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Abstract Platelets are small anucleate blood cells with a life span of 7 to 10 days. They are main regulators of hemostasis. Balanced platelet activity is crucial to prevent bleeding or occlusive thrombus formation. Growing evidence supports that platelets also participate in immune reactions, and interaction between platelets and leukocytes contributes to both thrombosis and inflammation. The ubiquitin‐proteasome system (UPS) plays a key role in maintaining cellular protein homeostasis by its ability to degrade non‐functional self‐, foreign, or short‐lived regulatory proteins. Platelets express standard and immunoproteasomes. Inhibition of the proteasome impairs platelet production and platelet function. Platelets also express major histocompatibility complex (MHC) class I molecules. Peptide fragments released by proteasomes can bind to MHC class I, which makes it also likely that platelets can activate epitope specific cytotoxic T lymphocytes (CTLs). In this review, we focus on current knowledge on the significance of the proteasome for the functions of platelets as critical regulators of hemostasis as well as modulators of the immune response.

Makrophagen spielen eine essentielle Rolle bei Entzündungsprozessen sowie bei der Aktivierung von Abwehrmechanismen gegenüber bakteriellen Infektionen. Als Antwort auf inflammatorische Cytokine und bakterielle Produkte setzen Makrophagen Stickstoffmonoxid (NO) und reaktive Sauerstoffverbindungen (ROS) frei, die sowohl redox-sensitive Signaltransduktionswege vermitteln als auch Zellschäden induzieren. Ein wichtiger Bestandteil des zellulären Abwehrsystems stellen unter anderem die ubiquitär exprimierten Peroxiredoxine (Prxs) dar. Sie bilden eine Familie von sechs Thiol-abhängigen Peroxidasen, die Wasserstoffperoxid, organische Peroxide sowie reaktive Stickstoffverbindungen reduzieren können. Neben ihrer antioxidativen Funktion sind sie in die Regulation der Zellproliferation, Signaltransduktion sowie Apoptose involviert. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass Peroxiredoxine in Knochenmarkmakrophagen (bone marrow-derived macrophages; BMM) von BALB/c- und C57BL/6-Mäusen konstitutiv exprimiert werden und die Stimulation mit Lipopolysaccharid (LPS) und Interferon γ (IFNγ) zu einer Änderung der Genexpression von Prxs führt. Während in C57BL/6 BMM die Induktion der Genexpression von Prx 1, 2, 4 und 6 durch LPS und IFNγ von der induzierbaren NO-Synthase (iNOS) abhängig war, konnte in BALB/c BMM nur eine iNOS-abhängige Induktion der Prx 1- und Prx 6-Genexpression nachgewiesen werden. Des Weiteren wurde untersucht, ob die Tyrosinkinase JAK2, Tyrosinkinasen der Src-Familie, die Phosphatidylinositol-3-Kinase (PI3K), Proteinkinase C-Isoenzyme sowie p44/42 MAPK, p38 MAPK und c-Jun-N-terminalen Kinase (JNK) an der LPS- und IFNγ-induzierten Genexpression von Prx 1, 5 und 6 beteiligt sind. Außerdem konnte erstmals gezeigt werden, dass die Genexpression von Prx 6 durch Nrf2- (nuclear factor-erythroid 2p45 (NF-E2)-related factor 2-) Aktivatoren induzierbar ist und der Genknockout von Nrf2 die LPS- und IFNγ-vermittelte Induktion von Prx 6 in Makrophagen herabsetzt. Des Weiteren war die cytosolische Phospholipase A(2) (cPLA(2)) in die Regulation der LPS- und IFNγ-induzierten Transkription von Prx 5 und Prx 6 involviert. Die Hemmung der stromabwärts der cPLA(2)-gelegenen Cyclooxygenase-Enzyme (COX) führte zu einer signifikanten Abnahme der Prostaglandin (PG) E2-Sekretion sowie der Genexpression von Prx 6. Im Gegensatz dazu resultierte exogen zugeführtes PGD(2)-, PGE(1)-, PGE(2)-, PGF(2α), PGA(1), PGA(2) oder 15-deoxy-Δ12,14-PGJ(2) in einer konzentrations- und zeitabhängigen Zunahme des Prx 6-Transkriptes. Es konnte festgestellt werden, dass an der Regulation der PGD2- und PGE2-induzierten Prx 6-Genexpression die Adenylylzyklase und durch sie generiertes cAMP beteiligt sind, aber die durch cAMP-aktivierbare Proteinkinase A sowie Epac (exchange protein directly activated by cAMP) keine essentielle Bedeutung für die Prx 6-Genregulation besitzen. Die Untersuchungen der Regulation der PGE2- oder PGD2-induzierten Prx 6-Transkription zeigten weiterhin die Beteiligung der JAK2, PI3K, p38 MAPK und einiger Isoenzyme der PKC sowie die Bedeutung von Nrf2 für die Induktion der Genexpression von Prx 6 durch konventionelle und Cyclopentenon-Prostaglandine. In dieser Arbeit wurde zudem