Matematikboken har under många år varit ett hett ämne, både inom skolväsendet och media. De teorier som finns inom ämnet beskriver att matematikboken har en stor roll i dagens matematikundervisning. Därav blir vårt syfte att beskriva hur lärare ser på användningen av matematikboken som läromedel i sin undervisning och om det finns andra medel som kan ersätta matematikboken. Empirin har hämtats från fem semistrukturerade intervjuer av matematiklärare på mellanstadiet. Det har framkommit i resultatet att fleratlet av de intervjuade lärarna använder sig av matematikboken då de upplever att det ör en trygghet. Även tidsbristen inom skolan gör sig ständigt påmind. Denna tidsbrist leder till mindre användning av annat material i undervisningen. Detta gör att matematikboken blir ett komplement    i undervisningen. Matematikbokens fördelar och nackdelar ställs mot varandra och värderas utifrån teorier.

Das bekapselte, Gram-negative, diplokokkenförmige Bakterium Neisseria meningitidis (Nme) ist ein asymptomatischer Kommensale des oberen Nasenrachenraums im Men-schen. Gerade bei Kindern ist es dem humanspezifischen Pathogen in seltenen Fällen möglich, in den Blutstrom einzuwandern und lebensbedrohliche Krankheitsbilder wie Meningoenzephalitis und Sepsis auszulösen, welche als „Invasive Meningokokkener-krankung“ (IMD) zusammengefasst werden. Jährlich ereignen sich weltweit bis zu 1,2 Mio Fälle von IMD, welche aufgrund des fulminanten Verlaufs und der hohen Letalität gefürchtet sind. In der Bekämpfung der Nme-Sepsis ist das humane Komplementsystem von entscheidender Bedeutung. Vor diesem Hintergrund ist die protektive Rolle des lytischen (Membranangriffskomplex MAK) und opsonisierenden Arms (Opsonine iC3b und C1q) der Komplementkaskade gut dokumentiert. Dagegen ist der Beitrag des in-flammatorischen Arms (Anaphylatoxine C3a und C5a) in der Nme-Sepsis bisher unklar. Aus diesem Grunde wurde mit dieser Arbeit die Rolle des inflammatorischen Arms an-hand des Komplement C5a-Rezeptors 1 (C5aR1) in der Pathophysiologie der Nme-Sepsis am Mausmodell untersucht. Nach Etablierung des murinen, intraperitonealen In-fektionsmodells konnte ein schädlicher Effekt des C5aR1 in der Nme-Sepsis beobachtet werden. Aus der Abwesenheit des C5aR1 resultierte eine höhere Überlebensrate, ein besserer klinischer Zustand, eine niedrigere Bakteriämie und niedrigere Konzentrationen der pro-inflammatorischen Mediatoren IL-6, CXCL-1 und TNF-α. Im Hinblick auf den zellulären Pathomechanismus sprechen Ergebnisse dieser Arbeit dafür, dass der C5aR1 primär eine gesteigerte Freisetzung inflammatorischer Mediatoren durch verschiedene Zellpopulationen triggert (Zytokinsturm), wodurch sekundär Zellparalyse, steigende Bakteriämie und höhere Letalität bedingt sind. Durch Depletionsversuche und Immun-fluoreszenzfärbungen konnte, unabhängig vom C5aR1, eine allgemein protektive Rolle von neutrophilen Granulozyten und Monozyten/Makrophagen in der Nme-Sepsis beo-bachtet werden. Darüber hinaus präsentierte sich der zyklische C5aR1-Antagonist PMX205 als erfolgsversprechende Therapieoption, um Parameter einer murinen Nme-Sepsis zu verbessern. Weitere Untersuchungen sind nötig, um die Wirksamkeit dieser Substanz in der humanen Nme-Sepsis zu erforschen. Zudem könnte das murine, intrape-ritoneale Infektionsmodell zur Klärung der Rolle des C5aR2 in der Nme-Sepsis genutzt werden. / The encapsulated, Gram-negative diplococcus Neisseria meningitidis (Nme) is an asymp-tomatic commensal in the human upper respiratory tract. In rare cases and especially in children, this human-specific pathogen is able to invade into the blood stream and cause life-threatening disorders like meningoencephalitis and septicemia, which are subsumed as „invasive meningococcal disease“ (IMD). The estimated number of cases is about 1.2 mio per year worldwide. IMD is greatly feared because of its fulminant progression and its high lethality. It is very well known, that the human complement system holds an essential role to fight meningococcal sepsis. In this context, the protective effects of the lytic (membrane attack complex MAC) and opsonizing branches (opsonines iC3b and C1q) are well established. On the contrary, very little is known about the contribution of the inflammatory branch (anaphylatoxines C3a and C5a) in meningococcal sepsis. Therefore, this work focused on the role of the C5a-Receptor 1 (C5aR1) in pathophysi-ology of meningococcal sepsis in a murine model. After having established the para-mount role of complement in murine intraperitoneal infection model, we could observe a detrimental effect of C5aR1 in Meningococcal sepsis. The absence of C5aR1 resulted in a higher overall survival, ameliorated clinical status, lower bacteremia and lower levels of the proinflammatory mediators IL-6, CXCL-1, TNF-α. Particularly with regard to results about the cellular pathomechanism, the C5aR1 seems to cause an increased re-lease of proinflammatory mediators (cytokine storm) exerted by various cell populations. As a consequence, cellular paralysis, increasing bacterial burden and higher lethality rate seems to occur. In reference to depletion experiments and immunofluorescence stain-ings, we could observe protective overall effects of neutrophils and mono-cytes/macrophages, uncorrelated to C5aR1 presence. Ultimately, the cyclic C5aR1-antagonist PMX205 appeared to be a promising option to improve parameters in murine meningococcal sepsis. Further experiments are required to examine the potential of this compound in human meningococcal sepsis. Moreover, the murine, intraperitoneal infec-tion model could be used to clarify the role of C5aR2 in meningococcal sepsis.

