Die Rolle der Apoptose und des humanen Transkriptionsfaktors STAT1 bei der intrazellulären Abwehr von Trypanosoma cruzi

Das Protozoon Trypanosoma cruzi (T. cruzi) ist der Erreger der Chagaskrankheit, einer Zoonose, die mehr als acht Millionen Menschen in Mittel- und Südamerika befällt und zur dilatativen Kardiomyopathie oder Megabildung des Gastrointestinaltrakts führen kann, die mit schwerer Krankheit einhergehen un...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Main Author: Stahl, Philipp
Contributors: Schwarz, R.T. (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2015
Medizin
Subjects:
Online Access:PDF Full Text
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Description
Summary:Das Protozoon Trypanosoma cruzi (T. cruzi) ist der Erreger der Chagaskrankheit, einer Zoonose, die mehr als acht Millionen Menschen in Mittel- und Südamerika befällt und zur dilatativen Kardiomyopathie oder Megabildung des Gastrointestinaltrakts führen kann, die mit schwerer Krankheit einhergehen und zum Tode führen. Die Chagaskrankheit gilt als vernachlässigte Tropenkrankheit und ist die führende Ursache für schwere Herzerkrankungen in Lateinamerika insbesondere in der armen Bevölkerung, einhergehend mit hohen sozio-ökonomischen Belastungen. Der Hämoflagellat wird überwiegend über Raubwanzen aus der Familie der Reduviidae als Vektoren übertragen, aber auch durch Bluttransfusion, Organspende, kongenital oder über kontaminierte Nahrungsmittel, kann Jahrezehnte im Wirt persistieren und schließlich die chronische Form der Chagaskrankheit verursachen. Die vorliegende Dissertation zeigt im Rahmen von Untersuchungen zur Ätiopathogenese der Chagas-Kardiomyopathie, dass die Infektion mit der extrazellulären Form von T. cruzi den sogenannten Trypomastigoten, zur Induktion von Apoptose in primären Kardiomyozyten der Ratte ex vivo führt. Im Rahmen einer neu beschriebenen Extraktionsmethode für intrazelluläre Lebenszyklusformen, den Amastigoten von T. cruzi, konnte im weiteren gezeigt werden, dass bei Infektion von Kardiomyozyten mit aufgereinigten Amastigoten ebenfalls Apoptose in diesen Zellen ausgelöst wird. Eine Hochregulierung des apoptotischen Gens bax durch Trypomastigote, eine Herunterregulierung des antiapoptotischen Gens bcl-2 durch Amastigote sowie die Aktivierung des Transkriptionsfaktors Signaltransduktor und Aktivator der Transkription3 (STAT3) konnte im Rahmen der Analysen ebenfalls beobachtet werden. Es zeigte sich darüber hinaus, dass Toll-like-Rezeptoren an der intrazellulären Erkennung von T. cruzi durch eine erhöhte Genexpression von tlr7 beteiligt sind. Aufgereinigte Glykolipide von der Oberfläche von Trypomastigoten, Glykosylphosphatidylinositole (GPI), zeigten allerdings weder einen Effekt auf die Apoptose von Kardiomyozyten, noch eine STAT-Aktivierung. Es zeigte sich aber eine positive Wirkung auf die Genexpression von tlr7. Diesen ersten Teil der Dissertation zusammfassend, lässt sich sagen, dass die Chagas-Kardiomoypathie in Teilen auf die Apoptose von Kardiomyozyten, die direkt durch T.cruzi-Parasiten induziert wird, zurückzuführen ist. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird gezeigt, dass die Vorstimulation von humanen Wirtszellen mit Interferon-γ (IFNγ) die intrazelluläre Vermehrung von Amastigoten von T.cruzi hemmt. Dieser durch IFNγ initiierte protektive Effekt basiert auf der Aktivierung des Transkriptionsfaktors STAT1 und wurde in einer STAT1-defizienten Knock-out-Zelllinie nicht beobachtet. Des Weiteren zeigte sich eine starke Aktivierung von STAT1 durch Phosphorylierung seines Tyrosinrests 701 sowie des Serinrests 727 in mit T. cruzi-infizierten Zellen ohne vorherige Behandlung mit IFNγ. Diese Beobachtung war begleitet von einer Erhöhung der Bindungsaktivität von STAT1 an spezifische DNA-Elemente und einer erhöhten Expression von STAT1-Zielgenen. Die Gesamtmenge an zytoplasmatisch vorliegendem STAT1 war ebenfalls titerabhängig nach einer T. cruzi-Infektion sowohl auf mRNA- als auch auf Protein-Ebene erhöht. Dieser Befund impliziert eine positive Rückkopplung von STAT1 auf seine eigene Genexpression. Dennoch sind im Zytoplasma vorliegende Amastigote in der Lage, sich weiterhin erfolgreich zu vermehren, was auf die Hemmung der STAT1- Signaltransduktion zurückzuführen ist, die spezifisch die Serinphosphorylierung in Position 727, aber nicht jene von Tyrosin in Position 701 vermindert, um dem antiparasitären Effekt von vollständig aktiviertem STAT1 zu umgehen. Zusammenfassend deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass der IFNγ/STAT1- Signalweg eine Schlüsselrolle im Gleichgewicht zwischen Parasitenlast und der antimikrobiellen Antwort der Wirtszellen zu spielen scheint.
Physical Description:140 Pages
DOI:https://doi.org/10.17192/z2015.0144