Investigation of novel pathomechanisms in Chlamydia trachomatis infection of the genital tract  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
100442
Type PD
Principal investigator Burián, Katalin
Title in Hungarian Új pathomechanizmusok kutatása a nemi szervek Chlamydia trachomatis fertőzésében
Title in English Investigation of novel pathomechanisms in Chlamydia trachomatis infection of the genital tract
Keywords in Hungarian Chlamydia trachomatis, perzisztencia, ex vivo modell, DNS microarray
Keywords in English Chlamydia trachomatis, persistency, ex vivo modell, DNA microarray
Discipline
Microbiology: virology, bacteriology, parasitology, mycology (Council of Medical and Biological Sciences)50 %
Obstetrics/Gynecology, reproductive medicine (Council of Medical and Biological Sciences)50 %
Ortelius classification: Human fertility
Panel Immunity, Cancer and Microbiology
Department or equivalent Faculty of Medicine Department of Microbiology (University of Szeged)
Starting date 2012-01-01
Closing date 2014-12-31
Funding (in million HUF) 11.414
FTE (full time equivalent) 3.00
state closed project
Summary in Hungarian
Kutatás összefoglalója szakemberek számára:
A C. trachomatis (Ctr) által okozott fertőzések a szexuális úton leggyakrabban átvihető bakteriális infekciók a fejlett és a fejlődő országokban egyaránt. Becslések szerint Nyugat-Európában 5,5 millió új chlamydia okozta genitális megbetegedés történik évenként. A genitális Ctr fertőzések 10-40%-a torkollhat „pelvic inflammatory disease”-be, melynek szövődménye lehet a petevezető hegesedése és az ectopiás terhesség. A fent említett klinikai kórképek hátterében a Ctr által kiváltott profúz szöveti destrukcióval, majd fibrosissal járó gyulladás áll. Ezt a gyulladást szövettani szinten részletesen tanulmányozták, azonban molekuláris pathomechanizmusa nem tisztázott. Munkánk során DNS chip technológiát alkalmazva vizsgáljuk in vitro a Ctr fertőzés hatására létrejött gazdasejti génexpressziót. A vizsgálat választ adhat arra, hogy melyek azok a potenciálisan chlamydia ellenes, természetes immunitáshoz tartozó gének, amelyek a baktérium szaporodását gátolhatják a fertőzés korai és kései szakaszában és hozzájárulhatnak a pathológiai elváltozások kialakulásához. Munkánk során választ kapunk arra is, hogy a Chlamydia perzisztens állapotát előidéző tényezők a penicillin, a deferoxamin mesilat vagy IFN-g hatására melyik Chlamydia gének kifejeződése változik meg. Egér kísérletünk segítségével modellezzük az élő körülményeket és vizsgáljuk a Chlamydia plazmid által kódolt gének időbeli kifejeződését, melyek szerepe a kialakult szövődményekben vitathatatlan. A tervezett kísérleteink eredményei hozzásegíthetnek a népbetegségnek számító és a kései szövődményként infertilitást kialakító krónikus Ctr fertőzés immunpathológiai mechanizmusainak megértéséhez.
Mi a kutatás alapkérdése?:
Meg szeretnénk ismerni azokat a mechanizmusokat, amelyek a Chlamydiák által indukált szöveti károsodást okozzák. Hipotézisünk szerint a Ctr perzisztens alakja, valamint a Chlamydia plazmid által kódolt géntermékeknek fontos szerepe lehet a kései fibrotikus szövődmények kifejlődésében. Kísérleteink során új molekulárbiológiai módszereket használva választ kaphatunk arra, hogy mely gazdasejti gének kifejeződése fokozódik vagy csökken Ctr fertőzés során. A vizsgálat választ adhat arra, hogy melyek azok a potenciálisan chlamydia ellenes, természetes immunitáshoz tartozó gének, amelyek a baktérium szaporodását gátolhatják a fertőzés korai és kései szakaszában, és hozzájárulhatnak a pathológiai elváltozások kialakulásához. Demonstrálni fogjuk továbbá az IFN-g Chlamydia fertőzött sejtek génkifejeződésére gyakorolt hatását. A három különböző perzisztencia modell összehasonlításával megtudhatjuk, hogy a perzisztenciát előidéző tényezők hogyan befolyásolják a Chlamydia gének expresszióját. Egér modellünk alapján információkat nyerünk a Chlamydia plazmid által kódolt gének kifejeződéséről, melyek szerepe a Clamydiák pathomechanizmusában vitathatatlan.