The gram-negative diplococcus Neisseria meningitidis (Nme) is a frequent human-specific, commensal bacterium of the upper respiratory tract. Under certain conditions especially in infants, meningococci can translocate into the bloodstream and cause invasive meningococcal disease (IMD) manifesting as meningitis or sepsis or a combination of both. IMD is feared for its rapid progression and high fatality rate if it remains untreated. IMD affects up to one million people annually causing substantial morbidity and mortality worldwide. It is well-established that the complement system is an important protective factor in meningococcal disease through opsonization of bacteria with C3b and the lytic activity of the membrane attack complex although the inflammatory C5a/C5aR1 axis can aggravate IMD. The role of neutrophil granulocytes in meningococcal infection is less clear despite their abundant recruitment throughout the course of disease. This study aimed to characterize neutrophil responses to Nme in vitro and the influence of complement on these responses. In infection assays with whole blood and isolated PMNs, effective binding, internalization and killing of Nme by neutrophils was demonstrated. A significant complement-dependence of neutrophil phagocytosis and oxidative burst was observed. The opsonizing and lytic pathway of the complement cascade were found to be most relevant for these responses since blockade of C3 using inhibitor Compstatin Cp20 reduced phagocytosis and oxidative burst significantly more than the blockade of the inflammatory branch with C5aR1-antagonist PMX53. Opsonization with specific antibodies could not replicate the effect of complement activation indicating that engagement of neutrophil complement receptors, particularly complement receptor 3, is involved. Other neutrophil effector functions such as degranulation and IL-8 release were activated in a complement-independent manner implying activation by other inflammatory signals. Considering existing evidence on the overall protective effect of PMNs, further studies investigating the contribution of each neutrophil effector function to infection survival in vivo are required. Ideally, this should be studied in a murine meningitis or sepsis model in the context of complement activation. / Der Gram-negative Diplokokkus Neisseria meningitidis (Nme) ist ein weit verbreitetes, human-spezifisches, kommensales Bakterium des oberen Respirationstraktes. Unter bestimmten Bedingungen, insbesondere bei Kleinkindern, können Meningokokken in die Blutbahn translozieren und eine invasive Meningokokkenerkrankung (IMD) auslösen, die sich als Meningitis, Sepsis oder eine Kombination beider Krankheitsbilder manifestiert. IMD werden aufgrund ihrer raschen Progression und ohne Behandlung hohen Letalität gefürchtet. IMD betreffen jährlich bis zu einer Million Menschen weltweit mit substanzieller Morbidität und Mortalität. Es ist bekannt, dass das Komplement-system bei IMD als protektiver Faktor durch die Opsonisierung von Nme mit C3b und Lyse mittels Membranangriffskomplex wirkt, obwohl die inflammatorische C5a/C5aR1-Achse die Erkrankung aggravieren kann. Die Rolle neutrophiler Granulozyten (PMNs) bei IMD bleibt hingegen kontrovers, obwohl eine starke Rekrutierung dieser Zellen stattfindet. Diese Studie charakterisiert die Reaktionen neutrophiler Granulozyten auf Nme in vitro und deren Modulation durch Komplement. In Infektionsassays mit Vollblut und isolierten PMNs konnte die Bindung, Internalisierung und Elimination von Nme durch PMNs demonstriert werden. Oxidativer burst und Phagozytose zeigten dabei eine ausgeprägte Abhängigkeit von Komplement. Die opsonisierende und lytische Wirkung von Komplement erwiesen sich dabei als relevant für diese Funktionen, da die Blockade von C3 durch den Inhibitor Compstatin Cp20 Phagozytose und oxidativen Burst signifikant stärker reduzierte als die Blockade der Inflammation durch C5a mittels C5aR1-Antagonist PMX53. Die Opsonisierung mit spezifischen Antikörpern konnte den Effekt der Komplementaktivierung nicht replizieren, was auf eine Signalvermittlung durch Komplementrezeptoren insbesondere CR3 hindeutet. Andere Effektorfunktionen wie Degranulation und IL-8 Freisetzung waren komplementunabhängig, was auf deren Initiierung durch andere inflammatorische Signale hindeutet. In Anbetracht bestehender Evidenz für einen insgesamt protektiven Effekt von PMN sind weitere Studien nötig, die den Effekt der einzelnen Effektorfunktionen auf das Outcome in vivo untersuchen. Besonders geeignet wäre dafür ein murines Sepsis oder Meningitis-Modell.