der Nachweis erbracht, dass durch die Infektion mit dem Pathogen Burkholderia pseudomallei, das als Modellorganismus Gram-negativer, intrazellulärer Erreger dient, die Genexpression von Prx 1, 5 und 6 in IFNγ-aktivierten Makrophagen von C57BL/6- und BALB/c-Mäusen induziert wird, wobei die mRNA-Induktion von Prx 1 und Prx 6 stärker in C57BL/6 als in BALB/cBMM erhöht wird. In IFNγ-aktivierten und B. pseudomallei-infizierten Makrophagen zeigte sich sowohl eine NO-abhängige Induktion der Prx 1- und Prx 6-Transkription und eine Abhängigkeit der Prx 5- und Prx 6-Genexpression von der NADPH-Oxidase-gebildeten ROS als auch eine Beteiligung von COX-1 und COX-2 an der durch B. pseudomallei-erhöhten mRNA-Expression von Prx 6. IFN&gamma-aktivierte Makrophagen, die mit Stämmen der virulenten Burkholderia-Spezies pseudomallei infiziert wurden, verfügten in den meisten Fällen über eine verstärkte Geninduktion von Prx 6, sowie iNOS- und COX-2-Proteinexpression gegenüber Makrophagen, die mit Stämmen der avirulenten Burkholderia-Spezies thailandensis infiziert wurden. Darüber hinaus zeichneten sich B. thailandensis- im Vergleich zu B. pseudomallei-infizierte BMM überwiegend durch eine geringere Genexpression und Sekretion verschiedener proinflammatorischer Cytokine wie IL-1beta, IL-6 und TNFalpha aus.

Um die Einflüsse von Ureaplasmen und dessen Biovaren in der Schwangerschaft zu untersuchen wurden 107 mit Ureaplasmen besiedelte Schwangere mit 109 nicht besiedelten Schwangeren verglichen. Die mit Ureaplasmen besiedelten Mütter waren durchschnittlich jünger, berichteten vermehrt von anamnestischen Fehlgeburten und zeigten häufiger Fieber unter der Geburt als die nicht besiedelten. Die Gestationsdauer war in der Ureaplasmengruppe verkürzt. In der positiv getesteten Gruppe zeigten sich signifikant mehr Kinder mit vermindertem Geburtsgewicht, reduzierter Körpergröße, tieferen APGAR-Werten, reduzierten Wachstumsmerkmalen und geringerem Kopfumfang. Weiterhin trat bei den Kindern positiver Mütter ein ARDS-Syndrom mit einer Notwendigkeit zur Intensivtherapie und Intubation häufiger auf. Eine vaginale Dysbiose war nicht mit einer Ureaplasmenbesiedlung assoziiert. Die Biovare der positiv Getesteten wurden mit einer PCR ermittelt. Die Prävalenz vom Biovar U. urealyticum lag bei 6,5 %, U. parvum bei 93,5 % und ein gemeinsamer Nachweis wurde nicht angetroffen. Keines der Biovare war signifikant mit Schwangerschaftskomplikationen assoziiert. Bei untherapierten bei Geburt bestehender Ureaplasmeninfektion zeigten sich zusätzlich signifikant gehäuft Chorioamnionitiden. Bei einer Ureaplasmeninfektion zeigten sich gegenüber einer Kolonisation ähnlich viele Komplikationen. Erythromycinresistenzen bei Ureaplasmen traten in 6,6 % der Fälle auf. Beide Biovare der Ureaplasmen zeigen Auswirkungen auf die Schwangere und den Fötus. Eine Kolonisation oder Infektion kann zu Frühgeburt und hypothrophen Neugeborenen fuhren.

Adenovirus-assoziierte Infektionen führen in immunkompetenten und immunsupprimierten Patienten zu signifikanter Morbidität und Mortalität. Bisher gibt es keine effektive antivirale Chemotherapie. Die inhibitorische Aktivität von 20 strukturmodifizierten Nukleosidanaloga gegenüber ADV 7 und ADV 19 auf zellulärer Ebene wurde mittels Fluoreszenzfokusreduktionsassay untersucht. Starke selektive Hemmer der ADV-Replikation waren die Substanzen 2',3'-Didesoxyadenosin (ddA), 2',3'-Didesoxycyitidin (ddC), 3'-Azido-2'-desoxyadenosin (N3AdR), 3'-Fluor-2'-desoxythymidin (FTdR) und 3'-Fluor-2'-desoxyguanosin. Gegenüber ADV 7 waren die Substanzen FTdR (IC50 6,1 µM), NsAdR (IC50 4,75 µM), ddC (IC50 3,1 µM) ddA (IC50 2,8 µM) und gegenüber ADV 19 die Substanzen FTdR (IC50 1,3 µM), FGdR (IC50 1,0 µM) und ddC (IC50 5,5 µM) die effektivsten antiviralen Substanzen. Die antivirale Wirkung der Nukleosidtriphosphatanaloga auf die ADV-Polymeraseaktivität auf molekularer Ebene wurde mittels ADV-Polymeraseassay untersucht. Die Synthese der ADV-Polymerase erfolgte unter Nutzung eines rekombinanten Ad pol Baculovirus Systems. Spodoptera frugiperda Zellen wurden mit rekombinantem Acpol 14 A infiziert um ausreichende Mengen ADV-Polymerase zu weiteren in-vitro-Untersuchungen zu erhalten. Sechs Nukleosidtriphosphat-Analoga wurden evaluiert. Die ermittelten Konzentrationen zur Hemmung der ADV DNA-Polymeraseaktivität um 50 % (IC50) lagen im Bereich von 0,63 bis 2,96 µM. Wirksamste Substanzen waren FTdR, FGdR und ddC.

