Die DEAD-Box Helicase P als Pathogenitätsfaktor von Pseudomonas aeruginosa im Galleria mellonella Modell

Abstract

Es besteht bezüglich Infektionen durch das weitverbreitete Pathogen Pseudomonas aeruginosa ein Mangel an prognostischen Pathogen-Biomarkern. Diese werden benötigt, um Stämme mit einer höheren Pathogenität zu erkennen, denn diese erhöhen das Patientenrisiko für einen schweren oder gar tödlichen Verlauf. Als Konsequenz könnte eine personalisierte Sepsis-Therapie erfolgen, z.B. antibiotische Kombinations-Therapien für Patienten mit Hochrisikostämmen. Anhand klinischer Analysen hat sich die DEAD-Box Helicase HelP, welche das Potential zur Ausbreitung über horizontalen Gentransfer besitzt, als Kandidat mit einem bis zweifach erhöhtem Mortalitätsrisiko bei Pseudomonadensepsis herausgestellt (Willmann et al., 2018). In dieser Arbeit sollte anhand eines Infektionsmodells in Larven der Wachsmotte Galleria mellonella dieser Effekt experimentell überprüft werden. Es hat sich dabei gezeigt, dass in diesem Modell das Vorhandensein von helP im Pseudomonasgenom nach Analyse in einem Cox-Regressionsmodell zu einer Erhöhung des Mortalitätsrisikos um 62% führt. Eine helP-freie Mutante vom Stamm PA14 war dabei tendenziell gegenüber der Wildform mit einem reduzierten Mortalitätsrisiko assoziiert. Als zusätzliche und neue Erkenntnis wurde dabei deutlich, dass allein die Erhöhung der Injektionsdosis in die Larven um eine Colony Forming Unit (CFU) zu einer außerordentlichen Steigerung des Mortalitätsrisikos um 11% führte. Dies wird bislang von der wissenschaftlichen Gesellschaft bei derartigen Experimenten nicht bedacht. Daher sollten solche Experimente möglichst mit Covariate-Modelle ausgewertet werden, wobei die Injektionsdosis exakt dokumentiert und als eigenständiger Risikofaktor in die Modelle eingefügt werden sollte. Der beobachtete Effekt durch helP könnte in einer Veränderung des Virulenzverhaltens oder einer erhöhten genetischen Fitness der betreffenden Pseudomonas-Stämme begründet liegen. Da in durchgeführten Wachstumsassays mit Temperaturmedien und Mangelmedien keine durch helP begründbaren Unterschiede im Wachstum zu sehen waren, sollte eher weniger 61 von einem Fitness als eher von einem Virulenzeffekt durch helP ausgegangen werden. HelP besäße dabei als Helicase höchstwahrscheinlich eine regulatorische Funktion auf andere Virulenzgene von P.aeruginosa. Der genaue Wirkmechanismus ist noch nicht aufgeklärt. Dafür kommen experimentelle Studien inklusive weiterer Gallerienversuche mit Mutanten und Transformanten, sowie Genexpressionsanalysen in Frage. Im klinischen Umfeld böte es sich weiterhin an, Evaluationsstudien mit größeren Fallzahlen anzuschließen. Damit ließen sich Risikostämme im Zusammenhang besonders gefährdeter Patientensettings stratifizieren. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse könnten so zur Verbesserung der Behandlung im Sinne einer Personalisierung der Infektionsmedizin beitragen.