Autoantikörper gegen nodo-paranodale Proteine des Ranvier’schen Schnürrings wie Neurofascin-155 (NF-155), Contactin-1 und Caspr wurden in der Literatur bei Patienten/Patientinnen mit Immunneuropathien beschrieben. Bei zwei bis zehn Prozent der Patienten/Patientinnen mit Immunneuropathien können Autoantikörper gegen Isoformen des Neurofascin detektiert werden. Patienten/Patientinnen mit Autoantikörpern gegen NF-155 weisen gemeinsame klinische Merkmale auf, unter anderem einen schweren Verlauf mit subakutem Beginn, vorwiegend motorischen Defiziten, Tremor und einem schlechten Ansprechen auf eine Therapie mit intravenösen Immunglobulinen (IVIG). Ein Grund für Letzteres könnte sein, dass es sich überwiegend um Autoantikörper der Subklasse IgG4 handelt, die als anti-inflammatorisch gelten und kein Komplement aktivieren. Neben der IgG4-Subklasse können bei manchen Erkrankten auch die proinflammatorischen IgG-Subklassen 1 bis 3 nachgewiesen werden. Bei der Anti-Pan-Neurofascin (155/140/186) Polyneuropathie zeigt sich klinisch häufig ein fulminanter Phänotyp mit IgG3 Prädominanz. Das Ziel dieser Studie war, die Autoantikörper-induzierte Komplementablagerung zu detektieren, sowie die Rolle der IgG Subklasse und die Effekte von IVIG auf Antikörperbindung, Komplementaktivierung und Effektorfunktionen zu untersuchen. Hierzu wurde das Serum von 212 Probanden/-innen mit der Verdachtsdiagnose einer entzündlichen Neuropathie auf Autoantikörper gegen NF-155 mittels ELISA und Bindungsversuchen an Mäusezupfnerven gescreent. Im Fall eines positiven Ergebnisses dienten zellbasierte Bindungsversuche mit NF-155-transfizierten HEK-293- Zellen als Bestätigungstest. Die Effekte unterschiedlicher IVIG Konzentrationen auf die Antikörperbindung und Komplementablagerung wurden in ELISA, Komplementbindungsassays und zellbasierten Verfahren getestet. Außerdem wurde mithilfe von LDH-Zytotoxizitätsmessungen die Komplement-induzierte Zelllyse sowie die Effekte von IVIG untersucht. Klinische Daten wurden retrospektiv ausgewertet. Fünf Patienten/Patientinnen mit hohen Autoantikörpertitern gegen NF-155 und ein Patient mit Anti-Pan-Neurofascin Autoantikörpern konnten in der Studie detektiert werden. Der Patient mit Autoantikörpern gegen alle drei Isoformen des Neurofascins und IgG3-Prädominanz zeigte die deutlichste Komplementablagerung. Bei drei Patienten/Patientinnen, die IgG1, IgG2 und IgG4 aufwiesen, war eine Aktivierung des Komplementsystems zu beobachten, während bei zwei Patienten mit prädominanter IgG4-Antikörpersubklasse keine Komplementablagerung nachweisbar war. Bei Letzteren war eine Therapie mit IVIG in der Vorgeschichte erfolglos, während es bei zwei der Patienten/Patientinnen mit anderen IgG-Subklassen und Komplementbindung unter IVIG Therapie zu einer mäßigen bis deutlichen Symptombesserung in der Akutphase kam. Eine Koinkubation mit IVIG führte in den ELISA basierten und zellbasierten Versuchen zu keinem Effekt auf die Autoantikörperbindung an das Zielantigen, jedoch zu einer deutlichen Reduktion der Antikörper-vermittelten Komplementbindung. Diese Reduktion war sowohl bei Koinkuabtion von IVIG mit dem Komplementfaktor C1q als auch bei Präinkubation von IVIG vor C1q Gabe zu sehen. Bei zwei der Patienten/Patientinnen mit hohen Komplementablagerungen konnte eine erhöhte Zytotoxizität nachgewiesen werden, welche bei Zugabe von IVIG verringert wurde. Schlussfolgernd ist die Autoantikörper-induzierte Komplementablagerung abhängig von der prädominanten IgG Subklasse. IVIG führt zu einer deutlichen, konzentrationsabhängigen Reduktion der Komplementablagerung, sowie möglicher zytotoxischer Effektorfunktionen wie die Zytolyse myelinisierter Schwannzellen oder Nervenaxonen. Darüber hinaus könnte die Subklassenanalyse von Erkrankten das Therapieansprechen auf IVIG vorhersagen und sollte daher eine wichtige Rolle in der Diagnostik der Nodo-Paranodopathie spielen. IVIG sowie andere über das Komplementsystem wirkende Therapeutika können in der Behandlung der schwer betroffenen Patienten/Patientinnen, insbesondere bei Anti-Pan-Neurofascin positiver Neuropathie, in Betracht gezogen werden. / Autoantibodies against nodo-paranodal proteins of the Node of Ranvier like Neurofascin-155 (NF-155), Contactin-1 (CNTN-1) and Contactin-associated-protein-1 (Caspr-1) can be detected in patients with autoimmune polyneuropathies. In 2-10% of patients with inflammatory polyneuropathies autoantibodies against isoforms of the (para)nodal protein neurofascin (NF-140/155/186) can be detected. NF-155-seropositive patients present a severe, motor-predominant phenotype with subacute onset, tremor and poor response to intravenous immunoglobulins (IVIG) which might be due to the predominance of non-complement activating IgG4 antibodies. Anti-pan-NF-associated neuropathy is associated with a fulminant clinical phenotype and IgG3 predominance whereas treatment response has not been thoroughly investigated. In the present study, we aim to measure autoantibody-associated complement activation, the role of IgG subclasses and the effects of IVIG on antibody binding, complement deposition and effector functions. Sera of 212 patients with chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy (CIDP), Guillain-Barré syndrome (GBS) or other forms of polyneuropathies were screened for anti-NF autoantibodies and subclasses by binding assays on murine teased fibers and by ELISA. Antibodies were confirmed in seropositive patients by cell-based assay. Complement binding and the effects of different concentrations of IVIG on complement deposition and complement-dependent cell lysis were analyzed via ELISA, cell-based tests and LDH-cytotoxicity assay. Five patients with autoantibodies against NF-155 and one patient with anti-pan-NF autoanibodies were identified in this study. Two patients with predominance of the IgG4 subclass did not show a complement deposition whereas four patients with predominant IgG1 to IgG3 did. Complement binding was associated with the presence of IgG subclass IgG3>IgG1>IgG2>IgG4, corresponding to physiological C1q binding-capacities. IVIG led to a strong reduction of complement deposition in a dose dependent manner. In the cytotoxicity assay patient sera with high amounts of complement deposition showed an increased relative cytotoxicity that can be reduced by high-dose IVIG. We conclude that complement deposition in NF-associated neuropathy is IgG subclass-dependent and IVIG leads to a reduction of complement deposition and its effector functions, such as possible cytolysis of myelinating Schwann cells or neurons. The characterization of autoantibody subclasses as well as IVIG and other options targeting the complement cascade can be considered in the therapeutic regime of severely-affected patients, especially in anti-pan-NF-associated neuropathy.

