Aktivierung des Transkriptionsfaktors hypoxia-inducible-factor (HIF)-1 nach Infektion mit Enterobacteriaceae

Abstract

Einleitung: Hypoxia-inducible-factor (HIF)-1 ist einer der Schlüsseltranskriptionsfaktoren in der Angiogenese und damit der Adaptation auf hypoxische Bedingungen. In der Vergangenheit veröffentlichte Studien haben die HIF-1-Aktivierung während bakterieller Infektionen mehrfach nachweisen können, die molekularen Details dieser Aktivierung blieben jedoch bisher ungeklärt. In dieser Arbeit wurde die Rolle der durch die Bakterien gebildeten Siderophore in der HIF-1-Aktivierung während Infektionen durch Enterobacteriaceae untersucht. Methoden: Die HIF-1-Aktivierung wurde in Infektionen mit Y. enterocolitica, S. enterica und E. aerogenes nachgewiesen. Diese Aktivierung konnte auf die Bildung und Funktion von Siderophoren zurückgeführt werden. Hierfür wurden allgemein anerkannte Methoden wie Elisa, Immunoblot und PCR (polymerase chain reaction) verwendet. Ergebnisse: Versuche mit Y. enterocolitica, S. enterica und E. aerogenes und die Applikation ihrer Siderophore verursachten eine eindeutige, Hypoxie-unabhängige HIF-1-Antwort in humanen Wirtszellen. Im Gegensatz dazu wurde diese HIF-1-Aktivierung nach einer Eisensättigung der Siderophore vollständig aufgehoben. Außerdem zeigten Siderophoraufnahme-negative bakterielle Mutanten diese Aktivierung nicht. Fazit: Zusammenfassend deckt diese Arbeit erstmals eine bisher unbekannte Rolle von bakteriellen Siderophoren in der Hypoxie-unabhängigen Aktivierung von HIF-1 während bakterieller Infektionen auf.

Introduction: Hypoxia-inducible-factor (HIF)-1 is one of the key transcription factors in angiogenesis and therefor in the adaptation to hypoxic conditions. In the past multiple studies have demonstrated the HIF-1-activation during bacterial infection, nevertheless the molecular details of this activation remained up to know unclear. In this work the role of bacterial siderophores in the HIF-1-activation during infections with Enterobacteriaceae was analyzed. Methods: The HIF-1-activation was proved in infections with Y. enterocolitica, S. enterica and E. aerogenes. This activation could be traced back to the production and function of their siderophores. For this, generally approved methods like Elisa, Immunoblot and PCR were used. Results: Experiments with Y. enterocolitica, S. enterica and E. aerogenes and the application of their siderophores yersiniabactin, salmochelin and aerobactin caused a hypoxia-independent HIF-1-activation in the human host cells. In contrast to this, after iron saturation of the siderophores the HIF-1-activation was completely nullified. Also siderophore-uptake-negative bacterial mutants did not show this activation in any of the experiments. Conclusion: Taken together this work shows an unknown role of bacterial siderophores in the hypoxia-independant activation of HIF-1 during bacterial infection.