Globale Expressionsprofile Pneumokokken-infizierter Bronchialepithelzellen - Einfluss der miRNA-3135b und des Nicotinamidstoffwechselweges auf die bakterielle Replikation

Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), auch als Pneumococcus bezeichnet, ist ein grampositives Bakterium, welches gewöhnlich als Kommensale asymptomatisch den humanen Nasopharynx besiedelt, jedoch auch schwere Erkrankungen bis hin zur Sepsis oder Meningitis auslösen kann. Pneumokokken sind Hau...

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Main Author: Wesener, André
Contributors: Schmeck, Bernd Thomas (Prof.Dr.) (Thesis advisor)
Format: Doctoral Thesis
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2018
Subjects:
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), auch als Pneumococcus bezeichnet, ist ein grampositives Bakterium, welches gewöhnlich als Kommensale asymptomatisch den humanen Nasopharynx besiedelt, jedoch auch schwere Erkrankungen bis hin zur Sepsis oder Meningitis auslösen kann. Pneumokokken sind Hauptverursacher der Pneumonie beim Menschen und fordern jährlich mehrere Millionen Opfer weltweit. Weiterhin können Koinfektionen mit Influenza A Viren die Erkrankung verschlimmern. Die Epithelzellen des humanen Respirationstraktes bilden die erste Verteidigungsbarriere gegen die Infektion. Es sind jedoch viele Aspekte der Interaktion zwischen Epithelzellen und S. pneumoniae noch nicht umfassend geklärt. Um diese Interaktion detailliert zu analysieren, wurde ein Expressionsprofil aus mRNAs, Proteinen und miRNAs von infizierten Bronchialepithelzellen erstellt. Zusätzlich wurde ein Koinfektionsmodell in humanem ex vivo Lungengewebe zu Vergleichszwecken untersucht. Signalweg‐Analysen der infizierten Epithelzellen ergaben eine verstärkte Regulation des Zellzyklus zum späten Zeitpunkt der Infektion (16 h). Eine Vernetzung der Daten mit dem miRNA‐Profil offenbarte wenige, bereits bekannte Verknüpfungen. Dennoch konnten mit Hilfe der miRNA‐Untersuchungen behandlungsabhängige Expressionsmuster detektierten werden, welche S. pneumoniae‐spezifische miRNAs, wie die induzierte miRNA‐3135b, aufzeigten. Bei dieser hypothetischen miRNA könnte es sich tatsächlich um ein t‐RNA‐deriviertes Fragment (tRF) handeln. Eine Überexpression der miRNA‐3135b resultierte in einer signifikanten Reduktion der Pneumokokken‐Last, was auf einen Abwehrmechanismus der Epithelzellen hindeutet. Zudem zeigte die RNA‐Sequenzierung nach miRNA‐3135b‐Überexpression verschiedene putative Ziel‐mRNAs, deren Funktionen bisher nur eingeschränkt bekannt sind. Des Weiteren weisen funktionelle Analysen der mRNAs und Proteine auf eine Regulation des Nicotinamidmetabolismus hin. Die in den Epithelzellen durchgeführte Depletion von NAMPT, dem Schlüsselenzym dieses Stoffwechselweges, führte zu einer verminderten Replikation von S. pneumoniae. Weiterhin bewirkte die Zugabe von Nicotinamid‐Mononukleotid (NMN) eine gesteigerte Replikationsrate der Bakterien. Dies deutet auf NMN als wichtige Nährstoffquelle von Pneumokokken hin. Die Daten dieser Arbeit erweitern die Kenntnisse zur Interaktion von humanen Epithelzellen und Pneumokokken und könnten zur Identifizierung alternativer und neuer Therapiestrategien genutzt werden.
Physical Description:167 Pages
DOI:https://doi.org/10.17192/z2018.0345