Malaria Impfstoffkandidaten, welche Sicherheit und Wirksamkeit gegen prä-erythrozytische Stadien bieten, sind nach wie vor in der Entwicklung. Experimentelle Immunisierungsstudien mit genetisch attenuierten Parasiten (GAP), welche die Entwicklung über das klinisch asymptomatische Leberstadium hinaus verhindern, erwiesen sich als sicher und effizient. ΔSLARP GAP-Sporozoiten arretieren vollständig in der Leber, bieten jedoch keinen langanhaltenden Schutz. Hingegen zeigen Immunisierungen mit ΔP36p/P36 Sporozoiten einen langanhaltenden Schutz, führen jedoch während der Immunisierung gelegentlich zu Blutstadieninfektionen. Diese Studie liefert eine systematische vorklinische Bewertung eines dreifachen KO GAP-Parasiten, durch die Kombination von ΔSLARP und ΔP36p/P36. KO Parasiten arretierten vollständig in vitro und in vivo, aber der zeitnahe Blutinfektionsbeginn nach einer Sporozoiteninfektion in Mäusen zeigte eine verminderte Wirksamkeit des Impfstoffs. Während ein besserer Schutz durch einen späten Leberstadien Entwicklungsstillstand erreicht werden kann, bleiben die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen unklar. Eine Vorrausetzung für die Leberzellen Antigenpräsentation ist die Präsenz von parasitären Antigenen im hepatozyten Zytoplasma. Der Proteinexportkomplex PTEX ist in Leberstadien nicht vollständig funktionstüchtig, da das essentielle Hitzeschockprotein 101 (HSP101) nicht exprimiert wird. Um die Rolle von HSP101 für den Leberproteinexport zu klären, wurden transgene HSP101 exprimierende Parasiten erzeugt. Transgene Parasiten weisen in vitro und in vivo schwere Wachstumsstörungen im Leberstadium auf und bieten keinen Impfschutz. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Expression von HSP101 streng kontrolliert wird und der Export im frühen Leberstadien nicht wiederhergestellt werden kann. Insgesamt können prä-klinische Studien und die Weiterentwicklung von GAP-basierten Impfstoffkandidaten die laufenden humanen Impfstoffstudien beeinflussen und vorantreiben. / Malaria vaccine candidates providing both safety and efficacy against pre-erythrocytic stages remain largely elusive. Experimental immunizations with live genetically attenuated parasites (GAPs) preventing the development beyond the clinically silent liver stage have proven safe and efficacious. GAP vaccine candidate ΔSLARP, provides the most robust life cycle arrest, however, immunizations do not elicit long-lasting immunity. In contrast, ΔP36p/P36 sporozoites elicit long-lasting immunity, but lead to breakthrough infections during immunizations. This study gives a systematic pre-clinical evaluation of a triple knockout (tKO) GAP by combining ΔSLARP and ΔP36p/P36. Complete arrest of tKO parasites in cultured hepatoma cells and sporozoite-infected mice was confirmed, but time to blood infection after a sporozoite challenge revealed reduced efficacy of the tKO vaccine. While superior immunity can be achieved by a late developmental arrest at liver-to-blood stage conversion, the underlying molecular mechanisms remain elusive. An important question is whether parasite antigens are exposed to the hepatocyte cytoplasm. Protein translocation into the host cell cytoplasm mediated by PTEX, a protein translocon, is absent during liver stage maturation as a core component of PTEX, Heat-shock-protein 101 (HSP101), is not expressed. To clarify the role of HSP101 in liver stage protein export transgenic HSP101 expressing Plasmodium berghei parasites were generated. Parasites expressing elevated levels of HSP101 show severe liver stage growth defects in vitro and in vivo, lack early liver stage export and inferior protection in immunized animals. Our results suggest that HSP101 expression is tightly controlled and PTEX dependent early liver stage export cannot be restored solely by HSP101 overexpression. Overall, pre-clinical analysis and improvement of GAP-based vaccine candidates can inform on-going human vaccine trials and boost malaria vaccine development.

