Die vorliegende Arbeit hat sich zum Ziel gesetzt, diejenige MRSA-Screening- und Managementstrategie zu identifizieren, die fĂŒr ein bestimmtes Krankenhaussetting die geringsten erwarteten Kosten verursacht. Dazu wurde eine Entscheidungsbaumanalyse durchgefĂŒhrt und zugehörige Kalkulationen angestellt. DarĂŒber hinaus wurde im Rahmen einer Mehrweg-SensitivitĂ€tsanalyse die ErgebnisstabilitĂ€t ĂŒberprĂŒft und mit Hilfe von Einweg-SensitivitĂ€tsanlaysen ermittelt, welche Parameter den gröĂten Einfluss auf das Ergebnis bzw. die ErgebnisstabilitĂ€t nehmen.
Staphylococcus aureus (S. aureus) ist einer der meist gefĂŒrchtetsten pathogenen Mikroorganismen, der verantwortlich ist fĂŒr eine Vielzahl von nosokomialen Infektionen und Krankheiten. S. aureus ist in der Lage, sich an verĂ€ndernde Umweltbedingungen auf Ebene der Genexpression anzupassen, was zu unterschiedlichen Proteinzusammensetzungen und somit zu VerĂ€nderungen in der Metabolitenkomposition und metabolischen AktivitĂ€t fĂŒhrt. AuĂerdem stellt die FĂ€higkeit, Resistenzen gegen gegenwĂ€rtig genutzte Antibiotika zu entwickeln, eine Gefahr dar und macht diesen Keim in seiner Behandlung so schwierig. FĂŒr ein vollstĂ€ndiges Verstehen der Proteom-, Transkriptom- und Metabolomdaten ist die Untersuchung der EnzymaktivitĂ€ten ein entscheidendes Hilfsmittel. In der vorliegenden Arbeit wurden die enzymkatalytischen Eigenschaften sowie die spezifischen EnzymaktivitĂ€ten der Enzyme des IntermediĂ€r- und Fermentationsstoffwechsels untersucht. Aus Zellen der logarithmischen, transienten und stationĂ€ren Wachstumsphase unter aeroben wie auch anaeroben Bedingungen wurden fĂŒr die Enzyme das pH-Optimum, die maximale Reaktionsgeschwindigkeit (vmax) und die Substratkonzentration der halbmaximalen Reaktionsgeschwindigkeit (Km) bestimmt. In S. aureus COL wird die Glucose unter aeroben Bedingungen hauptsĂ€chlich ĂŒber die Glycolyse metabolisiert. Glucose-6-phosphat wird weiter zu Pyruvat umgesetzt, welches wiederum durch die Pyruvat-Oxidase zu Acetylphosphat oder durch den Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex zu Acetyl-CoA verstoffwechselt wird. Durch die Phosphatacetyl-Transferase wird das Acetyl-CoA im Folgenden ebenfalls zu Acetylphosphat umgesetzt und nicht dem Citrat-Zyklus zugefĂŒhrt. Die Acetat-Kinase nutzt das Acetylphosphat zur Generierung von ATP. Geringe extrazellulĂ€re Lactat-Konzentrationen weisen auf eine geringere Bedeutung der Lactat-Dehydrogenase unter aeroben Wachstumsbedingungen hin. Gleichwohl wird ein kleiner Teil des Pyruvates zur Regeneration von NAD+ durch die Lactat-Dehydrogenase genutzt. In der transienten und stationĂ€ren Wachstumsphase werden die Gene der Enzyme fĂŒr Gluconeogenese und Citrat-Zyklus vermehrt exprimiert. Lactat und Acetat werden als Kohlenstoff- und Energiequelle wieder aufgenommen und dienen der Bildung unterschiedlicher Intermediate, wie beispielsweise der Bildung von NADPH ĂŒber Glucose-6-phosphat im Pentose-Phosphat-Weg. Lediglich die Citrat-Synthase, Isocitrat-Dehydrogenase und Fumarat-Hydratase des Citrat-Zyklus konnten enzymologisch untersucht werden, was auf eine geringe metabolische AktivitĂ€t im Citrat-Zyklus hinweist. Möglicherweise dient der erste Teil des Citrat-Zyklus nur der EinfĂŒhrung von AminosĂ€uren als Kohlen- und Stickstoffquelle in den Metabolismus. Unter anaeroben Bedingungen wird die Glucose in der Glycolyse und der gemischten SĂ€uregĂ€rung zu Lactat und Ethanol umgesetzt. Hohe spezifische EnzymaktivitĂ€ten der Lactat- und Alkohol-Dehydrogenase konnten nachgewiesen werden. Die Energie in Form von ATP wird auch in dieser Phase des Wachstums durch Substratkettenphosphorylierung generiert. Bacillus subtilis 168 (B. subtilis 168) ist ein grampositives apathogenes Bakterium, das durch die Zugabe von Pyruvat auch zum Wachstum unter sauerstofffreien Bedingungen befĂ€higt ist. Es exprimiert Enzyme der 2,3-Butandiol- und Lactatfermentation. In der hier vorliegenden Arbeit wurden die enzymkatalytischen Eigenschaften von Enzymen des IntermediĂ€r- und Fermentationsstoffwechsels untersucht. In der logarithmischen Wachstumsphase wird die Glucose ĂŒber die Glycolyse verstoffwechselt. Wie bei S. aureus COL ist der Eintritt des Glucose-6-phosphates in den Pentose-Phosphat-Weg aufgrund einer höheren spezifischen EnzymaktivitĂ€t der Glucose-6-phosphat-Isomerase limitiert. Die Energie in Form von ATP wird auch hier hauptsĂ€chlich ĂŒber Substratkettenphosphorylierungsreaktionen generiert. Die Bedeutung der Lactat-Dehydrogenase-AktivitĂ€t unter aeroben Bedingungen ist noch nicht eindeutig geklĂ€rt, jedoch kann davon ausgegangen werden, dass auch hier ein Teil des Pyruvates zur Regeneration von NAD+ durch die Lactat-Dehydrogenase umgesetzt wird. Unter anaeroben Bedingungen wurden hohe Lactat-Dehydrogenasen-AktivitĂ€ten gemessen. AuĂerdem wird die Glucose zur Regeneration von NAD+ zu D-2,3-Butandiol fermentiert. Zusammenfassend ist zu sagen, dass enzymologische Untersuchungen und die Erforschung der spezifischen EnzymaktivitĂ€ten unter bestimmten Bedingungen ein gutes Hilfsmittel fĂŒr metabolische Studien ist und diese gut mit vorhandenen Proteom- und Metabolomdaten verglichen werden können. Enzymanalysen sind nicht einfach handhabbar, bieten aber die Möglichkeit, einen Blick in die Physiologie von Mikroorganismen zu werfen. FĂŒr ein allumfassendes VerstĂ€ndnis ist es wichtig, EnzymaktivitĂ€ten zu untersuchen.