Ziel dieser Studie war die Beurteilung der diagnostischen Wertigkeit der PDS bei endoprothetischen Wechseloperationen von Hüft- und Kniegelenk. Dabei stand im Vordergrund die vergleichende Betrachtung der Darstellung der periprothetischen Synovialitis mittels PDS, der histologischen Beurteilung entsprechend der Konsensus-Klassifikation nach Morawietz und der Hygiene. Ein weiterer Aspekt war die Prüfung der Reliabilität der neu etablierten Konsensus- Klassifikation nach Morawietz. Es wurden dazu 83 Patienten, 33 Männer und 50 Frauen, mit einem Durchschnittsalter von 70 Jahren (43 – 88 Jahre) jeweils vor endoprothetischer Revision mittels PDS untersucht sowie eine präoperative Labordiagnostik und intraoperative Probenentnahme zur Bestimmung der Hygiene und histologischen Beurteilung nach Morawietz durchgeführt. Es folgte ein Vergleich der PDS mit den Ergebnissen aus der Histologie und den intraoperativ gewonnenen Hygienebefunden. In dieser Studie zeigte sich keine signifikante Korrelation zwischen der PDS und den histologischen Ergebnissen. Auch konnte kein signifikanter Zusammenhang zwischen der PDS und Infektionen mit septischer Genese (intraoperativer Keimnachweis, erhöhte Entzündungsparameter) ermittelt werden. Somit erweist sich in dieser Studie, dass die PDS keinen geeigneten Beitrag im Verfahren zur präoperativen Diagnostik von endoprothetischen Revisionen liefert. Am höchsten fiel der positive Prädiktivwert in unserer Studie beim Vergleich von histologischen Ergebnissen und mikrobiologischen Ergebnissen aus. Eine Untersuchung zum Einsatz von kontrastmittel-verstärkter PDS in der Beurteilung von endoprothetischen Revisionen wäre sinnvoll. Nahezu identische Ergebnisse brachte der Vergleich unserer histopathologischen Daten der Konsensus-Klassifikation mit den von Morawietz et al. publizierten Daten. Diese Ergebnisse sprechen für eine gute Festlegung der Kriterien von Morawietz et al. und damit einer reliablen Methode zur histopathologischen Auswertung der Synovialmembran. / The aim of this study was to evaluate the diagnostic value of the PDS at endoprosthetic replacement surgery of hip and knee. The main focus was a comparative study of the representation of the periprosthetic synovitis by PDS, the histological assessment according to the consensus classification by Morawietz and hygiene. Another aspect was to examine the reliability of the newly established consensus Classification by Morawietz. We had 83 patients, 33 men and 50 women, with an average age of 70 years (43 - 88 years) examined both before endoprosthetic revision by PDS, and preoperative laboratory and diagnostic, intraoperative sampling to determine the hygienic and histological assessment conducted by Morawietz. It was followed by a comparison of PDS with the results of the histology and the intra-operatively acquired Hygiene findings. In this study we couldn't find a significant correlation between the PDS and the histological results. Also, no significant correlation between the PDS and infections with septic causes (intraoperative pathogen detection, elevated inflammatory parameters to be determined). So we found out in this study, the PDS no suitable post in the process of preoperative diagnosis of endoprosthetic revisions supplies. Most significant was the positive predictive value in our study when comparing results of histological and microbiological findings. An investigation on the use of contrast medium-enhanced PDS in the assessment revisions of total hip and knee replacement would be useful. Nearly identical results brought the comparison of our histopathological data of the consensus classification of Morawietz et al. with published data. These results indicate a good definition of the criteria by Morawietz et al. and thus a reliable method for histopathological evaluation of the synovium.

Zugl.: Giessen, University, Diss., 2007.

Zugl.: Giessen, University, Diss., 2007.

Regensburg, Univ., Diss., 2005.

Universiẗat, Diss., 2004--Köln.

