Investigating extracellular vesicle-mediated interactions between enterococcus faecalis, monocyte-derived macrophages, and endothelial cells

Abstract

The bidirectional exchange of EVs between the host and its microbiome or pathogenic bacteria serves as a fundamental mechanism for communication and regulation of various physiological processes and immune responses, especially in microbiome-related disorders. Enterococci bloodstream infections are a prevalent cause of healthcare-associated infections. This study investigated the interactions of Enterococcus faecalis and host cells through EVs. Chapter I contributed to a more comprehensive understanding of EVs secreted by Gram-positive Enterococcus faecalis and their role in activating host immune cells. Bacterial EVs were isolated, characterized, and assessed for their cytotoxic effect in host cells. Furthermore, their internalization and potential to affect the inflammatory gene expression were studied. In chapter II, an in vitro flow culture model was utilized to culture endothelial cells under laminar flow conditions that allowed the isolation of endothelial EVs. EVs from static and flow cultures were isolated and examined for their characteristics and cargo content. Furthermore, the expression of bacterial genes involved in virulence was studied after exposure to endothelial EVs.

Der bidirektionale Austausch von EVs zwischen dem Wirt und seinem Mikrobiom bzw. pathogenen Bakterien stellt einen grundlegenden Mechanismus für die Kommunikation und Regulierung verschiedener physiologischer Prozesse und Immunreaktionen, insbesondere bei mikrobiombedingten Erkrankungen. Enterokokken-Infektionen der Blutbahn sind eine häufige Ursache für Infektionen im Zusammenhang mit dem Gesundheitswesen. In dieser Studie wurden die Wechselwirkungen zwischen Enterococcus faecalis und Wirtszellen durch EVs untersucht. Kapitel I trug zu einem umfassenderen Verständnis der von Gram-positiven Enterokokken abgesonderten EVs und ihrer Rolle bei der Virulenz bei. Die bakteriellen EVs wurden isoliert, charakterisiert und auf ihre zytotoxische Wirkung in den Wirtszellen untersucht. Darüber hinaus wurden ihre Internalisierung und ihr Potenzial zur Beeinflussung des entzündlichen Genexpressionsprofils untersucht. In Kapitel II wurde ein in vitro Strömungskulturmodell verwendet, um Endothelzellen unter laminarer Strömung zu kultivieren, was die Isolierung von endothelialen EVs ermöglichte. EVs aus statischen und Fließkulturen wurden isoliert und auf ihre physiologischen Eigenschaften und den Gehalt an Fracht untersucht. Darüber hinaus wurde die Expression von Bakteriengenen, die an der Virulenz beteiligt sind, nach der Exposition gegenüber endothelialen EVs untersucht.