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Untersuchungen zur intrazellulären Infektsteinbildung

Antragsteller Dr. Roman Herout
Fachliche Zuordnung Reproduktionsmedizin, Urologie
Förderung Förderung von 2020 bis 2023
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447437311
 
Erstellungsjahr 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Proteus mirabilis ist ein gramnegatives, stäbchenförmiges Bakterium, das beim Menschen Infektionen hervorrufen kann. Proteus kann auf Oberflächen dichte Biofilme bilden und besitzt das Enzym Urease, mit welchem der pH-Wert, durch die Spaltung von Harnstoff, gehoben werden kann. Dies kann zur Ausfällung von Calciumammoniumphosphat (Struvit) führen. Die genauen Prozesse wie Proteus mirabilis sich an Nieren- und Harnblasenzellen anhaftet und in diese eindringt sowie die Rolle, die bakterielle Oberflächenkomponenten bei diesen Prozessen spielen, sind nicht im Detail bekannt. Wir führten Experimente durch, in welchen die Anhaftung (Adhäsion) an Katheter sowie die Anhaftung an und das Eindringen in Nierenund Harnblasenzellen (Invasion) studiert wurden. Hierzu verwendeten wir einerseits den Wildtyp sowie sieben verschiedene mutante Stränge des Bakteriums. Bei diesen wurden Gene verändert, die für Proteine kodieren, welche in den Vorgängen der Adhäsion und Invasion eine Rolle spielen. Ziel war es, dass diese mutanten Stränge keine funktionsfähigen Adhäsions- bzw. Invasionsproteine mehr produzieren, sodass deren Einfluss auf diese Vorgänge im Detail untersucht werden konnte. Zwei dieser Gene wurden mittels Plasmid wieder eingefügt (komplementierte Stränge). In vitro wurden Versuche zur Anhaftung an Katheter sowie zur Anhaftung und Invasion an zwei verschiedene Nierenzelllinien (HEK293 und A498) und einer Harnblasenzelllinie (T24) untersucht. Hierbei zeigte der Wildtyp eine höhere Adhäsion und Invasion in die Zellen im Vergleich zu den mutanten Strängen. Nach 24 Stunden war für die mutanten Stränge keine Invasion in die Zellen erkennbar. Im Anschluss führten wir in vivo Untersuchungen, in einem etablierten Mausmodell zum Katheterassoziierten Harnwegsinfekt, durch. Hierfür wurde Mäusen perkutan unter Ultraschallkontrolle ein 4mm langes Katheterstück (die Spitze einer Venenverweilkanüle) in die Harnblase eingebracht und nachfolgend perkutan Proteus mirabilis in die Harnblase instilliert. Am vierten Tag des Experimentes wurde den Mäusen perkutan, unter Ultraschallkontrolle aseptisch Urin entnommen und die Mäuse im Anschluss euthanasiert. Im Urin zeigten sich höhere Konzentrationen des Proteus mirabilis Wildtyps im Vergleich zu den mutanten Strängen. Ebenfalls zeigte der Wildtyp eine höhere Adhäsion an Katheter und an die Harnblasenzellen. Eine Invasion war nur beim Wildtyp und den zwei komplementierten Strängen nachweisbar. Die Komplementierung führte dazu, dass diese Stränge eine mit dem Wildtyp vergleichbare Adhäsion und Invasion zeigten. Wir konnten so demonstrieren, dass diese bakteriellen Oberflächenkomponenten eine wichtige Rolle in der Pathogenität von Proteus mirabilis spielen, was insbesondere für die Anhaftung an medizinische Katheter sowie die Anhaftung an und die Invasion in Gewebe des Urogenitaltraktes zutrifft.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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