Infectious diseases caused by pathogenic microorganisms are one of the largest socioeconomic burdens today. Although infectious diseases have been studied for decades, in numerous cases, the precise mechanisms involved in the multifaceted interaction between pathogen and host continue to be elusive. Thus, it still remains a challenge for researchers worldwide to develop novel strategies to investigate the molecular context of infectious diseases in order to devise preventive or at least anti-infective measures. One of the major drawbacks in trying to obtain in-depth knowledge of how bacterial pathogens elicit disease is the lack of suitable infection models to authentically mimic the disease progression in humans. Numerous studies rely on animal models to emulate the complex temporal interactions between host and pathogen occurring in humans. While they have greatly contributed to shed light on these interactions, they require high maintenance costs, are afflicted with ethical drawbacks, and are not always predictive for the infection outcome in human patients. Alternatively, in-vitro two-dimensional (2D) cell culture systems have served for decades as representatives of human host environments to study infectious diseases. These cell line-based models have been essential in uncovering virulence-determining factors of diverse pathogens as well as host defense mechanisms upon infection. However, they lack the morphological and cellular complexity of intact human tissues, limiting the insights than can be gained from studying host-pathogen interactions in these systems. The focus of this thesis was to establish and innovate intestinal human cell culture models to obtain in-vitro reconstructed three-dimensional (3D) tissue that can faithfully mimic pathogenesis-determining processes of the zoonotic bacterium Campylobacter jejuni (C. jejuni). Generally employed for reconstructive medicine, the field of tissue engineering provides excellent tools to generate organ-specific cell culture models in vitro, realistically recapitulating the distinctive architecture of human tissues. The models employed in this thesis are based on decellularized extracellular matrix (ECM) scaffolds of porcine intestinal origin. Reseeded with intestinal human cells, application of dynamic culture conditions promoted the formation of a highly polarized mucosal epithelium maintained by functional tight and adherens junctions. While most other in-vitro infection systems are limited to a flat monolayer, the tissue models developed in this thesis can display the characteristic 3D villi and crypt structure of human small intestine. First, experimental conditions were established for infection of a previously developed, statically cultivated intestinal tissue model with C. jejuni. This included successful isolation of bacterial colony forming units (CFUs), measurement of epithelial barrier function, as well as immunohistochemical and histological staining techniques. In this way, it became possible to follow the number of viable bacteria during the infection process as well as their translocation over the polarized epithelium of the tissue model. Upon infection with C. jejuni, disruption of tight and adherens junctions could be observed via confocal microscopy and permeability measurements of the epithelial barrier. Moreover, C. jejuni wildtype-specific colonization and barrier disruption became apparent in addition to niche-dependent bacterial localization within the 3D microarchitecture of the tissue model. Pathogenesis-related phenotypes of C. jejuni mutant strains in the 3D host environment deviated from those obtained with conventional in-vitro 2D monolayers but mimicked observations made in vivo. Furthermore, a genome-wide screen of a C. jejuni mutant library revealed significant differences for bacterial factors required or dispensable for interactions with unpolarized host cells or the highly prismatic epithelium provided by the intestinal tissue model. Elucidating the role of several previously uncharacterized factors specifically important for efficient colonization of a 3D human environment, promises to be an intriguing task for future research. At the frontline of the