Für die Bekämpfung bakterieller Infektionen ist das angeborene Immunsystem von essenzieller Bedeutung. Im Rahmen dieser Promotion wurden murine angeborene Immunmechanismen bei systemischer Infektion mit Burkholderia pseudomallei, dem gram-negativen Erreger der Melioidose, sowie pulmonaler Infektion mit dem gram-positiven Erreger Staphylococcus aureus bei genetisch heterogenen BALB/c- und C57BL/6-Mäusen untersucht. Für in vitro-Untersuchungen wurde zunächst im ersten Teil eine Methode zur serumfreien Kultivierung von primären Makrophagen aus murinen Knochenmarkstammzellen unter Verwendung des lipoproteinreduzierten Serumsupplements Panexin® etabliert. Derart kultivierte Makrophagen von BALB/c- und C57BL/6-Mäusen wiesen wichtige Effektor-funktionen wie die Fc-Rezeptor-vermittelte Phagozytose und bakterizide Aktivität auf. Außerdem gelang es, die in der Literatur unter FCS-Bedingungen beschriebenen polarisierten Makrophagen-Phänotypen auch unter serumfreien Bedingungen funktionell nachzuweisen. So wiesen C57BL/6-Makrophagen im Vergleich zu BALB/c-Makrophagen ein deutlich höheres bakterizides Potenzial gegenüber B. pseudomallei auf und produzierten größere Mengen des zytotoxischen Stickoxids, unterschieden sich jedoch nicht in ihrer Fähigkeit, E. coli zu eliminieren. Im zweiten Teil der Arbeit konnte mithilfe dieses standardisierten Zellkultursystems gezeigt werden, dass Caspase-1 bereits in der Frühphase der B. pseudomallei-Infektion IFNγ-unabhängig für die bakterizide Potenz der Makrophagen erforderlich ist, die Caspase-1-Aktivität andererseits im gleichen Zeitraum jedoch eine Zunahme des zytotoxischen Erregereffektes verursacht. Durch die gestörte intrazelluläre Erregerelimination unmittelbar nach Infektion kam es im weiteren zeitlichen Verlauf zur Zunahme des erregerabhängigen Zelltodes, für den in der Literatur allerdings ursächlich auch das Fehlen verzögerter Caspase-1-abhängiger protektiver Effekte diskutiert wird. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass Caspase-1 eine essenzielle Bedeutung für die in vivo-Resistenz und Generierung der inflammatorischen Zytokinantwort hat, welche zur Überwindung der akuten Infektion beiträgt. Während die Caspase-1-Expression bei unterschiedlich empfänglichen BALB/c- und C57BL/6-Makrophagen nach Infektion vergleichbar war, könnte die gesteigerte IL-1β-Produktion bei resistenteren C57BL/6-Makrophagen darauf hinweisen, dass unterschiedliche Aktivitäten des Enzyms in Mausstämmen mit unterschiedlichen genotypischen Eigenschaften den Verlauf der murinen Melioidose beeinflussen. Im letzten Teil dieser Dissertation wurde erstmals am Beispiel von BALB/c- und C57BL/6-Mäusen ein vergleichendes S. aureus-Pneumoniemodell entwickelt, bei dem BALB/c-Mäuse neben einer höheren Empfänglichkeit auch eine verminderte Fähigkeit aufwiesen, den Erreger aus der Lunge zu eliminieren. Während neutrophile Granulozyten für das Überleben erforderlich waren und die Organkeimzahlen signifikant zu reduzieren vermochten, steigerten Makrophagen die Mortalität, ohne jedoch Einfluss auf die Bakterienelimination zu haben. Für diese Mortalitätszunahme könnte eine überschießende Zytokinantwort mit der Folge eines Zytokinschocks verantwortlich sein. Schließlich wurde gezeigt, dass das bakterielle sae-Regulon, welches die Expression verschiedener bakterieller Proteine steuert, sowohl für die Virulenz, als auch für die intrapulmonale Persistenz des Erregers in diesem Infektionsmodell von entscheidender Bedeutung ist. Die zu beobachtenden Unterschiede in Mortalität und Organkeimzahlen belegen zugleich, dass das etablierte Mausmodell eine für die Untersuchung bakterieller Virulenzfaktoren ausreichende Sensitivität aufweist.