Invasive Pilzinfektionen stellen ein großes Problem bei Transplantatempfängern dar. Candida und Aspergillus spp. sind die häufigsten pathogenen Pilze bei Patienten nach KMT und Organtransplantationen. Diese Infektionen sind durch eine hohe Morbidität und Mortalität gekennzeichnet, insbesondere bei Patienten mit persistierender Granulozytopenie und damit jene nach allogener KMT. Die Mortalitätsrate kann durch eine Frühdiagnostik und durch Gabe einer geeigneten Therapie wesentlich reduziert werden. Die Symptome und Zeichen einer systemischen Pilzinfektion sind bei Transplantatempfängern untypisch. Die serologische Diagnostik von invasiven Candidosen oder Aspergillosen stellt eine zusätzliche Möglichkeit zur klinischen Untersuchung und anderen diagnostischen Maßnahmen dar. Diese Untersuchung umfasste 252 Patienten (17 Patienten nach KMT) und 235 Patienten von Intensivtherapiestationen (z. B. nach Organtransplantationen) in den Jahren 1991-1994 von der Humboldt-Universität zu Berlin (Charite). Die Patientenseren wurden routinemäßig auf das Vorkommen einer Candida- und Aspergillus Antigenämie geprüft. Zum Nachweis von zirkulierendem Galactomannan wurde ein Latex Agglutinationstest- Pastorex Candida und Aspergillus, Sanofi Diagnostics Pasteur, genutzt. Invasive Aspergillus-Pilzinfektionen wurden bei acht von 235 Patienten unter Intensivtherapie gefunden. Alle acht Patienten mit invasiver Aspergillose hatten einen positiven Aspergillus-Antigen-Test. Der direkte Nachweis von Antigenbestandteilen von Candida oder Aspergillus spp. erwies sich als vielversprechender frühdiagnostischer Test bei kritisch kranken und immunsupprimierten Patienten. / Invasive fungal infections are a major problem in transplant recipients. Candida and Aspergillus spp. are the most common fungal pathogens causing infection in patients undergoing BMT or solid organ transplantation. These infections are characterised by high morbidity and mortality, especially in patients with persistent granulocytopenia and in these receiving allogeneic bone marrow transplant. The mortality rate can be substantially reduced if an early diagnosis is made and the proper therapy given. The symptoms and signs of deep fungal infection in the transplant recipients are unreliable and often absent regardless of the type of organism or the site of infection. Laboratory tests are essential to establish the diagnosis of invasive fungal infection. The serological diagnosis of invasive candidosis or aspergillosis is at best an adjunct to clinical evaluation and other diagnostic procedures. The study comprises 252 patients undergoing allogeneic bone marrow transplantation (17 patients) and 235 patients from intensive care units (for instance after solid organ transplantation) in the years 1991-1994 at the Humboldt-University of Berlin (Charité). The serum of the patients were routinely screened for the occurrence of Candida and Aspergillus antigenemia (circulating galactomannan was detected using a latex agglutination test-Pastorex Candida and Aspergillus, Sanofi Diagnostics Pasteur). Invasive Aspergillus fungal infection was found in eight of the 235 intensive care patients. All these eight patients with invasive aspergillosis had an positive Aspergillus antigen test. The direct detection of antigenic components of Aspergillus and Candida spp. in serum appears promising as an early diagnostic test in critical ill and immunocompromised patients.

Proteasomen, die die proteolytisch aktiven Untereinheiten LMP7, LMP2 und MECL1 inkorporieren, nennt man Immunoproteasomen. Während einer Immunreaktion führen diese regulierende sowie modulierende Funktionenaus. Sie sind konstitutiv exprimiert in Zellen hämatopoetischen Ursprungs, ein Bestandteil des angeborenen Immunsystems, die die erste Angriffsfront gegen pathogene Mikroorganismen ausbilden. Um die Bedeutung des Immunoproteasoms für die angeborene Immunantwort bei einer Streptococcus pneumoniae Infektion auf zu zeigen, charakterisierten wir den Krankheitsverlauf einer bakteriellen Pneumonie und analysierten lokale aber auch systemische Immunreaktionen in LMP7 ko Mäusen mit Hilfe eines S. pneumoniae Infektionsmodels. Die hier generierten Daten zeigten einen fortgeschrittenen Krankheitsverlauf in LMP7 ko Mäuse, der in einer systemischen inflammatorischen Immunreaktion endete und sich in klinischen Parametern, wie physiologische Kondition, spezifische diagnostische Marker und Immunsuppression, andeutete. Der Zustand der Sepsis entwickelte sich vermutlich aufgrund einer erhöhten bakteriellen Last im Blut und führte zu einer vorzeitigen Mortalität infizierter LMP7 ko Tiere. Obwohl die Fähigkeit von LMP7 ko Leukozyten ex vivo Bakterien zu eliminieren nicht beeinträchtigt war, zeigten LMP7 ko Mäuse in vivo eine verminderte Genexpression immunmodulierender Moleküle, wie Pentraxine, Fikoline und Kollektine. Diese Moleküle fördern die Aufnahme, Elimination und Degradation pathogener Mikroorganismen. Die reduzierte Expression opsonierender Moleküle wurde begleitet von einer veränderten proteasomalen Zusammensetzung in murinen Makrophagen und Lebergewebe. Zusammengefasst lässt sich sagen, dass diese Ergebnisse eine bisher unbekannte Rolle von Immunoproteasomalen Untereinheiten bei der Regulierung der angeborenen Immunantwort auf extrazelluläre bakterielle Infektionen unterstreichen. / Immunoproteasomes, harboring the active site subunits LMP7, LMP2, and MECL1 exert protective, regulatory or modulating functions during infection-induced immune responses. Immunoproteasomes are constitutively expressed in hematopoietic derived cells, constituting the first line of defense against invading pathogens. To clarify the impact of immunoproteasomes on the innate immune response against Streptococcus pneumoniae, we characterized the progression of disease and analyzed the local as well as systemic innate immune response in LMP7 ko mice by using a S. pneumoniae infection model. Data showed that mice deficient in LMP7 suffered from a more severe case of pneumonia which ended in a systemic inflammatory response indicated by aggravated clinical signs, diagnostic parameters, and immune suppression. The systemic inflammatory response probably established in consequence of an increased bacteremia and resulted in early mortality. Although, bacterial killing efficiency of LMP7 ko leukocytes was unaffected ex vivo, LMP7 ko mice exhibited a reduction in the transcription of genes encoding immune modulating molecules such as pentraxins, ficolins, and collectins, which facilitate opsonophagocytosis. The reduced expression of opsonins was accompanied by an affected subunit composition of proteasomes in murine macrophages and liver. In summary these results highlight an unsuspected role for immuno-subunits in modulating the innate immune response to extracellular bacterial infections.