defense against invading pathogens is the protective, viscoelastic mucus layer overlying mucosal surfaces along the human gastrointestinal tract (GIT). The development of a mucus-producing 3D tissue model in this thesis was a vital step towards gaining a deeper understanding of the interdependency between bacterial pathogens and host-site specific mucins. The presence of a mucus layer conferred C. jejuni wildtype-specific protection against epithelial barrier disruption by the pathogen and prevented a high bacterial burden during the course of infection. Moreover, results obtained in this thesis provide evidence in vitro that the characteristic corkscrew morphology of C. jejuni indeed grants a distinct advantage in colonizing mucous surfaces. Overall, the results obtained within this thesis highlight the strength of the tissue models to combine crucial features of native human intestine into accessible in-vitro infection models. Translation of these systems into infection research demonstrated their ability to expose in-vivo like infection outcomes. While displaying complex organotypic architecture and highly prismatic cellular morphology, these tissue models still represent an imperfect reflection of human tissue. Future advancements towards inclusion of human primary and immune cells will strive for even more comprehensive model systems exhibiting intricate multicellular networks of in-vivo tissue. Nevertheless, the work presented in this thesis emphasizes the necessity to investigate host-pathogen interactions in infection models authentically mimicking the natural host environment, as they remain among the most vital parts in understanding and counteracting infectious diseases. / In der heutigen Zeit tragen insbesondere durch pathogene Mikroorganismen ausgelöste Infektionskrankheiten zur sozioökonomischen Belastung bei. Obwohl bereits jahrzehntelang an der Entstehung von Infektionskrankheiten geforscht wird, bleiben in zahlreichen Fällen die genauen Mechanismen, welche an den vielfältigen Interaktionen zwischen Pathogen und Wirt beteiligt sind, unbeschrieben. Gerade deshalb bleibt es für Wissenschaftler weltweit eine Herausforderung, neue Strategien zur Untersuchung des molekularen Kontexts von Infektionskrankheiten zu entwickeln, um präventive oder zumindest anti-infektive Maßnahmen ergreifen zu können. In den meisten Fällen ist jedoch das Fehlen geeigneter Infektionsmodelle, mit denen der Krankheitsverlauf im Menschen authentisch nachgestellt werden kann, eines der größten Hindernisse um detailliertes Wissen darüber gewinnen zu können wie bakterielle Pathogene die Krankheit auslösen. Zahlreiche Studien sind dabei auf Tiermodelle angewiesen, um die komplexen zeitlichen Abläufe zwischen Wirt und Pathogen im menschlichen Körper nachzuahmen. Während diese Modelle in hohem Maß dazu beigetragen haben, Aufschluss über diese Abläufe zu geben, sind sie doch sehr kostenintensiv, mit ethischen Bedenken behaftet und können nicht immer die Folgen einer Infektion im menschlichen Patienten vorhersagen. Seit Jahrzehnten werden daher alternativ in-vitro 2D Zellkultursysteme eingesetzt, um den Verlauf von Infektionskrankheiten zu erforschen, welche die Bedingungen im menschlichen Wirt wiederspiegeln sollen. Diese auf Zelllinien basierenden Modelle sind essentiell in der Entdeckung von Virulenzfaktoren diverser Pathogene, aber auch in der Aufklärung von wirtsspezifischen Abwehrmechanismen. Dennoch fehlt ihnen die morphologische und zelluläre Komplexität von intaktem menschlichen Gewebe. Dadurch sind die Erkenntnisse, die mit diesen Systemen über Infektionsverläufe gewonnen werden können, limitiert. Die vorgelegte Arbeit konzentriert sich auf die Etablierung und Weiterentwicklung intestinaler, humaner Zellkulturmodelle, um dreidimensionales Gewebe in vitro zu rekonstruieren mit dem Ziel, Pathogenese-beeinflussende Prozesse des zoonotischen Bakteriums C. jejuni nachzustellen. Das Fachgebiet der Gewebezüchtung wird üblicherweise für rekonstruktive Medizin eingesetzt und bietet exzellente Mittel zur in-vitro Herstellung organspezifischer Zellkulturmodelle, welche die unverkennbare Mikroarchitektur humanen Gewebes realistisch nachempfinden können. Die in dieser