Ziel dieser Arbeit war die funktionelle Charakterisierung von zwei putativen Virulenzgenen von Burkholderia pseudomallei. Es wurde ein klassischer LysR-Typ Transkriptionsregulator (BPSL0117) mittels Tn5 Mutagenese als wichtiger Virulenzfaktor gefunden und mit verschiedenen in vitro, in vivo und weiterer molekularer Methoden wie gelfreie Proteomics untersucht. Daneben wurde ein hypothetisches Protein (BPSS1528 = bapA) mit unbekannter Funktion aus einen Typ-III-Sekretionssystem gezielt deletiert und funktionell beschrieben. Diese Mutante wies letztlich keine eingeschränkte Virulenz im Vergleich zum Wildtypstamm aus.

Bei dem gramnegativen Pathogen Burkholderia pseudomallei, auch bekannt als Erreger der ‘Melioidose’, handelt es sich um einen saprophytischen Bodenbewohner, der in den tropischen und subtropischen Regionen Südostasiens und Nordaustraliens endemisch verbreitet ist. Als fakultativ intrazellulärer Erreger ist B. pseudomallei neben einer Vielzahl nicht phagozytierender Zellen auch in professionellen Phagozyten zur Replikation fähig. In Makrophagen sind cytosolische NOD-like Rezeptoren (NLR) als Bestandteil der angeborenen Immunabwehr maßgeblich an der Erkennung intrazellulärer Gefahrensignale beteiligt. Bei entsprechender Signalgebung wird durch Assemblierung eines als ‘Inflammasom’ bezeichneten Multiproteinkomplexes die Rekrutierung und nachfolgende Autoaktivierung von Caspase-1 bewirkt. Nach Infektion mit B. pseudomallei geht die Aktivierung von Caspase-1 in Verbindung mit dem NOD-like Rezeptor Nlrp3 mit der Prozessierung und Sekretion der Cytokine IL-1β und IL-18 einher, wohingegen der Sensor Nlrc4 in erster Linie für die Induktion einer inflammatorischen Form des Zelltodes namens ‘Pyroptose’ verantwortlich ist. Da der Knockout von Caspase-1 bei muriner Melioidose einen signifikanten Anstieg der Mortalitätsrate nach sich zieht, sollten in der vorliegenden Arbeit Caspase-1-vermittelte Effektormechanismen gegenüber B. pseudomallei näher untersucht werden. Infolge der Infektion muriner C57BL/6 Makrophagen mit B. pseudomallei wurde bereits 60 Minuten post infectionem eine Caspase-1 und -9-abhängige Prozessierung von Caspase-7 sowie des DNA-Reparaturenzyms PARP deutlich. Als verantwortlicher Sensor ist hierbei der NOD-like Rezeptor Nlrc4 identifiziert worden. Obwohl in Caspase-1/11 knockout Makrophagen während der Frühphase der Infektion keine Spaltprodukte der drei genannten Caspasen vertreten waren, konnte zu späteren Zeitpunkten eine massive Aktivierung der apoptotischen Caspasen-8, -9, -3 und -7 sowie der Stress-induzierten MAP-Kinasen JNK und p38 beobachtet werden. Vergleichende Proteomanalysen B. pseudomallei-infizierter C57BL/6 Makrophagen ließen ebenfalls eine verstärkte Expression proapoptotischer und proinflammatorischer Signalmoleküle in Caspasen-1/11-defizienten Makrophagen erkennen. Im Gegensatz dazu wies der Knockout von Caspase-7 nach Infektion mit B. pseudomallei weder in vitro noch in vivo einen charakteristischen Phänotyp auf. Im Vergleich zu B. pseudomallei konnte durch die Infektion mit der avirulenten Spezies Burkholderia thailandensis erst bei verhältnismäßig hohen Infektionsdosen eine sichtbare Prozessierung der Caspasen-1, -9 und -7 in C57BL/6 Makrophagen erreicht werden. Darüber hinaus wurde trotz einem mit B. pseudomallei vergleichbaren Replikationsvermögen, ein geringeres Maß an Pyroptose in B. thailandensis - infizierten Makrophagen nachgewiesen. Zur Identifizierung, welche bakteriellen Komponenten von B. pseudomallei für die Aktivierung von Caspase-1 verantwortlich sind, wurden zwei Deletionsmutanten der Bsa T3SS-Proteine BopE und BsaK hergestellt. Dem Bsa T3SS konnte in vorausgehenden Studien eine wesentliche Funktion für