Das aktivierte Komplementsystem, als Teil der angeborenen Immunantwort nach Myokardinfarkt, beeinflusst entscheidend das kardiale Remodeling. Mäuse, die für den Komplementfaktor C3 defizient waren, wiesen acht Wochen nach Infarkt eine signifikant geringere linksventrikuläre Dilatation auf. Anhand von MBL-KO Mäusen sollte in dieser Arbeit die Frage geklärt werden, inwieweit die Aktivierung des Komplementsystems im kardialen Remodeling auf den durch MBL eingeleiteten Pfad zurückgeht. Während sich bezüglich der Infarktgrößen, der Neutrophilen und des Kollagengehalts kein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Gruppen zeigte, so wiesen die MBL-KO Tiere im Vergleich zu den WT Tieren eine signifikant größere ventrikuläre Dilatation auf. Basierend auf diesen Erkenntnissen kommen wir zu dem Schluss, dass sich die bezüglich der Ventrikelgröße positiven Effekte einer C3 Hemmung nicht mit einer MBL Hemmung in Einklang bringen lassen. Die dauerhafte Aktivierung des Komplementsystems während des ventrikulären Remodelings, beruht angesichts der Aggravierung der linksventrikulären Dilatation nicht auf dem MBL-Weg. / The complement system, as an important part of the activated innate immune system after myocardial infarction, influences the remodelling process. Complement factor C3-KO mice showed 8 weeks after infarction significant less ventricular dilatation than WT-mice. Here, we examined whether activation of the complement system in cardiac remodelling could be ascribed to the MBL pathway. However, 8 weeks after infarction MBL-KO mice showed a significant increase in ventricular dilatation compared to the WT-mice of the control group. The positive effects seen in C3-KO mice couldn’t be found in MBL-KO mice. Thus the activation of the complement system in ventricular remodelling is not related to the MBL-pathway.

Neisseria meningitidis is a facultative human pathogen that occasionally shows strong resistance against serum complement exposure. Previously described factors that mediate meningococcal serum resistance are for example the capsule, LPS sialylation, and expression of the factor H binding protein. I aimed for identification of novel serum resistance factors, thereby following two approaches, i) the analysis of the impact of global regulators of gene expression on serum resistance; and ii) a comparative analysis of closely related strains differing in serum resistance. (i) Of six meningococcal global regulators of gene expression studied, only mutation of the zinc uptake regulator Zur reduced complement deposition on meningococci. Little was known about meningococcal Zur and regulatory processes in response to zinc. I therefore elucidated the yet unidentified meningococcal Zur regulon comparing the transcriptional response of the N. meningitidis strain MC58 under zinc-rich and zinc-deficient conditions using a common reference design of microarray analysis. The meningococcal Zur regulon comprises 17 genes, of which 15 genes were repressed and two genes were activated at high zinc condition. Amongst the Zur-repressed genes were genes involved in zinc uptake, tRNA modification, and ribosomal assembly. A 23 bp meningococcal consensus Zur binding motif (Zur box) with a conserved central palindrome was established (TGTTATDNHATAACA) and detected in the promoter region of all regulated transcriptional units (genes/operons). In vitro binding of meningococcal Zur to the Zur box of three selected genes was shown for the first time using EMSAs. Binding of meningococcal Zur to DNA depended specifically on zinc, and mutations in the palindromic sequence constrained Zur binding to the DNA motif. ii) Three closely related strains of ST-41/44 cc from invasive disease and carriage which differed in their resistance to serum complement exposure were analysed to identify novel mediators of serum resistance. I compared the strains’ gene content by microarray analysis which revealed six genes being present in both carrier isolates, but absent in the invasive isolate. Four of them are part of two Islands of horizontally transferred DNA, i.e. IHT-B and –C. The working group furthermore applied a comprehensive screening assay, a transcriptome and a proteome analysis leading to identification of three target proteins. I contributed to establish the role of these three proteins in serum resistance: The adhesin Opc mediates serum resistance by binding of vitronectin, a negative regulator of the complement system; the hypothetical protein NMB0865 slightly contributes to serum resistance by a yet unknown mechanism; and NspA, recently identified to bind the negative complement regulator factor H, led to considerable reduced complement-mediated killing. / Neisseria meningitidis ist ein fakultatives Humanpathogen, welches mitunter sehr resistant gegenüber Serumkomplement-Exposition ist. Bereits beschriebene Faktoren, welche die Serumresistenz von Meningokokken fördern, sind beispielsweise die Kapsel, LPS-Sialylierung und Expression des fH-bindenden Proteins. Das Ziel dieser Arbeit war die Identifikation neuartiger Serumresistenzfaktoren, wobei ich zwei Ansätzen verfolgte: i) Die Analyse des Einflusses von globalen Regulatoren der Genexpression auf die Serumresistenz; und ii) eine vergleichenden Analyse von eng verwandten Stämmen, die sich hinsichtlich ihrer Serumresistanz unterschieden. i) Von sechs untersuchten globalen Regulatoren der Genexpression, war die Komplementdeposition