NTHi ist eine der Hauptursachen für Infektionen des Respirationstrakts bei Kindern und Erwachsenen, des Weiteren eine häufige Ursache bei Mittelohrentzündung, Sinusitis, Lungenentzündung im Erwachsenenalter und Infektionen des tiefen Respirationstrakts bei COPD-Patienten. Wie es trotz oft ständiger Kolonisation zu Exazerbationen ausgelöst durch NTHi kommen kann, ist weitgehend unklar.
Ziel der ...
Abstract (German)
NTHi ist eine der Hauptursachen für Infektionen des Respirationstrakts bei Kindern und Erwachsenen, des Weiteren eine häufige Ursache bei Mittelohrentzündung, Sinusitis, Lungenentzündung im Erwachsenenalter und Infektionen des tiefen Respirationstrakts bei COPD-Patienten. Wie es trotz oft ständiger Kolonisation zu Exazerbationen ausgelöst durch NTHi kommen kann, ist weitgehend unklar. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Interaktion zwischen NTHi und BEAS-2B genauer zu untersuchen und ein in-vitro-Modell zu entwickeln, welches den entscheidenden Faktor bzw. die entscheidende Struktur der Bakterien für die Auslösung einer Infektion – im Gegensatz zur Kolonisation – identifizieren kann. Als Marker für die Stärke der Entzündungsreaktion wurde Interleukin 8 eingesetzt, welches eine Hauptrolle in der Immunantwort spielt, indem es neutrophile Granulozyten im entzündeten Gewebe rekrutiert. Die Immunantwort der bronchoepithelialen Zellen auf Stimulation mit dem Bakterium Haemophilus influenzae ist in den durchgeführten Versuchen sowohl zeit- als auch dosisabhängig. Die Bakterien müssen dabei nicht voll funktionsfähig sein, mit Formalin inaktivierte NTHi oder eine bakterielle Proteinpräparation lösen eine vergleichbar starke Reaktion der Zellen aus. Bei einer Reizdauer von nur 30 Minuten trat eine maximal um den Faktor vier erhöhte Produktion von IL-8 in den Überständen auf, die noch nach 48 Stunden nachweisbar ist. Steril filtrierte Überstände von abgetöteten NTHi lösen im Vergleich mit der Negativkontrolle keine signifikant stärkere Immunantwort der Epithelzellen aus. Dieses Ergebnis spricht gegen einen humoralen Faktor zur Aktivierung der bronchialen Epithelzellen. Ein in-vitro Modell zur Beurteilung der Pathogenität von NTHi konnte erarbeitet werden, auch wenn der Auslöser für eine Entzündungsreaktion der Epithelzellen nicht eindeutig identifiziert werden konnte. Die Fraktionen der bakteriellen Sonikate wurden nicht weiter untersucht, es handelt sich also um ein Gemisch von Membranproteinen und zytosolischen Proteinen. Diese Differenzierung ist zur Klärung der Frage, welches Molekül den stärksten pathogenen Stimulus darstellt, aber von entscheidender Wichtigkeit. Weitere Versuche wären an dieser Stelle notwendig, die vorliegende Arbeit ist hier limitiert. Des Weiteren sollten Bakterienisolate von Patienten in diesem Modell auf Unterschiede der Virulenz untersucht werden. Die Wahrscheinlichkeit ist groß, dass Abweichungen bei potentiell pathogenen Substanzen, wie Endotoxinen, Membranproteinen, bakteriellen Toxinen, Peptidoglykanen oder Lipoteichoidsäuren gefunden werden können. Neue Studien sollten sich mit diesen Antigenen beschäftigen, um Therapien, die die Kolonisation des Respirationstraktes gerade bei COPD-Patienten reduzieren, entwickeln zu können.
Translation of the abstract (English)
NTHi (Non-typeable Haemophilus influenzae) is one of the major causes for infections of the respiratory tract in children and adults, a common cause for otitis, sinusitis, pneumonia in adults and infections of the deep respiratory tract in patients suffering from chronic obstructive pulmonary disease (COPD). What leads to an exacerbation of the COPD caused by NTHi despite of a constant ...
Translation of the abstract (English)
NTHi (Non-typeable Haemophilus influenzae) is one of the major causes for infections of the respiratory tract in children and adults, a common cause for otitis, sinusitis, pneumonia in adults and infections of the deep respiratory tract in patients suffering from chronic obstructive pulmonary disease (COPD). What leads to an exacerbation of the COPD caused by NTHi despite of a constant colonization? This is in large parts unclear. The aim of this thesis was to study the interactions between the NTHi and a bronchoepithelial cell-line and to develop an in-vitro model which can detect the decisive factor or structure of the bacteria which transforms a simple colonization into an infectious disease. Interleukin-8 was used as a marker for the inflammation, because it plays a major role in the immunity response by recruiting neutrophilic granulocytes. The immunity response of bronchoepithelial cells after stimulation by bacteria was in these experiments both dose- and time-dependent. The bacteria do not have to be intact, NTHi inactivated by formalin and bacterial protein fractions cause a comparable reaction of the cells. After a stimulation of only 30 minutes, the production of Interleukin-8 raises maximum four times compared to the negative control, even after 48 hours the production is still increased. Sterile filtrated extracts of inactivated NTHi did not cause a significant immunity reaction compared to the negative control. This result seems to exclude a humeral factor for the activation of bronchoepithelial cells. An in-vitro model to evaluate the pathogenicity of NTHi could be established, even if the decisive factor for inflammation of the epithelial cells could not be clearly identified. The bacterial protein fractions were not examined any further, so they represent a mixture of membrane and cytosolic proteins. Their differentiation is of a high importance to identify the responsible structure of pathogenicity; more experimentation would have been necessary here. A study to examine bacterial isolates of patients within this model should follow. There is a high probability that differences in potential pathogen substances like endotoxins, membrane proteins, bacterial toxins, peptidoglycans or lipoteichoidacids can be found. New studies should have a closer look at these antigens to develop therapies especially for patients suffering from COPD.
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