Authors:	Krämer, Susi
Title:	Chlamydiae host cell interaction and immune evasion strategies
Online publication date:	31-Jul-2015
Year of first publication:	2015
Language:	english
Abstract:	Chlamydiae are obligate intracellular bacteria with a strong global prevalence. They cause infections of the eye, lung and the genital tract and can either replicate in inclusion compartments or persist inside their host cell. In this thesis we focused on two aspects of chlamydiae infection. We hypothesize that transcription factor AP-1 is crucial for a replicative chlamydiae infection in epithelial cells. In addition we suggest that chlamydiae hide inside apoptotic blebs for a silent uptake by macrophages as immune evasion strategy.rnFocusing on AP-1, we could demonstrate that during Chlamydia pneumoniae infection, protein expression and phosphorylation of the AP-1 family member c-Jun significantly increased in a time and dose dependent manner. A siRNA knockdown of c-Jun in HEp-2 cells reduced chlamydial load, resulting in smaller inclusions and a significant lower chlamydial recovery. Furthermore, inhibition of the c-Jun containing AP-1 complexes, using Tanshinone IIA, changed the replicative infection into a persistent phenotype, characterized by (i) smaller, aberrant inclusions, (ii) a strong decrease in chlamydial load, as well as by (iii) its reversibility after removal of Tanshinone IIA. As chlamydiae are energy parasites, we investigated whether Tanshinone IIA interferes with energy/metabolism related processes. rnA role for autophagy or gene expression of glut-1 and c-jun in persistence could not be determined. However we could demonstrate Tanshinone IIA treatment to be accompanied by a significant decrease of ATP levels, probably causing a chlamydiae persistent phenotype.rnRegarding the chlamydial interaction with human primary cells we characterized infection of different chlamydiae species in either pro-inflammatory (type I) or anti-inflammatory (type II) human monocyte derived macrophages (hMDM). We found both phenotypes to be susceptible to chlamydiae infection. Furthermore, we observed that upon Chlamydia trachomatis and GFP-expressing Chlamydia trachomatis infection more hMDM type II were infected. However the chlamydial load was higher in hMDM type I and correspondingly, more replicative-like inclusions were found in this phenotype. Next, we focused on the chlamydial transfer using a combination of high speed live cell imaging and GFP-expressing Chlamydia trachomatis for optimal visualization. Thereby, we could successfully visualize the formation of apoptotic, chlamydiae-containing blebs and the interaction of hMDM with these blebs. Moreover, we observed the development of a replicative infection in hMDM. rnIn conclusion, we demonstrated a crucial role of AP-1 for C. pneumoniae development and preliminary time lapse data suggest that chlamydiae can be transferred to hMDMs via apoptotic blebs. In all, these data may contribute to a better understanding of chlamydial infection processes in humans.rn Chlamydien sind obligat intrazelluläre Bakterien, welche Infektionen der Schleimhäute im Augen-, Atemwegs- und Genitalbereich hervorrufen können. Die Vermehrung der Chlamydien erfolgt in einem membranumhüllten Kompartiment, der sogenannten Inklusion. Alternativ können Chlamydien auch in ihren Wirtszellen persistieren. Der vorliegenden Arbeit lagen zwei zentrale Hypothesen zugrunde und befasst sich daher mit zwei Aspekten der Chlamydien-Infektion. Im ersten Teil dieser Arbeit untersuchen wir die Rolle des Transkriptionsfaktors AP-1 für die Chlamydien-Infektion in Epithelzellen, da wir annehmen das AP-1 von zentraler Bedeutung für die Vermehrung der Chlamydien in Epithelzellen ist. Im zweiten Teil dieser Arbeit liegt der Fokus auf der Infektion und dem Transfer von Chlamydien in humane Makrophagen, da wir davon ausgehen, dass sich Chlamydien in apoptotischen Blebs verstecken, um unbemerkt von Makrophagen aufgenommen zu werden. rnBezüglich der Rolle des Transkriptionsfaktors AP-1 für die Entwicklung der Chlamydien-Infektion in Epithelzellen konnten wir zeigen, dass die Expression und Phosphorylierung der AP-1 Komponente c-Jun während der Infektion mit Chlamydia pneumoniae zeit- und dosis-abhängig erhöht wird. Ein c-Jun spezifischer siRNA-Knockdown in HEp-2 Zellen reduzierte die Chlamydienlast, führte zu kleineren Inklusionen sowie einer signifikant verringerten Wiederanzucht. Durch Tanshinone IIA, einem spezifischen AP-1 (c-Jun/c-Fos) Inhibitor, wurde eine persistente Chlamydien-Infektion induziert. Die persistente Infektion war durch kleine, atypische Inklusionen und eine drastische Abnahme der Chlamydienlast gekennzeichnet, was durch Entfernen des Stimulus wieder umkehrbar war. Da Chlamydien als Energieparasiten gelten, wurden mögliche Auswirkungen der Tanshinone IIA-Behandlung auf den Energiestoffwechsel der Wirtszelle untersucht. Eine Beteiligung von Autophagie oder eine Beeinflussung von den AP-1 Zielgenen glut-1 und c-Jun konnte nicht festgestellt werden. Allerdings führte die Tanshinone IIA-Behandlung zu einer signifikanten Abnahme des ATP-Gehalts, was vermutlich die persistente Chlamydien-Infektion bedingt.rnIn Bezug auf die Interaktion von Chlamydien mit humanen Makrophagen wurde die Infektion verschiedener Chlamydien-Spezies in pro- und anti-inflammatorischen humanen Makrophagen charakterisiert. Dabei zeigte sich, dass beide Makrophagen-Phänotypen mit Chlamydien infiziert werden konnten. Interessanterweise war eine größere Anzahl anti-inflammatorischer Makrophagen mit Chlamydia trachomatis (Wildtyp oder eGFP) infiziert, obwohl eine höhere Chlamydienlast sowie mehr replikative Inklusionen in pro-inflammatorischen Makrophagen gefunden wurden. Der Chlamydien-Transfer wurde mittels Live Cell Imaging untersucht, wobei GFP-exprimierende Chlamydien zur optimalen Visualisierung genutzt wurden. Dabei konnten wir die Entstehung von apoptotischen, Chlamydien beinhaltenden Blebs beobachten, mit welchen die Makrophagen interagierten. Zudem war es uns möglich, die Entwicklung einer replikativen Infektion in Makrophagen in Echtzeit zu verfolgen.rnZusammenfassend können wir eine wichtige Rolle des Transkriptionsfaktors AP-1 für die Entwicklung der Chlamydien-Infektion von Chlamydia pneumoniae in Epithelzellen nachweisen. Vorläufige mikroskopische Echtzeitaufnahmen deuten an, dass Chlamydien in apoptotischen Blebs von Makrophagen aufgenommen werden können, was somit einen möglichen Transfermechanismus der Chlamydien darstellt. Die hier vorliegenden Ergebnisse können zu einem besseren Verständnis in Bezug auf die Infektion von Chlamydien im Menschen beitragen. rnrn
DDC:	500 Naturwissenschaften 500 Natural sciences and mathematics
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-1231
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-41295
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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