Ziel der vorliegenden Arbeit war anhand eines Tiermodells zu untersuchen, 1. ob eine Dosis-Wirkungsbeziehung zwischen der Keimmenge und der Entstehung einer oralen C. albicans Infektion besteht, 2. welche zelluläre Immunantwort auf definierte inokulierte Keimmengen stattfindet, 3. ob sich die Adhärenz von C. albicans an murine Epithelzellen durch Spaltprodukte von Muzin (Glykopeptide) verhindern läßt. Material und Methode: Immunkompetente Inzuchtmäuse (Balb/c) (n=27) und Mäuse mit kombiniertem B- und T-Zelldefekt (SCID) (n=30) wurden mit Keimmengen von10^4 bis 10^8 C. albicans-Zellen/10 mikrol des Stammes DSM 3454 oral inokuliert. Darüber hinaus wurden Balb/c Mäuse (n=8) mit 10^8 C. albicans-Zellen in Kombination mit Glykopeptiden und SCID Mäuse (n=8) mit 10^5 C. albicans-Zellen mit Glykopeptiden inokuliert. Eine Zungenhälfte wurde histologisch mittels Periodic-Acid-Schiff (PAS) Reaktion auf Invasion von Hyphen untersucht. Die andere Hälfte wurde mittels Immunperoxidase-Technik auf die Verteilung immunkompetenter Zellen (CD4, CD13, ICAM-1, E-Selectin, CD74, CD80, CD86, CD103) im Epithel und subepithelialen Bindegewebe untersucht. Ergebnisse: Eine Woche post inoculationem fanden sich weder bei Balb/c noch bei SCID Mäusen klinische Zeichen einer oralen Candidiasis. Die histologischen Ergebnisse mittels PAS-Methode zeigten jedoch, daß eine Inokulationsmenge von 10^8 C. albicans-Zellen bei Balb/c Mäusen und 10^8 Keime bei SCID Mäusen zu einer Infektion der Zungenmukosa führte. Das Ausmaß der immunologischen Reaktion war abhängig von der Inokulationsdosis sowie vom Immunstatus der Tiere. Die Ergebnisse der Inokulation von 10^8 C. albicans-Zellen zusammen mit Glykopeptiden zeigten bei 2/8 Balb/c Mäusen eine Hypheninvasion in das Zungenepithel. Bei 0/8 SCID Mäusen wurde nach Inokulation von 10^4 C. albicans-Zellen zusammen mit Glykopeptiden eine Hypheninvasion in das Zungenepithel beobachtet. Die immunhistochemischen Ergebnisse zeigten, daß die Reaktionen des Wirtes auf die Gabe der Keim-Glykopeptidlösung denen ohne Inokulation entsprachen. Schlußfolgerung: Obwohl bei den eingesetzten C. albicans-Mengen keine klinisch manifeste orale Candidiasis vorhanden war, fanden sich in beiden Tierstämmen inapparente Infektionen des Zungenepithel (Hypheninvasion), die immunologische Reaktionen der Zungenmukosa auslösten. Da nach Inokulation von C. albicans-Zellen zusammen mit Glykopeptiden weniger häufig Infektionen nachgewiesen werden konnten als bei Inokulation derselben Keimmenge ohne Glykopeptide und Nebenwirkungen dieser antiadhäsiven Wirkstoffe bisher nicht nachgewiesen wurden, wäre der unterstützende Einsatz von Muzinen oder deren Spaltprodukten bei Patienten mit erhöhtem Candidiasisrisiko zu erwägen. / This study applied an animal model to address the following questions: 1. Does a dose/effect relationship exist between C. albicans load and the emergence of an oral C. albicans infection, 2. which cellular immune response takes place following inoculation with defined pathogen loads, 3. is it possible to inhibit C. albicans adhesion to murine epithelium cells through the local application of mucine metabolites (glycopeptides). Material and methods: Immunocompetent inbred mice (Balb/c) (n=27) and mice with combined B- and T-cell defects (SCID) (n=30) were orally inoculated with pathogen loads between 10^4 and 10^8 C. albicans cells/10 microl (strain DSM 3454). Moreover, Balb/c mice (n=8) were inoculated with 10^8 C. albicans cells in combination with glycopeptides; SCID mice (n=8) were inoculated with 10^5 cells, also in combination with glycopeptides. One half of the tongue tissue was histochemically examined with the Periodic Acid Schiff (PAS) Method for displaying the invasion of hyphae. The other half of the tissue was examined by immune peroxidase technique for analysing the distribution of immunocompetent cells (CD4, CD13, ICAM-1, E-Selectin, CD74, CD80, CD86, CD103) in the epithelial layers and subepithelial connective tissue. Results: One week following the inoculation, neither group's tissue showed clinical signs of oral candidiasis. Following histochemical preparation (PAS-Reaction) the tongue mucosa showed signs of infection (hyphae) with the inoculation dose of 10^8 C. albicans cells in the case of Balb/c mice and a load of 10^5 pathogens in the case of SCID mice. The extent of the immunologic reaction depended both on the inoculation dose given to the animals and on their immune status. The results of an inoculation of 10^8 C. albicans cells in combination with glycopeptides showed hyphae invasion of the tongue epithelium in 2/8 Balb/c mice. Following an inoculation of 10^5 pathogens in combination with glycopeptides hyphae invasion could be demonstrated in 0/8 SCID mice. The results of immunohistochemical studies showed that the host's reaction to combined glycopeptide-pathogen-inoculation correspond to the reaction without inoculation. Conclusion: Despite the lack of clinical signs of oral candidiasis in neither group's tissue, non-apparent infections of the tongue epithelium were evident leading to immunologic reactions of the tongue mucosa. Inoculation of C. albicans cells in combination with glycopeptides resulted in decreased infection rate compared to a corresponding inoculation dose without glycopeptides. As no side effects have been documented for the oral application of these antiadhesive agents, their use as complimentary therapy for patients at an increased risk for oral candidiasis should be considered.