Arbeit verwendeten Modelle basieren auf einem extrazellulären Matrixgerüst, das aus der Dezellularisierung von Schweinedarm gewonnen wurde. Durch die Wiederbesiedelung mit human Kolonzellen und der Kultivierung unter dynamischen Bedingungen entwickelte sich ein hochpolarisiertes mucosales Epithel, das durch funktionale Zell-Zell-Kontakte (tight und adherens junctions) aufrechterhalten wird. Während andere in-vitro Infektionssysteme meist durch die Präsenz einer flachen Zellschicht limitiert werden, entwickelt das in dieser Arbeit eingeführte Gewebemodell die für den menschlichen Dünndarm charakteristische Architektur aus Villi und Krypten. Zunächst wurden experimentelle Bedingungen für die Infektion eines zuvor entwickelten, statisch kultivierten Dünndarmmodells mit C. jejuni etabliert. Dies beinhaltete die erfolgreiche Isolierung koloniebildender Einheiten, die Messung der epithelialen Barrierefunktion, sowie immunhistochemische und histologische Färbetechniken. Dadurch konnte die Anzahl der Bakterien sowie deren Translokalisierung über das polarisierte Epithel während des Infektionsprozesses nachvollzogen werden. Außerdem konnte die Beeinträchtigung von Zell-Zell-Kontakten durch konfokale Mikroskopie und Permeabilitätsmessungen der epithelialen Barriere beobachtet werden. Neben der Bestimmung der Kolonisierungsrate von C. jejuni Isolaten und der dadurch hervorgerufenen spezifischen Zerstörung der epithelialen Barriere konnten die Bakterien auch innerhalb der 3D Mikroarchitektur des Gewebemodells lokalisiert werden. Außerdem konnte im Rahmen der 3D Gewebeumgebung beobachtet werden, dass Pathogenese-relevante Phänotypen von C. jejuni Mutantenstämmen im Vergleich zu konventionellen in-vitro 2D Zellschichten abwichen, diese aber dafür mit den in-vivo gemachten Beobachtungen übereinstimmten. Darüber hinaus wies die genomweite Suche einer C. jejuni Mutantenbibliothek signifikante Unterschiede zwischen bakteriellen Faktoren, die für die Interaktion mit nicht polarisierten Wirtszellen oder dem hochprismatischen Epithel des Gewebemodells bedeutsam oder entbehrlich waren, auf. Die Aufklärung der Funktion einiger bisher nicht charakterisierter Faktoren, die zu einer effizienten Kolonisierung menschlichen Gewebes beitragen, verspricht eine faszinierende Aufgabe für die zukünftige Forschung zu werden. Die vorderste Verteidigungslinie gegen eindringende Pathogene bildet die schützende, viskoelastische Mukusschicht, die mukosale Oberflächen entlang des menschlichen Gastrointestinaltrakts überzieht. Mit der Entwicklung eines mukusproduzierenden Gewebemodells in der hier vorgelegten Arbeit gelang ein entscheidender Schritt zur Erforschung der Wechselbeziehungen zwischen bakteriellen Pathogenen und wirtsspezifischen Muzinen. Während des Infektionsverlaufs wurde das unterliegende Epithel durch die Anwesenheit der Mukusschicht vor der Zerstörung durch die Mikroben geschützt und eine erhöhte bakterielle Belastung verhindert. Darüber hinaus liefern die Resultate dieser Arbeit einen in-vitro Nachweis für den bakteriellen Vorteil einer spiralförmigen Morphologie, um muköse Oberflächen zu besiedeln. Zusammenfassend unterstreicht diese Arbeit das Potential der hier entwickelten Gewebemodelle, entscheidende Eigenschaften des menschlichen Darms in einem leicht zugänglichen in-vitro Infektionsmodell zu vereinigen. Der Einsatz dieser Modelle im Rahmen der Infektionsforschung bewies deren Fähigkeit in-vivo beobachtete Infektionsverläufe widerzuspiegeln. Während diese Infektionsmodelle bereits organotypische Architektur und hochprismatische Zellmorphologie aufweisen, ist ihre Darstellung von menschlichem Gewebe noch nicht perfekt. Durch den Einsatz von humanen Primär- und Immunzellen wird es in Zukunft möglich sein, noch umfassendere Modellsysteme zu entwickeln, die komplexe multizelluläre Netzwerke von in-vivo Geweben aufweisen. Nichtsdestotrotz verdeutlicht die hier vorgelegte Arbeit wie wichtig es ist, die Interaktionen zwischen Wirt und Pathogen innerhalb von Infektionsmodellen zu erforschen, welche die natürliche Wirtsumgebung wiedergeben. Dies spielt eine entscheidende Rolle, um die Entstehung von Infektionskrankheiten nachvollziehen und ihnen entgegenwirken zu können.

