Der Fluoreszenz-basierte Adhäsionsassay: Eine neue Methode zur Quantifizierung der Adhäsion von Moraxella catarrhalis an verschiedenen Epithelzellen des Respirationstraktes

Einleitung: Moraxella catarrhalis (M. cat.) ist der zweithäufigste Erreger der bakteriellen Exazerbation der COPD. Die Adhäsion ist ein entscheidender Pathogenitätsfaktor von M. cat. Über Interaktionen zwischen Adhäsinen und Rezeptoren ist wenig bekannt. Zur Quantifizierung bakterieller Adhesion an Epithelzellen wurden bisher verwandt: Ein auf der Auszählung von colony-forming units (CFU-Assay) und ein auf der mikroskopischen Auszählung von adhärenten Bakterien pro einzelner Zelle basierender Adhäsionsassay (Mb-Assay). Die simultane Visualisierung und Quantifizierung von Bakterien auf konfluenten Zellen ist nicht möglich. Daher ist Ziel dieser Arbeit, einen neuen Assay zu entwickeln, mit dem man die bakterielle Adhäsion am konfluenten Monolayer bestimmen kann und diesen mit den o.g. Assays und an verschiedenen Zellinien zu vergleichen.

Methode: Bronchialepithel-Zellinie BEAS-2B, Aveolarzellkarzinom-Zellinie A549, Larynxkarzinom-Zellinie HEp-2, M. cat. Stämme: 25238, O35E, CFU-Assay, Mb-Assay fluorenszenzbasierter Adhäsionsassay (Fb-Assay), Konfokal-Mikroskopie.

Ergebnisse: Mit dem neuen Fb-Assay ließ sich eine Zeit- und Dosisabhängigkeit der Adhäsion beider M. cat. Stämme an BEAS-2B Zellen zeigen. Nur die Ergebnisse des CFU-Assays zeigten sign. Unterschiede zwischen den beiden Stämmen. Dieses kann auf eine Bildung von Bakterienaggregaten vom Stamm ATCC 25238 auf der Zelloberfläche zurückgeführt werden, die das Ergebnis verfälschen. Die Adhäsion von O35E an BEAS-2B Zellen konnte mit allen drei Methoden quantifiziert werden. Die Adhäsion von Stamm O35E an A549 und HEp-2 Zellen ließ sich mit dem CFU- und dem Fb-Assay quantifizieren. Die Ergebnisse des Mb-Assays zeigten eine deutlich geringere Adhäsion von O35E an diesen Zellinien. Da bei dieser Methode die adhärenten Bakterien/Zelle an einzelnen nichtkonfluenten A549 und HEp-2 Zellen ausgezählt werden, ist das Ergebnis möglicherweise auf Unterschiede bei der Expression verschiedener Rezeptoren bei nichtkonfluenten und konfluenten Zellen begründet.

Zusammenfassung: Der neue Fb-Assay kann bakterielle Adhesion am konfluenten Monolayer valide visualisieren und quantifizieren. Durch die Bildung von Bakterienaggregaten auf Epithelzellen bzw. Unterschiede zwischen konfluenten und nicht konfluenten Monolayern können Ergebnisse des Mb- und des CFU-Assays verfälscht werden.