Mi a kutatás jelentősége?:
Kísérleteink eredményei segíthetnek a Ctr által okozott fertőzések immunmechanizmusainak jobb megértéséhez. Megtudhatjuk, hogy melyek azok a potenciálisan Chlamydia ellenes, a természetes immunitáshoz tartozó gén termékek, amelyek a baktérium szaporodását gátolhatják a fertőzés korai szakaszában, és szerepet játszhatnak a krónikus Chlamydia fertőzések kialakulásában. A későbbiekben ezen anti-Chlamydiás hatással rendelkező fehérjéket akár terápiásan is ki lehetne aknázni, mert jelenleg a krónikus Chlamydia fertőzések kezelése meglehetősen nehéz. Az USA-ban a Chlamydia fertőzések és szövődményeik leküzdésére éves szinten 2,64 milliárd dollárt költenek és ebben még nincs benne az infertilitás következtében elvégzett mesterséges megtermékenyítésének költsége. A Chlamydia perzisztenciát indukáló antibiotikumoknak (pl. a penicillinek és származékai) a sokszor indokolatlan használata miatt (más, akár légúti fertőzésre), a tünetmentes chlamydia fertőzés krónikussá fejlődhet. A terápia hatékonyságának javulását érhetnénk el, ha az antibiotikum kezelést kiegészíthetnénk immunotherápiás szerekkel, melyeknek nemcsak immunmoduláns, hanem anti-Chlamydiás hatása is van. Így perzisztencia kísérleteinkből született eredményeinknek fontos egészség-gazdasági hatásai lehetnek. Az in vivo egér modellünk segítségével megismerhetjük a Chlamydia plazmid által hordozott gének kifejeződésének mértékét. Megtudhatjuk, hogy mely játszik közülük fontos szerepet a kései szövődmények kialakulásában. Ezt a génterméket a későbbi pályázatok keretében alegység vakcina jelöltként próbálhatnánk ki a Chlamydia fertőzés kivédésére.
Összefoglaló laikusok számára:
A Ctr variánsai a nemi úton leggyakrabban átvihető bakteriális fertőzéseket okozzák világszerte. Ezen fertőzések 10-40%-a torkolhat idült kismedencei gyulladásba. Szövődménye lehet a petevezető hegesedése és a méhen kívüli terhesség. A fent említett klinikai kórképek hátterében a Ctr által kiváltott szöveti pusztulással, majd kötőszövetes átalakulással járó gyulladása áll. Ezt a gyulladást mikroszkópikus szinten részletesen tanulmányozták, azonban a kiváltott gyulladás molekuláris pathomechanizmusa nem tisztázott. A Ctr fertőzés szöveti szintű vizsgálata az egész genomot feltérképező módszerekkel választ adhat a molekuláris pathomechanizmus részleteire. Másrészt a vizsgálat választ adhat arra is, hogy melyek azok a chlamydia ellenes, természetes immunitáshoz tartozó gének, amelyek a baktérium szaporodását gátolhatják a fertőzés korai és késői szakaszában. Munkánk során választ kapunk arra is, hogy a Chlamydia perzisztens állapotát előidéző tényezők (penicillin, egy vaskötő, egy immunmoduláns) hatására melyik Chlamydia gének kifejeződése változik meg. Egér kísérletünk segítségével modellezzük az élő körülményeket és vizsgáljuk a chlamydia plazmid által kódolt gének időbeli kifejeződését, melyek szerepe a kialakult szövődményekben vitathatatlan. A tervezett kísérleteink eredményei hozzásegíthetnek a népbetegségnek számító idült Ctr fertőzés pathomechanizmusainak megértéséhez.
