Modulation of proinflammatory mechanisms by physiologic intestinal bacteria using the example of Yersinia enterocolitica pYV- induced Interleukin-8 secretion

Die Bakterien der physiologischen Darmflora spielen eine wichtige Rolle in der Homöostase des Intestinaltraktes, u.a durch Stimulation und Modulation des Immunsystems. Von besonderem Interesse sind hierbei sogenannte probiotische Bakterien, also Mikroorganismen, die per Definition für den Wirt vorteilhafte Wirkungen entfalten. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Modulation proinflammatorischer Mechanismen durch physiologische Darmbakterien zu untersuchen, um neue Einblicke in die Wirkungsmechanismen probiotischer Mikroorgansimen zu bekommen. Als Modell einer proinflammatorischen Reaktion wurde die über Invasin-/Integrin-Signaling vermittelte Interleukin-8-Induktion in HeLa-Zellen durch den enteropathogenen Stamm Yersinia enterocolitica pYV- gewählt, da die hieran beteiligten Mechanismen auf molekularer Ebene bereits gut charakterisiert sind. Untersucht wurden verschiedene kommensale Bakterienstämme, darunter der bekanntermaßen probiotische Stamm E. coli Nissle 1917, verschiedene apathogene E. coli-Stämme sowie eine Reihe weiterer Stämme, die aus den Fäzes gesunder Erwachsener isoliert wurden und zu den Gattungen Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus, Bacteroides sowie Veillonella gehören. Nach Charakterisierung der Testbakterien im Hinblick auf Adhäsion, Invasion sowie Apoptose- und IL-8-Induktion in infizierten humanen Epithelzellen, wurde geprüft, inwieweit sie die durch Y. enterocolitica pYV- vermittelte IL-8-Induktion modulieren würden. Hierbei zeigten sich unterschiedliche Verhaltensmuster: Teststämme, die bei Co-Infektion signifikante Reduktionen der durch Y. enterocolitica pYV- induzierten IL-8-Sekretion bewirken sowie Stämme, welche die durch Y. enterocolitica pYV- induzierte IL-8-Sekretion nicht beeinflussen.The bacteria of the physiologic intestinal flora play an important role in the homeostasis of the intestinal tract, among other things by stimulating and modulating the immune system. So-called probiotic bacteria, i.e. microorganisms that have a beneficial effect on the host by definition, are of particular interest in this connection. The aim of this thesis was to examine the modulation of proinflammatory mechanisms by physiologic intestinal bacteria in order to gain new insights into the mechanisms of action of probiotic microorganisms. The model of proinflammatory reaction chosen was the Interleukin-8 induction in HeLa cells by the enteropathogenic germ Yersinia enterocolitica pYV- mediated by invasin/integrin signaling since the molecular mechanisms involved therein have already been well characterized on a molecular level. Different commensal bacterial strains were examined, among others the known probiotic E. coli Nissle 1917, various apathogenic E. coli strains as well as a number of further strains isolated from the feces of healthy adults and belonging to the species Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus, Bacteroides as well as Veillonella. After characterizing the test bacteria regarding adhesion, invasion as well as apoptosis and IL-8 induction in infected human epithelial cells, their ability to modulate Y. enterocolitica pYV- mediated IL-8 induction was examined. The results revealed different patterns of action: Test strains inducing significant reductions in Y. enterocolitica pYV- induced IL-8 secretion upon co-infection on the one hand and strains not influencing Y. enterocolitica pYV- induced IL-8 secretion on the other