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Titel: Bindung von Pseudomonas aeruginosa Lektinen PA-I und PA-II an Oberflächenepitehlien des Menschen
Sonstige Titel: Binding of Pseudomonas aeruginosa lectins PA-I and PA-II to human surface epithelia
Sprache: Deutsch
Autor*in: Meyer-Osores, Aracelli-Alejandra
Erscheinungsdatum: 2018
Tag der mündlichen Prüfung: 2018-10-30
Zusammenfassung: 
Die aus Kohlenhydraten bestehende Glykokalix stellt die äußerste Schicht menschlicher Zellen dar, diese Kohlenhydrate dienen als Bindungsstellen für die beiden zuckerbindenden Lektine von Pseudomonas aeruginosa (PA-IL und PA-IIL). Über diese Bindung können dann die Pseudomonaden an Gewebeoberflächen anheften und sie besiedeln. Die Bindungsstellen für die beiden Pseudomonas-Lektine sind bisher nur an wenigen Gewebsoberflächen untersucht worden. In der vorliegenden Arbeit konnte lektinhistochemisch gezeigt werden, dass die beiden Lektine fast ausnahmslos die Oberflächenepithelien der untersuchten Gewebe anfärben. Durch die Bindung an die Oberflächenepithelien ist es erklärlich, dass P. aeruginosa so viele verschiedene Organe kolonisieren und damit infizieren kann. Es konnte die minimale Konzentration des jeweils inhibitorischen Monosaccharid immunhistochemisch ermittelt werden: eine 0,3 M Galaktoselösung für PA-IL und einer 0,3 M Fukoselösung für PA-IIL. Diese Erkenntnis ist essentiell für die weitere Entwicklung antiadhäsiven Therapien menschlicher Pseudomonas aeruginosa Infektionen.
In den Atemwegen liegt eine besondere Situation vor, da die beiden Lektine nach Bindung an die Zilien diese lähmen. Durch das Sistieren des Zilienschlages wird ein wichtiger unspezifischer Abwehrmechanismus in den Atemwegen gehemmt; es kommt zu einer Störung der mukoziliären Clearance. Dieser Mechanismus könnte eine besondere Bedeutung bei der cystischen Fibrose (CF) besitzen. Da bei CF Kranken das Polysaccharid Hyaluronan im Sputum erhöht ist, untersuchten wir auch die Interaktion der beiden Lektine mit Hyaluronan im Zilienschlagassay. Dabei hatten Hyaluronanoligosacharide praktisch keinen Einfluss auf die Bindung und die Beeinflussung des stark ziliotoxischen PA-IIL, wohl aber auf das schwach ziliotoxische PA-IL, was unter Zugabe von Hyaluronanoligosaccharide so ziliotoxisch wurde wie das PA-IIL. Diese Erhöhung der Ziliotoxizität des PA-IL könnte erklären, warum die Atemwege von CF Kranken so häufig von P. aeruginosa besiedelt werden.

The carbohydrate coat of the cell membrane, the glycocalyx, represents the outermost layer of human cells. The carbohydrates of the glycocalyx serve as binding sites for the two sugar-binding lectins of the bacterium Pseudomonas aeruginosa (PA-IL and PA-IIL). Pseudomonas bacteria use these two lectins to attach to the tissue surfaces and to subsequently colonize them. To date, the binding sites for the two Pseudomonas lectins have only been studied on few tissue surfaces. In the present work it could be shown by lectin histochemistry that the two lectins bind to the surface epithelia of the investigated tissues almost without exception. The attachment to the surface epithelia arguably explains how p. aeruginosa can colonize so many different organs and thereby infect them. The minimum concentration of each inhibitory monosaccharide could be determined by immunohistochemistry: a 0,3 M galactose solution for PA-IL and a 0,3 M fucose solution for PA-IIL. This finding is essential for the further development of antiadhesive therapies of human Pseudomonas aeruginosa infections.

In the respiratory tract a special situation exists as the two lectins paralyze the airway cilia they attach to. By inhibiting the ciliary beat, an important nonspecific defense mechanism in the airways is inhibited; hence the mucociliary clearance is impaired. This mechanism could be of particular importance in cystic fibrosis (CF) a disease in which the polysaccharide hyaluronan secretion is altered. As hyaluronan in the sputum is increased in CF patients, we also investigated the interaction of the two lectins with hyaluronan in a ciliary beat assay. Hyaluronan oligosaccharides had practically no influence on the binding and the ciliotoxicity of the highly ciliotoxic PA-IIL, but critically increased the ciliotoxicity of the otherwise weakly ciliotoxic PA-IL. This increase in ciliary toxicity of PA-IL could explain why the respiratory tract of CF patients is so commonly colonized by p. aeruginosa.
URL: https://ediss.sub.uni-hamburg.de/handle/ediss/7937
URN: urn:nbn:de:gbv:18-94303
Dokumenttyp: Dissertation
Betreuer*in: Schumacher, Udo (Prof. Dr.)
Enthalten in den Sammlungen:Elektronische Dissertationen und Habilitationen

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