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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-000652-0

Aktivierung von humanen Thrombozyten durch Staphylococcus aureus und seine Sekretionsprodukte

  • Die Ansichten über die Funktion der Thrombozyten unterliegen derzeit einem Wandel. Neben dem Verschluss von Endothelläsionen spielen sie eine Rolle in der Pathologie der Artherosklerose, der Endokarditis und weiterer Erkrankungen und es existieren Hinweise auf eine Beteiligung bei der Immunantwort über die Expression von CD40L (Elzey et al., 2003). Ihre übermäßige Aktivierung und damit ihr Verbrauch bei der DIC sind noch nicht endgültig aufgeklärt. Zu dieser schwerwiegenden Komplikation im Gerinnungssystem kann es unter anderem durch eine Bakteriämie bzw. Sepsis mit dem grampositiven Erreger Staphylococcus aureus kommen, der in jüngster Zeit durch eine weit reichende Resistenzentwicklung in den Mittelpunkt der Forschung gerückt ist. Die Sepsis ist mit einer Letalität von 30 – 50% trotz modernster Intensivmedizin weiter ein ernstes Problem und grampositive Erreger wie S. aureus verursachen einen großen Anteil der Fälle (Moerer et al., 2004). Die Interaktion von Thrombozyten und S. aureus wurde bisher immer unter dem Aspekt des direkten Kontakts dieser Zellen untersucht, jedoch scheint auch eine Betrachtung der Sekretionsprodukte und ihrer Auswirkungen auf Thrombozyten wegweisend, denn nicht immer ist bei Auftreten von septischen Gerinnungskomplikationen eine Bakteriämie nachweisbar. In dieser Arbeit sollte daher die thrombozytenaktivierende Wirkung von Sekretionsprodukten von S. aureus untersucht werden, es sollte eine Annäherung an die Identität dieser Substanzen erfolgen und es sollte geklärt werden, ob der menschliche Organismus Abwehrmechanismen gegen diesen spezifischen Angriffsweg besitzt. Dazu wurden 20 kommensale und 20 invasive (aus Blutkulturen gewonnene) Isolate von S. aureus sowie die Laborstämme RN6390, RN6911 (RN6390Δagr) und ALC136 (RN6390ΔsarA) bis zur stationären Wuchsphase kultiviert und ihr zellfreier Kulturüberstand untersucht. Das Sekretom von RN6390 und seiner regulatordefizienten Mutanten ist bekannt (Ziebandt et al., 2001). Die Thrombozytenaggregation wurde größtenteils in einem einfachen Funktionstest mit gewaschenen Thrombozyten gemessen. Weitere Tests wurden mit gewaschenen Erythrozyten durchgeführt. 60% der Isolate sezernieren thrombozytenaggregationsauslösende Substanzen, dabei ist die Herkunft des Isolats (kommensal oder invasiv) und die im Kulturüberstand enthaltene Gesamtproteinmenge nicht entscheidend. 35% der Isolate sezernieren ausreichend hämolysierende Substanzen, dies ist ebenfalls unabhängig von ihrer Herkunft. Die zellaktivierenden Substanzen waren hitzeempfindlich, daher konnten Zellwandbestandteile wie Lipoteichonsäure oder Peptidoglykane als Verursacher ausgeschlossen werden. Mittels PCR wurden die genetischen Anlagen der verschiedenen Hämolysine der Isolate untersucht. Die thrombozytenaggregierende und hämolysierende Wirkung von alpha-Toxin konnte in dieser Arbeit nachvollzogen werden (Bhakdi et al., 1991). Weiterhin konnte nachgewiesen werden, dass verschiedene Protease-Typen von S. aureus an der Thrombozytenaggregation beteiligt sind. Diese Ergebnisse konnten bei der Untersuchung von RN6390 und seiner Mutanten bestätigt werden. Die aggregationsauslösenden Substanzen sind positiv durch den globalen Genregulator agr reguliert. Eine Koinkubation mit Serum, aus Serum gewonnenen IgG und IgG-Präparationen führte zu einer konzentrationsabhängigen Hemmung der Aggregation ausgelöst durch bakterielle Kulturüberstände. Insgesamt handelt es sich bei der durch Sekretionsprodukte von S. aureus ausgelösten Thrombozytenaggregation um ein multifaktorielles Geschehen, welches zur Pathogenese der Gerinnungsstörungen bei einer Sepsis oder Infektion beitragen kann. Die Aggregation kann durch im Serum enthaltene IgG in vitro gehemmt werden. In weiteren Untersuchungen muss die genaue Identität dieser Antikörper gefunden werden. Dies kann als neuer Ansatzpunkt in der Behandlung der Gerinnungskomplikationen während eine S. aureus- Sepsis dienen, zusätzlich zu bisherigen Strategien der Substitution und medikamentösen Intensivtherapie.
