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

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

Mitarbeiter:

Florian Röttgerding

Eva Gerlach

Martin Amborn

Frederik Schmidt

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 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 CoburnMilwaukii, WI, USA
Dr. Volker Fingerle Oberschleißheim, Germany
Prof. Joppe W.R. HoviusAmsterdam, The Netherlands
Dr. Gabriele Margos  Oberschleißheim, Germany
Prof. Heiko MühlFrankfurt, Germany
Prof. Michael KirschfinkHeidelberg, Germany
Prof. John LeongBoston, MA, USA
Dr. Yi-Pin LinAlbany, NY, USA
Prof. Klaas Martinus PosFrankfurt, Germany
Prof. Christine SkerkaJena, Germany
Prof. Brian StevensonLexington, KY, USA
Prof. Christine ZieglerRegensburg, Germany
Prof. Peter F. ZipfelJena, Germany

 

Literaturverzeichnis (2015-2016)

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Übersichtsartikel

Kraiczy, P., Hide and seek: how Lyme disease spirochetes overcome complement attack.
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Kraiczy, P., Complement system, Compendium of Inflammatory Diseases, 2016, doi 10.1007/9