Titelaufnahme

Titel
Host-pathogen interaction of Borrelia spirochetes / submitted by Mag. rer. nat. Michael Reiter
Weitere Titel
Wirts-Pathogen Interaktion von Borrelia Spirochäten
Verfasser / VerfasserinReiter, Michael
Begutachter / BegutachterinStockinger, Hannes
ErschienenWien, 2016
UmfangXXII, 170 Blätter : Illustrationen
HochschulschriftMedizinische Universität Wien, Univ., Dissertation, 2016
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
Datum der AbgabeApril 2016
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Borrelia / miyamotoi / Lyme / Borreliose / Erythema / migrans / Schwein / Zecken
Schlagwörter (EN)Borrelia / miyamotoi / Lyme / Borreliosis / Erythema / migrans / pig / ticks
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-71 Persistent Identifier (URN)
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Host-pathogen interaction of Borrelia spirochetes [9.07 mb]
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Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Erstmaliger Nachweis der Rückfallfieber Borrelie B. miyamotoi in österreichischen Zecken Das Genus Borrelia umfasst zwei große Spezieskomplexe - den der Lyme-Borrelien (B. burgdorferi sensu lato, Bbsl) unter denen sich die Erreger der Lyme-Borreliose befinden, und den der Rückfallfieber-Borrelien. Während Lyme-Borreliose ausschließlich von Zecken übertragen wird, kann das Rückfallfieber sowohl von Zecken, als auch von der Körperlaus übertragen werden. Vor kurzem wurde die Rückfallfieber-Borrelie B. miyamotoi als möglicher Krankheitserreger identifiziert. Eine steigende Zahl von wissenschaftlichen Publikationen aus verschiedenen Teilen der Welt berichtet von einer durch B. miyamotoi verursachten Krankheit (B. miyamotoi disease, BMD), die wahrscheinlich häufig als Lyme-Borreliose interpretiert wird. B. miyamotoi wurde bereits in Schildzecken in Österreichs Nachbarländern, wie Deutschland und Tschechien gefunden. Die vorliegende Arbeit berichtet zum ersten Mal vom Fund dieser Spirochäten in österreichischen Zecken. Es wurden 350 Ixodes ricinus-Zecken aus allen österreichischen Bundesländern untersucht, von denen 3 positiv für B. miyamotoi waren. Dies deutet auf eine österreichweite Verteilung dieser Spirochäten hin. Weiters untermauern die Ergebnisse eine europaweite Verteilung dieser Bakterien. Zur Bestätigung der Ergebnisse und zur Charakterisierung der Isolate wurden drei Gene näher analysiert. Darüber hinaus wurde eine "real-time PCR" mit ausreichender Sensitivität und Spezifität entwickelt. Wirts-Pathogen Interaktion von B. burgdorferi sensu lato mit humanen Endothelzellen Borrelia spp. binden an eine Vielzahl von eukaryotischen Zelltypen. Dazu gehören auch Endothelzellen. Informationen bezüglich gen-regulatorischer Prozesse unter diesen Bedingungen sind allerdings limitiert. Dies trifft vor allem auf europäische Bbsl Stämme zu, da ein großer Teil vorangegangener Studien sich entweder mit amerikanischen Borrelienstämmen oder aber mit B. burgdorferi sensu stricto beschäftigt. In der vorliegenden Arbeit wurden europäische Bbsl Isolate verwendet um die Interaktion mit humanen Endothelzellen (human umbilical vein endothelial cells, HUVEC) zu studieren. Die vorliegende Arbeit soll die Voraussetzung für zukünftige Studien zur Erfassung sowohl des pro- als auch des eukaryotischen Transkriptoms während der Ko-Kultivierung beider Zelltypen bilden. Es wurden Protokolle entwickelt, die eine Ko-Kultur ausgewählter Wildtypstämme von Bbsl mit HUVECs erlauben und RNA von ausreichender Qualität für Next Generation Sequencing zur Verfügung stellen. Darüberhinaus wurde der experimentelle Ansatz mittels reverser Transkriptase quantitativer PCR (RT-qPCR) getestet. Schweine als Tiermodell für Hautinfektionen verursacht durch B. burgdorferi sensu lato Das Leit-Symptom der Lyme-Borreliose ist eine expandierende, oft ringförmige Hautrötung, welche Erythema migrans (EM) genannt wird. Obwohl Mäuse in der Vergangenheit als Modelltiere für das Studium der Lyme-Borreliose herangezogen wurden, gibt es keinen Inzuchtmäusestamm welcher ein EM entwickelt. Schweinehaut ähnelt in vielerlei Hinsicht der menschlichen Haut, was für die Haut von Mäusen nicht zutrifft. Aus diesem Grund testeten wir, ob europäische Bbsl Stämme eine EM-ähnliche Hautrötung im Schwein verursachen könnten. Dieses Projekt wurde in Kooperation mit der Veterinärmedizinischen Universität Wien durchgeführt. Dazu wurden 18 Tiere mit drei verschiedenen Bbsl Stämmen in zwei verschiedenen infektiösen Dosen getestet. Während des Experimentes wurde das Auftreten einer EM-ähnlichen Hautrötung bei zwei verschiedenen Tieren beobachtet, welche den gleichen B. garinii Stamm erhalten hatten. Darüber hinaus konnte aus einer Hautprobe des Erythem-Bereichs B. garinii isoliert werden. Daher folgern wir, dass die Induktion einer EM-ähnlichen Rötung durch bestimmte Bbsl-Arten im Schwein möglich ist. Zukünftige Studien sind nötig, um die Details der Wirt-Pathogen-Beziehung zu studieren.

