Vergleichende Untersuchungen zur Adhärenz und Mauspathogenität von Yersinia-Adhäsin (YadA)-Varianten verschiedener Yersinia-Arten und -Serotypen

Zusammenfassung Die enteropathogenen Yersinia-Arten Y.
enterocolitica und Y. pseudotuberculosis verursachen neben
Enteritiden und Enterokolitiden auch extraintestinale Erkrankungen
wie reaktive Arthritis oder Erythema nodosum. In ihrem
Infektionsverlauf zeigen sich allerdings zwischen diesen beiden
Arten Unterschiede. So erfolgt eine Dissemination von Y.
pseudotuberculosis meist in Form einer mesenterialen Lymphadenitis,
im Falle von Y. enterocolitica hingegen kommt es zusätzlich zum
Befall und zur Schädigung der weiter proximal und distal gelegenen
Darmabschnitte im Sinne einer Enterokolitis. Bislang ist nicht
geklärt, wodurch diese Unterschiede im Infektionsverlauf bedingt
sind. Das Virulenzplasmid der enteropathogenen Yersinien kodiert
für verschiedene Virulenzfaktoren, unter anderem für das
Yersinia-Adhäsin YadA. Zwischen den YadA-Varianten der beiden
Yersinia-Spezies und ihrer Serovare finden sich Unterschiede in der
Aminosäuresequenz, die als Ursache für Unterschiede im
Bindungsverhalten der Bakterien an EZM-Proteine diskutiert werden.
Da die Bindung an Wirtsgewebe einen entscheidenden Schritt in der
Pathogenese einer bakteriellen Infektion darstellt, könnten diese
Unterschiede in YadA verantwortlich für die unterschiedlichen
Infektionsmuster sein. Um dies zu klären, wurden yadA-Varianten und
-Hybride aus beiden Arten in Y. enterocolitica Serotyp O:8, Stamm
WA-314 als definiertem Expressionsprototyp eingebracht. Die
verschiedenen Varianten wurden hinsichtlich ihres
Bindungsverhaltens an immobilisierte EZM-Proteine und ihr Adhärenz-
und Invasionsverhalten an HeLa-Zellen untersucht. Hierbei fand sich
eine signifikant stärkere Bindung von Mutanten mit einem YadAent an
Kollagen I und Fibronektin. In der Adhärenz an HeLa-Zellen konnte
dieser Unterschied nicht dargestellt werden, aber alle
yadA-positiven Stämme zeigten eine stärkere Adhärenz als die
yadA-negativen Kontroll-Mutante. Allerdings ließ sich kein
Unterschied der Zellinvasivität in HeLa-Zellen verglichen mit der
Negativkontrolle nachweisen. Außerdem wurden zum Vergleich
yadA-Knock-out-Mutanten von zwei Y. pseudotuberculosis-Stämmen
erstellt. Diese wurden gemeinsam mit ihren Wildtyp-Stämmen mit den
o. g. genannten Y. enterocolitica WA-314-Mutanten im oralen
Mausinfektionsmodell verglichen. Hierbei fand sich kein Unterschied
in der Virulenz zwischen den yadA-positiven und yadA-negativen Y.
pseudotuberculosis-Stämmen. Hingegen war die yadA-Deletions-Mutante
von Y. enterocolitica WA-314 nicht mausvirulent im Gegensatz zu den
yadA-positiven Y. enterocolitica WA-314-Mutanten. Zusammenfassung
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118 Die Ergebnisse der histologischen Auswertung von Milz und
Peyerschen Plaques weisen auf einen unterschiedlichen
Infektionsverlaufs von Y. enterocolitica im Vergleich zu Y.
pseudotuberculosis hin. Allerdings zeigte sich auch hier, dass
Unterschiede im Infektionserlauf für Y. enterocolitica WA-314 im
Mausmodell nicht von der exprimierten YadA-Variante abhängig sind.
Es zeigte sich, dass das yadA-Gen von verschiedenen
Yersinia-Spezies, Serotypen und Stämmen nach Übertragung auf Y.
enterocolitica WA-314 im vergleichenden Mausinfektionsmodell keinen
Virulenzunterschied deutlich machte. Zudem konnte die Kopfregion,
unter Nutzung der homologen Sequenzen im Konnektor-Bereich, ohne
Virulenzminderung ausgetauscht werden. Zudem zeigte sich in dieser
Arbeit, in Einklang mit Erkenntnissen, wonach die Kopfregion die
EZM-Bindung vermittelt, dass nach einem solchen Austausch das
Bindungsverhalten an Kollagen I und Fibronektin durch die
Kopfregion bestimmt wurde. Die Analyse der Adhärenz an HeLa-Zellen
zeigte allerdings, dass eine stärkere Kollagen I- und
Fibronektin-Bindung nicht mit einer stärkeren Zellbindung
einhergeht und somit kein ausreichender Prediktor für die
Zellbindungsfähigkeit ist. Die Auswertung der
Mausinfektionsversuche bestätigen, dass YadA für die Virulenz von
Y. enterocolitica entscheidend ist, wohingegen Y.
pseudotuberculosis auch ohne YadA seine volle Mausvirulenz behält.
YadA, das für Y. enterocolitica ein wichtiger Virulenzfaktor ist,
kann unter gewissen Voraussetzungen, wie für Y. pestis
nachgewiesen, auch nachteilhaft für das Überleben im Wirt sein. Für
Y. pseudotuberculosis könnten andere Virulenzfaktoren eine
wichtigere Rolle spielen als YadA.