Untersuchungen zur biologischen Funktion des trimeren Autotransporter Adhäsins Ata in Acinetobacter baumannii

Acinetobacter baumannii ist ein Gram-negatives humanpathogenes Bakterium, welches für eine Vielzahl von nosokomialen Infektionen verantwortlich ist. Das in A. baumannii beschriebene Membranprotein Ata gehört zur Familie der trimeren Autotransporter Adhäsine (TAA), die in Gram-negativen Bakterien weit verbreitet sind und wichtige Virulenzfaktoren darstellen. Unter Verwendung eines markerlos generierten isogenen ata-Deletionsstammes sowie komplementierter Kontrollstämme wurde die Funktion von Ata bei der Infektion mit A. baumannii untersucht. Es wurde nachgewiesen, dass die initiale Interaktion von A. baumannii an Bestandteile der extrazellulären Matrix durch Ata vermittelt wird. Weiterhin ist die Adhäsion des Bakteriums an humane Endothel- und Epithelzellen, sowohl in vitro als auch ex vivo unter dynamischen Flussbedingungen, abhängig von Ata. Das Protein befähigt die Bakterien außerdem zu einer gesteigerten Invasionsrate in humane Zellen, die vermutlich über die Interaktion des TAAs mit β-Integrinen des Wirts gesteuert wird. Während der Infektion von humanen Endothelzellen mit A. baumannii bewirkt Ata eine zeitabhängige Induktion proinflammatorischer Zytokine wie IL-6 und IL-8. Dies führt unter anderem zu einer Ata-abhängigen Rekrutierung bzw. Aktivierung von humanen Immunzellen bzw. Hämozyten in den Larven der Großen Wachsmotte (G. mellonella). Ata stimuliert die Caspase 3- und Caspase 7-Aktivität, was zur Apoptose der Wirtszelle führt. Im in vivo-Infektionsmodell zeigt der Wildtyp-Stamm im Vergleich zum ata-Deletionsstamm eine erhöhte Pathogenität.

Die in der vorliegenden Arbeit gewonnenen Daten belegen, dass das trimere Autotransporter Adhäsin Ata in A. baumannii ein wichtiger multifunktioneller Virulenzfaktor ist und somit maßgeblich zur erfolgreichen Etablierung einer Infektion von A. baumannii im menschlichen Körper beiträgt.

Acinetobacter baumannii is a Gram-negative human pathogen responsible for a variety of nosocomial infections. The membrane protein Ata described in A. baumannii belongs to the family of trimeric autotransporter adhesins (TAA), which are widespread in Gram-negative bacteria and represent important virulence factors. Using a markerless generated isogenic ata deletion strain and complemented control strains, the function of ata in infection with A. baumannii was investigated. It has been shown that the initial interaction of A. baumannii with components of the extracellular matrix is mediated by Ata. Furthermore, the adhesion of the bacterium to human endothelial and epithelial cells, both in vitro and ex vivo under dynamic flow conditions, is dependent on Ata. The protein also enables the bacteria to invade human cells at an increased rate, which is presumably controlled by the interaction of the TAA with the host's β-integrins. During infection of human endothelial cells with A. baumannii, Ata causes a time-dependent induction of proinflammatory cytokines such as IL-6 and IL-8. Among other things, this leads to an Ata-dependent recruitment or activation of human immune cells or hemocytes in the larvae of the greater wax moth (G. mellonella). Ata stimulates caspase 3 and caspase 7 activity, resulting in host cell apoptosis. In the in vivo infection model, the wild-type strain shows increased pathogenicity compared to the ata deletion strain.

The data obtained in the present work prove that the trimeric autotransporter adhesin Ata in A. baumannii is an important multifunctional virulence factor and thus contributes significantly to the successful establishment of an infection by A. baumannii in the human body.