Bedeutung verschiedener Virulenzfaktoren von Staphylokokken im Caenorhabditis elegans Modell

Abstract

Nicht nur in Regionen mit unzulänglicher Hygiene und mangelhafter medizinischer Versorgung, sondern auch in den Breitengraden der hoch entwickelten Medizin stellen bakterielle Infektionen einen hohen Anteil an Morbidität und Mortalität dar. Das wissenschaftliche Modellsystem C. elegans zur Analyse der Interaktionen zwischen bakteriellen Virulenzfaktoren und Wirtsabwehrmechanismen, gering an Kosten und Aufwand, übertragbar auf den Säugetierwirt ist daher von großem Interesse. In der vorliegenden Arbeit wurde anhand des „slow-killing“ C. elegans-Staphylococcus-Modells erforscht, inwiefern es sich zur zur Untersuchung von charakteristischen humanpathogenen Virulenzfaktoren von Staphylokokken eignen würde. Gegenstand dieser Arbeit war die Erforschung der Bedeutung verschiedener Virulenzfaktoren von S. epidermidis und S. aureus anhand eines optimierten C. elegans-Staphylokokken-Pathogenitätsmodells. Zunächst erfolgte die Optimierung des bereits bestehenden C. elegans-Bakterienmodells, da sich Schwierigkeiten in der Kultivierung und Kulturerhaltung zeigten. Im neu etablierten Modellsystem wurde die Sterbekinetik von C. elegans anhand der S. epidermidis Wildtypstämme 1057, 1457, 9142, deren Transposonmutanten M10 und den S. epidermidis 1057- und 1457-Deletionsmutanten (sigB, rsbUVW, agr) untersucht. Somit wurden die charakteristischen Virulenzfaktoren (Biofilm, Protasen, Lipasen und Toxine) von S. epidermidis in unterschiedlich ausgeprägter Expression im C. elegans-Modell untersucht. Hier zeigte sich interessanterweise nur bei S. epidermidis 9142-M10 eine statistisch signifikante geringere Sterberate von C. elegans. In sämtlichen anderen Versuchsreihen mit S. epidermidis-Deletionsmutanten sigB, rsbUVW, agr und somit extremer Variabilität von Biofilmproduktion und Virulenzfaktorsynthese konnte keine statistisch signifikante Änderung der Sterbekinetik von C. elegans nachgewiesen werden. Des Weiteren erfolgten Versuchsreihen mit klinischen S. aureus-Isolaten (PIA-überproduzierend, PVL positiv). Eine erhöhte Sterberate von C. elegans war bei den PIA-überproduzierenden Stämmen CF 2, CF 146 und dem Stamm ATCC49775 zu detektieren. Die Resultate dieser Arbeit suggerieren, dass die humanpathogenen Virulenzfaktoren von S. epidermidis kein vergleichbares pathogenes Potential für C. elegans darstellen. Interessanterweise wurde aber eine erhöhte Virulenz der PIA überproduzierenden S. aureus-Stämme beobachtet. Weitere Virulenzfaktoren von S. aureus (z. B. PVL) lassen sich in dieser Versuchskonstellation schwer analysieren. Das C. elegans-Staphylokokken-Modell erscheint daher zur Erforschung der Bedeutung von Virulenzfaktoren von Staphylokokken suboptimal. Weitere Ansätze zur Erforschung von Pathogenität und Virulenz von S. epidermidis und S. aureus sind somit für ein weiterführendes Verständnis dieser hochkomplexen Vorgänge notwendig.