Leishmania tropica ist der Auslöser von kutaner Leishmaniose beim Menschen und kommt in Afrika über den Mittleren Osten bis nach Nordindien vor. Mittels Mikrosatellitentypisierung (MLMT) wurde die weltweite Populationsstruktur dieser Spezies und der nahe verwandten Spezies L. aethiopica aufgedeckt, indem sowohl Methoden angewandt wurden, die auf genetischen Distanzen beruhen als auch solche, die auf der Analyse von Allelfrequenzen basieren. Die 195 Stämme von L. tropica sowie die acht Stämme von L. aethiopica gruppierten hauptsächlich gemäß ihrer geographischen Herkunft. Die Stämme von L. aethiopica stellten eine eigene Gruppe dar, die allerdings innerhalb der afrikanischen Stämme von L. tropica gruppierte. Vorläufige Ergebnisse einer genomweiten SNP-Analyse haben die Ergebnisse der Mikrosatellitenanalyse weitgehend bestätigt. Um die Gründe für die hohe genetische Variabilität innerhalb der Spezies L. tropica herauszufinden, wurde eine Funktionelle Klonierung durchgeführt, in der N-methyl-N’-nitro-N-nitrosoguanidin (MNNG) als Indikator für ein funktionierendes oder eingeschränktes Mismatch Repair (MMR)-System eingesetzt wurde. Dafür wurde ein Akzeptorstamm (hohe MNNG-Toleranz) mit einer Cosmidbibliothek, die genomische DNA eines Donorstammes (niedrige MNNG-Toleranz) enthielt, transfiziert. Die erhaltenen Transfektanten wurden dann auf ihre MNNG-Toleranz getestet. Die zeit- und kosteneffiziente Identifizierung von großen Mengen an Sandmücken ist wichtig für Feldstudien, in denen mehrere Tausend Mücken gefangen werden. Hier wird eine multiplexe Technik zur ligationsabhängigen Sondenamplifizierung vorgestellt, die die Identifizierung von Sandmücken-Spezies im Mittleren Osten ermöglicht. Die Spezies Phlebotomus syriacus, P. arabicus und P. papatasi können durch diese Methode mit spezies-spezifischen Sonden eindeutig identifiziert werden. Außerdem kann diese Methode dazu genutzt werden, weitere Spezies zu diskriminieren und auf gepoolte Sandmücken angewandt werden. / Leishmania tropica is the causative agent of human cutaneous leishmaniasis in foci ranging from Africa through the Middle East to northern India. By multilocus microsatellite typing (MLMT), the world-wide population structure of this species and its closely related species L. aethiopica has been revealed applying methods based on both genetic distances and allele frequencies. The 195 strains of L. tropica and eight strains of L. aethiopica largely clustered according to their geographical origins. The strains of L. aethiopica formed a distinct group, although clustering among other African strains of L. tropica. Preliminary data obtained through a whole genome sequencing approach including strains of L. tropica, L. aethiopica and L. major have largely corroborated the results of the MLMT approach. To reveal the reasons for the high genetic variability among strains of L. tropica, a Functional Cloning approach was conducted using N-methyl-N’-nitro-N-nitrosoguanidin (MNNG) as an indicator for a functioning or impaired mismatch repair (MMR) system. The transfectants retrieved from the transfection of an acceptor strain exhibiting high MNNG tolerance with a cosmid library bearing the genomic DNA of a donor strain with a reduced MNNG tolerance were screened for the restored phenotype of the donor strain. The time- and cost-efficient identification of a large amount of sand flies is important since several thousands are caught during field studies. Here, a multiplex ligation-dependent probe amplification approach (MLPA) for the identification of sand flies endemic to the Middle East is introduced. The unambiguous identification of Phlebotomus syriacus, P. arabicus and P. papatasi was possible with this approach using species-specific probes. Furthermore, this technique has the potential to discriminate more species and to be applied to pooled sand fly specimens.

