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Immunevasions-Mechanismen von Borrelien, den Erregern der Borreliose und des Rückfallfiebers

Prof. Dr. Kraiczy

Arbeitsgruppe Prof. Dr. phil. nat. Peter Kraiczy
email: Kraiczy(at)em.uni-frankfurt.de

 

 

 

Mitarbeiter:

Thu Nguyen
Noura Nouri
Julia Ries
Lea Walter

Forschungsschwerpunkt:

Die Themenschwerpunkte der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Peter Kraiczy umfassen Untersuchungen zur Pathogenese und Immunevasion der Erreger der Borreliose und des Rückfallfiebers sowie Acinetobacter baumannii, ein multi-resistentes Bakterium von nosokomialen Infektionen. Borrelien sind Vektor-übertragene, humanpathogene Bakterien, die entweder durch Schildzecken, Lederzecken oder Kleiderläuse auf den Menschen übertragen werden. Als hauptsächliche Erreger der Lyme-Borreliose, einer multisystemischen Infektionskrankheit beim Menschen, gelten die Spezies B. burgdorferi, B. garinii, B. afzelii, B. spielmanii, B. bavariensis und B. mayonii.

Das durch Lederzecken-übertragene, endemische Rückfallfieber wird in Nord- und Ost-Afrika durch verschiedene Borrelien, wie z.B. B. duttonii, B. hispanica, B. crocidurae und B. persica während das von Kleiderläusen übertragene, epidemische Rückfallfieber ausschließlich durch B. recurrentis verursacht wird. B. miyamotoi zählt ebenfalls zu den Rückfallfieberborrelien und wird als einzige Spezies durch die einheimische Schildzecke Ixodes ricinus übertragen. Die Transmission der Borrelien erfolgt ausschließlich während des Saugaktes von infizierten Zecken auf den Menschen oder durch Zerquetschen von Kleiderläusen beim Aufkratzen der Haut, um die Juckreiz zu stillen.

Zum Überleben im Reservoirwirt als auch im Menschen scheint die natürliche Resistenz von Borrelien gegenüber der angeborenen Immunabwehr, insbesondere dem Komplementsystem eine wichtige Rolle zu spielen (Abb. 1).

Abb. 1: Immunescape-Strategien von Borrelien


Um der bakteriolytischen Wirkung von Komplement zu entgehen, sind serum-resistente Borrelien in der Lage die Aktivierung der Komplementkaskade durch die direkte Interaktion mit verschiedenen Komplementkomponenten oder indirekt durch die Bindung von Komplementregulatoren zu inhibieren (Abb. 2). Als primäre Liganden konnten in den vergangenen Jahren unterschiedliche als Complement Regulator-Acquiring Surface Proteins (CRASPs) bzw. Complement-Inhibitory Proteins  (CIP) bezeichnete und an der Bakterienoberfläche exponierte Proteine identifiziert und charakterisiert werden.


Abb. 2: Interaktion von CRASP / CIP mit Komponenten des Komplementsystems
A, Lyme-Borrelien; B, Rückfallfieberborrelien

Im Fokus derzeitiger Projekte steht die funktionelle Charakterisierung membranständiger Proteine von Lyme-Borrelien, Rückfallfieberborrelien sowie von Acinetobacter baumannii. Weitere Projekte beinhalten Untersuchungen zur (1) natürlichen Komplementresistenz neu-entdeckter Borrelienspezies, (2) Interaktion von Borrelien mit Plasminogen und Komponenten der extrazellulären Matrix und (3) Bedeutung der spezies-spezifischen Resistenz von Borrelien gegenüber Komplement tierischer Herkunft für das Überleben des Erregers in verschiedenen Wirten, (4) Evaluierung der charakterisierten Proteine für die Infektionsserologie. Von unseren Ergebnissen wird ein wichtiger Beitrag zum grundlegenden Verständnis der Pathogenese erwartet, insbesondere durch Aufklärung der zugrundeliegenden Immunescape-Mechanismen.

