dc.contributor.author
Steiner, Tamara Alice
dc.date.accessioned
2018-06-07T15:53:56Z
dc.date.available
2014-06-10T07:48:12.114Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/1764
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-5966
dc.description.abstract
Einleitung: Moraxella catarrhalis ist ein COPD-assoziierter Erreger, der durch
eine chronische Kolonisation der unteren Atemwege vermutlich die
persistierende Inflammation der COPD mit aufrechterhält und durch akute
Infektionen mit einem für den Wirt neuen M. catarrhalis-Stamm für ca. 15 % der
bakteriell induzierten Exazerbationen der COPD verantwortlich ist.
Hinsichtlich der weltweit steigenden Zunahme Antibiotika-resistenter M.
catarrhalis-Stämme kommt der Erforschung endogener humaner antimikrobieller
Peptide (AMP) als mögliche alternative und innovative Antibiotika, von denen
auch COPD-Patienten profitieren könnten, eine besondere Bedeutung zu. Die AMP
sind evolutionär sehr ursprüngliche und wichtige Effektormoleküle des
angeborenen Immunsystems, die neben ihrer antimikrobiellen Wirkung auch
immunmodulatorische Funktionen ausüben. Das humane β-Defensin-3 (hBD-3) gehört
zu den AMP des Menschen, welches unter den humanen β-Defensinen die stärkste
antimikrobielle Aktivität gegen ein sehr breites Erregerspektrum besitzt und
nach inflammatorischer oder infektiöser Stimulation u. a. von den
Epithelzellen der Atemwege und Lunge freigesetzt wird. Bislang ist die
antimikrobielle Aktivität von hBD-3 gegenüber M. catarrhalis sowie die
Regulation der hBD-3-Expression im Hinblick auf eine Infektion des
respiratorischen Epithels mit M. catarrhalis nicht bekannt und wurden daher in
der vorliegenden Arbeit im Detail untersucht. Methodik: In einem AMP-
Empfindlichkeitstest mit rekombinantem hBD-3 (rhBD-3) und Koloniezählverfahren
wurde die antimikrobielle Wirksamkeit von hBD-3 gegenüber M. catarrhalis-
Wildtypstämmen (O35E, ATCC 25238) untersucht. Nach Infektion von humanen
primären Bronchialepithelzellen (PBEC), humaner Bronchialepithelzellline
(BEAS-2B) und humaner Typ II-Alveolarepithelzellline (A549) mit M.
catarrhalis-Wildtypstämmen (O35E, ATCC 25238, O46E) oder M. catarrhalis-
Mutantenstämmen (O35E.1, O35E.2, O35E.lpxA) wurde die hBD-3-Expression per RT-
PCR und ELISA analysiert. In siRNA-Transfektionsversuchen (siTLR2, siTLR4)
erfolgte die Bestimmung der TLR-vermittelten hBD-3-Expression nach Stimulation
mit M. catarrhalis oder M. catarrhalis-spezifischem LOS. Der Einsatz von
Inhibitoren (SB202190, U0126, SP600125, IKK-NBD), Western Blot- und ChIP-
Analysen ermöglichten die Bestimmung der an der hBD-3-Expression nach M.
catarrhalis-Infektion beteiligten MAPKs und Transkriptionsfaktoren.
Ergebnisse: Die Inkubation von M. catarrhalis mit rhBD-3 zeigte einen starken
antimikrobiellen Effekt des Peptids auf diesen Erreger. Des Weiteren
induzierte die Infektion von respiratorischen Epithelzellen mit M. catarrhalis
eine gesteigerte Transkription und Sekretion von hBD-3. Diese M. catarrhalis-
induzierte hBD-3-Expression war abhängig vom hitzestabilen M. catarrhalis-
Virulenzfaktor LOS, während die M. catarrhalis-Oberflächenproteine UspA1 und
UspA2 keine Rolle für die hBD-3-Produktion spielten. Der transiente Knockdown
der TLR2-Expression führte zu einer erniedrigten hBD-3-Sekretion nach
Stimulation mit M. catarrhalis bzw. M. catarrhalis-LOS, wohingegen der
transiente Knockdown der TLR4-Expression keinen Einfluss auf die
hBD-3-Expression hatte. Zudem führte die Inhibition der MAPKs ERK1/2 und JNK,
aber nicht von p38 MAPK, zu einer verringerten hBD-3-Bildung nach M.
