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Host-pneumococcal interactions - from the lung to the brain

  • Mechanically ventilated patients are at risk of ventilator-associated pneumonia, a serious infection of the lungs. Not every ventilated patient develops pneumonia due to a combination of the protective layer of mucus in the airways, the immune system and prophylactic antibiotic therapy. To date, only little was known about the antimicrobial factors produced by humans that protect the lungs against infection. Research described in this thesis was therefore aimed at investigating to what extent the lungs of ventilated patients can inhibit the growth of bacteria, the major causative agent of pneumonia Streptococcus pneumoniae in particular. To this end, the accumulated mucus in the patients’ lungs, sputum, was investigated. The most important conclusion was that sputum can indeed possess antimicrobial activity, explained either by a combination of antibiotics and S. pneumoniae-specific antibodies, or by the innate immune defenses. Thus, sputum may serve as a valuable source of information to unravel the complex interactions between the human host, antimicrobial factors and the microbiome of the lower respiratory tract. A possible consequence of pneumonia is the dissemination of bacteria from the lungs to the bloodstream and the brain, which may lead to meningitis. This thesis describes how this process takes place, and how the so-called choline-binding protein CbpL contributes to invasive pneumococcal infections. In addition, possible future approaches to prevent meningitis caused by this bacterium are proposed.
  • Bei künstlich beatmeten Patienten besteht das Risiko einer beatmungsassoziierten Lungenentzündung, d.h. einer schweren Infektion der Lunge. Aufgrund der schützenden Schleimschicht in den Atemwegen, dem Immunsystem und der prophylaktischen Antibiotikatherapie entwickelt nicht jeder künstlich beatmete Patient eine Lungenentzündung. Bisher war nur wenig über die vom Menschen produzierten antimikrobiellen Faktoren bekannt, die die Lunge vor Infektionen schützen. Die in dieser Arbeit beschriebenen Studien hatten das Ziel aufzuzeigen, inwieweit die Lunge beatmeter Patienten das Wachstum von Bakterien hemmen kann. Ein Hauptaugenmerk galt dabei insbesondere dem Hauptverursacher von Lungenentzündungen, Streptococcus pneumoniae. Der angesammelte Schleim, das Sputum, aus der Lunge von künstlich beatmeten und hospitalisierten Patienten, wurde zu diesem Zweck genauer untersucht. Eines der wichtigsten Ergebnisse war, dass Sputum eine antimikrobielle Aktivität aufweisen kann. Diese Aktivität konnte durch eine Kombination von Antibiotika und S. pneumoniae-spezifischen Antikörpern bzw. durch Faktoren der angeborenen Immunabwehr erklärt werden. Das Sputum kann daher als wertvolles Material in infizierten Patienten genutzt werden, um die komplexen Wechselwirkungen zwischen dem menschlichen Wirt, antimikrobiellen Faktoren und dem Mikrobiom der unteren Atemwege aufzuzeigen. Eine mögliche Folge einer schweren Lungenentzündung ist die Verbreitung von Bakterien aus der Lunge in den Blutkreislauf und ins Gehirn, was zu einer Hirnhautentzündung (Meningitis) führen kann. Diese Arbeit beschreibt auch den Prozess der Pathogenese unter besonderer Berücksichtigung des Cholin-Bindungsproteins CbpL für invasive Pneumokokkeninfektionen. Darüber hinaus werden mögliche zukünftige Ansätze zur Verhinderung der Pneumokokken-induzierten Meningitis vorgeschlagen.

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Metadaten
Author: Jolien Seinen
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-44590
Title Additional (German):Interaktionen zwischen Wirt und Pneumokokken - von der Lunge zum Gehirn
Referee:Prof. Dr. Sven Hammerschmidt, Prof. Dr. Jan Maarten van Dijl, Prof. Dr. Peter F. Zipfel
Advisor:Prof. Dr. Sven Hammerschmidt, Prof. Dr. Jan Maarten van Dijl, Prof. Dr. Anne Marie G. A. de Smet, Dr. Willem Dieperink
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2020
Date of first Publication:2021/03/29
Granting Institution:Universität Greifswald, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Date of final exam:2020/11/13
Release Date:2021/03/29
GND Keyword:Infektionen, Lunge, Molekularbiologie, Sputum, Streptococcus pneumoniae
Pagenumber:131
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Interfakultäres Institut für Genetik und Funktionelle Genomforschung
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 570 Biowissenschaften; Biologie