Summary
Summary of proposed research including key goals for scientifically qualified assessors (max 200 words)

The infections caused by C. trachomatis are the most common sexually transmitted diseases in both developed and developing countries. According to conservative estimations the incidence of genital infections caused by C. trachomatis is 5.5 million annually in Western Europe. 10-40 percent of these infections can lead to the development of pelvic inflammatory disease (PID), the consequence of which can be scarring of the fallopian tubes and ectopic pregnancy. In the background of these sequelae stands the fibrotic inflammation caused by C. trachomatis. This inflammation has been studied thoroughly at the microscopic level, but the molecular pathomechanism of the significant fibrosis is not yet known. During our in vitro research the host cell gene expression will be examined with DNA chip technology. Our investigation can identify the genes with potential anti-chlamydial activity that are a part of the innate immunity and can hinder the proliferation of the bacteria and contribute to the development of pathological disorders. During our experiments we would like to reveal which chlamydial genes’ expression is altered as a response to the adjustment of persistence inducing agents, such as penicillin, deferoxamine mesylate or IFN-gamma. We would like to use a mouse model to mimic natural circumstances and thus study the kinetics of chlamydia plasmid genes, the role of which is expected in the development of the pathology. The results of our experiments can help us to understand the immunopathological mechanism of chronic, endemic C. trachomatis infection, which causes infertility as a late consequence.

What is your research question? (max 200 words)
We would like to know the mechanisms that result in Chlamydia-induced tissue damage.
On the basis of our hypothesis is the persistent state of C. trachomatis and the fact that Chlamydia plasmid encoded genes play important role in the development of the late fibrotic sequelae of this infection. Using new molecular biological methods our experiment will give a clear answer to an important question: which host genes are affected during C. trachomatis infection? The study will identify the genes that belong to the natural immunity, have potential anti-chlamydial activity, are able to inhibit the replication of the bacteria during the early and late stage of the infection and contribute to the development of pathological lesions.
We will also demonstrate the influence of IFN-gamma on the gene expression of C. trachomatis infected host cells. By comparing the three persistence models we will be able to foresee which Chlamydial genes are over-expressed or down-regulated.
Our murine model will yield information about the expression of the Chlamydia plasmid genes that have an important role in the pathogenesis of the Chlamydia infection. We will also characterize the immunological parameters of the C. muridarum infection during an 8 week long observed period which resembles human genital infection.

What is the significance of your research (max. 250 words)
The results of our experiments can help to understand the immunological mechanisms of chronic C. trachomatis infection, which is a public health problem worldwide. We can identify the gene product with potential anti-chlamydial activity, which is a part of the innate immunity and can hinder the proliferation of the bacteria and contribute to the development of pathological disorders. The proteins that have anti-chlamydial activity could be used in the future as therapeutic agents, because the treatment of the chronic Chlamydia infection is complicated. On the basis of the published data, macrolides antibiotics are not very effective against persistent Chlamydia infection. The American government spends 2.64 billion dollars annually on the management of chlamydial diseases and their consequences. This sum does not include the