Please use this identifier to cite or link to this item: doi:10.22028/D291-36655
Title: Antigenspezifische und neutralisierende Antikörper bei Patienten mit Clostridioides difficile-Infektion
Author(s): Roth, Sophie
Language: German
Year of Publication: 2022
Place of publication: Homburg/Saar
DDC notations: 610 Medicine and health
Publikation type: Dissertation
Abstract: Das Bakterium Clostridioides difficile hat als weltweit häufigster Erreger einer nosokomialen infektiösen Diarrhoe eine besondere humanmedizinische Bedeutung. Die Inzidenz der Infektion stieg in den letzten zwei Jahrzehnten an und stellt wegen einer erhöhten Morbidität und hoher Behandlungskosten eine Belastung für das Gesundheitswesen dar. Das klinische Bild einer C. difficile-Infektion (CDI) reicht von leichten bis schweren Verläufen, die bis zur Entwicklung eines Megakolons führen können. Dabei liegt das Risiko für ein Rezidiv bei 30% und steigt mit jeder weiteren Krankheitsepisode nochmals an. Die orale Antibiotikatherapie gilt derzeit als Therapie der ersten Wahl, doch birgt gerade auch sie das Risiko einer Rekurrenz, sodass das Bestreben nach neuen präventiven Therapiestrategien wächst. In der Pathogenese der CDI kommt der Bildung von erregerspezifischen Toxinen eine große Bedeutung zu. In früheren Studien korrelierten nachgewiesene Toxin-Antikörper bei Patienten mit einem geringeren Rezidivrisiko. Daraus haben sich vielversprechende Ansätze für neue präventive Therapieoptionen (z.B. Anti-Toxin-Antikörper Bezlotoxumab oder Impfstoffe) entwickelt. Allerdings ist die natürliche Immunantwort bei einer CDI noch nicht vollumfänglich verstanden. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, die natürliche Antikörperantwort während einer CDI zu untersuchen und mit dem klinischen Verlauf zu korrelieren. Hierfür wurden in der ersten klinischen Studienphase 46 Patienten des Universitätsklinikums des Saarlandes mit diagnostisch gesicherter CDI rekrutiert. Daten zu Anamnese und Klinik wurden mittels Fragebogen und Gesprächen mit Patienten und behandelndem Stationspersonal prospektiv für die Akutphase der Erkrankung ermittelt. An Tag 1, 3 und 6 (±1 d) nach der CDI-Diagnose erfolgten die Blutabnahmen, um in einer zweiten experimentellen Studienphase die Plasmaproben auf antigenspezifische Antikörper gegen Toxin A (Anti-TcdA), Toxin B (Anti-TcdB), Glutamatdehydrogenase (Anti-GDH) und Cwp84 (Anti-Cwp84) sowie auf neutralisierende Antikörper zu untersuchen. Für den Nachweis der Neutralisation wurde ein zellkulturbasierter Toxin-Neutralisationstest etabliert. Die Toxine wurden aus konditionierten Medien von klinischen Isolaten der C. difficile-Ribotypen (RTs) RT014 und RT027 gewonnen. Zuvor wurde die Wachstums- und Toxinkinetik dieser entsprechenden RTs bewertet, um konditionierte Medien mit hohen Toxingehalten zu gewinnen. Bei den meisten Patienten waren Antikörper gegen GDH (85%) und Cwp84 (61%) nachweisbar, während Anti-TcdA (11%) und Anti-TcdB (28%) nur bei einer Minderheit zu finden waren. In insgesamt nur geringen Titerstufen (≤ 1:16) wiesen 26% der Erkrankten neutralisierende Antikörper gegen die Toxine von RT027 und eine Untergruppe (11%) zusätzlich gegen die von RT014 auf. Neutralisierende Antikörper einzig gegen RT014-Toxine fanden sich nicht. Im Verlauf des einwöchigen Untersuchungszeitraumes wurde unabhängig vom Schweregrad der Erkrankung keine Serokonversion und kein Antikörperanstieg beobachtet, sodass ein Booster-Effekt ausgeschlossen werden konnte. Es wurde kein Zusammenhang zwischen dem Vorhandensein von antigenspezifischen oder neutralisierenden Antikörpern und dem klinischen Verlauf der Krankheit festgestellt. Anti-TcdB-, nicht aber Anti-TcdA-Antikörper, korrelierten mit dem Auftreten neutralisierender Antikörper. Insgesamt waren die Antikörperprävalenzen und Titer neutralisierender und Toxin-abhängiger Antikörper niedrig; ihr Vorhandensein oder Fehlen stand zudem nicht in Zusammenhang mit dem Krankheitsverlauf. Es wurden sowohl neutralisierende Antikörper mit breitem Spektrum als auch mit stammbeschränkter Neutralisierungskapazität nachgewiesen, was auf unterschiedliche neutralisierende Epitope zurückzuführen sein könnte. Als weiteres Kernergebnis konnte eine enge Korrelation zwischen dem Nachweis von Anti-TcdB und der Fähigkeit zur Neutralisation nachgewiesen werden, was die Annahme bestärkt, dass Anti-TcdB als funktioneller Antikörper für die CDI-Immunantwort sehr bedeutsam zu sein scheint. Schlussfolgernd sind alternative Therapiestrategien wie z.B. Impfungen nötig, um hohe Titer der nach natürlicher intestinaler Exposition mit C. difficile bereits vorhandenden niedrigtitrigen oder gar noch fehlenden neutralisierenden Antikörper zu erzielen.