Zusammenfassung (Englisch)

Detection of the relapsing fever group B. miyamotoi in Austrian ticks for the first time The genus Borrelia comprises two large species complexes - the borreliae of the B. burgdorferi sensu lato (Bbsl) complex which contains the agents of Lyme borreliosis/Lyme disease, and the relapsing fever group borreliae. Lyme borreliosis is exclusively tick-borne; relapsing fever is either tick-borne or louse-borne. Recently, the potential involvement of the relapsing fever borrelia Borrelia miyamotoi in human disease was discovered. An increasing number of cases of B. miyamotoi disease (BMD) are reported from different parts of the world suggesting a human pathogenic role of this spirochete, presumably often disguised as a form of Lyme borreliosis. B. miyamotoi has already been found in ixodid ticks in several countries of Europe, such as Germany and Czech Republic. This thesis reports the detection of B. miyamotoi in Austrian ticks for the first time. In a screening of 350 Ixodes ricinus ticks collected from all federal states of Austria three ticks were found to carry this spirochete. The findings point to an Austrian-wide distribution of B. miyamotoi and solidify the distribution of this species in a European context. The isolates were characterized by the analysis of three different genes, in order to confirm the results. Moreover, a real-time PCR targeting B. miyamotoi with sufficient sensitivity and specificity was developed. Studying host-pathogen interaction of B. burgdorferi s.l. and endothelial cells Borrelia spp. have been shown to adhere to a number of eukaryotic cells, including endothelial cells. However, to date there is limited information on the gene-regulatory processes that govern these interactions. This is in particular true for European strains of Bbsl since a large part of studies were performed with American isolates of B. burgdorferi strains or with European B. burgdorferi sensu stricto strains. In the present work European isolates of Bbsl were used to study the interaction of these strains with human umbilical vein endothelial cells (HUVEC). These studies should pave the way for future assessment of both the prokaryotic and the eukaryotic transcriptome during co-cultivation of both organisms. Protocols were developed for co-culturing selected low passage wild type strains of Bbsl together with HUVECs and to isolate total RNA of sufficient quality for next generation transcriptome sequencing. Moreover, feasibility of the experimental setup was tested by reverse transcriptase quantitative PCR (RT-qPCR). Domestic pigs as an animal model for studying Borrelia skin infection One of the cardinal symptoms of Lyme borreliosis is the expanding skin lesion erythema migrans (EM). Although mice have been studied as model animals for human Lyme borreliosis there is no inbred mouse strain available that induces an EM. On the other hand the porcine skin remarkably resembles human skin in many ways. For this reason we tested whether European wild type strains of Bbsl were able to induce an EM-like lesion in domestic pigs. This project was done in cooperation with the University of Veterinary Medicine, Vienna. We used 18 animals that were tested with three different strains of Bbsl with two different infectious doses. We observed EM-like skin lesions in two animals that were infected with a strain of B. garinii. We succeeded in re-cultivation of the spirochetes from a skin sample of the EM-like lesion. This pilot approach shows that induction of an EM-like skin lesion in domestic pigs is feasible. Future studies are needed to analyze the detailed nature of EM-like skin lesions in pigs.