Clostridium difficile infection (CDI) is the most common cause of health-care-associated infectious diarrhea. Recurrence rates are as high as 20–30% after standard treatment with metronidazole or vancomycin, and appear to be reduced for patients treated with fidaxomicin. According to the literature, the risk of CDI recurrence increases after the second relapse to 30–65%. Accurate data for Germany are not yet available. Methods: Based on the research database of arvato health analytics (Munich, Germany), a secondary data analysis for the incidence, treatment characteristics and course of CDI was performed. The database included high granular accounting information of about 1.46 million medically insured patients covering the period 2006–2013, being representative for Germany. The analysis was based on new-onset CDI in 2012 in patients which either received outpatient antibiotic therapy for CDI or were hospitalized. Results: The ICD-10 coded incidence of CDI in 2012 was 83 cases per 100,000 population.

Die Studie diente der retrospektiven Untersuchung des Ausbruches von Mp-Infektionen in Ebrach, Franken, der von Oktober des Jahres 2000 bis Februar 2001 andauerte. Ziel war es, die epidemiologischen Charakteristika, also Informationen zu Verteilung und Ausbreitungsweisen der Erkrankung, aber auch zu Symptomen und Befunden, Manifestationsformen und Komplikationen, Therapie und Diagnostik zu erhalten. Darüber hinaus sollten Erkenntnisse zu Patienten mit Mykoplasmeninfektionen, die in den Jahren 2000 bis 2003 in der Universitätskinderklinik Würzburg behandelt wurden, gewonnen und mit Daten der Patienten aus Ebrach verglichen werden. In Ebrach bestand bei 177 Patienten der Verdacht einer akuten Mykoplasmeninfektion. Ausgehend von einer dritten Grundschulklasse, die einige Tage geschlossen werden musste, da innerhalb von 16 Tagen 9 Schüler an einer Pneumonie und 3 Schüler an einer Bronchitis erkrankt waren, hatte sich die Infektion auf insgesamt 78 Personen, vor allem Familienmitglieder, aber auch Nachbarn und Freunde der betroffenen Schüler ausgebreitet. Die meisten Patienten klagten über Husten und Fieber. In erster Linie traten Entzündungen des unteren Respirationstraktes (50% Bronchitiden, 38,5% Pneumonien) auf. Bei 9 Patienten wurde ein Exanthem beobachtet. Eine Patientin musste wegen eines Guillain-Barré-Syndroms in der neurologischen Abteilung der Universitätsklinik Würzburg behandelt werden. In den Jahren 2000 bis 2003 bestand bei 125 Patienten der Universitätskinderklinik Würzburg der Verdacht auf Vorliegen einer Mp-Infektion. Bestätigt wurde dieser in 43 Fällen. Die Patienten waren zwischen 3 und 16 Jahre alt. Insgesamt waren etwas mehr Jungen betroffen, Komplikationen traten deutlich häufiger bei Mädchen auf. Die Patienten, die einer stationären Behandlung bedurften, wiesen schwerere Erkrankungsverläufe oder seltenere Manifestationsformen auf (65% Pneumonien, 34% Komplikationen). So wurden unter anderem 6 Patienten mit Mykoplasmen-assoziierter Fazialisparese, 4 Patienten mit Meningitis und jeweils ein Patient mit Enzephalitis, Trochlearisparese, Vestibularisausfall, Hörverlust, Perimyokarditis und Uveitis anterior und nephrotischem Syndrom beobachtet. Pathognomonische Befunde konnten weder unter den Ebracher Patienten noch in der Kinderklinik ausgemacht werden. Vielmehr spricht die Konstellation bestimmter Symptome und Untersuchungsergebnisse wie Husten, Fieber, relativ guter Allgemeinzustand bei radiologischem Pneumonienachweis oder Differenz der Blutsenkungsreaktion bei Raumtemperatur und 4°C für das Vorliegen einer Mykoplasmeninfektion. Eine deutliche Erhöhung der Inzidenz von Mykoplasmeninfektionen in der Kinderklinik im Zeitraum des Ausbruches von Ebrach war nicht zu verzeichnen. Dass Schüler als Überträger der Infektion in Familien und unter