  • Views on platelet function are changing today. Additionally to sealing endothelial leakages they play an important role in atherosclerosis, endocarditis and other diseases and there is growing evidence of their taking part in immunological processes by expressing CD40L (Elzey et al., 2003). The excessive activation and consumption in DIC is not clear yet. DIC as a severe complication within the clotting cascade can be caused by sepsis or bacteraemia with gram positive germs like Staphylococcus aureus which is in focus of research lately due emerging resistance against antibiotics. Sepsis still has mortality rates of 30 – 50% despite of modern intensive care medicine and bacteria like S. aureus cause a large part of the cases (Moerer et al., 2004). Lately, interaction of platelets and S. aureus was always studied under the aspect of direct contact between those cells but looking at the effects of secretion products of S. aureus on platelets seems reasonable since there are not always bacteria detectable in the blood when coagulation complications occur in a bacterial infection. In this study aggregation due to secretion products of S. aureus was addressed, the character of the causing agents was clarified and possible ways of host defence were discussed. Therefore 20 commensal and 20 invasive (isolated from blood cultures) isolates and the lab strains RN6390, RN6911 (RN6390Δagr) and ALC136 (RN6390ΔsarA) were cultivated to stationary growth phase and cell-free culture supernatant was obtained. The secretom of RN6390 and its isogenic mutants is known (Ziebandt et al., 2001). Platelet aggregation was for the most part measured with washed platelets with an easy platelet function test. Further tests were run with washed erythrocytes. 60% of the isolates secreted platelet aggregating substances, independent of the origin (commensal or invasive strain) or the whole amount of protein contained in the respective culture supernatant. 35% of the isolates secreted hemolysing substances, most likely alpha-toxin, which was also independent of the origin of the strain. Cell activating substances were heat sensitive, therefore heat stable cell wall constituents as lipoteichoic acid or peptidoglycans could be excluded. PCR was used to determine the genetic background of hemolysins in the isolates used in this study. The platelet activating and hemolysing function of staphylococcal alpha-toxin could be confirmed (Bhakdi et al., 1991). Further, the different types of proteases of S. aureus were proven to be part of the substances causing the platelet aggregation. These findings could be confirmed by studying the effects of the supernatants of RN6390 and its mutants on platelets and erythrocytes. Platelet activating substances are positively regulated by the global regulator agr. Co-incubation with serum, serum derived IgG and i.v. preparations of IgG lead to concentration dependent inhibition of platelet aggregation due to culture supernatants. Overall, the platelet aggregation caused by S. aureus culture supernatants is a mechanism which includes diverse facts. It can contribute to the pathogenesis of coagulation complications in sepsis or severe infection. The platelet aggregation can be inhibited by serum derived IgG in vitro. There is further investigation needed to identify those antibodies. But this could be a new starting point in the treatment of coagulation complications in sepsis, additionally to strategies of substitution and intensive care already being used.

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Metadaten
Author: Maren Thiel
URN:urn:nbn:de:gbv:9-000652-0
Title Additional (English):Activation of human platelets by Staphylococcus aureus and its secretion products
Advisor:Prof. Dr. Andreas Greinacher
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2009/08/11
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Medizinische Fakultät (bis 2010)
Date of final exam:2009/07/03
Release Date:2009/08/11
GND Keyword:Staphylococcus aureus, Thrombozyt, Thrombozytenaggregation, Verbrauchskoagulopathie
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Immunologie u. Transfusionsmedizin - Abteilung Transfusionsmedizin
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit