Untersuchung der immunstimulatorischen Eigenschaften des Helicobacter-cysteine-rich protein A (HcpA)

URN to cite this document:: urn:nbn:de:bvb:355-opus-4948

Aigner, Michael

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Date of publication of this fulltext: 19 Jun 2006 07:38

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Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Date:	18 June 2006
Referee:	Norbert (Prof. Dr.) Lehn
Date of exam:	7 April 2005
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene Biology, Preclinical Medicine > Institut für Biophysik und physikalische Biochemie > Prof. Dr. Dr. Hans Robert Kalbitzer
Keywords:	Helicobacter , Helicobacter pylori , Helicobacter-pylori-Infektion , Maus , BALB/c Maus , Cytokine , Interferon <gamma-> , Interleukin 12 , Rekombinantes Protein , Mongolische Rennmaus , Immunisierung , Immunstimulation , Genregulation , , Helicobacter pylori , protein , cytokine , Interleukin 12 , interferon
Dewey Decimal Classification:	600 Technology > 610 Medical sciences Medicine
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	10378

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Abstract (German)

Abstract (German)

Helicobacter pylori (Hp) ist ein gramnegatives Bakterium, das den menschlichen Magen kolonisiert und dabei obligatorisch eine chronische Gastritis induziert. Trotz dieser Immunreaktion persistiert das Bakterium ohne antibiotische Behandlung im Normalfall lebenslang. Diese in der Regel asymptomatische Gastritis kann in Abhängigkeit von Wirtsfaktoren und Ernährungsgewohnheiten verschiedene klinische Manifestationen erreichen. Die Infektion mit Hp kann chronische aktive oder atrophische Gastritiden, peptidische Magengeschwüre und MALTome auslösen. Eine der Grundlagen der Entzündungsreaktion ist das sich im Magen ausbildende Zytokinmilieu, für dessen Polarisierung Interferon-gamma (IFN-gamma) als Leitzytokin der von T-Helfer-Zellen des Typs I (TH1) geprägten Immunantwort von großer Bedeutung ist.
Helicobacter-cysteine-rich-protein A (HcpA) ist ein von Hp aktiv sezerniertes Protein, das als neuer, immunstimulatorisch wirkender Virulenzfaktor beschrieben wurde. HcpA gehört einer nur in Campylobacterales vorkommenden Familie paraloger Proteine an. Die Stimulation von Splenozyten-Einzelzellsuspensionen aus naiven Mäusen mit in E. coli rekombinant exprimiertem HcpA konnte eine der Ko-Kultur mit lebendem Hp vergleichbare Zytokinfreisetzung, insbesondere des entzündungsfördernd wirkenden IFN-gamma, induzieren. Neben dieser direkten Aktivierung des angeborenen Immunsystems konnten durch serologische Untersuchungen von Hp infizierten Patienten hohe anti-HcpA Antikörpertiter nachgewiesen werden.

Zusammenfassend wurde in dieser Arbeit die Expression und Sekretion von HcpA unter physiologischen Bedingungen erstmals untersucht und beschrieben. Die erfolgreiche Etablierung einer stabil transfizierten Drosophila-Schneider-2 Zelllinie (DS-2) erlaubte die Expression großer Mengen von LPS-freiem rekombinantem HcpA, das im wesentlichen die gleichen immunstimulatorischen Eigenschaften wie in E. coli rekombinant exprimiertes HcpA aufwies. Die Aufklärung der durch HcpA induzierten Kaskade, die zur Aktivierung des angeborenen Immunsystems im Mausmodell als auch in humanen PBMC führt, konnte die Bedeutung von HcpA als immunologischem Virulenzfaktor weiter untermauern. Die Identifizierung von B- und T-Zellepitopen ist eine wichtige Vorraussetzung für sich jetzt anschließende Untersuchungen zur Entwicklung einer HcpA-basierten, protektiven Vakzinierungsstrategie. Der Befund, dass HcpA über den TLR4 seine Aktivierung des angeborenen Immunsystems direkt oder indirekt vermittelt, stellt ein weiteres zukunftsweisendes Ergebnis dieser Arbeit dar. Der Nachweis einer starken Immunaktivierung durch HcpA in humanen PBMCs zeigt erstmalig, dass die bisher nur im Maus-System beschriebenen immunmodulierenden Eigenschaften von HcpA voll auf den Menschen übertragbar zu sein scheinen. Insgesamt konnte die Arbeit damit einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis eines neuen immunologisch wirkenden Virulenzfaktors von Hp leisten.

Translation of the abstract (English)

Helicobacter pylori (Hp) is a gram-negative bacterium that colonises the human stomach and always induces a chronic gastritis. In spite of this immune reaction, the bacterium normally persists for life if not treated. In most cases, this gastritis is asymptomatic, but can develop various clinical manifestations, depending on different host-factors or alimentary habits. The infection by Hp can induce chronically active or atrophic gastritis, peptic ulcers, and MALTomas. One of the reasons for the development of this inflammatory reaction is the cytokine environment in the stomach that often shows a strong T-Helper cell Type I (TH1) characteristic.
Helicobacter-cysteine-rich-protein A (HcpA) is a protein that is actively secreted by Hp, showing immune stimulatory properties. HcpA belongs to a family of proteins only found in the Campylobacterales. In in vitro experiments, HcpA and infection with Hp were able to induce similar cytokines at similar extents, especially interferon-gamma (IFN-gamma). Besides the direct immune stimulatory properties of HcpA, high antibody titres against this protein could be detected in sera of Hp infected patients, demonstrating the antigenic properties of this protein.

In this dissertation, the regulation of the expression and secretion under physiologic conditions of HcpA was tested and described for the first time. The successful establishment of a stable transfected Drosophila-Schneider-2 cell line made the expression of high amounts of LPS-free HcpA possible, which were used for immunologic studies. It could be shown that HcpA stimulates the innate immune system in mice and humans, which proved the classification of HcpA as a virulence factor. By utilisation of two different systems for epitopemapping, B- and T-cell epitopes were discovered. One of the results of this work was the finding that HcpA executes it�s immune stimulatory functions in a TLR4 dependent manner. So this work furthers the knowledge about Hp virulence factors and mechanistics of Hp induced pathogenesis.

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