die Virulenz von B. pseudomallei im Tiermodell zugeschrieben werden und dessen Bestandteile weisen Homologien zu den Inv/Mxi-Spa-Sekretionssystemen von S. typhimurium und S. flexneri auf. Die Aktivierung der Caspasen-1, -9 und -7 sowie die Spaltung von PARP wurde durch die Infektion muriner Makrophagen mit der Mutante des ‘inner rod proteins’ BsaK vollständig aufgehoben, wohingegen die Mutagenese des Effektors BopE keinen Einfluss ausübte. Neben einer verminderten Freisetzung von LDH und IL-1β konnte dabei auch ein Anstieg der intrazellulären Keimzahl in ΔBsaK-infizierten Makrophagen verzeichnet werden. Demgegenüber führte die Verwendung einer Flagellin-Transposonmutante lediglich zu einer Reduktion der B. pseudomallei-induzierten Prozessierung der Caspase-1, -9 und -7 sowie der Spaltung von PARP. Mittels Überexpressionsstudien in HEK-293 Zellen konnte ferner die potentielle Fähigkeit des Bsa T3SS-Effektors BopE zur Aktivierung von Caspase-1 in Abhängigkeit von der Funktionalität der BopE-eigenen GEF-Domäne demonstriert werden. In verschiedenen in vivo Experimenten wurde gezeigt, dass ΔBsaK-infizierte BALB/c Mäuse im Vergleich zum Wildtyp und in Verbindung mit geringen Keimzahlen in Lunge, Leber und Milz durch eine signifikant verminderte Mortalitätsrate sowie eine Reduktion proinflammatorischer Mediatoren gekennzeichnet sind. Insgesamt betrachtet zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass BsaK, als strukturelle Komponente des Bsa Typ-III-Sekretionsapparates, in murinen Makrophagen sowohl für die B. pseudomallei-induzierte Aktivierung der Caspasen-1, -9 und -7 durch das Nlrc4-Inflammasom als auch den nachfolgenden pyroptotischen Zelltod verantwortlich ist. Durch die Attenuierung der BsaK-Mutante im Mausmodell wird gleichzeitig die Bedeutung von Typ-III-Sekretionssystemen für die Virulenz pathogener Bakterien unterstrichen.

Enteroviren (EV) sind ein ätiologisches Agens von ZNS-Infektionen. Der schnelle Nachweis einer EV-Infektion mittels PCR hilft auf Grund der guten Prognose die Dauer des Krankenhausaufenthaltes zu verkürzen und unnötige Antibiotikagaben zu reduzieren. Zielstellung dieser Arbeit war es, Informationen über die Prävalenz von EV-Infektionen im Patientengut des Klinikum Greifswald zu erhalten. Mittels anamnestischer, klinischer und virologischer Befunde sollten Daten über die Assoziation von EV-Infektionen mit verschiedenen Krankheitsbildern insbesondere ZNS-Erkrankungen gewonnen werden. Es wurden insgesamt 1372 Proben von 975 Patienten im Zeitraum von Juni 1999 bis Dezember 2001 mittels nRT-PCR analysiert. In einer weiteren nRT-PCR erfolgte die Subdiferenzierung in Coxsackievirus B. Eine RealTime-PCR wurde zur Bestimmung einer diferenten Viruslast eingeführt. Bei ausgewählten Proben wurde eine Sequenzierung vorgenommen. Klinische Daten wurden im Hinblick auf Saisonalität und Altersverteilung untersucht. Mit Hilfe der genannten Methoden konnte in 24,9% der Hospitalisierungen eine EV-Ätiologie belegt werden. Die Infekionen traten in allen Altersgruppen auf, wobei Kinder bis 12 Jahre am häufigsten betroffen waren. Die Hospitalisierungen waren kontinuierlich im ganzen Jahr zu verzeichnen. Peaks ergaben sich im Sommer und Frühherbst. Neben den klassischen ZNS-Erkrankungen und Fieber unklarer Genese wurde auch eine Assozoation mit neonataler Sepsis, Paresen und Erkrankungen bei Immunsupprimierten gefunden. In der Region Greifswald zirkulieren hauptsächlich Coxsackievirus B und ECHO-Virus Serotypen, insbesondere Coxsackievirus B3 und B6 sowie ECHO-Virus 6. Im Hinblick auf die Möglichkeit der gezielten Therapie mittels Pleconaril ist die Diagnose einer EV Infektion besionders bei Neugeborenen und Immunsupprimierten von hoher Relevanz.