Der Skelettmuskel ist ein dynamisches Gewebe, das seine Funktionalität durch Anpassung des Gleichgewichts zwischen Proteinabbau und Proteinsynthese aufrechterhält. Kritisch kranke septische Patienten in der Intensivstation erleiden häufig eine dort erworbene tiefgreifende Muskelschwäche und –atrophie (intensive care unit acquired weakness, ICUAW). Es gibt Hinweise darauf, dass die Regenerationsfähigkeit des Muskels bei kritisch kranken Patienten beeinträchtigt ist. Die Pathogenese der ICUAW ist nur unzureichend verstanden, jedoch werden Sepsis und Entzündungen als führende Risikofaktoren angesehen. In früheren RNA-Sequenzierungsanalysen aus Muskeln septischer Mäuse wurde eine Herunterregulierung des Transforming Growth Factor beta (TGF-β)-Signals und eine erhöhte Genexpression von SPRY domain and SOCS-box containing protein 1 (SPSB1) gefunden. Ich stellte also die Hypothese auf, dass SPSB1 die Proteinhomöostase im Muskel beeinträchtigt, indem es den TGF-β/TβRII-Signalweg beeinflusst und eine entzündungsinduzierte Muskelatrophie verursacht. Die quantitative Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion verifizierte eine erhöhte Spsb1/SPSB1-Expression im Skelettmuskel von septischen Mäusen und ICUAW-Patienten. Die inflammatorischen Zytokine IL-6, IL-1β und Tumor-Nekrose-Faktor induzierten Spsb1 in C2C12-Myozyten in vitro. Die Überexpression von SPSB1 hemmte den TGF-β-Akt-Signalweg durch Destabilisierung von TβRII, was zu einer reduzierten Proteinsynthese in Myozyten führte. Als Konsequenz beeinträchtigte die SPSB1-Überexpression die Myogenese von C2C12-Myoblasten, gemessen an reduzierten Differenzierungs- und Fusionsindizes, sowie einer verminderten Protein- und mRNA-Expression der Differenzierungsfaktoren Mymk, Mymx, Myog, Myh1, 3 und 7. Zusammengenommen hemmt SPSB1 den TβRII-Signalweg im entzündeten Skelettmuskel, was die Myogenese beeinträchtigt. Daher könnte die Hemmung von SPSB1 hilfreich sein, um entzündungsinduziertes Muskelversagen zu verhindern. / Skeletal muscle is a dynamic tissue which maintains its functionality by adapting the balance between protein degradation and protein synthesis. Critically ill septic patients often develop intensive care unit acquired weakness (ICUAW), characterized by profound muscle weakness and atrophy. Emerging evidence suggests that the regenerative ability is impaired in patients with ICUAW. However, the pathogenesis of this disease is poorly understood. Sepsis and inflammation are considered as leading risk factors for ICUAW. In previous RNA sequencing analyses from muscle of septic mice, downregulation of transforming growth factor beta (TGF-β)-signaling and an increased gene expression of SPRY domain and SOCS-box containing protein 1 (SPSB1) have been found. If SPSB1 and TGF-β signaling play a role in inflammation-induced muscle atrophy was unknown. I hypothesized that SPSB1 impairs protein homeostasis in muscle by affecting TGF-β/TβRII signaling and causes inflammation-induced muscle atrophy. Quantitative real-time polymerase chain reaction verified increased Spsb1/SPSB1 expression in skeletal muscle of septic mice and ICUAW patients. The inflammatory cytokines IL-6, IL-1β and tumor necrosis factor induced Spsb1 in C2C12 myocytes in vitro. Overexpression of SPSB1 inhibited the TGF-β-Akt signaling pathway by destabilization of TβRII, leading to reduced protein synthesis in myocytes. These effects on TβRII signaling were mediated by the SPRY- and SOCS-box domains of SPSB1. As a consequence, SPSB1 overexpression impaired myogenesis of C2C12 myoblasts as measured by reduced differentiation and fusion indices, decreased protein and mRNA expression of the differentiation factors Mymk, Mymx, Myog, Myh1, 3 and 7. Taken together, SPSB1 binds and inhibits TβRII signaling in the inflammatory skeletal muscle resulting in impaired myogenesis. Therefore, inhibition of SPSB1 could be useful to prevent inflammation-induced muscle failure.

