Funktionelle Analyse des Helicobacter pylori Typ IV Sekretionssystems und dessen Substrates CagA im Rahmen der Infektion humaner Wirtszellen

Helicobacter pylori kann die humane Magenschleimhaut besiedeln und wird für die Entstehung verschiedenster gastraler Erkrankungen, wie Magengeschwüre oder sogar Adenokarzinome, verantwortlich gemacht. Prinzipiell gibt es zwei Arten von H. pylori Stämmen, die sich auf genetischer Ebene durch das Vorhandensein einer Pathogenitätsinsel (cagPAI) unterscheiden. Typ I Stämme, die diese Genregion enthalten, besitzen ein Typ IV Sekretionssystem, dessen Funktionalität kürzlich bewiesen werden konnte (Stein et al., 2000; Odenbreit et al., 2000; Asahi et al., 2000; Backert et al., 2001b). Das bisher einzige bekannte Substrat, CagA, kann in humane Zellen transloziert werden und wird dort Tyrosinphosphoryliert. Zusätzlich führt die Infektion mit Typ I Stämmen zur Induktion proinflammatorischer Zytokine. In dieser Arbeit wurde einerseits die Funktion von CagA und dessen zelluären Effekte und anderseits die Induktion proinflammatorischer Zytokine durch H. pylori Infektion untersucht. Zunächst wurde die Infektion phagozytischer Zellen durch H. pylori untersucht. Die Translokation des CagA Proteins in verschiedene humane phagozytische Zellen konnte bewiesen werden. Dort wird es Tyrosin-phosphoryliert und zusätzlich in mindestens zwei Fragmente prozessiert. Das Tyrosin-phosphorylierte Fragment konnte als der C-Terminus des CagA identifiziert werden. Die zelluläre Protease dieses Vorgangs ist noch nicht bekannt. Im Weiteren wurde die homotypische Aggregation phagozytischer Zellen durch H. pylori Infektion untersucht. Dieser Effekt ist unabhängig von der Translokation von CagA, jedoch abhängig von der funktionellen Integrität des Typ IV Sekretionssystems. Die Infektion der Zellen hat eine verstärkte Expression des Adhäsionsmoleküls ICAM-I zur Folge. Die interzelluläre Interaktion der Zellen findet über ICAM-I und LFA-I statt und kann über blockierende ICAM-I oder LFA-I Antikörper verhindert werden. Im dritten Teil der Arbeit wurden die zellulären Auswirkungen einer H. pylori Infektion von Epithelzellen analysiert. So hat die Translokation und Tyrosin-Phosphorylierung des CagA in Epithelzellen die Tyrosin-Dephosphorylierung von mindestens vier Wirtszellproteinen zur Folge. Vinculin konnte als das hauptsächlich Tyrosindephosphorylierte Protein im Bereich um 120 kDa identifiziert werden. Zeitgleich zur Dephosphorylierung der Wirtszellproteine kann eine drastische Veränderung des Wirtszell-Zytoskeletts durch H. pylori beobachtet werden („Kolibri“-Phänotyp). Dieser Phänotyp wird u. a. durch eine Reduktion der Anzahl fokaler Adhäsionskomplexe auf 10% der Ursprungsanzahl charakterisiert. Die Interaktion zwischen Vinculin, einem typischen Vertreter der fokalen Adhäsionskomplexe, und der p34Arc-Untereinheit des Arp2/3 Komplexes wird durch H. pylori Infektion in Abhängigkeit von der Tyrosin-Phosphorylierung von CagA verhindert. Diese zellulären Prozesse könnten möglicherweise eine Rolle in der Etablierung einer humanen H. pylori Infektion spielen. Die in dieser Arbeit erhaltenen Ergebnisse tragen zum Verständnis einer H. pylori Infektion auf molekularer Ebene bei, was langfristig zur Entwicklung einer Therapie H. pylori induzierter Erkrankungen führen kann.