Das Wissen über fledermausassoziierte Lyssaviren in Hinblick auf die Diversität, Abundanz, geographische Verbreitung, Wirtsspezifität, Pathogenität und mögliche Übertragungswege ist lückenhaft. In Europa wird zur Überwachung der Fledermaustollwut die Untersuchung von moribunden oder toten Tieren (passive Surveillance) und/oder die Beprobung von freilebenden Fledermauspopulationen (aktive Surveillance) empfohlen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den derzeitigen Kenntnisstand zum Vorkommen von fledermausassoziierten Lyssaviren in Deutschland zu erweitern und mit Daten anderer europäischer Länder zu vergleichen. Die Untersuchungen stützten sich dabei auf drei Teilprojekte: 1) Die initiale Statuserhebung und Analyse der Fledermaustollwut-Surveillance in Europa hat gezeigt, dass trotz internationaler Empfehlungen die Tollwut-Überwachung bei Fledermäusen uneinheitlich durchgeführt wird. Diese Unterschiede sind unter anderem die Folge (i) fehlender Zusammenarbeit zwischen Fledermausbiologen und Veterinär- sowie Gesundheitsbehörden, (ii) fehlender Netzwerke von Fledermaussachverständigen, (iii) länderspezifischer Regelungen, aber auch (iv) fehlenden Bewusstseins sowie Kenntnisstandes für die Fledermaustollwut in der Bevölkerung. 2) In Deutschland wurde zusätzlich zur Tollwut-Routinediagnostik eine intensivierte passive Tollwut-Surveillance (retrospektive Studie, 1998 – 2013) durchgeführt, bei der 5478 Tiere aus insgesamt 21 einheimischen Arten akquiriert und auf das Vorliegen einer Lyssavirusinfektion untersucht wurden. Insgesamt konnten 52 EBLV-1 Infektionen (E. serotinus (n=49), P. pipistrellus, P. nathusii, Pl. auritus) sowie drei EBLV-2 Infektionen (M. daubentonii) diagnostiziert werden. Die Untersuchungen verdeutlichen, dass diese retrospektive Studie im Vergleich zur Routinediagnostik entscheidende Vorteile in Bezug auf den Stichprobenumfang, das Artenspektrum sowie die Fehlerfreiheit von artbezogenen biologischen und epidemiologischen Daten und somit entscheidende Voraussetzungen für eine gezielte Risikobewertung einer potentiellen Gesundheitsgefährdung des Menschen durch fledermausassoziierte Lyssaviren bietet. 3) Im Rahmen der aktiven Tollwut-Surveillance (1998 – 2012) erfolgte an 42 Standorten in Deutschland die Beprobung von Fledermauspopulationen. Es wurden 4546 Maultupfer- und 1226 Serumproben von 18 Fledermausspezies untersucht. EBLV-1-spezifische RNA wurde in Maultupfern von fünf Breitflügelfledermäusen, einer Fransen- und einer Mopsfledermaus detektiert. In dieser Arbeit konnte erstmalig EBLV-1 aus einer RT-PCR-positiven Maultupferprobe von einer scheinbar gesunden Breitflügelfledermaus isoliert werden. Bei der serologischen Testung von Serumproben gegen EBLV-1 wurden virus-neutralisierende Antikörper in acht verschiedenen Spezies festgestellt, wobei hauptsächlich Seren von Breitflügelfledermäusen höhere Titer aufwiesen. Ein Vergleich von Ergebnissen verschiedener Sero-Surveillance-Studien ist durch das Fehlen standardisierter Testverfahren und durch kreuzneutralisierende Antikörper gegenüber Lyssaviren gleicher Phylogruppen kaum möglich. Die Daten der aktiven Surveillance liefern im Gegensatz zur passiven Surveillance nur begrenzte Erkenntnisse zum Vorkommen, der Prävalenz und Dynamik von Fledermaustollwut in einheimischen Fledermauspopulationen. Die Form der intensivierten passiven Surveillance sollte daher als Standard für eine zukünftige Surveillance der Fledermaustollwut in Deutschland und anderen europäischen Ländern betrachtet werden. Darüber hinaus wurde bei natürlich infizierten Fledermäusen (E. serotinus, M. daubentonii, P. nathusii) die Virusverteilung und -last in Geweben verschiedener Organe unter dem Aspekt möglicher Ausscheidungswege untersucht. Virus-spezifische RNA wurde in allen untersuchten Organen nachgewiesen; bedingt durch die neurotropen Eigenschaften der Lyssaviren wurde die höchste Viruslast im Gehirn festgestellt. Signifikant hohe Viruslasten waren zudem in der Speichel¬drüse nachweisbar. Zusätzlich zur Speicheldrüse scheint die Zunge ein Organ zu sein, in dem Virusreplikation und -ausscheidung stattfindet, da in verschiedenen zellulären Strukturen des Zungengewebes Lyssavirusantigen bzw. virale RNA histologisch nachgewiesen wurden. Die Ausscheidung und Übertragung von fledermausassoziierten Lyssaviren über den Harntrakt oder die Atemwege ist wissenschaftlich umstritten und konnte in dieser Studie immunhistochemisch nicht bestätigt werden.

