Funktionelle Analyse von Bartonella Adhäsin A

Abstract

Infektionen mit Bartonella henselae resultieren in den vaskuloproliferativen Krankheitsbildern Bazilläre Angiomatose und Peliosis hepatis, die in erster Linie bei immunsupprimierten Patienten auftreten. Endothelzellen stellen dabei die wahrscheinlichen Zielzellen einer Infektion mit B. henselae dar. Dem trimeren Autotransporter Adhäsin Bartonella Adhäsin A (BadA), das eine charakteristische „head-stalk-membrane anchor“ Architektur aufweist, kommt eine Schlüsselstellung im Verlauf einer B. henselae-Infektion zu. In dieser Arbeit sollte (i) der Einfluss von BadA auf die Wirtszellanwort näher charakterisiert werden und (ii) die Verwendbarkeit von BadA als serodiagnostischer Marker untersucht werden. In Infektionsexperimenten mit dem B. henselae Wildtyp und einer BadA-defizienten Transposonmutante konnte gezeigt werden, dass BadA entscheidend für die Adhärenz an Endothelzellen und für die Aktivierung einer proangiogenetischen Wirtszellantwort ist, während die proinflammatorische Wirtszellantwort weitgehend unabhängig von der BadA-Expression aktiviert werden kann. Zur funktionellen Analyse einzelner BadA-Fragmente wurden diese rekombinant in E. coli exprimiert, angereinigt und rückgefaltet. Die Zugabe der BadA-Kopfdomäne zu Wirtszellen resultierte in Adhärenz an Endothel- und Epithelzellen sowie in der Aktivierung einer proangiogenetischen Wirtszellanwort. Ein angereinigtes Fragment aus der Stieldomäne von BadA adhärierte ebenfalls an Endothelzellen und führte zu einer Induktion der IL-8 Sekretion. Angereinigtes B. henselae Lipopolysaccharid trägt nicht zur Induktion von IL-8 im Sinne einer entzündlichen Endothelzellantwort bei, diese kann jedoch durch Außenmembranproteine (outer membrane proteins) von B. henselae induziert werden. Diese Arbeit belegt die Abhängigkeit der Induktion einer proangiogenetischen Wirtszellantwort von BadA und die angiogenetische Potenz der BadA-Kopfdomäne und kann damit einen Beitrag zur funktionellen Analyse der Pathogenitätsfaktoren von B. henselae leisten. Die Standardmethode zum Nachweis einer Infektion mit B. henselae ist bislang der Immunfloureszenztest. Die Analyse eines BadA-Immunoblots als neue serodiagnostische Methode unter Verwendung von im IFT positiv und negativ auf Antikörper gegen B. henselae getesteten Patientenseren ergab eine Sensitivitiät von 73,5 % und eine Spezifität von 74,2% im Vergleich zum IFT.

Bartonella henselae infections result in the vasculoproliferative disorders Bacillary Angiomatosis and Peliosis hepatis, which occur predominantly in immmunocompromised people. Endothelial cells represent the presumed target cells of a B. henselae infection. The trimeric autotransporter Bartonella adhesin A (BadA), which consists of a characteristic head-stalk-anchor architecture, plays the key role in B. henselae infections. In this study, (I) the influence of BadA on the host cell interaction was characterized, and (II) the use of BadA as serodiagnostical marker was evaluated. In infection experiments using B. henselae wild type and a BadA deficient transposon mutant it was shown that BadA is crucial for adherence to endothelial cells and for activation of a proangiogenic host cell response, whereas the inflammatory host cell response can be activated independently of BadA expression. To perform functional analysis, BadA fragments were expressed recombinantly in E. coli, purified and refolded. The addition of BadA head domain results in adherence to endothelial- and epithelial cells and in activation of a proangiogenic host cell response. A purified fragment of the BadA stalk domain adheres to endothelial cells as well and leads to activation of IL-8 secretion. Purified B. henselae lipopolysaccharide does not activate a proinflammatory host cell response, which in contrast can be induced by outer membrane proteins of B. henselae. This work shows that BadA is crucial for the activation of a proangiogenic host cell response and can contribute to the functional analysis of the pathogenicity factors of B. henselae. The standard method for detection of B. henselae infection is usually based on an indirect immunofluorescence assay. The analysis of BadA immunoblots as a new serodiagnostical method using patient sera which were tested positive or negative for B. henselae-antibodies in the immunofluorescence assay resulted in a sensitivity of 73,5% and a specificity of 74,2% in comparison to the results of the immunofluorescence assay.