Authors:	Stavrides, Georgios
Title:	The role of inorganic polyphosphates in Escherichia coli sepsis
Online publication date:	11-Jul-2022
Year of first publication:	2022
Language:	german
Abstract:	Einleitung: Polyphosphate (PolyP) sind ein Polymer aus anorganischen Phosphatmonomeren (Pi), welche miteinander durch Phosphoanhydridverbindungen verbunden sind. Anorganische Polyphosphate sind in allen Zelltypen vorhanden. Die Kettenlänge variiert von kleinkettigen Polyphosphaten (short chain polymers, S-PolyP), bestehend aus einigen wenigen bis 100 Pi, bis hin zu langkettigen Polyphosphaten (long chain polymers, L-PolyP), bestehend aus 100-1000 Monomeren. S-PolyP wurden hauptsächlich in Säugetierzellen z.B. in Granula von Thrombozyten nachgewiesen. L-PolyP wurden in prokaryotischen Zellen (z.B. Bakterien) identifiziert. Studien haben gezeigt, dass PolyP und PolyP-Metabolismus eine wichtige Rolle für die Homöostase von prokaryotischen Mikroorganismen spielen. Der PolyP Metabolismus basiert hauptsächlich auf zwei enzymatischen Reaktionen. Das Enzym Polyphosphatkinase (Ppk) katalysiert die Bindung von Pi Monomeren an die PolyP-Kette. Das Enzym Exopolyphosphatase (Ppx) katalysiert den Abbau von PolyP mit Freisetzung von Pi Monomeren. Polyphosphate dienen als Energiespeicher in Bakterien, weil sie als Pi-Quelle der Synthese von ATP dienen, und besitzen eine Protein-schützende Wirkung unter Stressbedingungen Hypothese: Basiert auf den nachgewiesenen Effekten von Polyphosphaten in früheren in vitro und in vivo Studien, wurde der Effekt von anorganischen PolyP in der E. coli Sepsis untersucht. Die Hypothese dieser Studie ist, dass anorganische langkettige Polyphosphate von Bakterien eine entscheidende Rolle in der Pathogenese der bakteriellen Sepsis spielen. Die Anwesenheit von L-PolyP könnte das Überleben, den Schweregrad und die Immunantwort während der Sepsis beeinflussen.Methoden und Materialien: Es wurde ein Sepsismodel mit intraperitonealer bakterieller Injektion etabliert. Mäuse des Stamms C57BL/6J (männlich, 8-12 Wochen alt) wurden mit lebenden E. coli (wild-typ, Δppk, Δppx) intraperitoneal injiziert. Anschließend wurden der klinische Zustand und die Mortalitätsraten verfolgt. Des Weiteren wurde ein Sepsismodel mit intraperitonealer E. coli (wild-typ) und gewichtsadaptierter Injektion von L-PolyP (10mg/kg Körpergewicht) Injektion durchgeführt. Anschließend wurde eine Analyse der peritonealen Lavage zur Bestimmung von Immunzellen, Zytokinen und bakterieller Last erstellt. Im letzten Teil wurde getestet, ob die Verabreichung von rekombinanter PPX aus Saccharomyces cerevisiae (ScPPX) einen Einfluss auf die Mortalitätsrate und den Schweregrad der Sepsis hatte. Ergebnisse: Die Anwesenheit von L-PolyP führte zu einer signifikanten Steigerung der Mortalitätsrate und einer deutlichen Verschlechterung des klinischen Zustandes bei Sepsis. Die weitere Analyse von peritonealer Lavage und Blut der Mäuse zeigte, dass langkettige Polyphosphate eine Immunzellmigration und eine signifikante Freisetzung von Zytokinen/Chemokinen verursachten. Die bakterielle Last in Anwesenheit von L-PolyP während der Sepsis war ebenfalls signifikant höher. Die Behandlung mit ScPPX führte zu einer Besserung des septischen Verlaufs mit verminderter Mortalität und einem verbesserten klinischen Zustand im Vergleich zur Kontrollgruppe. Fazit: Es konnte somit gezeigt werden, dass L-PolyP ein wichtiger Modulator des Immunsystems ist und einen Einfluss auf das Überleben während der Sepsis hat. Die Neutralisation von L-PolyP wäre ein potenzieller Angriffspunkt für neue Therapien der bakteriellen Sepsis oder anderer bakterieller Infektionen. Eine ScPPX-Behandlung könnte als Therapie erwogen werden, sobald der genaue Wirkmechanismus und die Verträglichkeit besser untersucht sind.
DDC:	610 Medizin 610 Medical sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 04 Medizin
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-7314
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-openscience-0c25b8c2-9533-4485-a9de-2aa617ee7b627
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	XII, 110 Seiten, Illustrationen, Diagramme
Appears in collections:	JGU-Publikationen