Spielkameraden fungieren, war bekannt, die Ausbreitung der Erkrankung innerhalb des Klassenzimmers ist jedoch selten in diesem Ausmaß beobachtet worden und verdient weitere Untersuchungen. Festzuhalten bleibt also, dass bei der Diagnose einer Mykoplasmeninfektion mittels serologischer Methoden mit einer verzögerten Immunantwort zu rechnen ist und deshalb häufig ein Direktnachweis der Erreger mittels PCR notwendig wird. Darüber hinaus ist die Bestimmung der Blutkörperchensenkungsgeschwindigkeit bei Raum- und Kühlschranktemperatur ein einfaches Mittel, welches aber diagnostisch zusätzlich wichtige Hinweise auf eine Infektion mit Mycoplasma pneumoniae liefern kann. Im Gegensatz dazu erbringt die klinische Untersuchung häufig keine aussagekräftigen, diagnostisch weiterführenden Ergebnisse. Wichtig bezüglich der Therapie ist die frühzeitige und ausreichend lange (10 bis 14 Tage) Gabe von gegen Mykoplasmen wirksamen Antibiotika wie vor allem Makrolid-Antibiotika. / This is a retrospective study of an outbreak of Mycoplasma pneumoniae infections between october 2000 and february 2001 in Ebrach, Franken, Germany. We wanted to get information about epidemiologic characteristics, such as spread of infection, clinical manifestations and complications, as well as influence of therapy, and possibilities of diagnostics. Furthermore we monitored patients with Mycoplasma pneumoniae infections which led to hospitalisation in the pediatric department of Würzburg university hospital and compared them to the patients in Ebrach. In Ebrach a total of 177 patients were thought to have an MP infection. It started in year 3 of primary school, where within 16 days 9 pupils suffered from pneumonia due to MP and 3 children had MP bronchitis. For this reason the pupils where not allowed to attend school for a few days. Beginning with the school children the infection reached 78 persons, mainly parents of the children but also neighbours and friends for example from the football team. Most of them suffered from coughs and fever. Manifestations were infections of the lower respiratory tract (38,5% pneumonia, 50% bronchitis), 9 patients suffered from cutaneous symptoms (exanthema). One patient had to be hospitalized because of a Guillain-Barre-syndrom. Between 2000 and 2003, 125 patients of the pediatric department of the Würzburg university hospital were thought to have MP infections. In 43 cases the MP infection was diagnosed. Patients were between 3 and 16 years old, there were bit more cases amongst males but females got more complications. Hospitalized patients showed more severe manifestatons (65% pneumonia) or complications (34%). These were for example 6 children with Bells palsy, 4 children with menigitis and one of each of the following manifestations: encephalitis, cranial nerve palsy of trochlearis and vestibularis, hearing loss, permyocarditis, uveitis anterior, nephrotic syndrom. No special symptoms which could be said to be pathognomonic were found in either Ebrach or amongst the hospitalized patients. The special constellation of pathological findings much rather suggests a diagnosis of an MP infection: cough, fever, quite good clinical condition, radiographic evidence of pneumonia, different wsg results at 37°C and 4°C. The incidence of MP infections among hospitalized patients did not increase during the time of the outbreak in Ebrach. It is already known that pupils are possible vectors but such a spread of MP infection in the classroom has seldom been observed before and needs further investigation. Serologic diagnosis needs more time because of the delayed immune response of the host and this is why pcr is often necessary. Antibiotic treatment with effective drugs such as macrolides should be taken into consideration early and administered for a long enough period.

