Staphylococcus aureus ist ein gram-positiver, fakultativ anaerober Mikroorganismus. Er wird von rund einem Drittel der Weltbevölkerung getragen und bleibt beim gesunden Menschen zumeist symptomatisch unauffällig. Gelangt er in die Blutbahn, kann S. aureus aber aufgrund seines opportunistischen Charakters eine Reihe von schweren invasiven Krankheiten verursachen. Angefangen bei oberflächlichen Haut- und Weichgewebsinfektionen, kann das Bakterium bis hin zur Sepsis und zum toxischen Schocksyndrom führen. Behandlungsmöglichkeiten werden besonders durch die starke Zunahme auftretender Resistenzen gegenüber Antibiotika erschwert. Zahlreiche Studien haben in vitro das Auftreten von S. aureus als intrazelluläres Pathogen in professionellen und nicht-professionellen Phagozyten bestätigt und auch in vivo konnte mittlerweile die Persistenz von S. aureus in Wirtszellen als wichtiger Schritt der Etablierung einer chronischen Infektion im menschlichen Organismus durch das Bakterium bestätigt werden. S. aureus ist somit in hohem Maße fähig, der Immunabwehr zu entkommen. Aufgrund der Gesamtsituation machen auch namhafte Institutionen wie das Robert Koch-Institut und die World Health Organization auf die Dringlichkeit aufmerksam. Es gilt, neue Strategien zur Suche nach Wirkstoffen und zur Bekämpfung von Infektionen durch kommensale und persistente Bakterien wie S. aureus zu finden. Diesem Anspruch soll diese Studie mit einem praktischen Ansatz folgen. Die zunehmende Erkenntnis, dass diese Bakterien sich durch veränderte Expression von Genen der intrazellulären Umgebung des Wirts anpassen, fordert nun die Identifikation von solchen für die Etablierung der Infektion essentiellen Gene. Im Zuge dieser Arbeit wurden ausgewählte spezifische Deletionsmutanten aus der Nebraska Transposon Mutant Library auf ihr Wachstum und ihre Vitalität in einem Zellkulturinfektionsmodell mit menschlichen professionellen Phagozyten (differenzierte THP1-Zellen) sowie nicht-professionellen Phagozyten (A549-Zellen) untersucht. Es wurden umfangreiche Unterschiede in der Virulenz und Persistenz zwischen den Mutanten festgestellt. Insbesondere solche Mutanten, denen Gene fehlen, deren Funktion mit Aminosäure-Transport und Toxin-Produktion assoziiert werden, zeigen veränderte Pathogen-Host-Interaktionen. Auch scheinen einige mit dem Eisenerwerb assoziierte Gene für das Überleben in Wirtszellen essentiell zu sein.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Staphylococcus aureus
- Allgemeines und klinische Bedeutung
- Virulenzfaktoren von S. aureus
- Intrazelluläres Vorkommen und Persistenz von S. aureus
- Nebraska Transposon Mutant Library
- Auswahl der USA300 JE2-Mutanten
- Verwendete Zelllinien
- Ziel dieser Arbeit
- Staphylococcus aureus
- Materialien und Methoden
- Chemikalien
- Geräte und Verbrauchsmaterialien
- Arbeiten mit tierischen Zellen
- A549 Lungenepithel-Zellen
- THP1 Leukämie-Monozyten-Zellen
- Zellzahlbestimmung
- Einfrieren von THP1 und A549-Zellen
- Arbeiten mit Mikroorganismen
- Bakterienstämme
- Bestimmung der Korrelation zwischen CFU/ml und OD 600
- Erstellung von Stocks
- Analytik
- Kultivierung in Infektionsmedium
- Bakterielle Infektion
- Lactat Dehydrogenase Release Assay
- Durchflusszytometrie zur Messung von Apoptose und Nekrose
- Ergebnisse
- Colony forming units von S. aureus für die Bestimmung der MOI
- Infektion von A549- und dTHP1-Zellen mit S. aureus Stämmen
- Wachstum von S. aureus Stämmen in Infektionsmedium
- Viablität von internalisierten S. aureus Stämmen
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit befasst sich mit der Untersuchung der Interaktion von Deletionsmutanten von Staphylococcus aureus mit menschlichen Zellen. Das Ziel ist es, die essentiellen Gene für die Etablierung von S. aureus-Infektionen in menschlichen Zellen zu identifizieren. Dabei werden die Virulenz und Persistenz ausgewählter Mutanten in einem Zellkulturinfektionsmodell mit menschlichen professionellen Phagozyten (differenzierte THP1-Zellen) sowie nicht-professionellen Phagozyten (A549-Zellen) untersucht.
- Identifizierung von essentiellen Genen für die Infektion mit S. aureus
- Untersuchung der Virulenz und Persistenz von S. aureus-Mutanten
- Analyse der Interaktion von S. aureus mit menschlichen Phagozyten
- Rolle von Aminosäure-Transport und Toxin-Produktion für die Pathogen-Host-Interaktion
- Bedeutung von Eisenerwerb für das Überleben von S. aureus in Wirtszellen
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung führt in die Thematik ein und beleuchtet die klinische Bedeutung von Staphylococcus aureus sowie die Mechanismen seiner Virulenz. Es werden außerdem die Nebraska Transposon Mutant Library und die Auswahl der USA300 JE2-Mutanten erläutert. Die Materialien und Methoden beschreiben die verwendeten Zelllinien, Bakterienstämme, Kulturmethoden und Analyseverfahren. Die Ergebnisse präsentieren die Untersuchungsergebnisse zur Virulenz und Persistenz der S. aureus-Mutanten in den verschiedenen Zellmodellen.
Schlüsselwörter
Staphylococcus aureus, Deletionsmutanten, Virulenz, Persistenz, intrazelluläres Pathogen, professionelle Phagozyten, nicht-professionelle Phagozyten, THP1-Zellen, A549-Zellen, Nebraska Transposon Mutant Library, Aminosäure-Transport, Toxin-Produktion, Eisenerwerb.
- Quote paper
- Anonym (Author), 2020, Interaktion von Deletionsmutanten von Staphylococcus aureus mit menschlichen Zellen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1010327
