Untersuchung der humoralen Immunantwort auf virulenzassoziierte Proteine extraintestinal pathogener Escherichia coli

Extraintestinal pathogene Escherichia coli (ExPEC) sind die
häufigsten Erreger von Harnwegsinfektionen beim Menschen. Darüber
hinaus können sie eine Vielzahl weiterer Erkrankungen wie
Pneumonie, Wundinfektion, Neugeborenenmeningitis oder Sepsis
hervorrufen. Hierzu verfügen ExPEC über ein breites Repertoire von
Pathogenitätsfaktoren wie Adhäsine, Toxine und
Eisenaufnahmesysteme. Wesentlicher Bestandteil von
Eisenaufnahmesystemen sind Rezeptoren in der bakteriellen
Außenmembran, wie z. B. die Siderophorrezeptoren FyuA und IroN
sowie der Häminrezeptor ChuA. Ihre Assoziation mit der Virulenz von
ExPEC und die Lokalisation in der Außenmembran bzw. an der
bakteriellen Oberfläche lassen Eisenaufnahmerezeptoren als
geeignete Zielstrukturen eines Impfstoffes gegen ExPEC erscheinen.
Die vorliegende Arbeit erbrachte grundlegende Erkenntnisse
hinsichtlich der Eignung von Eisenaufnahmerezeptoren als
potentielle Zielstrukturen, indem Seren von Patienten mit einer E.
coli-Infektion und Seren aus dem Mausinfektionsmodell im Immunoblot
auf Antikörper gegen FyuA, ChuA und IroN untersucht wurden. Hierzu
wurde eine Sammlung von E. coli-Patientenisolaten und der
entsprechenden Patientenseren angelegt. Die Isolate wurden mittels
PCR hinsichtlich mehrerer ExPEC-assoziierter Gene, u. a. fyuA,
chuA, iroN und usp charakterisiert. Im Immunoblot wurden dann die
Seren auf Antikörper gegen die rekombinanten Proteine FyuA, IroN,
ChuA und Usp getestet. Im Unterschied zu FyuA, ChuA und IroN
handelt es sich bei dem zusätzlich untersuchten Usp um ein
ExPEC-Protein mit bisher weitgehend unklarer Funktion. Die
unterschiedliche Prävalenz von ExPEC-assoziierten Faktoren unter
den Patientenisolaten konnte bestätigt werden. Es gelang erstmals,
bei Patienten spezifische Antikörper gegen Eisenaufnahmerezeptoren
von ExPEC nachzuweisen. Für die hierzu durchgeführten
Immunoblot-Untersuchungen konnte in dieser Arbeit erstmals der
Häminrezeptor ChuA rekombinant exprimiert und aufgereinigt werden.
Die humorale Immunantwort gegen die einzelnen
Eisenaufnahmerezeptoren wies ein relativ heterogenes Bild auf.
Während bei den Patienten einerseits Antikörper unter der Infektion
gebildet wurden (ChuA), waren sie andererseits bei IroN offenbar
schon vorher vorhanden oder konnten, wie für FyuA gezeigt, nicht
nachgewiesen werden. Auch im Mausmodell der ExPEC-Peritonitis
fanden sich nur Antikörper gegen IroN, die in einem entsprechenden
Tiermodell der ExPEC Harnwegsinfektion nicht darstellbar waren.
Aufgrund der Ergebnisse dieser Arbeit ist es denkbar, dass die
Bildung von Antikörpern gegen ExPEC-Außenmembranproteine zum einen
von der Intensität und der Dauer der Infektion und zum anderen von
Unterschieden in der Expression und in der Immunogenität der
einzelnen Eisenaufnahmerezeptor-Proteine abhängig ist. Es ist
jedoch nicht völlig auszuschließen, dass auch methodische Gründe(z.
B. bei der Durchführung des Immunoblots) die Antikörpernachweise
negativ beeinflusst haben. Die Ergebnisse dieser Arbeit konnten die
Bedeutung von Eisenaufnahmerezeptoren als potentielle
Zielstrukturen eines Impfstoffes bestätigen. Insbesondere die Rolle
von IroN wurde durch die Beobachtungen unterstrichen. Die
unterschiedliche Prävalenz der einzelnen Eisenaufnahmesysteme unter
ExPEC und die Unterschiede der humoralen Immunantwort deuten jedoch
darauf hin, dass es nötig sein wird, einen polyvalenten
Kombinationsimpfstoff herzustellen, der gleichzeitig gegen mehrere
Eisenaufnahmerezeptoren sowie weitere Zielstrukturen wie Adhäsine
und Toxine Antikörperantworten erzeugt