Aufgrund der Erschöpfung des antioxidativen Abwehrsystems des Organismus entstehen während einer Sepsis schwere Zell- und Organschäden durch die unkontrollierte Freisetzung von ROS. Da bisher wenig über die Regulation und Funktion antioxidativer Enzyme bei mikrobiellen Infektionen bekannt ist, sollten die Stressproteine Peroxiredoxin 6 (Prx 6) und Hämoxygenase-1 (HO-1) sowie die Metabolite des Häm-Abbaus Kohlenstoffmonoxid (CO) und Eisen am Beispiel von Infektionen mit Burkholderia pseudomallei, dem fakultativ intrazellulär lebenden Gram negativen Erreger der Melioidose, charakterisiert werden. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Genexpression von Prx 6 als Antwort auf eine Infektion mit B. pseudomallei in Knochenmarkmakrophagen (BMM) und Organen von C57BL/6-Mäusen differenziell reguliert wird. Obwohl weder der Knockout noch die Überexpression von Prx 6 einen Einfluss auf das intrazelluläre Überleben und die zytotoxische Wirkung von B. pseudomallei in BMM ausübte, deuten die Ergebnisse auf eine Beteiligung von Prx 6 bei der Regulation der Zytokinexpression nach der Infektion hin. In einem pulmonalen sowie systemischen Mausmodell konnte belegt werden, dass die Überexpression von Prx 6 einen Überlebensvorteil infizierter Mäuse darstellt, welcher mit reduzierten Keimlasten in Organen sowie Änderungen im Zytokinprofil einherging. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Überexpression von Prx 6 an der Eingrenzung der proinflammatorischen Antwort nach einer Infektion mit B. pseudomallei beteiligt ist und dadurch zum Schutz des Wirtes beitragen kann. Im zweiten Teil der Arbeit konnte nachgewiesen werden, dass die Genexpression des ebenfalls häufig im Zusammenhang mit dem Zellschutz beschriebenen Enzyms HO-1 durch eine Infektion mit B. pseudomallei in BMM sowie Lunge, Leber und Milz von C57BL/6-Mäusen induziert wird. Die pharmakologische Induktion der HO-1 resultierte in einer Reduktion der proinflammatorischen Antwort von BMM, wodurch das intrazelluläre Überleben von B. pseudomallei und die damit verbundene Zellschädigung begünstigt wurden. In vivo führte die Induktion der HO-1 zur Einschränkung der Pathogenkontrolle, was sich in einem früheren Versterben, erhöhten Keimlasten am Infektionsherd und den peripheren Organen sowie einer erhöhten Zytokinfreisetzung und Zellschädigung infizierter Tiere äußerte. Auch der Einsatz eines CO-freisetzenden Moleküls schränkte die Abwehr gegenüber B. pseudomallei in BMM und in vivo ein. Im dritten Teil der Arbeit deuten die Ergebnisse zum Einfluss von Eisen, als weiteren Häm-Metaboliten, darauf hin, dass die Erhöhung der Verfügbarkeit des für den Wirt und das Pathogen essentiellen Metalls teilweise für die schädigende Wirkung der HO-1-Induktion bei muriner Melioidose verantwortlich gemacht werden kann. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Genexpression des Peptidhormons Hepcidin und des Eisenspeicherproteins Ferritin durch die Infektion von BMM mit B. pseudomallei, bei gleichzeitiger Reduktion der Transkription des Eisenexprotproteins Ferroportin, induziert wird. Die exogene Erhöhung der Eisenverfügbarkeit in BMM führte zu einer verstärkten intrazellulären Replikation, während die Depletion dieses Elements das Überleben von B. pseudomallei reduzierte. Infolge einer intranasalen Infektion mit B. pseudomallei war die Genexpression von Ferroportin in der Leber reduziert, was die Einlagerung von Eisen in die Leber erhöhte. Verursacht durch erhöhte Genexpressionsraten von Hepcidin stieg dessen systemische Konzentration, wodurch es zur Etablierung hypoferrämischer Bedingungen im Serum infizierter Mäuse kam. Auch im Mausmodell begünstigte die Erhöhung der Eisenverfügbarkeit das bakterielle Wachstum in Organen, die proinflammatorische Antwort des Wirtes sowie die Hepicidinkonzentration im Serum. Im Gegensatz dazu führte die Chelation von Eisen zur Reduktion der bakteriellen Ausbreitung und einem verbesserten Überleben infizierter Tiere. Die Verfügbarkeit von Eisen begünstigt demnach nicht nur das Überleben von B. pseudomallei in der Umwelt und die Bildung von Biofilmen, sondern ist auch im Rahmen muriner Melioidose ein kritischer Faktor für die Pathogenese.

