Ein durchlässiges Membraninsert-basiertes Infektionssystem zur Untersuchung der Auswirkungen bakterieller Toxine

Nehmen wir ein Zweikammer-Infektionssystem, das durch einen durchlässigen Membraneinsatz getrennt ist. Das untere Kompartiment enthält anhaftende menschliche Keratinozyten oder Hautzellen.

Bakterielle Krankheitserreger in die obere Kammer geben und inkubieren. Die Membran verhindert den direkten Kontakt der Erreger mit den Keratinozyten. Krankheitserreger sezernieren Streptolysin S oder SLS – ein kleines Toxin –, das die Membran durchdringt, um die Zellen zu erreichen.

Der Natriumbicarbonat-Cotransporter auf Keratinozyten vermittelt den Einstrom von Bicarbonat- und Natriumionen und hält den intrazellulären pH-Wert aufrecht. SLS bindet an den Co-Transporter und unterbricht den Ionentransport, was zu intrazellulärem osmotischem Stress führt.

Die stressinduzierte nachgeschaltete Signalübertragung bewirkt eine Degradation des Inhibitors, der an den sequestrierten Kernfaktor-Kappa B oder NF-κB gebunden ist, was zu seiner Aktivierung führt. Das aktivierte NF-κB transloziert in den Zellkern, was zu einer Hochregulierung der proinflammatorischen Zytokinproduktion führt.

Bei der extrazellulären Sekretion binden die Zytokine an Todesrezeptoren auf der Wirtszelle und lösen so die Nekrose aus.