costs of in vitro fertilization procedures. The non-indicated usage of certain antibiotics, such as penicillin and its derivatives that induce Chlamydia persistence, often can result in the progression of asymptomatic Chlamydia infection to chronic disease, even in the case of airway infections. The efficiency of the treatment would improve if immunotherapeutic agents, such as cytokines and chemokines, were available beside the antibiotic treatment. These materials have not only immunomodulatory, but anti-chlamydial effects as well. Thus, results of our persistence studies could bear an important impact on society's healthcare and economic sectors. With the help of our in vivo mouse experiment we can also define the Chlamydia plasmid genes which are important in the development of late sequlae. Later, we can use as subunit vaccine candidates these genes products in a further project to prevent Chlamydia infection.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Bizonyítottuk, hogy a chlamydia plazmid génjeinek a kifejeződése a gazda genetikai hátterétől függ, és a vizsgált egértörzsekben a plazmid proteinekre kialakult immunválasz is különböző. A pGP3 és pGP4 specifikus humorális és cellulárisimmun választ mutattunk ki a C57BL/6N egerekben viszont a BALB/c egerekben csak a pGP3 trimer formája ellen alakult ki ellenanyagválasz. A pGP3 és pGP4 plazmid proteinekkel történt többszöri immunizálás szignifikánsan csökkentette a visszatenyészthető chlamydiák számát az egerek tüdejében a fertőzést követően. Bizonyítottuk, hogy a plazmid proteinek védő hatása nem az ellenük termelődő ellenanyagoknak, hanem a pGP3 és pGP4 specifikus CD4+ sejteknek köszönhető. Ezek az eredmények fontosak lehetnek egy a jövőben kifejlesztésre kerülő chlamydia vakcina előállításában. Bizonyítottuk továbbá, hogy a többszöri C. muridarum fertőzés nagy mennyiségű IL-17E expresszióhoz vezetett mRNS és protein szinten a fertőzés kései szakaszában. A fertőzésre termelődött IL-17E-nek fontos szerepe van az allergiás tüdő megbetegedésekben. Továbbá rámutattunk arra, hogy a természetes NCR peptidek egy része anti-chlamydiális hatással rendelkezik. Kifejlesztettünk egy könnyen használható, pontos rendszert (ChlamyCount), mely alkalmas az antibiotikumok hatásának vizsgálatára. DNS chip analízis segítségével kimutattuk, hogy az epithel sejtek kettősfertőzése a C. trachomatis-szal és Herpes simplex vírussal nem emelte az upregulálódott gének számát, hanem csökkentette azt.
Results in English
Our study demonstrated that the expression of the chlamydia plasmid genes depends on the genetic background of the host. The immune responses to the plasmid proteins were different in the examined mouse strains. pGP3- and pGP4-specific humoral and cellular immune responses were detected in C57BL/6N mice, but against the trimeric form of pGP3 only a humoral response could be observed in BALB/c mice. Multiple immunisation with pGP3 and pGP4 led to a significantly reduced chlamydial burden in the lungs of mice after the challenge. It is not the pGP3- or pGP4-specific antibodies but rather the CD4+ cells that are responsible for the protective effect of the immune response against C. muridarum infection. These results provide important information for future studies of vaccine development against chlamydial infections. We also demonstrated that C. muridarum infection and re-infection induce the expression of IL-17E at the mRNA and protein levels in the lungs of mice in the later stages of infection. Our further study indicates that some NCR peptides possess substantial in vitro activity against C. trachomatis. Moreover we developed an easily useable, accurate system, ChlamyCount for measuring the antichlamydial effects of antibiotics. It was also demonstrated using a DNA chip analysis that co-infection of cells with C. trachomatis and Herpes simplex virus did not increased the number of the up-regulated genes neither in an additive, nor in a synergistic manner, but decreased it.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=100442