auf Meningokokken nur nach Mutation des Regulators der Zinkaufnahme, Zur, reduziert. Über Zur selbst und die regulatorischen Prozesse in Reaktion auf Zink war in Meningokokken wenig bekannt. Ich habe daher das bisher nicht bestimmte Zur-Regulon von Meningokokken aufgeklärt, wofür ich mittels Mikroarrays die transkriptionelle Antwort des N. meningitidis-Stammes MC58 unter Zink-Überfluss und Zink-Mangel zu vergleichen. Das Zur-Regulon von Meningokokken umfasst 17 Gene, von denen unter Zinküberfluss 15 reprimiert und zwei aktiviert wurden. Unter den Zur-reprimierten Genen fanden sich Gene, die in die Aufnahme von Zink, die Modikation von tRNAs und den Zusammenbau des Ribosoms involviert sind. Ein 23 bp langes Binde-Konsensusmotiv für Meningokokken-Zur (Zur-Box) mit einem konservierten zentralen Palindrom wurde ermittelt (TGTTATDNHATAACA) und in der Promotorregion aller regulierten Transkriptionseinheiten (Gene/Operons) detektiert. In vitro-Bindung des N. meningitidis Zur an die Zur-Box dreier ausgewählter Genen konnte mittels EMSAs erstmals gezeigt werden. Die Bindung von Zur an DNA war spezifisch abhängig von Zink, und Mutationen in der palindromischen Sequenz hemmten die Zur-Bindung an das DNA-Motiv. ii) Drei eng verwandte Stämme des ST-41/44-Komplexes aus invasiver Erkrankung und Trägertum, die sich in ihrer Resistenz gegenüber Serumkomplement-Exposition unterschieden, wurden analysiert um neuartige Mediatoren der Serumresistenz zu identifizieren. Der Gengehalt der Stämme wurde mittels Mikroarray-Analyse verglichen. Dies offenbarte sechs Gene, die in den beiden Trägerstämmen vorhanden, aber in dem invasiven Isolat abwesend waren. Vier dieser Gene liegen innerhalb zweier Inseln horizontal transferierter DNA, d.h. IHT-B und –C. Weiterhin führte die Arbeitsgruppe eine Transkriptom- und Proteom-Analyse der drei Stämme sowie einen umfangsreichen Screening-Assay durch. Diese Ansätze führten zur Identifikation dreier Kandidaten-Proteine für die weitere Analyse. Ich wirkte daran mit, die Rolle dieser Proteine für die Serumresistenz von Meningokokken zu ermitteln: Das Adhäsin Opc vermittelt Serumresistenz durch Bindung von Vitronektin, einem negativen Regulator des Komplementsystems; das hypothetische Protein NMB0865 trägt über einen bisher unbekannten Mechanismus geringfügig zur Serumresistanz bei; und NspA, für welches vor Kurzem erkannt wurde, dass es den negativen Komplementregulator Faktor H bindet, führte zu beträchtlich reduzierter Abtötung durch Komplement.

Staphylococcus aureus ist ein grampositives Bakterium, welches häufig als kommensaler Besiedler auf der Nasen- und Rachenschleimhaut von Säugetieren vorkommt. Darüber hinaus besitzt dieser fakultativ pathogene Mikroorganismus die Fähigkeit schwer zu behandelnde Krankenhausinfektionen auszulösen. Aufgrund der weiten Verbreitung von Antibiotikaresistenzen und dem Mangel an effektiven Therapien, verursachen S. aureus Infektionen jährlich enorme Kosten für das Gesundheitssystem. S. aureus wird meist von der Nase zum primären Infektionsort übertragen, wodurch zunächst sehr häufig Wund- und Weichteilinfektionen hervor gerufen werden. Von diesem primären Infektionsort ausgehend, kann der Erreger tiefer liegende Gewebsschichten infizieren oder sich über den Blutstrom im gesamten Organismus ausbreiten. Das Spektrum an Krankheitsbildern reicht von leichten Abszessen der Haut bis zu schweren, lebensbedrohlichen Erkrankungen wie Pneumonien und akuter Sepsis. Für die erfolgreiche Kolonisierung und Infektion des Wirtes exprimiert S. aureus eine Vielzahl unterschiedlicher Virulenzfaktoren. Die wohl größte Gruppe an Virulenzfaktoren umfasst die Proteine, die an der Immunevasion und der Umgehung von verschiedenen Abwehrstrategien des Immunsystems beteiligt sind. Das bisherige Wissen über die Interaktion von S. aureus mit dem Immunsystem des Wirtes und die zugrunde liegenden Pathogenitätsmechanismen ist bisher limitiert. Um neue Erkenntnisse über die Interaktion von Wirt und Pathogen zu erlangen, wurden im Rahmen dieser Arbeit bislang unbekannte sekretierte und Oberflächen-assoziierte Proteine von S. aureus funktionell charakterisiert. Die Funktion der ausgewählten Proteine wurde in vitro hinsichtlich Einfluss auf Komponenten des Immunsystems, Adhäsion an Wirtsfaktoren und Invasion in eukaryotische Zellen untersucht. Mit Hilfe der vorangegangenen in-vitro-Charakterisierung der putativen Virulenzfaktoren, konnte für die cytoplasmatische Adenylosuccinat-Synthase PurA eine neuartige Funktion identifiziert werden. PurA ist bekannt als essentielles Enzym der de novo Purin-Synthese. In dieser Arbeit wurde nun gezeigt, dass PurA zudem an der Immunevasion beteiligt ist. Durch die Bindung des humanen Faktor H des Komplementsystems schützt PurA S. aureus vor der lytischen Aktivität des Komplementsystems und verhindert die Opsonisierung des Pathogens. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde PurA detailliert charakterisiert. In Bindungsstudien mit rekombinantem Faktor H und PurA wurde eine direkte Interaktion beider Proteine nachgewiesen, wobei Faktor H mit dem N-terminalen Bereich von PurA interagiert. Weiterhin konnte PurA durch Immunfluoreszenz und FACS-Analysen auf der Zelloberfläche nachgewiesen werden, wo es wahrscheinlich mit der Zellwand assoziiert vorliegt. Dort rekrutiert es Faktor H an die bakterielle Oberfläche und verhindert das Fortschreiten der Komplement-Kaskade und damit die Lyse des Pathogens. Aufgrund der Multifunktionalität zählt PurA somit zur Gruppe der Moonlighting Proteine. Des Weiteren wurde die Rolle von PurA im Infektionsgeschehen in zwei unabhängigen Tiermodellen untersucht. In beiden Modellen wurde ein signifikant reduziertes Virulenzpotential der ΔpurA-Mutante beobachtet. Zukünftig soll geklärt werden, ob die verminderte Virulenz in der fehlenden Komplementevasion oder im Defekt in der Purin-Synthese begründet ist. Aufgrund der sehr starken Attenuation in allen untersuchten Infektionsmodellen sollte PurA als potentielles Target für eine Therapie von S. aureus Infektionen weiter charakterisiert werden. Im Ergebnis dieser Arbeit wurde demnach mit PurA ein neues Moonlighting Protein identifiziert, das als Inhibitor des Komplementsystems wesentlich zur Immunevasion von S. aureus beiträgt. Für das bessere Verständnis der humoralen S. aureus-spezifischen Immunantwort, Unterschieden in der Antikörperantwort und der gebildeten Antikörperspezifitäten wurde weiterhin das während der Kolonisierung und Infektion gebildete S. aureus-spezifische Antikörperprofil untersucht. Dazu wurden Plasmen von humanen nasalen Trägern und Nicht-Trägern sowie murine Seren von infizierten Tieren untersucht. Insbesondere wurde das Pathogen-spezifische Antikörperprofil in unterschiedlichen Infektionsmodellen mit Hilfe eines Proteinarrays analysiert, der im Rahmen dieser Arbeit in einer Kooperation mit der Firma Alere Technologies (Jena, Deutschland) und universitären Forschergruppen der Universitäten Greifswald, Münster und Jena mitentwickelt wurde. Die Antikörperprofile von intramuskulär und intravenös infizierten Tieren resultierten in jeweils spezifischen Antikörperprofilen. Diese Ergebnisse deuten auf einen Zusammenhang zwischen der Art der Infektion und der gebildeten Antikörperspezifitäten hin. Wahrscheinlich beruht dies auf einer gewebespezifischen Genexpression als Anpassung an die individuellen Bedürfnisse im Wirtsorganismus. Das ausgebildete Antikörperprofil gibt somit einen Einblick in das Expressionsmuster von Virulenzfaktoren von S. aureus unter in vivo Bedingungen und trägt damit zum Verständnis der komplexen Interaktion von Pathogen und Wirt bei. Diese Untersuchungen ergänzen zudem die bisherigen Kenntnisse über die Anpassung der humoralen Immunantwort an eine asymptomatische Kolonisierung im Gegensatz zu einer akuten Infektion durch S. aureus. Darüber hinaus können die gewonnenen Ergebnisse für diagnostische Zwecke und zur Identifikation von neuen Zielstrukturen für eine Vakzin-Entwicklung genutzt werden. / S. aureus is a gram-positive bacterium that is prevalent in animals. It is part of the commensal nasal and respiratory flora. Moreover, it has the ability to transform into a pathogenic micro-organism, thereby eliciting different diseases including hospital-associated infections. S. aureus is transmitted via direct contact from nasal mucosa to the site of infection where it may provoke skin and soft tissue infections. Due to the rapid development of resistance to antibiotics and a current lack of effective treatment options, S. aureus infections cause enormous costs for the health-care system. Starting from the primary site of infection, S. aureus invades into deeper tissues and into the bloodstream during the course of the infection. This leads to a dissemination of the pathogen in the body and is associated with a broad spectrum of diseases including skin abscesses, pneumonia or even acute septicaemia. The pathogen S. aureus produces a multitude of virulence factors that help to colonize and infect the human host. Probably the most extensive group habours proteins involved in immune evasion and circumvent different host defence mechanisms. Understanding of the interaction between S. aureus and the host immune response and the underlying pathogenicity mechanism is still limited. As a part of this work, the interaction of novel secreted and surface-associated proteins of S. aureus with the host immune response was investigated in order to expand the knowledge of host pathogen interactions. Therefore, the function of thus far uncharacterized extracellular proteins of S. aureus was investigated in vitro in relation to influence on components of the immune system, adhesion to host factors and invasion in eukaryotic cells. By using results from previous in vitro characterization of putative virulence factors, a novel function of cytoplasmic adenylosuccinate synthetase PurA was identified. Beside the catalytic reaction during de novo purine synthesis, PurA is independently involved in immune evasion. By binding human complement regulators such as factor H, it protects the bacteria from the lytic activity of the human complement system and prevents the opsonization of the pathogen. The progression of the complement cascade on the bacterial surface is prevented by recruiting complement FH. On the basis of these findings, the moonlighting protein PurA was therefore characterized in detail. In this, the binding between both interaction partners FH and PurA was analysed first. Moreover, it was shown that the cytosolic protein PurA is also associated with the bacterial cell wall. Besides the in vitro characterization of PurA, the impact of the multitasking protein of S. aureus on virulence was investigated in vivo. Therefore ΔpurA deletion mutants were studied regarding their virulence potential in the alternative animal model Galleria mellonella as well as