Zugl.: Braunschweig, Techn. Univ., Diss., 2008

Neisseria meningitidis (N. meningitidis) is an obligate human pathogen which causes live-threatening sepsis and meningitis. The fatality rate after meningococcal infection is high and surviving patients often suffer from severe sequelae. To cause meningitis, N. meningitidis must overcome the endothelium of the blood-brain barrier. The bacterium achieves this through the interaction with endothelial surface receptors leading to alternations of the cellular metabolism and signaling, which lastly results in cellular uptake and barrier traversal of N. meningitidis. Sphingosine 1-phosphate (S1P) is a lipid mediator that belongs to the class of sphingolipids and regulates the integrity of the blood-brain barrier through the interaction with its cognate receptors S1P receptors 1-3 (S1PR1-3). In this study, high performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MS/MS) was used to generate a time-resolved picture of the sphingolipid metabolism in a brain endothelial cell line (hCMEC/D3) upon meningococcal infection. Among various changes, S1P was elevated in the cellular compartment as well as in the supernatant of infected hCMEC/D3s. Analysis of mRNA expression in infected hCMEC/D3s with quantitative real-time polymerase chain reaction (RT-qPCR) revealed that the increase in S1P could be attributed to the enhanced expression of the S1P-generating enzyme sphingosine kinase 1 (SphK1). Antibody-based detection of SphK1 protein or phosphorylation at SphK1 residue Serine 225 in hCMEC/D3 plasma membrane fractions via Western Blot revealed that N. meningitidis also induced SphK1 phospho-activation and recruitment to the plasma membrane. Importantly, recruitment of SphK1 to the plasma membrane increases the probability of substrate encounter, thus elevating SphK activity. Enhanced SphK activity was also reflected on a functional level, as detected by a commercially available ATP depletion assay used for measuring the enzymatic activity of SphK. Infection of hCMEC/D3 cells with pilus-deficient mutants resulted in a lower SphK activation compared to the N. meningitidis wild type strain. hCMEC/D3 treatment with pilus-enriched protein fractions showed SphK activation similar to the infection with living bacteria and could be ascribed to pilus interaction with the membrane-proximal domain of cellular surface receptor CD147. Inhibition of SphK1 or SphK2 through pre-treatment with specific inhibitors or RNA interference reduced uptake of N. meningitidis into hCMEC/D3 cells, as measured with Gentamicin protection assays. Released S1P induced the phospho-activation of epidermal growth factor receptor (EGFR) via S1PR2 activation, whose expression was also increasing during infection. Furthermore, S1PR2 blockage had a preventive effect on bacterial invasion into hCMEC/D3 cells. On the contrary, activation of S1PR1+3 also reduced bacterial uptake, indicating an opposing regulatory role of S1PR1+3 and S1PR2 during N. meningitidis uptake. Moreover, SphK2 inhibition prevented inflammatory cytokine expression as well as release of interleukin-8 after N. meningitidis infection. Taken together, this study demonstrates the central role of S1P and its cognate receptors S1PR1-3 in the pathophysiology of meningococcal meningitis. / Neisseria meningitidis (N. meningitidis) ist ein obligat humanpathogenes Bakterium, welches lebensbedrohliche Sepsis und Meningitis auslöst. Die Todesrate nach einer Meningokokkeninfektion