Zeitschrift für Bakteriologie und Parasitologie

Abstrakt

Kapsel trägt zur Transmigration von Streptococcus pneumoniae-Serotyp 7F-Meningitis-Isolaten durch komplexe Blut-Hirn-Schrankenmodelle bei

Elena Fuchs, Christopher Untucht, Manfred Rohde, Michael Steinert und Simone Bergmann

Streptococcus pneumoniae ist als opportunistischer Erreger bekannt und gehört zu den häufigsten ätiologischen Erregern lokaler und systemischer Erkrankungen beim Menschen. Bei immungeschwächten Patienten infiltrieren Pneumokokken die Hirnhäute und verursachen lebensbedrohliche Entzündungen. Vor kurzem haben wir ein Transwell-basiertes Blut-Hirn-Schrankenmodell (BBB) ​​mit menschlichen endothelialen Zellen und Astrozyten entwickelt, das ein zuverlässiges Instrument zur Untersuchung der Pathogenesemechanismen der bakteriellen und parasitären Transmigration der zellulären Barriere zwischen Gefäßsystem und Hirngewebe darstellt. Wir haben dieses Modell mit dem Ziel angewendet, die Rolle der Polysaccharidkapsel eines klinischen Isolats eines Meningitispatienten zu untersuchen, das als hochvirulenter Pneumokokken des Serotyps 7F identifiziert wurde. Nach der Optimierung des Transformationsverfahrens für dieses klinische Isolat konnten wir den Kapselgenlocus erfolgreich löschen und den Verlust der Kapselexpression durch Southern-Blot-Hybridisierung und elektronenmikroskopische Visualisierung bestätigen. In Übereinstimmung mit der bereits beschriebenen hemmenden Wirkung von Kapselpolysacchariden auf die Phagozytose durch Makrophagen wurde der Stamm des Serotyps 7F effizienter von menschlichen Monozyten (U937) endozytiert als der entsprechende kapseldefiziente Mutant. Infektionsanalysen unter Verwendung des BBB-Modells mit dem Wildtypisolat des Serotyps 7F und dem Mutantenstamm zeigten eine signifikant verringerte Transmigrationsaktivität des kapseldefizienten Serotyps 7F. Diese Ergebnisse wurden durch Infektion eines zweiten Blut-Hirn-Schrankenmodells unter Verwendung von mikrovaskulären Endothelzellen des menschlichen Gehirns (HBMEC) weiter bestätigt. Interessanterweise zeigte eine Sammlung von Serotyp-7F-Stämmen, die aus Hirnflüssigkeit oder Blut von an Meningitis erkrankten Kindern isoliert wurden, eine höhere Transmigrationskapazität, als in vergleichbaren Infektionsstudien mit Serotyp-7F-Isolaten aus einer nichtinvasiven Kolonisierung beobachtet wurde. Diese Daten werfen neues Licht auf die Rolle der Pneumokokkenkapsel im invasiven Infektionsprozess des Hirngewebes und unterstreichen die Notwendigkeit geeigneter Infektionsmodelle, um die Vielfalt hochvirulenter klinischer Isolate aufzuklären.