Funktionelle Charakterisierung neuartiger Heliobacter pylori Kolonisierungsfaktoren und Mechanismen im Modell des Mongolian Gerbils in vivo
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen dieses Projekts wurden neuartige Gene und Genprodukte des bakteriellen Infektionserregers Helicobacter pylori untersucht, die für eine erfolgreiche Infektion des Magens essentiell sind. Identifiziert wurden solche in vivo essentielle Gene von H. pylori im Vorfeld mit Hilfe der "signature-tagged-mutagenesis" (STM) Methode. Die Experimente wurden am Tiermodell der Wüstenrennmaus (Mongolische Gerbils) durchgeführt, die ein hervorragendes Modell sowohl einer akuten als auch einer Langzeitinfektion für H. pylori darstellt. Im ersten Projektteil wurden fünf ausgewählte H. pylori STM-Mutanten ausgewählt, die unter experimentellen in vivo Bedingungen im Mongolischen Gerbil kolonisierungsdefekt waren, unter in vitro Bedingungen jedoch keinerlei Einschränkungen ihrer Vitalität zeigten. Ziel des Projekts war die Ursache dieser neu beschriebenen Kolonisierungsdefekte und die Funktion der entsprechenden Gene und Genprodukte im Infektionsgeschehen zu bestimmen. Im ersten Teilprojekt wurden dazu die entsprechenden Leserahmen im Chromosom von H. pylori deletiert und an entsprechender Position wurde dafür das dsRED Gen unter Kontrolle des H. pylori cagA Promotors eingesetzt. Die Mutanten zeigten rote Fluoreszenz und können nun im Tiermodell auf ihren Kolonisierungsdefekt untersucht werden. Eine dieser definierten Mutanten (B128Δhp4121), bei der die putative ATPase HP1421 deletiert wurde, konnte weiter charakterisiert werden. Interessanterweise zeigt diese Mutante einen Defekt in der Motilität, der sich allerdings nur bei niedrigem pH-Wert auswirkt. Bei neutralem pH (pH 7.5) ist die Mutante uneingeschränkt beweglich, während bereits bei einem pH-Wert um 5.0 eine deutliche Einschränkung der Motilität zu beobachten ist. Dieser Phänotyp erklärt den in vivo Kolonisierungsdefekt der Mutante bei deren Passage durch den sauren pH Wert im Magen- Lumen (pH 1-2). Im zweiten Projektteil wurde der Frage nachgegangen inwieweit Adhärenzgene die Kolonisation von H. pylori am Epithel in vivo beeinflussen und ob Adhärenz ihrerseits durch veränderte Bedingungen im Tiermodell induziert werden kann. Dazu wurden B128gfp-infizierte anästhesierte Gerbils mittels in vivo Infrarot und Fluoreszenz-Mikroskopie auf adhärente H. pylori am Modell des "offenen Magens" untersucht. Wir konnten die exakte Adhärenzrate von H. pylori unter physiologischen Bedingungen im Magen bestimmen und beobachteten eine Zunahme der Adhärenz (Verdopplung) bei leichter Ansäuerung (pH6.5 – pH6.0). Diese Ergebnisse legen somit einen bisher nicht erkannten Zusammenhang zwischen der Ansäuerung im Magenepithel-nahen Mukus, einer verstärkten bakteriellen Adhärenz und der Verschlechterung der Gastritis nahe.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Dissertation (2007) Identifizierung und strukturelle Untersuchung neuer Bestandteile des DNA Aufnahmesystems bei Helicobacter pylori. LMU München
Dr. Arno Karnholz
- Dissertation (2007) Molekulare Mechanismen der Erkennung des CagA-Proteins als Substrat für das Cag-Typ IVSekretionssystem in Helicobacter pylori. LMU München
Dr. Isabelle Pattis
- Identification, structure and mode of action of a new regulator of the Helicobacter pylori HP0525 ATPase. EMBO J. 26:4926-4934. (2007)
Hare, S., Fischer, W., Williams, R., Bayliss, R., Haas, R., and Waksman, G.
- Y. Functional and intracellular signalling differences associated with the Helicobacter pylori AlpAB adhesion from western and east asian strains. J Biol Chem. 282: 6242¿6254 (2007)
Lu, H., Wu, J.Y., Beswick, E.J., Ohno, T., Odenbreit, S., Haas, R., Reyes, V.E., Kita, M., Graham, D.Y., and Yamaoka
- Infection by Helicobacter pylori expressing the BabA adhesin is influenced by the secretor phenotype. J Pathology, 215:308-316 (2008)
Azevedo, M., Eriksson, S., Mendes, N., Serpa, J., Figueiredo, C., Resendek LP., Ruvoën-Clouet, N., Haas, R., Borén, T., Le Pendu, J. and David, L.
- Type IV secretion systems in Helicobacter pylori. in: Molec. Genetics and Cellular Biology, Caister Academic Press, 115-136. Y. Yamaoka (Ed.) (2008)
Fischer, W., Karnholz, A., Jimenez-Soto, L.F. and Haas, R.
- Polymorphism in binding of H. pylori SabA adhesin to inflammation associated sialylated glycans. PLoS Pathog. Oct;2(10):e110 (2006)
Aspholm, M., Olfat, F.O., Nordén, J., Sondén, B., Lundberg, C., Sjöström, R., ltraja, S., Odenbreit, S., Haas, R., Wadström, T., Engstrand, L., Teneberg, S., Arnqvist,A., and Borén, T
