Hemagglutinin

E. FHA

FHA ist ein ungewöhnlich großes und hoch immunogenes haarnadelförmiges Molekül, das als Hauptbestandteil in azellulären Pertussis-Impfstoffen enthalten ist. Es wird als 367-kDa-Vorläufer, FhaB, synthetisiert, der an seinem N-Terminus modifiziert und an seinem C-Terminus gespalten wird, um das reife 220-kDa-FHA-Protein zu bilden. Obwohl es durch einen Prozess, für den das Außenmembranprotein FhaC erforderlich ist, effizient sezerniert wird, bleibt eine beträchtliche Menge von FHA durch einen unbekannten Mechanismus mit der Zelloberfläche assoziiert. In-vitro-Studien mit einer Vielzahl von Säugetierzelltypen deuten darauf hin, dass FHA mindestens vier verschiedene Bindungsaktivitäten besitzt, und es wurden vier separate FHA-Bindungsdomänen vorgeschlagen. Das Arg-Gly-Asp-Triplett (RGD), das sich in der Mitte von FHA befindet und an einem Ende der vorgeschlagenen Haarnadelstruktur lokalisiert ist, stimuliert die Anhaftung an Monozyten/Makrophagen und möglicherweise an andere Leukozyten über LRI/IAP und CR3. Die CR3-Erkennungsdomäne in FHA muss noch identifiziert werden. FHA besitzt auch eine Kohlenhydraterkennungsdomäne (CRD), die in vitro die Bindung an Flimmerepithelzellen der Atemwege und an Makrophagen vermittelt. Schließlich wurde eine Lektin-ähnliche Aktivität für Heparin und andere sulfatierte Kohlenhydrate identifiziert, die die Anhaftung an nicht-flimmernde Epithelzelllinien vermitteln kann. Diese Heparin-Bindungsstelle unterscheidet sich von den CRD- und RGD-Stellen und ist für die FHA-vermittelte Hämagglutination erforderlich.

Der Nachweis für FHA-abhängige Phänotypen in vivo war schwieriger zu erbringen. Saukkonen et al. fanden in einem Kaninchenmodell 24 Stunden nach intratrachealer Inokulation weniger FHA-Mutanten als Wildtyp-B. pertussis in der Lunge. Ausgehend von den in vitro ermittelten Bindungseigenschaften der verschiedenen in ihrer Studie verwendeten Mutanten schlossen sie, dass Wildtyp-B. pertussis sowohl an Flimmerepithelzellen als auch an Makrophagen anhaftet, und Kompetitionsexperimente mit Laktose und Anti-CR3-Antikörpern deuteten darauf hin, dass sowohl CRD- als auch RGD-abhängige Bindungen beteiligt waren. Anhand von Mausmodellen wurde jedoch festgestellt, dass sich FHA-Mutanten in ihrer Fähigkeit, in der Lunge zu persistieren, nicht vom Wildtyp von B. pertussis unterscheiden, jedoch nicht in der Lage sind, die Tracheen zu besiedeln. Wieder andere Forscher, die ebenfalls Mausmodelle verwenden, haben keinen Unterschied zwischen FHA-Mutanten und Wildtyp-B. pertussis festgestellt. Die Schwierigkeit, ein vollständiges und detailliertes Verständnis der Rolle von FHA bei der anatomischen Lokalisierung von B. pertussis während der Infektion zu erlangen, spiegelt wahrscheinlich das Fehlen eines natürlichen tierischen Wirts (außer dem Menschen) sowie die Komplexität dieses Moleküls und seiner damit verbundenen biologischen Aktivitäten wider.

Wir haben kürzlich die Rolle von FHA in der Pathogenese untersucht, indem wir zwei Arten von FHA-Mutanten von B. bronchiseptica konstruiert haben: eine, die eine In-Frame-Deletion in fhaB, dem FHA-Strukturgen, enthält, und eine, in der FHA ektopisch in der Bvg-Phase exprimiert wird, in Abwesenheit der Reihe von Virulenzfaktoren der Bvg+-Phase, mit denen es normalerweise exprimiert wird. Der Vergleich dieser Mutanten mit dem Wildtyp von B. bronchiseptica zeigte, dass FHA sowohl notwendig als auch ausreichend ist, um die Anhaftung an Lungenepithelzellen von Ratten in vitro zu vermitteln. Anhand eines Rattenmodells für Atemwegsinfektionen konnten wir zeigen, dass FHA für die Besiedlung der Luftröhre bei gesunden, nicht narkotisierten Tieren absolut notwendig, aber nicht ausreichend ist. FHA war jedoch für die anfängliche Trachealkolonisierung bei betäubten Tieren nicht erforderlich, was darauf hindeutet, dass seine Rolle bei der Etablierung in der Überwindung der Clearance-Aktivität des mukoziliären Eskalators besteht. Die Verwendung von betäubten Ratten zeigte auch eine Rolle von FHA bei der Persistenz. Kürzlich wurde gezeigt, dass B. pertussis die Proliferation von T-Zellen gegen exogene Antigene in vitro in einer FHA-abhängigen Weise hemmt. Zusammengenommen deuten diese Daten darauf hin, dass FHA auch in vivo immunmodulatorische Funktionen ausüben kann.