Vergleichende Untersuchungen zur Adhärenz und Mauspathogenität von Yersinia-Adhäsin (YadA)-Varianten verschiedener Yersinia-Arten und -Serotypen

Zusammenfassung Die enteropathogenen Yersinia-Arten Y. enterocolitica und Y. pseudotuberculosis verursachen neben Enteritiden und Enterokolitiden auch extraintestinale Erkrankungen wie reaktive Arthritis oder Erythema nodosum. In ihrem Infektionsverlauf zeigen sich allerdings zwischen diesen beiden Arten Unterschiede. So erfolgt eine Dissemination von Y. pseudotuberculosis meist in Form einer mesenterialen Lymphadenitis, im Falle von Y. enterocolitica hingegen kommt es zusatzlich zum Befall und zur Schadigung der weiter proximal und distal gelegenen Darmabschnitte im Sinne einer Enterokolitis. Bislang ist nicht geklart, wodurch diese Unterschiede im Infektionsverlauf bedingt sind. Das Virulenzplasmid der enteropathogenen Yersinien kodiert fur verschiedene Virulenzfaktoren, unter anderem fur das Yersinia-Adhasin YadA. Zwischen den YadA-Varianten der beiden Yersinia-Spezies und ihrer Serovare finden sich Unterschiede in der Aminosauresequenz, die als Ursache fur Unterschiede im Bindungsverhalten der Bakterien an EZM-Proteine diskutiert werden. Da die Bindung an Wirtsgewebe einen entscheidenden Schritt in der Pathogenese einer bakteriellen Infektion darstellt, konnten diese Unterschiede in YadA verantwortlich fur die unterschiedlichen Infektionsmuster sein. Um dies zu klaren, wurden yadA-Varianten und -Hybride aus beiden Arten in Y. enterocolitica Serotyp O:8, Stamm WA-314 als definiertem Expressionsprototyp eingebracht. Die verschiedenen Varianten wurden hinsichtlich ihres Bindungsverhaltens an immobilisierte EZM-Proteine und ihr Adharenz- und Invasionsverhalten an HeLa-Zellen untersucht. Hierbei fand sich eine signifikant starkere Bindung von Mutanten mit einem YadAent an Kollagen I und Fibronektin. In der Adharenz an HeLa-Zellen konnte dieser Unterschied nicht dargestellt werden, aber alle yadA-positiven Stamme zeigten eine starkere Adharenz als die yadA-negativen Kontroll-Mutante. Allerdings lies sich kein Unterschied der Zellinvasivitat in HeLa-Zellen verglichen mit der Negativkontrolle nachweisen. Auserdem wurden zum Vergleich yadA-Knock-out-Mutanten von zwei Y. pseudotuberculosis-Stammen erstellt. Diese wurden gemeinsam mit ihren Wildtyp-Stammen mit den o. g. genannten Y. enterocolitica WA-314-Mutanten im oralen Mausinfektionsmodell verglichen. Hierbei fand sich kein Unterschied in der Virulenz zwischen den yadA-positiven und yadA-negativen Y. pseudotuberculosis-Stammen. Hingegen war die yadA-Deletions-Mutante von Y. enterocolitica WA-314 nicht mausvirulent im Gegensatz zu den yadA-positiven Y. enterocolitica WA-314-Mutanten. Zusammenfassung ___________________________________________________________________________ 118 Die Ergebnisse der histologischen Auswertung von Milz und Peyerschen Plaques weisen auf einen unterschiedlichen Infektionsverlaufs von Y. enterocolitica im Vergleich zu Y. pseudotuberculosis hin. Allerdings zeigte sich auch hier, dass Unterschiede im Infektionserlauf fur Y. enterocolitica WA-314 im Mausmodell nicht von der exprimierten YadA-Variante abhangig sind. Es zeigte sich, dass das yadA-Gen von verschiedenen Yersinia-Spezies, Serotypen und Stammen nach Ubertragung auf Y. enterocolitica WA-314 im vergleichenden Mausinfektionsmodell keinen Virulenzunterschied deutlich machte. Zudem konnte die Kopfregion, unter Nutzung der homologen Sequenzen im Konnektor-Bereich, ohne Virulenzminderung ausgetauscht werden. Zudem zeigte sich in dieser Arbeit, in Einklang mit Erkenntnissen, wonach die Kopfregion die EZM-Bindung vermittelt, dass nach einem solchen Austausch das Bindungsverhalten an Kollagen I und Fibronektin durch die Kopfregion bestimmt wurde. Die Analyse der Adharenz an HeLa-Zellen zeigte allerdings, dass eine starkere Kollagen I- und Fibronektin-Bindung nicht mit einer starkeren Zellbindung einhergeht und somit kein ausreichender Prediktor fur die Zellbindungsfahigkeit ist. Die Auswertung der Mausinfektionsversuche bestatigen, dass YadA fur die Virulenz von Y. enterocolitica entscheidend ist, wohingegen Y. pseudotuberculosis auch ohne YadA seine volle Mausvirulenz behalt. YadA, das fur Y. enterocolitica ein wichtiger Virulenzfaktor ist, kann unter gewissen Voraussetzungen, wie fur Y. pestis nachgewiesen, auch nachteilhaft fur das Uberleben im Wirt sein. Fur Y. pseudotuberculosis konnten andere Virulenzfaktoren eine wichtigere Rolle spielen als YadA.