellen f{\"u}hrte und so eine L{\"u}ckenbildung im Zellverband induzierte. In vivo k{\"o}nnten solche Hla-vermittelten Prozesse dazu beitragen, dass eine erste Sch{\"a}digung des Epithels erfolgt und die {\"U}berwindung der epithelialen Barriere f{\"u}r S. aures erleichtert wird. Die vorliegende Arbeit konnte in einem ersten Teil zeigen, dass diese Unf{\"a}higkeit von humanen Atemwegsepithelzellen (16HBE14o- und S9), nach Inkubation mit rHla den epithelialen Zusammenhalt aufrecht zu erhalten und entstandene parazellul{\"a}re L{\"u}cken durch aktive Migration zu schlie{\"s}en, auf eine rHla-induzierte Hyperphosphorylierung des fokalen Kontaktproteins Paxillin an Tyrosin 118 (und damit erh{\"o}hten Turnover der fokalen Kontakte) und Hypophosphorylierung des Actin-depolymerisierenden Faktors Cofilin an Serin 3 (und damit verst{\"a}rkten Abbau von Stressfasern) zur{\"u}ckzuf{\"u}hren war. Der Hla-Effekt konnte so in f{\"u}nf Pr{\"u}fgr{\"o}{\"s}en quantifizierbar erfasst werden: (1) Verlust des epithelialen Zusammenhalts, (2) Reorganisation des Actinzytoskeletts, (3) Aufl{\"o}sung fokaler Kontakte, (4) Hyperphosphorylierung von Paxillin und (5) Hypophosphorylierung von Cofilin. Im zweiten Teil der Arbeit wurden diese Pr{\"u}fgr{\"o}{\"s}en herangezogen, um den Mechanismus der Hla-Wirkung genauer aufzukl{\"a}ren. Durch Einsatz einer nichtporenbildenden Mutante rHla-H35L und dem Porenblocker IB201 konnte zun{\"a}chst gezeigt werden, dass f{\"u}r die sch{\"a}digenden Effekte auf den epithelialen Zusammenhalt der Zellen Ausbildung einer funktionellen Hla-Pore notwendig war und nicht Bindungsereignisse der Monomere, der Vorpore oder der Pore allein den Hla-Effekt ausl{\"o}sen konnten. Um die porenabh{\"a}ngigen Ereignisse zu untersuchen, wurden Ionenstr{\"o}me durch die Hla-Pore identifiziert und mit Ionomycin (erzeugt einen Calciumeinstrom) und Gramicidin (erzeugt einen Natriumeinstrom und Membrandepolarisierung) nachgebildet. Beide Ionenstr{\"o}me zusammen konnten den Hla-Effekt nahezu vollst{\"a}ndig erzeugen. Die Ergebnisse wiesen dar{\"u}ber hinaus darauf hin, dass die Hla-erzeugten ionalen Ver{\"a}nderungen an der Membran unterschiedliche Signalver{\"a}nderungen in der Zelle vermittelten: Calciumaktivierte Signalwege schienen vor allem f{\"u}r die beobachtete Paxillin-Phosphorylierung verantwortlich zu sein, w{\"a}hrend ein Natriumeinstrom zu einer Cofilin-Dephosphorylierung f{\"u}hrte. Die genaue Signaltransduktion zwischen Einstrom der Ionen und (De-)Phosphorylierungsereignissen erfordert jedoch noch eine genauere Aufkl{\"a}rung. Des Weiteren konnte die Modellierung der Ionenstr{\"o}me den Hla-Effekt nicht komplett nachbilden, sodass wahrscheinlich zus{\"a}tzliche porenabh{\"a}ngige Signalwege nach Hla-Behandlung (z.B. Verlust von ATP, Baaske \& Richter et al. 2016) aktiviert werden.},
  language  = {de}
}