Der Einfluss des antimikrobiellen Peptides LL-37 auf Candida albicans und den Infektionsprozess in vitro

Evers, Daniela

Candida albicans ist ein pathogener Pilz, der oberflächliche oder systemische Infektionen auslöst. Die physikalische Barriere der Haut, zelluläre Komponenten, wie Phagozyten und NK-Zellen, aber auch molekulare Komponenten, wie z.B. antimikrobielle Peptide (AMPs), schützen den gesunden Wirt vor dem Pathogen. Die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen sind nur teilweise verstanden. Der Fokus dieser Arbeit richtete sich auf das AMP LL-37. Das als wichtige epitheliale Schutzkomponente vor C. albicans-Invasionen geltende LL-37 wurde zu C. albicans (SC5314) bzw. zu vaginalen Epithelzellen (A431) sowie zum etablierten Co-Kultivierungssystems gegeben. LL-37 inhibierte das Wachstum von C. albicans, wenn Konzentrationen entzündungsähnliche Bereiche von 30µg/ml erreichten. Genexpressionsanalysen zeigten, dass die LL-37-Behandlung zu einer Hochregulation von Stressanwort-assoziierten Transkriptionsfaktoren und von Genen, die mit Glucose-Aufnahme und Kohlenstoff-Metabolismus verbunden sind sowie in Zellwand-regulierende Funktionen involviert sind, führte. Gene, die mit ncRNA- oder rRNA-Metabolismus assoziiert sind, wurden einer generellen Stressantwort entsprechend herunterreguliert. Die Betrachtung des Nährstoffumsatzes zeigte eine reduzierte Glucoseverbrauchsrate und eine geringere Biomasseproduktion. Korrelierend mit putativen Zellwand-Effekten wurde eine reduzierte Adhäsion an Plastikoberflächen in Anwesenheit von LL-37 detektiert. Die Adhäsion an Epithelzellen hingegen war verstärkt. FACS-Analysen zeigten eine höhere Abundanz der Pattern Recognition Rezeptoren TLR2, Dectin-1 und des Rezeptors CXCR4 an A431-Zellen, die mit LL-37 behandelt wurden. Diese Ergebnisse konnten durch Genexpressionanalysen via qRT-PCR bestätigt werden und sprechen für eine aktive Beteiligung der Epithelzellen an der Interaktion mit C. albicans. Andererseits bewirkte die Behandlung der Epithelzellen mit LL-37 eine reduzierte Viabilität der Zellen, insbesondere unter Serum-freien Bedingungen.

Candida albicans is a fungal opportunistic pathogen leading to superficial or systemic infections. The physical barrier of the skin, cellular components, such as phagocytes and killer cells, but also molecular components, e.g. antimicrobial peptides (AMPs), protect the healthy host against pathogens. However, the underlying molecular mechanisms are only partly understood. The thesis work focused on the AMP LL-37, which was reported to be of high relevance for the protection against invasion of epithelial cell layers by C. albicans. Thus, LL37 was added to C. albicans (SC5314) and to vaginal epithelial cells (A431) separately and the respective co-culture system was established. LL-37 inhibited growth of C. albicans when concentrations exceeded inflammation-like ranges of 30µg/mL. Gene expression analysis showed that LL-37 treatment led to the upregulation of transcription factors, which are involved in stress response, of genes which are related to glucose uptake and carbon metabolism and of genes which are involved in cell wall regulating functions. Genes which are related to ncRNA- or rRNA-metabolism were downregulated, which is a general response to stress. In nutrient-turnover a slightly decreased rate of glucose consumption and reduced biomass yields was observed. Correlating to putative effects on the cell wall of C. albicans a decreased adhesion to plain plastic surfaces in the presence of LL-37 was observed, but, surprisingly, adhesion to epithelial cells was increased. FACS analysis of the epithelial cells revealed a higher surface abundance of the Pattern Recognition Receptors TLR2, Dectin-1 and the receptor CXCR4, when the A431 cells were treated with LL-37. This was confirmed by gene expression analysis via qRT-PCR. This could point to an active contribution of the epithelial cells to the interaction with C. albicans. On the other hand treatment of epithelial cells with LL-37 reduced the viability of the cells, in particular under serum-free conditions.

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Evers, Daniela: Der Einfluss des antimikrobiellen Peptides LL-37 auf Candida albicans und den Infektionsprozess in vitro. 2012.

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