The worldwide distribution and prevalence of melioidosis, an infectious disease caused by the soil-dwelling Gram-negative bacterium Burkholderia pseudomallei, is unknown. In Vietnam, sporadic cases of melioidosis have been reported for decades, but clinical and epidemiological data for the indigenous population are still scarce. In this study, we reviewed clinical and demographic data of patients with culture-proven melioidosis diagnosed at a single large referral hospital in Hanoi between November 1997 and December 2005. The clinical manifestations of melioidosis with fatal septicaemia as the most common presentation, a high rate of underlying diseases and a peak of cases admitted during the wet season were similar to studies from other endemic areas. The geographical origin of melioidosis patients shows that melioidosis exists in at least 18 northern provinces. The characterization of clinical B. pseudomallei strains by multilocus sequence typing identified 17 different sequence types (STs), ten of which have (as yet) not been found outside Vietnam. Several of these STs presumably were generated through recent evolutionary events in this rapidly diversifying bacterial species, and thus restricted geographic distribution may be a consequence of limited time passed since emergence. In order to define the distribution of the bacterium in the environment, our study also aimed to develop a more sensitive culture method for the detection of B. pseudomallei from soil samples in endemic areas compared to the currently used culture method based on soil dispersion in water. Our newly developed protocol involving soil dispersion in a polyethylene glycol and sodium deoxycholate solution increased the yield of viable B. pseudomallei from soil samples. Comparative testing of soil samples from Northeast Thailand covering a wide range of B. pseudomallei concentrations demonstrated a significantly higher recovery (p < 0.0001) of B. pseudomallei colony forming units by the new method compared to the conventional method. Our data indicate that using the detergents polyethylene glycol and sodium deoxycholate not only results in a higher recovery of viable B. pseudomallei, but also results in a shift in the bacterial species recovered from soil samples. Molecular methods based on direct bacterial nucleic acid extraction from environmental samples and subsequent amplification have the potential to overcome many restrictions of traditional microbiological approaches. Moreover, culture-dependent methods require special expertise in recognizing B. pseudomallei colony morphologies. Thus, a highly sensitive culture-independent DNA-based method that allows direct quantification of B. pseudomallei from soil is needed, particularly in diagnostic laboratories outside endemic areas. We therefore aimed to establish a protocol for B. pseudomallei soil DNA isolation, purification and quantification by qPCR targeting a type three secretion system 1 single copy gene. This assay was validated using 40 soil samples from Northeast Thailand that underwent parallel bacteriological culture. All 26 samples that were B. pseudomallei-positive by direct culture were B. pseudomallei qPCR-positive, with a median of 1.84 x 104 genome equivalents (range 3.65 x 102 to 7.85 x 105) per gram of soil. This was 10.6 fold (geometric mean; range 1.1 to 151.3) higher than the bacterial count as defined by culture. Moreover, the qPCR detected B. pseudomallei in seven samples (median 36.9 genome equivalents per g soil; range 9.4 to 47.3), which were negative on direct culture. These seven positives were reproduced using a nested PCR targeting a second, independent B. pseudomallei-specific sequence. Two samples were direct culture and qPCR negative but nested PCR positive. Five samples were negative by both PCR methods and culture. In conclusion, this is the first report on a series of cases describing clinical and epidemiological features of melioidosis and corresponding Burkholderia pseudomallei strains from northern Vietnam. Moreover, our newly developed culture-based and PCR-based methods provide highly specific and sensitive tools for the quantitative environmental surveillance of B. pseudomallei.

Fruktoselysin-spezifische Rezeptoren auf Zellmembranen von Monozyten und Makrophagen binden Amadori-modifizierte Proteine. Die Ligandenbindung führt zu Endozytose und Degradation der gebundenen Proteine sowie zur Produktion proinflammatorischer Zytokine. HL-60 und THP-l sind Vorläuferzellen reifer Monozyten, welche ebenfalls Fruktoselysin-Rezeptoren exprimieren. Affinitätschromatographisch wurden zwei Proteinfraktionen mit molekularen Massen von 100 und 200 kDa isoliert und als Homologe zu Nukleolin und der schweren Kette zellulären Myosins identifiziert. Die membrangebundenen Proteine sind im Gegensatz zu den nukleären bzw. zytosolischen Formen glykosyliert. Entsprechende Rezeptorproteine wurden bereits auf Zellmembranen der monozytären Zelllinien MonoMac 6 und U937 nachgewiesen. Somit werden Fruktoselysin-spezifische Bindungsproteine bereits auf Vorläuferzellen reifer Monozyten exprimiert.

Staphylococcus aureus has acquired resistance to antibiotics since their first use. The S. aureus protein NorA, an efflux pump belonging to the major facilitator superfamily (MFS), contributes to resistance to fluoroquinolones (e.g., ciprofloxacin), biocides, dyes, quaternary ammonium compounds, and antiseptics. Different compounds have been identified as potential efflux pump inhibitors (EPIs) of NorA that result in increased intracellular concentration of antibiotics, restoring their antibacterial activity and cell susceptibility. However, none of the currently known EPIs have been approved for clinical use, probably due to their toxicity profiles. In the present study, we screened approved drugs for possible efflux pump inhibition. By screening a compound library of approximately 1200 different drugs, we identified nilotinib, a tyrosine kinase inhibitor, as showing the best efflux pump inhibitory activity, with a fractional inhibitory concentration index of 0.1875, indicating synergism with ciprofloxacin, and a minimum effective concentration as low as 0.195 μM. Moreover, at 0.39 μM, nilotinib, in combination with 8 μg/mL of ciprofloxacin, led to a significant reduction in biofilm formation and preformed mature biofilms. This is the first description of an approved drug that can be used as an efflux pump inhibitor and to reduce biofilms formation at clinically achievable concentrations.