Charakterisierung von Virulenzdeterminanten von Pseudomonas aeruginosa für die Bedeutung der Kolonisation, Invasion und Persistenz des Erregers im Respirationstrakt

Pseudomonas aeruginosa ist der prognosebestimmende Leitkeim der chronischen Atemwegsinfektionen bei Mukoviszidose, bei Bronchiektasen und im späten Stadium der COPD. Unser Forschungsprojekt will neu entdeckte Virulenzdeterminanten des Erregers auf ihre Bedeutung für die Kolonisierung, Invasion und Persistenz im Respirationstrakt hin untersuchen.

Über das Screening einer STM-Bibliothek eines virulenten P. aeruginosa Stammes in Infektionsmodellen sind neue Virulenzdeterminanten identifiziert worden. Diese Gene, die die Expression von Pathogenität und Wirtsantwort am stärksten modulieren, sind potentielle Targets für die künftige Behandlung von Pseudomonasinfektionen im Respirationstrakt.

Der Nachweis, dass diese Pathogenitätsfaktoren unbekannter Funktion ('conserved hypotheticals', 'orphan genes') den Geno- und Phänotyp von P. aeruginosa bestimmen, erfolgt über die Komplementation von STM-Mutanten in trans oder die zielgerichtete Insertionsmutagense über zweifache homologe Rekombination. Im Anschluss werden Wildtypstamm, Mutante und komplementierter Stamm verglichen.

Die Wechselwirkung von P. aeruginosa Stämmen mit immortalisierten humanen Alveolar- bzw. Bronchialepithelzelllinien wird in vergleichenden Transkriptomanalysen an Erreger- und Wirtszellen und in standardisierten Adhärenz-, Invasions- und Zytotoxizitätstests untersucht. Mit der erst partiell etablierten Methode der 'Air liquid interface' (ALI) Kultur sollen außerdem ex vivo Transwell-Primärkulturen von intraoperativ gewonnenen humanen Bronchialepithelzellen für diese Testverfahren zur Verfügung stehen.

Phagozytose- und Zellvitalitätstests werden an Alveolarmakrophagen und polymorphkernigen neutrophilen Granulozyten durchgeführt.

Die Virulenz von P. aeruginosa Isolaten und Transposonmutanten wird in einem akuten murinen Atemwegsinfektionsmodell untersucht. Die Bakterien werden den Mäusen hierzu intratracheal instilliert und als Endpunkte werden die KBE in der Lunge, Lungenhistologie und infektionsimmunologische Parameter in der bronchoalveolären Lavage bestimmt. Alternativ wird als Zielgröße die LD50 ermittelt, wobei der Verlauf der Infektion täglich anhand mehrerer ethologischer und physiologischer Parameter (z.B. körperliche Aktivität, Atemfrequenz, Rektaltemperatur) dokumentiert wird.

Aus der Synopse der Daten sollen Hypothesen über den jeweiligen molekularen Wirkmechanismus abgeleitet werden, die im spezifischen Bioassay zu validieren sind.