in mice. Due to the reduced virulence of ΔpurA deletion mutants in all investigated animal models, PurA was suggested as a potential target for antibiotic treatment during S. aureus infection. In summary, the moonlighting protein PurA enlarges the spectrum of immune evasion strategies used by S. aureus with a complement system inhibitor. For better understanding of the pathogen-specific humoral immune response, the differences in antibody response and specificities were investigated in human plasma of nasal carriers and non-carriers as well as in murine sera of infected animals. Moreover, the anti-S. aureus antibody profile developed during infection was characterized depending on the type of infection by using a protein array that was co-developed in cooperation with the company Alere technologies (Jena, Germany) and university research groups from Greifswald, Münster and Jena. The results of the differentially infected mice indicated a relationship between developed antibody specificities and type of infection which is likely due to differential gene expression as an adaptation to individual requirements in the host environment. The results give insights into the expression pattern of virulence factors of S. aureus under in vivo conditions contributing to the understanding of the highly complex interaction between pathogen and host. Moreover, these findings supplement the current experience in the adaptations of the humoral immune response to asymptomatic colonization and acute infection. The results gained from this study can be used as a diagnostic tool or for target identification in the development of vaccine.

In dieser Arbeit wurden verschiedene Vakzine-relevante Oberflächenantigene von cnl-Meningokokken typisiert und die Interaktion von cnl-Meningokokken mit dem Komplementsystem, v.a. mit dessen Hauptregulatoren fH und C4bp, analysiert. Mit den gewonnenen Daten sollten Schlussfolgerungen bzgl. der erwarteten Wirkung von 4CMenB, einem 2013 in Deutschland eingeführten und auf Meningokokken der Serogruppe B abzielenden Impfstoff, auf cnl-Meningokokken gezogen werden. Des Weiteren sollte die Interaktion der natürlicherweise unbekapselten cnl-Meningokokken, die als apathogen und möglicherweise günstig für die Entwicklung einer natürlichen Immunität eingeschätzt werden, untersucht werden. Eine Auswahl von cnl-Meningokokken-Stämmen, die die genetische Variabilität dieser Bakterienpopulation abbilden, wurde mittels PCR (porA, porB, fetA, opc, fHbp, nhba und nadA) oder Western Blot-Analyse (Opc) typisiert. Hierbei konnte eine deutliche Assoziation einzelner Allele zu klonalen Komplexen gezeigt werden. Allerdings lässt die Analyse bezweifeln, dass cnl-Meningokokken durch Bexsero-induzierte Antikörper erkannt werden, da ihr Antigenmuster stark von den Vakzineantigenen abweicht. Unklarheit herrscht lediglich bzgl. des Antigens NhbA. In der Folge wurde die fH- und C4bp-Bindung bei cnl-Meningokokken mittels Durchflusszytometrie untersucht. Es konnte beobachtet werden, dass im Vergleich zu fH bzw. C4bp bindenden Kontrollstämmen die Bindung der Hauptregulatoren des Komplementsystems an cnl-Meningokokken sehr gering ist. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass cnl-Meningokokken eine sehr geringe Serumresistenz in vitro haben, was ebenfalls für eine schwache Akquirierung der Komplementregulatoren spricht. Dieser Befund unterstreicht die apathogene Natur der Bakterien. Er zeigt aber auch, dass mit herkömmlichen Methoden wie dem Serumbakterizidietest, der bei bekapselten Stämmen angewendet wird, funktionelle Aussagen bzgl. der Wirkung bakterizider Antikörper, die durch Impfstoffe auf Proteinbasis induziert werden, nur schwer zu tätigen sein werden. Sehr geringe Komplementmengen müssten eingesetzt werden oder alternative Verfahren wie die Opsonophagozytose Anwendung finden. / In this study we typed Vaccine-relevant outer membrane antigens of cnl-meningococci. Furthermore we analysed the interactions of cnl-meningococci with the complement System, especially with the main Regulators factor H and C4bp. The data should help to estimate the impact of 4CMenB, a vaccine against meningococci of serogroup B which was introduced to the german market in 2013, on cnl-meningococci. In addition we examined the interactions of the complemet system with cnl-meningocicci, which are supposed to be apathogen and maybe beneficial for the development of natural immunity. A selection of cnl-meningococci which represent the genetical variability of that bacteria Population was typed for outer membrane Proteins by PCR (porA, porB, fetA, opc, fHbp, nhba, nadA) or western-blot (opc). A close assotiation of allels to clonal complexes could be shown. It is likely that cnl-meningococci are not detected by Bexsero-induced antibodies as their antigen pattern differs from the vaccine Antigens. The only Antigen which ould be detected is NhbA. Factor H and C4bp-binding to cnl-meningococci was examined using flow cytometry Analysis. The binding of fH or C4bp to cnl-meningococci was significantly lower as to fH- or C4cb-binding controll strains. Furthermore serum resistance of cnl-meningococci in vitro is low, which is also an indicator for weak binding of Regulators of the complement System. This finding underlines the apathogen nature of cnl-meningococci. It also indicates the problem of serum bactericidity tests to assess the impact of antibodies induced by protein based vaccines.