Für die Identifizierung bzw. Differenzierung von Candida- Spezies und -Stämmen sowie für die Bestimmung der genetischen und epidemiologischen Verwandtschaft von Stämmen der gleichen Spezies wurde eine PCR-Fingerprint-Technik und eine RFLP-Analyse der amplifizierten ITS-Region angewandt. Das PCR-Fingerprinting amplifiziert anonyme Sequenzen in der chromosomalen DNA, die über das gesamte Genom verteilt sind. Die ITS-Region ist Bestandteil des ribosomalen Operons, welches in ca. 50-100 Kopien/Zelle vorhanden ist. 1.a. Beide molekularbiologischen Verfahren wurden zur Unterscheidung von routinemäßig schwer differenzierbaren klinischen Candida famata und Candida guilliermondii-Isolaten genutzt. Von insgesamt 37 fraglichen Stämmen konnten 31 als C. guilliermondii und 3 als C. famata identifiziert werden, die drei verbliebenen Stämme waren mit diesen Techniken nicht identifizierbar. Mit der Biochemotypie gelang nur die Zuordnung eines der 3 C. famata-Isolate sowie von 23 der 31 C. guilliermondii-Isolate. 14 Isolate wurden mit den konventionellen Methoden gar nicht oder falsch identifiziert. 1b. Mit dem PCR-Fingerprinting wurde auch die Spezieszugehörigkeit phänotypisch veränderter Candida albicans-Isolate überprüft. Alle atypischen Stämme, bei denen solche für C.albicans charakteristischen Merkmale wie die Bildung von Chlamydosporen, die Verwertung der Aminozucker Glukosamin und N-Acetylglukosamin sowie die Assimilation von 2-Ketogluconat und Xylose nicht ausgeprägt waren, wiesen die für C. albicans typischen Fingerprintmuster auf. Unsere Studie zeigte, daß die biochemische Typisierung an Grenzen stößt, wenn typische Stoffwechselreaktionen nicht nachgewiesen werden können. 2. Bei 6 verschiedenen C. albicans-Populationen aus Angola, Madagaskar, Deutschland und Portugal wurde die Variabilität phänotypischer und genotypischer Merkmale untersucht, wobei in diese Analyse auch atypische Stämme miteinbezogen wurden. Während die phänotypischen Eigenschaften, bis auf die der atypischen Stämme, kaum variierten, wurden für die insgesamt 212 C. albicans-Isolate 87 unterschiedliche PCR-Fingerprint-Genotypen nachgewiesen. Eine Analyse der Beziehungen zwischen den Fingerprint-Genotypen wurde mit der UPGMA-Distanz-Methode durchgeführt. 3. Weiterhin wurden Candida-Vaginalisolate von Patientinnen mit rezidivierenden Episoden von Candida-Vaginitis mit Stämmen verglichen, die aus anderen Körperregionen stammten bzw. bei ihren Partnern isoliert wurden. Es konnte gezeigt werden, daß Stammaustausche zwischen den Partnern vorkommen, ein Stamm ohne oder mit geringfügigen genotypischen Veränderungen trotz Therapie persistieren kann und daß eine Reinfektion auch durch einen neuen Stamm möglich ist. Das Problem der Erregeridentifizierung in der mykologischen Labordiagnostik ist sowohl klinisch als auch epidemiologisch relevant. Molekularbiologische Methoden sollen gut funktionierende konventionelle Methoden zur Erregeridentifizierung nicht ersetzen, können aber bei Problemfällen eine wertvolle Ergänzung für die mykologische Diagnostik vorzugsweise in fachständigen Referenzlaboratorien darstellen. / A PCR fingerprinting approach and a RFLP analysis of the amplified ITS region were used to differentiate Candida species and strains as well as to assess genetic and epidemiological relationships of strains belonging to the same species. The PCR fingerprinting amplifies anonymous DNA sequences sampled throughout the whole genome. The ITS region is part of the ribosomal operon which occurs in tandem arrays of nearly 50-100 copies in one cell. 1.a. Both methods were used to identify clinical isolates of C. famata and C. guilliermondii which were difficult to differentiate with routine methods. Out of 37 ambiguous isolates 31 could be identified as C. guilliermondii, 3 as C. famata and the other 3 were not identifiable. Biochemical typing (Api 32 C V.1) identified only 23 out of 31 C. guilliermondii and 1 out of 3 C. famata whereas 14 isolates were misidentified or not identified at all. 1.b. By using the PCR fingerprinting technique strains of C. albicans with altered phenotypes could be identified at species level. Atypical isolates which did not express those characteristics which are thought to be typical for C.albicans like the formation of clamydospores, the ability to metabolise the amino sugars glucosamine and N-acetylglucosamine as the sole carbon source or to assimilate 2-ketogluconate and xylose showed the PCR patterns typical for C.albicans. Our study revealed that biochemical and morphological methods of species identification are limited if some of the key reactions fail. 2. We investigated the variability of phenotypic and genotypic properties of 6 different C. albicans populations from different countries (Angola, Madagascar, Portugal and Germany) including atypical strains. Except for the atypical strains only very little phenotypical variation was observed. However, 87 different genotypes were found among the 212 strains. The relatedness of the fingerprint-genotypes were analysed by measuring genetic distances with the UPGMA method. 3. Vaginal isolates of Candida spp. obtained from patients with recurrent episodes of vaginitis were compared with isolates from different body locations of the women and from their male partners. It has been shown that strain exchanges between the partners occur, that the original strain with or without minor genotypic changes can persist despite of the therapy, but also that reinfection by a new strain is possible. The identification of an ethiological agent by the mycological diagnostic laboratory is of clinical and epidemiological importance. Molecular biological methods should not replace well established conventional methods but they can supplement the identification of fungal pathogens in specialised reference laboratories if diagnosis cannot be achieved easily by conventional diagnostic procedures.