catarrhalis-Infektion. Die M. catarrhalis-induzierte hBD-3-Produktion wurde
über die Rekrutierung der AP-1-Transkriptionsfaktoruntereinheit c-Jun an den
hBD-3-Genpromotor vermittelt und war unabhängig von NF-κB. Schlussfolgerung:
Zusammenfassend wurde gezeigt, dass das respiratorische Epithel nach Infektion
mit M. catarrhalis in Abhängigkeit von dessen Virulenzfaktor LOS über einen
TLR2-MAPKs ERK1/2 und JNK sowie Transkriptionsfaktor c-Jun/AP-1-vermittelten
Signalweg das hBD-3 produziert, welches seinerseits gegenüber M. catarrhalis
äußerst bakterizid wirkt.
de
dc.description.abstract
Introduction: Moraxella catarrhalis is a COPD-associated pathogen, which
maintains probably additively through chronic colonisation of the lower
airways the persistent inflammation in COPD and is responsible for nearly 15 %
of the bacterial induced exacerbations of COPD through an acute infection with
one for the host new M. catarrhalis strain. Because of the worldwide increase
of antibiotic-resistant M. catarrhalis strains the research for endogenous
human antimicrobial peptides (AMPs) as potential alternative and innovative
antibiotics, which could also be a benefit to COPD-patients, becomes a
particular importance. AMPs are evolutionary very original and important
effector molecules of the innate immunity, which have next to their
antimicrobial properties also several immunomodulatory functions. Human
β-defensin-3 (hBD-3) belongs to one of the human AMPs, that has the strongest
antimicrobial activity against a broad range of pathogens compared to all
human β-defensins and is secreted inter alia by airway and lung epithelial
cells under inflammatory and infectious conditions. Until now the
antimicrobial effect of hBD-3 against M. catarrhalis and the regulation of the
hBD-3 expression with regard to an infection of the respiratory epithelium
with M. catarrhalis were unknown and was therefore the object for
investigation in this present work. Methods: The antimicrobial potential
against the M. catarrhalis wildtype-strains (O35E, ATCC 25238) was examined by
an antimicrobial peptide resistance assay with recombinant hBD-3 (rhBD-3) and
colony count assay. After infection of human primary bronchial epithelial
cells (PBEC), human bronchial epithelial cell line (BEAS-2B) and human type II
alveolar epithelial cell line (A549) with M. catarrhalis wildtype-strains
(O35E, ATCC 25238, O46E) or M. catarrhalis mutants (O35E.1, O35E.2, O35E.lpxA)
the hBD-3 expression was analyzed via RT-PCR and ELISA. The determination of
TLR-mediated hBD-3 expression after stimulation with M. catarrhalis or M.
catarrhalis specific LOS was identified through siRNA transfection studies
(siTLR2, siTLR4). The use of inhibitors (SB202190, U0126, SP600125, IKK-NBD),
Western Blot and ChIP analysis enabled the investigation of MAPKs and
transcription factors involved in hBD-3 expression after M. catarrhalis
infection. Results: Incubation of M. catarrhalis with rhBD-3 showed a strong
antimicrobial effect of the peptide towards this pathogen. Furthermore,
infection of respiratory epithelial cells with M. catarrhalis induced an
increased transcription and secretion of hBD-3. This M. catarrhalis-induced
hBD-3 expression was dependent on heat-stable M. catarrhalis-virulence factor
LOS, while the M. catarrhalis outer membrane proteins UspA1 and UspA2 were not
important for the hBD-3 production. The transient knockdown of TLR2 expression
led to a decreased hBD-3 release after stimulation with M. catarrhalis or M.
catarrhalis-specific LOS, whereas the transient knockdown of TLR4 expression
had no influence on the hBD-3 expression. In addition, the inhibition of MAPKs
ERK1/2 and JNK, but not of p38 MAPK, attenuated the hBD-3 secretion after M.
catarrhalis infection. M. catarrhalis-induced hBD-3 production was mediated
via recruitment of AP-1 transcription factor subunit c-Jun to the hBD-3 gene
promoter and was independent of NF-κB. Conclusion: In conclusion, findings of
the present study demonstrated, that the respiratory epithelium produces after
infection with M. catarrhalis in dependence on its virulence factor LOS via a
TLR2-MAPKs ERK1/2 and JNK as well as transcription factor c-Jun/AP-1 mediated
pathway the hBD-3 peptide, which acts potently bactericidal against M.
catarrhalis.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Moraxella catarrhalis
dc.subject
antimicrobial peptides
dc.subject
airway epithelial cells
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Die Bedeutung des humanen β-Defensin-3 für die Infektion von humanem
respiratorischem Epithel mit Moraxella catarrhalis
dc.contributor.firstReferee
N.N.
dc.contributor.furtherReferee
N.N.
dc.date.accepted
2014-06-22
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000096433-8
dc.title.translated
The role of human β-defensin-3 in the infection of human respiratory
epithelium with Moraxella catarrhalis
en
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000096433
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000015004
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access