Zur Untersuchung des Einflusses des klassischen Komplementaktivierungsweges auf das Remodelling nach Myokardinfarkt wurden C1qKO-Tiere mit Wildtyp-Tieren (WT) vor und nach Myokardinfarkt echokardiographisch und hämodynamisch untersucht. Nach Myokardinfarkt erfolgten außerdem eine Infarktgrößenbestimmung sowie eine fluoreszenzmikroskopische Messung des Kollagengehaltes. Die Anzahl neutrophiler Granulozyten, Makrophagen sowie apoptotischer Zellen wurde drei Tage nach Myokardinfarkt bestimmt. In der C1qKO-Gruppe zeigten sich vor Myokardinfarkt signifikant höhere Ejektionsfraktionen im Vergleich zur WT-Gruppe. Dies ließ sich nach Myokardinfarkt nicht mehr beobachten. Hier zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen C1qKO-Gruppe und WT-Gruppe. Ebenso zeigten sich keine Unterschiede in den Parametern Mortalität, Infarktgrößen, Organgewichte, Kollagengehalt des Gewebes, Makrophagenanzahl und Neutrophilenanzahl. Allerdings zeigte sich drei Tage nach Myokardinfarkt eine deutlich geringere Anzahl apoptotischer Zellen in der C1qKO- Gruppe im Vergleich zur WT-Gruppe. Insgesamt lassen sich die beobachteten Effekte aus einer vorherigen Studie bei C3-Defizienz nicht in den C1qKO- Tieren reproduzieren. Die Komplementaktivierung nach Myokardinfarkt ist somit nicht ausschließlich auf eine Aktivität des klassischen Komplementaktivierungsweges zurückzuführen. Vielmehr scheint ein Zusammenspiel aller drei Komplementaktivierungswege sowie zusätzlich eine Komplementaktivierung durch komplementunabhängige Proteasen zum linksventrikulären Remodelling nach Myokardinfarkt beizutragen. / To investigate the influence of the classical complement activation pathway on the remodeling after myocardial infarction, C1qKO animals and wild type animals (WT) were examined echocardiographically and hemodynamically before and after myocardial infarction. Furthermore, infarct size determination and fluorescence microscopic measurements of the collagen content were performed after myocardial infarction. The number of neutrophilic granulocytes, macrophages and apoptotic cells was determined three days after myocardial infarction. Significantly higher ejection fractions were found in the C1qKO group before myocardial infarction compared to the WT group. This was no longer observed after myocardial infarction. There were no significant differences between C1qKO and WT animals. Likewise, there were no differences in the parameters mortality, infarct size, organ weight, collagen content of the tissue, number of macrophages and number of neutrophils. However, three days after myocardial infarction, there was a significantly lower number of apoptotic cells in the C1qKO group compared to the WT group. Overall, the observed effects from a previous study with C3 deficiency cannot be reproduced in the C1qKO animals. Complement activation following myocardial infarction is thus not exclusively due to activity of the classical complement activation pathway. Rather, an interaction of all three complement activation pathways as well as additional complement activation by complement-independent proteases seems to contribute to left ventricular remodeling after myocardial infarction.

Vi startade vår studie med en vilja att ta reda på hur tidningsföretagen ska göra för att hantera förändringsprocessen som sker inom tidningsbranschen just nu. Upplagorna för papperstidningarna sjunker och många tidningar tvingas säga upp personal för att finansiera verksamheten. Fler och fler tidningsföretag har även börjat införa olika sätt att ta betalt för de digitala nyheterna på internet som ett försök att ordna upp den försämrade ekonomin. Det aktuella ämnet har väckt många frågor hos oss. Är papperstidningen en rest från gamla tider som snart kommer ersättas helt av de digitala nyheterna? Och hur ska det digitala i så fall kunna finansiera tidningarna när läsarna är vana att få sina digitala nyheter gratis? Vi har studerat ämnet genom en kvantitativ studie där vi med en enkät frågat personer mellan 25-45 år om deras vanor och syn på nyheter och nyhetsmedier. Enkäten byggde vi utifrån teorier om värdeskapande, betalningsvilja och prissättning. Vi har i vår studie sett att det inte är så enkelt att bara dödsförklara papperstidningen och se den som en relik. Vi har sett att det fortfarande verkar finnas en nytta och ett behov av den fysiska tidningen som nyhetskanal och att det i slutändan handlar om hur tidningsföretagen väljer att arbeta. Så länge det finns gratisalternativ finns det även en risk för papperstidningens död. Vår studie visar dock att folk ändå föredrar papperstidningen som medium och att om det digitala nyheterna kommer tas betalt för kommer det finnas en större motivation till att köpa papperstidningar, då nyttan av de digitala alternativen minskar när priset för dem ökar. På detta sätt skulle de digitala nyheterna kunna bli ett komplement istället för en ersättning. De olika kanalerna skulle kunna tillföra olika delar i nyhetsrapporteringen. Exempelvis skulle de digitala kanalerna kunna hantera de minutsnabba nyheterna medan papperstidningen skulle kunna stå för trovärdigheten, de fördjupande reportagen och den kvalitativa journalistiken. Skapar tidningsföretagen möjligheten för de olika kanalerna att komplettera varandra, så skapar de även motivationen att betala för dem. Vår studie tyder på att lösningen finns i denna typ av medvetna strategiska satsningar.