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Molekulare Analysen der Wirkung von Anthocyanen und antimikrobiellen Peptiden aus Insekten auf das Wachstum von Listeria monocytogenes und pathogenen Escherichia coli

Herges, Lea Sophie - Justus-Liebig-Universität Gießen (2014)


Aufgrund der Verbreitung von Antibiotikaresistenzen bei pathogenen Mikroorganismen über vertikalen und horizontalen Gentransfer ist die Suche nach neuen Antiinfektiva ein bedeutsames Forschungsfeld. Gegenstand dieser Untersuchung sind Naturstoffe wie Anthocyane aus Beerenextrakten, denen gesundheitsfördernde, antioxidative Eigenschaften zugeschrieben werden, und antimikrobiellen Peptiden (AMP) aus Insekten. Anthocyan-haltige Beerenextrakte und AMP wurden in vitro im Mikrotiterplatten-Screening getestet. Das Traubenextrakt Dakapo zeigte einen inhibitorischen Effekt auf das Wachstum von L. monocytogenes, Enterococci und einen wachstumsinduzierenden Effekt auf Vertreter der Familie Enterobacteriacea wie E. coli. Die Insekten-AMP wirkten gegenüber Gram-negativen, multiresistenten Bakterien wie E. coli und K. pneumoniae (insbes. Stomoxyn von Stomoxys calcitrans), während Defensin Tca1 aus Tribolium castaneum das Wachstum der Gram-positiven Bakterien L. monocytogenes und MRSA hemmte. Infektionsversuche mit Larven der Großen Wachsmotte Galleria mellonella bestätigten die Wirkungen der Anthocyane bzw. der AMP in vivo. Die Injektion von Dakapo in Kombination mit E. coli und K. pneumoniae führte zu einer geringeren Überlebensrate der Larven, da Dakapo das Bakterienwachstum förderte. Gegen L. monocytogenes und E. faecalis hatte das Traubenextrakt einen Schutzeffekt. Die getesteten AMP hatten eine protektive Wirkung gegenüber multiresistenten Bakterien in G. mellonella, denn nach Injektion der Pathogene in Kombination mit wirksamen AMP überlebten die Larven, während die nicht AMP-behandelten, infizierten starben. Mittels Transkriptomanalysen wurden Wirkmechanismen aufgeschlüsselt, die den anti- (L. monocytogenes) bzw. promikrobiellen (EAHEC) Effekten von Dakapo zugrunde liegen. Bei EAHEC zeigte sich eine enorme Regulierung der Eisenhomöostase mit Induktion verschiedener Siderophore, Runterregulierung des Eisendicitrattransportsystems und Eisenspeicherproteinen. In L. monocytogenes deutete die Hochregulierung von beta-Glukosidasen, des Eisenspeicherproteins Fri und Stressfaktoren auf oxidativen Stress durch die Metabolisierung der Anthocyane hin. Dakapo verstärkte die Wirkung von verschiedenen Antibiotika gegen L. monocytogenes, was für einen möglichen Therapieeinsatz von Anthocyanen als Adjuvantia in der Humanmedizin oder als Zusatz in Lebensmitteln zur Prävention einer Listeriose spricht. Die Suche nach neuen Antiinfektiva ist komplex, da Substanzen wie das Traubenextrakt Dakapo, die auf einige Krankheitserreger hemmend wirken (L. monocytogenes), gleichzeitig andere Pathogene durch die antioxidativen Eigenschaften der Anthocyane und Erhöhung der Serumresistenz im Wachstum fördern (EAHEC).


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