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Kahl geb. Joschko, Kristin Natalie (2004): Die Bedeutung der "High-Pathogenicity Island" (HPI) für kommensale und uropathogene Escherichia coli. Dissertation, LMU München: Faculty of Veterinary Medicine
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Abstract

In der vorliegenden Arbeit konnte die Bedeutung der genomischen Yersinia-"High-Pathogenicity Island" (HPI) für kommensale und uropathogene Escherichia coli dargestellt werden. Im Infektionsmodell der Maus wurde der Einfluss der HPI auf die Kolonisierungsfähigkeit des darmkommensalen E. coli Stamm Nissle Mutaflor® im Vergleich zu den isogenen Mutanten Mutaflor® irp1 (Mutante der Siderophorsynthese) und Mutaflor® fyuA (Mutante des Siderophorrezeptors) in vivo untersucht. Dabei ergab sich eine signifikant höhere Kolonisierungsfähigkeit des Ausgangsstammes E. coli Mutaflor® gegenüber der fyuA-Mutanten. Durch eine gezielte Untersuchung verschiedener Darmbereiche konnte die Lokalisation der eingesetzten Mutaflor®-Stämme bestimmt werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen deuten auf einen Einfluss des FyuA-Rezeptors auf die adhäsiven Eigenschaften des E. coli Mutaflor®-Stammes. Zusammenfassend konnte im Rahmen dieser Arbeit die Bedeutung eines intakten HPI-Genclusters für die Kolonisierungsfähigkeit des kommensalen E. coli Stamm Mutaflor® gezeigt werden. Die weite Verbreitung der HPI bei human- und tiermedizinisch relevanten extraintestinalen E. coli sowie die pathogenetische Bedeutung bei verschiedenen Yersinia sp. lässt eine virulenzfördernde Eigenschaft der HPI bei uropathogenen E. coli vermuten. Die Siderophorproduktion der UPEC-Stämme U3366 und der U3366 irp1-Rekomplementanten konnte in vitro unter Eisenmangelbedingungen gezeigt werden, wohingegen die Mutante des Syntheseapparates (U3366 irp1) keine Yersiniabaktinproduktion aufwies. Im Harntraktinfektionsmodell der Maus zeigten Ausgangsstamm und Rekomplementante im Vergleich zu der irp1-Mutante einen signifikanten Infektionsvorteil in Blase und Niere. Während Ausgangsstamm U3366 und Rekomplementante U3366 irp1 rec in hoher Keimzahl über einen längeren Zeitraum nachgewiesen werden konnten, sank die Keimzahl der irp1-Mutante in Blase und Niere kontinuierlich. Somit waren signifikante Unterschiede insbesondere im späteren Infektionsverlauf festzustellen. In den Koinfektionsversuchen U3366/U3366 irp1 und U3366 irp1 rec/U3366 irp1 wurde eine Yersiniabaktin-Produktion in vivo durch eine gegenseitige Fütterung der entsprechenden Stämme nachgewiesen. Zusammenfassend konnte die HPI nicht nur als essentieller Faktor für die Kolonisierung des Darms, sondern auch als neuer Virulenzfaktor bei Harnwegsinfekten beschrieben werden. Die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse sollen in naher Zukunft in die Entwicklung einer virulenzassoziierten Vakzine einfließen, die sowohl für die Human- als auch für die Tiermedizin eine Bedeutung hat.