< Terug naar vorige pagina

Project

Pro-inflammatoire en pro-coagulante activiteit van humane vasculaire endotheelcellen in een model van endocarditis - contributie van tissue engineering.

Infectieuze endocarditis (IE) gaat gepaard met ernstige complicaties enblijft nog steeds een klinische en diagnostische uitdaging. Resultaten voorgesteld in deze thesis beschrijven het endotheliale activatieproces,dat door S. aureus</> geïnitieerd wordt, één van de belangrijkste spelers in het veroorzaken van acute hartklepdeficiëntie.. </>
 </>
Wij hebben nagegaan in welke mate fibronectine-bindende eiwitten van S. aureus</> verantwoordelijk zijn voor de adhesie van bacteriën aan endotheelcellen (EC). Vooreerst is de rol van FnBPs beschreven in het veroorzaken van een reeks pro-inflammatoire endotheliale reacties, dewelke resulteren in leukocytaccumulatie op endotheel, celbeschadiging en fibrinevorming. Door gebruik te maken van recombinante lactococci</>, die de membranaire staphylococcus molecules FnBPA en FnBPB tot expressie brengen, hebben we een zeer efficiënt inoculum-afhankelijk EC-infectiepatroon kunnen induceren in de resulterende stammen. Dit proces ging samen met EC-activatie, gemeten aan de hand van een opmerkelijke verhoging van de membraanexpressie van ICAM-1 en VCAM-1, alsook van de secretie van IL-8 en IL-6. De FnBPA-geïnduceerde membraanexpressie van ICAM-1 en VCAM-1 was vergelijkbaar met deze bekomen na stimulatie door IL-1, een krachtige inductor van endotheliale proinflammatoire reacties.</>
FnBPA-positieve L. lactis</> induceerde eveneens een prominente weefselfactor-afhankelijke endotheelcel-gemedieerde stollingsreactie, d.m.v. verhoogde TF-antigeenspiegels en factor Xa activering. Daarenboven veroorzaakte FnBPA monocyt-adhesie, die samenviel met een significante toename van de hoeveelheidgevormd FXa.</>
De ClfA-positieve L.lactis </>stam vertoonde een lage probabiliteit van endotheelcelinfectie, zonder aanleiding te geven totendotheelcelactivatie. Uit deze bevindingen konden we besluiten dat S. aureus</> FnBPs, doch niet ClfA, in staat zijn om invasiviteit en pathogeniciteit te verlenen aan niet-pathogene L. lactis</> micro-organismen,hetgeen er op wijst dat bacterie-endotheelcelinteracties - bewerkstelligd door deze adhesie-molecules - voldoende zijn om inflammatie alsook procoagulante activiteit uit te lokken in geïnfecteerde endotheellocaties.</>
 </>
Verder onderzoek was gericht op de bijdrage van enkelvoudige of gecombineerde FnBPA  </>subdomeinen (A, B, C of D) op de bacterie-endothelelcelinteractie. Door gebruik te maken van een grote bibliotheek van enkelvoudige L. lactis</>-geëxprimerende FnBPA (sub)domeinen, al dan in combinatie, hebben we aangetoond dat domeinen met Fn-bindende activiteit nodig, doch voldoende waren om typische EC-reacties uitte lokken. </>
FnBPA subdomeinen CD (aa 604-77) of A4+16 (aa 432-559) zijn betrokken in bacteriële adhesie aan ECs, hetgeen correleert met de mogelijkheid van deze fragmenten om een uitgesproken stijging te bewerksteligen in EC-membraaanexpressie van ICAM-1 en VCAM-1 en van de secretie van het chemokine IL-8, zowel als van een opgereguleerde weefselfactor-afhankelijke endotheelcel-gemedieerde stollingsinductie. Daarenboven tonen onze data dat één enkele Fn-bindende module volstaat voor maximale stimulatie van endotheliale en procoagulante responsen.</>
Samengevatleveren deze bevindingen bijkomende inzichten in de rol die S. aureus</> FnBPA speelt in het vergemakkelijken van EC activatieprocessen. Onze resultaten belichtten de rol van tandem-gerepeteerde Fn-bindende modules,die geëxprimeerd kunnen worden, ofwel alleen of in combinatie, tijdens infectie en activatie van ECs. </>
 </>
In het laatste deel van de thesis werden onze bevindingen doorgetrokken naar een endocarditis-model, met een invalshoek van weefselmodellering. Nieuwe therapeutischestrategieën hebben immers als doel om de - aan klepvervanging geassocieerde - risicofactoren te minimaliseren en om de bio-compatibiliteit te verbeteren, dit via de constructie van autologe matrix-gebaseerde weefselengineering van hartkleppen. De interactie tussen deze matrices en bacteriën is tot op heden niet gekend, maar de potentiële rol van deze nieuw-gebouwde hartkleppen - en vooral hun matrix in het uitlokken van endovasculaire infecties -, lijkt belangrijk. Daarom hebben we de invloed vanfibrine en collageen-gel matrix vergeleken op de bacterie-endothelcel interactie na contact met S. aureus</>, S. epidermidis</> en Streptococcus sanguis</>.</>
 </>
De resultaten lieten zien dat S. aureusin hoge mate in staat is om endotheelcellen te infecteren, wanneer dezegekweekt worden op fibrine of collageen. Daartegenover staat dat S. aureus</> adhesie aan ECs significant lager uitvalt, wanneer endotheelcellen uitgeplaat werden, rechtstreeks op niet-gecoate weefselcultuurplaten. Infectie van ECs met S. sanguis</> en S. epidermidis</> was eerder beperkt en vertoonde geen verschil voor ECs op de drie oppervlakken. </>
De bacteriële adhesie was vergelijkbaar voor beide gel-matrices en resulteerde in endotheliale proinflammatoire en procoagulante activering. We vonden een belangrijke EC-activering met markante expressie van ICAM-1 enVCAM-1, na S. aureus</> infectie, in vergelijking met de lage toename van EC-activering, na stimulatie door S. sanguis</> en S. epidermidis</> .</>
 </>
De onderzoeksresultaten toonden geen verschil tussen fibrine- en collageengel, doch vergeleken met resultaten bekomen voor endotheelcellen, gekweekt op niet-gecoate cultuurplaten, werd een verlaagde monocyt-gemedieerde procoagulante activiteit waargenomen, ondanks een onveranderde monocytadhesie. Opregulering van anticoagulante cascades,zoals de productie van TFPI (Tissue Factor Pathway Inhibitor) of IL-10 zijn eveneens mogelijk.</>
Dit onderzoek wijst dus op het belang van het type matrix als inductor van pathways, die leiden tot inflammatie, weefselschade en fibrine-afzetting, ter hoogte van geïnfecteerde endovasculaire lesies.</>
 </>
Samengevat, verhoogt deze thesis onze inzichten in essentiële aspecten van bacteriële en cellulaire interacties in de vroege pathogenese van S. aureus</> geïnduceerde endocarditis. Voor de ontwikkeling van anti-adhesieve behandelings-strategieën, zijn deidentificatie van FnBPA als een centrale membraanmolecule en de bevinding dat ten minste één Fn-bindend domein nodig is, doch tevens volstaat om endotheelcellen te infecteren en, terzelfdertijd, proinflammatoire en procoagulante fenotypes uit te lokken, fundamenteel.</>
 </>
Datum:1 apr 2009  →  24 sep 2010
Trefwoorden:Endothelial cells, Endocarditis
Disciplines:Cardiale- en vasculaire geneeskunde
Project type:PhD project