Die Störung der intestinalen Mikrozirkulation gilt als ein kardinaler Mechanismus für die Entwicklung des Multiorganversagens bei Sepsis. Da das Intestinum für mikrozirkulatorische Studien klinisch kaum zugänglich ist, wurden die Auswirkungen einer Therapie mit den antioxidativen Substanzen Oxypurinol und U-74389G (Lazaroid) bzw. den vasoaktiven Substanzen Iloprost (Prostacyclin-Analogon) und Dopexamin auf die intestinale Mikrozirkulation und die systemische Mediatorfreisetzung in einem Tiermodell mit moderater und hoher Endotoxin-Belastung untersucht. Die intravitalmikroskopische Untersuchung der Kapillarperfusion in der Muskularisschicht bei Endotoxinämie erbrachte eine Verbesserung durch Oxypurinol- und Dopexamingabe. Die Perfusion der Mukosa konnte vor allem durch eine Iloprostapplikation gesteigert werden. Die Endotoxin-induzierte, intestinale Leukozytenadhärenz wurde insbesondere durch die Behandlung mit den antioxidativen Substanzen vermindert. Beide therapeutischen Optionen bewirkten eine ca. 60 %ige Reduktion der initialen Tumornekrosefaktor-alpha-Freisetzung in der Versuchsreihe mit der niedrigeren Endotoxin-Dosis. Parallel dazu konnte anhand von Malondialdehyd-Analysen gezeigt werden, dass Oxypurinol und U-74389G wirksam die intestinale, Radikal-induzierte Lipidperoxidation verringerten. Der intestinale mikrovaskuläre Blutfluss konnte durch beide vasoaktiven Substanzen - sowohl bei moderater als auch bei erhöhter Endotoxin-Dosierung - signifikant gesteigert werden. Die Ergebnisse beider Teilstudien bestätigten, dass sowohl reaktive Sauerstoffspezies als auch eine inadäquate Perfusion in der Mikrozirkulation wesentliche pathogenetische Faktoren bei Endotoxinämie bzw. Sepsis darstellen und entsprechende Therapieformen indiziert und effektiv sind. Eine kombinierte Gabe beider Substanzklassen erscheint daher sinnvoll und sollte in weiteren tierexperimentellen und klinischen Studien evaluiert werden. / The disturbance of the intestinal microcirculation is regarded as a pivotal mechanism in the development of multiorgan failure related to sepsis. Since the intestine is clinically not accessible for microcirculatory studies, the effects of a therapy with the antioxidants oxypurinol and U-74389G (lazaroid) as well as the vasoactive substances iloprost (a prostacyclin analogue) and dopexamine on the intestinal microcirculation and the systemic mediator release was studied in an animal model with moderate and high endotoxin challenge. The intravital microscopic examination of the capillary perfusion in the muscularis layer of the intestine during endotoxemia revealed an improvement by administration of oxypurinol and dopexamine. The perfusion of the mucosa could be increased by iloprost administration. The amount of the endotoxin induced, intestinal leukocyte adherence was especially decreased by the treatment with the antioxidants. Both therapeutic options caused a 60 % reduction in the initial tumor necrosis factor-alpha-release in the experiments with the lower endotoxin dose. Malondialdehyde analyses showed that oxypurinol and U-74389G reduced effectively the intestinal, radical-induced lipid peroxidation. The intestinal microvascular blood flow could be significantly increased by both vasoactive substances - as well as with moderately than also with elevated endotoxin-dosage. The results of the study confirmed that both reactive oxygen-species as well as an inadequate perfusion in the microcirculation represent essential pathogenetic factors during endotoxemia as well as sepsis and index corresponding therapy-forms and participates effective. A combined offering both substance-classes appears therefore meaningfully and should be evaluated in further experimental and clinical studies.