Kooperationspartner:

Prof. Jenifer Coburn Milwaukii, WI, USA
Dr. Volker Fingerle Oberschleißheim, Germany
Prof. Joppe W.R. Hovius Amsterdam, The Netherlands
Dr. Gabriele Margos  Oberschleißheim, Germany
Prof. Heiko Mühl Frankfurt, Germany
Prof. Michael Kirschfink Heidelberg, Germany
Prof. John Leong Boston, MA, USA
Dr. Yi-Pin Lin Albany, NY, USA
Prof. Klaas Martinus Pos Frankfurt, Germany
Prof. Christine Skerka Jena, Germany
Prof. Brian Stevenson Lexington, KY, USA
Prof. Christine Ziegler Regensburg, Germany
Prof. Peter F. Zipfel Jena, Germany

 

 

Literaturverzeichnis (2015-2016)

Hammer, C., Wanitchakool, P., Sirianant, L., Papiol, S., Monnheimer, M., Faria, D., Ousingsawat, J., Schramek, N., Schmitt, C., Margos, G., Michel, A., Kraiczy, P., Pawlita, M., Schreiber, R., Schulz, T. F., Fingerle, V., Tumani, H., Ehrenreich, H., and K. Kunzelmann. A coding variant of ANO10, affecting volume regulation of macrophages, is associated with Borrelia seropositivity. Mol. Med. 2015, 21:26-37.

Koenigs, A, Zipfel, P.F., and P. Kraiczy. Translation elongation factor Tuf of Acinetobacter baumannii is a plasminogen-binding protein. PLoS ONE 2015, 10:e0134418.

Berner, A., Bachmann, M., Pfeilschifter, J., Kraiczy, P., and H. Mühl. Interferon-α curbs production of interleukin-22 by human peripheral blood mononuclear cells exposed to live Borrelia burgdorferi. J. Cell Mol. Med. 2015, 19:2507-2511.

Hammerschmidt, C., Klevenhaus, Y., Koenigs, A., Hallström, T., Fingerle, V., Skerka, C., Pos, K.M., Zipfel, P.F., Wallich, R., and P. Kraiczy. BGA66 and BGA71 facilitate complement resistance of neuroinvasive Borrelia bavariensis by inhibiting assembly of the membrane attack complex. Mol. Microbiol. 2016, 99:407-424.

Hallström, T., Singh, B., Kraiczy, P., Hammerschmidt, S., Skerka, S., Zipfel, P.F., and K. Riesbeck. Conserved patterns of microbial immune escape: pathogenic microbes of diverse origin target the human terminal complement inhibitor vitronectin via a single common motif. PLoS ONE 2016, 11:e0147709.

Melaun, C., Zotzmann, S., Garcia Santaella, V., Werblow, A., Zumkowski-Xylander, H., Kraiczy, P., and S. Klimpel. Occurrence of Borrelia burgdorferi s.l. in different genera of mosquitoes (Culicidae) in Central Europe. Ticks Tick-Borne Dis. 2016, 7:256-263.

Koenigs, A., Stahl, J., Averhoff, B., Göttig, S., Wichelhaus, T.A., Wallich, R., Zipfel, P.F., and P. Kraiczy. CipA of Acinetobacter baumannii is a novel plasminogen and complement binding protein. J. Infect Dis. 2016, 213:1388-1399.

Übersichtsartikel

Kraiczy, P., Hide and seek: how Lyme disease spirochetes overcome complement attack.
Front. Immunol. 2016, 7:385

Kraiczy, P. Travelling between two worlds: complement as a gatekeeper for an expanded host range of Lyme disease spirochetes. Vet. Sci. 2016, 3, 12; doi: 10.3390/vetsci3020012.

Kraiczy, P., Complement system, Compendium of Inflammatory Diseases, 2016, doi 10.1007/978-3-0348-0620-6_219-1

 

 

Literaturverzeichnis

2016

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