ist hoch und überlebende Patienten leiden oft unter gravierenden Folgeschäden. N. meningitidis muss zuerst das Endothel der Blut-Hirn-Schranke überwinden, um Meningitis auslösen zu können. Das Bakterium erzielt dies durch die Interaktion mit endothelialen Rezeptoren, welche den zellulären Metabolismus und die zellulären Signalwege beeinflusst und letztlich zur zellulären Aufnahme von N. meningitidis und zur Überwindung der Barriere führt. Sphingosine 1-phosphat (S1P) ist ein Lipidmediator, der zur Klasse der Sphingolipide gehört und die Integrität der Blut-Hirn-Schranke durch die Interaktion mit den zugehörigen S1P Rezeptoren 1-3 (S1PR1-3s) beeinflusst. In dieser Arbeit wurde Hochleistungsflüssigkeitschromatographie-gekoppelte Massenspektrometrie (LC-MS/MS) genutzt, um ein zeitlich aufgelöstes Bild des Sphingolipidmetabolismus in einer Hinendothelzelllinie (hCMEC/D3) nach Meningokokkeninfektion zu generieren. Neben zahlreichen Veränderungen zeigte sich ein Anstieg von S1P im zellulären Kompartiment und im Überstand von infizierten hCMEC/D3 Zellen. Die Analyse der mRNA Expression in infizierten hCMEC/D3 Zellen mittels quantitativer Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion (RT-qPCR) offenbarte, dass der Anstieg von S1P auf eine erhöhte Expression der S1P-bildenden Sphingosinkinase 1 (SphK1) zurückzuführen war. Die ntikörperbasierte Detektion des Proteins SphK1 oder dessen Phosphorylierung an Serin 225 in den Membranfraktionen von hCMEC/D3 Zellen mittels Western Blot zeigte, dass N. meningitidis außerdem die Phospho-Aktivierung und Membrantranslokation von SphK1 induzierte. Die Plasmamembrantranslokation von SphK1 erhöht die Wahrscheinlichkeit auf das Substrat Sphingosine zu treffen und verstärkt somit die SphK-Aktivität. Die erhöhte SphK-Aktivität zeigte sich auch auf funktioneller Ebene, wie mittels eines ATP-Verbrauchs-Assays zur Messung der SphK-Aktivität nachgewiesen werden konnte. Die Infektion von hCMEC/D3 Zellen mit Pilus-defizienten Mutanten resultierte in einer geringeren SphK-Aktivierung im Vergleich zum Wildtypstamm. Die Behandlung von hCMEC/D3 Zellen mit Pilus-aufgereinigten Fraktionen zeigte eine SphK-Aktivierung, die mit der Aktivierung durch lebende Bakterien vergleichbar war und der Interaktion des Pilus mit der membranproximalen Domäne des zellulären Oberflächenrezeptors CD147 zugeordnet werden konnte. Die Inhibition von SphK1 und SphK2 durch die Vorbehandlung mit spezifischen Inhibitoren oder RNA-Interferenz reduzierte die Aufnahme von N. meningitidis in hCMEC/D3 Zellen, wie mittels Gentamicin Protection Assay nachgewiesen wurde. Das freigesetzte S1P induzierte die Phospho-Aktivierung des epidermalen Wachstumsfaktorrezeptors (EGFR) durch die Aktivierung von S1PR2, welcher während der Infektion vermehrt exprimiert wurde. Die Blockierung von S1PR2 hatte einen präventiven Effekt auf die bakterielle Invasion in hCMEC/D3 Zellen. Im Gegenzug reduzierte die Aktivierung von S1PR1+3 ebenfalls die bakterielle Aufnahme, was auf eine gegensätzliche regulatorische Rolle von S1PR1+3 und S1PR2 während der Aufnahme von N. meningitidis in hCMEC/D3 Zellen hindeutet. Darüber hinaus verhinderte die Inhibition von SphK2 die Expression von inflammatorischen Cytokinen sowie die Freisetzung von Interleukin-8 nach Infektion mit N. meningitidis. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit die zentrale Rolle von S1P und den zugehörigen Rezeptoren S1PR1-3 in der Pathophysiologie der durch Meningokokken ausgelösten Meningitis.