Die Durchfallerkrankung Giardiasis wird durch den Protisten Giardia duodenalis ausgelöst. Die Infektion erfolgt fäkal-oral, meist über kontaminiertes Trinkwasser. Der Parasit kolonisiert den oberen Bereich des Dünndarms und heftt sich an das Epithel, wodurch es die Krankheitsbeschwerden auslöst. Allerdings sind Details über die Mechanismen der Pathogenese unbekannt. Dazu kommt, dass der Ausgang einer Infektion fallspezifisch starken Schwankungen unterworfen ist, von selbst-limitierend bis chronisch und asymptomatischer Kolonisierung bis hin zur schweren Enteritis. Ein möglicher Pathomechanismus ist der Wegfall der Barrierefunktion des Dünndarmepithels, z.B. durch Beeinträchtigung von tight junctions oder Zelltod. In dieser Arbeit wurden Effekte von G. duodenalis auf in vitro Modellsysteme des humanen Dünndarmepithels untersucht. Dazu wurden hauptsächlich Daten über die Barrierefunktion sowohl von der weit verbreiteten Caco-2 Zelllinie, als auch über ein neu etabliertes humanes Dünndarmorganoidsystem, erhoben. Es konnte gezeigt werden, dass mehrere - mitunter in der Literatur als hochvirulent beschriebene - G. duodenalis Isolate zu keinerlei Beeinträchtigung der Barrierefunktion oder irgendeiner anderen untersuchten potenziellen Schädigung an zwei unterschiedlichen Caco-2 Zelllinien unter diversen Infektions- und Kulturbedingungen führte. Jedoch andererseits das neu entwickelte Dünndarmorganoidsystem mit pseudo-luminalem Medium TYI S 33 reproduzierbar die Zerstörung des Epithelmodells mit Zellverlust, Zelltod (apoptotisch und nicht-apoptotisch), Störung der tight junctions (Abbau und Dislokation von Claudinen und ZO-1) und den Verlust von Mikrovilli innerhalb ein bis zwei Tage nach Parasiteninfektion zeigen konnte. Zudem wurde das Auftauchen von ClCa-1-Signalen unter andauerndem Infektionsstress beobachtet, was die Differenzierung bzw. Metaplasie zu Becherzellen nahelegt, jedoch keine Wirtsreaktion auf die Gewebszerstörung zu sein scheint. / The protozoan parasite Giardia duodenalis is the etiological agent for the intestinal diarrheal disease giardiasis. Infections are acquired via the fecal-oral route, mostly via uptake of cysts from contaminated drinking water. The colonization of the hosts’ duodenum and upper jejunum and the attachment of Giardia trophozoites onto the epithelium is the cause of a variety of gastrointestinal complaints but the exact pathomechanisms are unknown. Furthermore, the outcome of Giardia infections varies greatly between individuals, ranging from self-limiting to chronic, and asymptomatic to severe enteritis. One proposed mechanism for the pathogenesis is the breakdown of intestinal barrier function, e.g. by tight junction impairment or induction of cell death. In this work, effects of G. duodenalis on in vitro models of the human small intestinal epithelium were investigated by studying mainly barrier-related properties and changes of widely used Caco-2 cells as well as newly established human small intestinal organoid-derived monolayers (ODMs). It could be shown that several isolates of G. duodenalis, some described as highly virulent, fail to induce barrier dysfunction or any other investigated pathological effect on two Caco-2 cell lines under various infection and culturing conditions. On the other side, by developing a new organoid-based model system and the use of luminal mock medium TYI-S-33, considerable epithelial disruption (including loss of cells), cell death (apoptosis and non-apoptotic), tight junction impairment (degradation and dislocation of claudins and ZO-1), and microvilli depletion reproducibly induced by G. duodenalis trophozoites between one and two days after infection could be observed. Moreover, emergence of ClCa-1 positive cells with ongoing parasite infections suggest epithelial differentiation or metaplasia towards goblet cells, which is furthermore not associated to tissue damage.

Das HIV-1 Tat-Protein hemmt die Peptidase-Aktivität des 20S Proteasoms durch Konkurrenz mit dem 11S Regulator/PA28 um die Bindungsstelle am Proteasom. Aus den kinetischen Daten und durch Strukturvergleiche geht hervor, dass die Aminosäuren Lys51, Arg52 und Asp67 des Tat-Proteins für den Effekt auf das 20S Proteasom verantwortlich sind und die REG/Tat-Proteasom-Bindungsstelle bilden. Eine in der 11S Regulator alpha-Untereinheit (REG alpha) identifizierte vergleichbare Struktur wird von den Aminosäuren Glu235, Lys236 und Lys239 gebildet. Durch eine Mutation der REG alpha Aminosäuren Glu235 und Lys236 zu Ala geht die Fähigkeit des REG alpha die Peptidase-Aktivität des 20S Proteasoms zu stimulieren verloren, während die Bindungsfähigkeit an den 20S Komplex erhalten bleibt. Die Bindungsstelle in REG alpha ist für die verstärkte Präsentation eines Epitops des Cytomegalovirus pp89 durch MHC Klasse I essentiell. Das Tat-Protein und das Tat-Peptid 37-72 unterdrücken die 11S-Regulator vermittelte Antigenpräsentation des pp89 Epitops. Im Gegensatz dazu weist das Tat-Peptid mit Mutation der Aminosäuren Lys51, Arg52 und Asp67 zu Ala keine Reduktion der Antigenpräsentation auf. / The HIV-1 Tat protein inhibits the peptidase activity of the 20S proteasome and competes with the 11S regulator/PA28. Kinetic assays and structural comparison found amino acids Lys51, Arg52 and Asp67 of Tat to be responsible for the effects on proteasomes, forming the REG/Tat-proteasome-binding site. A similar site identified in the 11S regulator alpha subunit (REG alpha) consists of the residues Glu235, Lys236 and Lys239. Mutation of the REG alpha amino acids Glu235 and Lys236 to Ala resulted in a REG alpha mutant that lost the ability to activate the 20S proteasome even though it still binds to the 20S complex. The site in REG alpha is needed to enhance the presentation of a cytomegalovirus pp89 protein-derived epitope by MHC class I molecules. Full-length Tat and the Tat peptide 37-72 suppressed 11S regulator-mediated presentation of the pp89 epitope. In contrast, a Tat peptide with mutation of amino acids Lys51, Arg52 and Asp67 to Ala was not able to reduce antigen presentation.