Clostridioides difficile is the most common agent of nosocomial infectious diarrhea, and has therefore considerable medical importance. On a global scale, incidence rates of C. difficile infection (CDI) have risen in the course of the last two decades. Thus, for the healthcare system, CDI has been recognized as a large burden leading to high mortality and morbidity. The clinical spectrum ranges from mild to severe courses (e.g. toxic megacolon). The risk of recurrence is 30% and increases with each additional infection episode. Oral antibiotic therapy is currently considered the treatment of choice. However, even this treatment poses the risk of recurrence; hence, efforts to find new preventive treatment strategies are needed. Previous studies described the correlation between antibodies and a lower risk of disease recurrence. This finding has led to new promising therapeutic approaches for new therapy concepts like passive immunization (e.g. with the antibody bezlotoxumab) and vaccination. However, the specific CDI immune response is not yet completely understood. In the present study, the prevalence and the course of antigen-specific and neutralizing C. difficile antibodies during CDI and the correlating clinical course were investigated. For this purpose, in a first study phase, 46 patients of Saarland University Hospital with diagnostically confirmed CDI were recruited. Data on medical history and acute symptoms were prospectively obtained by questionnaire and interviews with patients or attending ward staff. Blood samples were taken on days 1, 3, and 6 (±1 d) after diagnose. In the second experimental study phase, patients’ plasma samples were tested for the presence of antibodies against toxin A (anti-TcdA), toxin B (anti-TcdB), glutamate-dehydrogenase (anti-GDH) and Cwp84 (anti-Cwp84). Additionally neutralizating antibodies against toxigenic conditioned media generated by clinical isolates of the ribotypes (RT’s) RT027 and RT014 was invastigated. For this reason, a cell culture-based toxin neutralization assay was established. Previously, the growth and toxin kinetics of these RT's were evaluated to harvest conditioned media with high toxin levels. Most patients had antibodies against GDH (85%) and Cwp84 (61%), but antibodies against TcdA (11%) and TcdB (28%) were only detected in some patients. Neutralizing antibodies against C. difficile toxins generated by RT027 were found in 26% of samples and a subgroup of these samples (11%) could also neutralize toxins from RT014; however, no single sample neutralized RT014 alone. Overall, neutralizing antibody titers were low (≤ 1:16). In a one-week follow-up, neither a seroconversion nor a significant antibody increase was observed, irrespective of disease severity. Consequently, a C. difficile-associated booster effect could be ruled out. No correlation was found between the presence of antigen-specific or neutralizing antibodies and the clinical course of disease. Anti-TcdB, but not anti-TcdA antibodies correlated closely with the occurrence of neutralizing antibodies. In conclusion, the prevalence and titers of detected toxin-related and neutralizing antibodies were low. The presence or absence of specific antibodies was not related to the clinical course of infecion. Furthermore, both broad-range and strain-restricted neutralizing antibodies were found, which might be related to different neutralizing epitopes. As another main finding, a close correlation between the detection of anti-TcdB and the capacity for neutralization was demonstrated, strengthening the significance of anti-TcdB as a functional antibody for the immune response of CDI. Thus, alternative therapeutic strategies such as vaccination are needed to achieve protective antibody titers which are not sufficiently generated after natural intestinal exposure to C. difficile.
Link to this record: urn:nbn:de:bsz:291--ds-366553
hdl:20.500.11880/33471
http://dx.doi.org/10.22028/D291-36655
Advisor: von Müller, Lutz
Date of oral examination: 5-Jul-2022
Date of registration: 15-Jul-2022
Faculty: M - Medizinische Fakultät
Department: M - Infektionsmedizin
Professorship: M - Prof. Dr. Sören Becker
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