Decision
Yes





 

List of publications

  
Tímea Mosolygó, József Korcsik, Emese Petra Balogh, Ildikó Faludi, Dezső P. Virók, Valéria Endrész, Katalin Burián: Chlamydophila pneumoniae re-infection triggers the production of IL-17A and IL-17E, important regulators of airway inflammation, Inflammation Research, 2013
Timea Mosolygo; Ildiko Faludi, Emese Petra Balogh, Adrienn Karai, Fanni Kerekes, Valeria Endresz, Dezso P. Virok, Katalin Burian: Expression and immunogenicity of proteins encoded by Chlamydia muridarum plasmid in different mouse strains, 7th Meeting of The European Society for Chlamydia Research July 1-6, 2012 VU University, Amsterdam, The Netherlands, 2012
Timea Mosolygo; Jozsef Korcsik, Emese Petra Balogh, Ildiko Faludi, Dezso P. Virok, Valeria Endresz, Katalin Burian: Analysis of the expression of different interleukin-17 cytokines in mice infected with Chlamydophila pneumoniae, 7th Meeting of The European Society for Chlamydia Research July 1-6, 2012 VU University, Amsterdam, The Netherlands, 2012
Dezso P. Virok, Katalin Filkor, Timea Mosolygo, Katalin Burian, Valeria Endresz, Judit Deak, István Nagy: mRNA sequencing of the Chlamydia trachomatis infected human neutrophil granulocyte transcriptome, 7th Meeting of The European Society for Chlamydia Research July 1-6, 2012 VU University, Amsterdam, The Netherlands, 2012
Mosolygó Tímea, Faludi Ildikó, Balogh Emese, Karai Adrienn, Kerekes Fanni, Endrész Valéria, Burián Katalin: A CHLAMYDIA MURIDARUM PLAZMID GÉNJEINEK KIFEJEZŐDÉSE ÉS IMMUNOGENITÁSA KÜLÖNBÖZŐ EGÉRTÖRZSEKBEN, A Magyar Immunológiai Társaság 41. Vándorgyűlése 2012. október 17-19. Debrecen, 2012
Tímea Mosolygó, József Korcsik, Emese Petra Balogh, Ildikó Faludi, Dezső P. Virók, Valéria Endrész, Katalin Burián: Chlamydophila pneumoniae re-infection triggers the production of IL-17A and IL-17E, important regulators of airway inflammation, Inflammation Research, 2013
Bogdanov A, Endrész V, Urbán S, Lantos I, Deák J, Burián K, Onder K, Ayaydin F, Balázs P, Virok DP.: Application of DNA Chip Scanning Technology for Automatic Detection of Chlamydia trachomatis and Chlamydia pneumoniae Inclusions., Antimicrob Agents Chemother. 2014 Jan;58(1):405-13. doi: 10.1128/AAC.01400-13. Epub 2013 Nov 4. PMID: 24189259 [PubMed - in process], 2014
Mosolygó T, Spengler G, Endrész V, Laczi K, Perei K, Burián K.: IL-17E Production Is Elevated in the Lungs of Balb/c Mice in the Later Stages of Chlamydia muridarum Infection and Re-infection., In Vivo. 2013 Nov-Dec;27(6):787-92. PMID: 24292583 [PubMed - in process, 2013
TÍMEA MOSOLYGÓ, GABRIELLA SPENGLER, EMESE PETRA BALOGH, VALÉRIA ENDRÉSZ, K LACZI, KATALIN PEREI, KATALIN BURIÁN: IL-17E PRODUCTION IS ELEVATED IN THE LUNGS OF BALB/C MICE IN THE LATER STAGES OF CHLAMYDIA MURIDARUM INFECTION AND REINFECTION, ACTA MICROBIOLOGICA ET IMMUNOLOGICA HUNGARICA 60:(Suppl.1) pp. 189-190. (2013), 2013
TÍMEA MOSOLYGÓ, EMESE PETRA BALOGH, ADRIENN KARAI, FANNI KEREKES, D VIRÓK, VALÉRIA ENDRÉSZ, ILDIKÓ FALUDI, KATALIN BURIÁN: EXPRESSION OF CHLAMYDIA MURIDARUM PLASMID GENES AND IMMUNOGENICITY OF PGP3 AND PGP4 IN DIFFERENT MOUSE STRAINS, ACTA MICROBIOLOGICA ET IMMUNOLOGICA HUNGARICA 60:(Suppl.1) pp. 188-189. (2013), 2013
ILDIKÓ LANTOS, ANITA BOGDANOV, VALÉRIA ENDRÉSZ, SZ URBÁN, JUDIT DEÁK, KATALIN BURIÁN, K ÖNDER, P BALÁZS, D P VIRÓK: APPLICATION OF DNA CHIP SCANNING TECHNOLOGY FOR THE AUTOMATIC DETECTION OF CHLAMYDIA TRACHOMATIS AND CHLAMYDIA PNEUMONIAE INCLUSION, ACTA MICROBIOLOGICA ET IMMUNOLOGICA HUNGARICA 60:(Suppi.1) pp. 173-174. (2013), 2013
Mosolygó T, Faludi I, Balogh EP, Szabó ÁM, Karai A, Kerekes F, Virók DP, Endrész V, Burián K.: Expression of Chlamydia muridarum plasmid genes and immunogenicity of pGP3 and pGP4 in different mouse strains., Int J Med Microbiol. 2014 May;304(3-4):476-83. doi: 10.1016/j.ijmm.2014.02.005. Epub 2014 Feb 19. PMID: 24631212, 2014
Balogh EP, Mosolygó T, Tiricz H, Szabó AM, Karai A, Kerekes F, Virók DP, Kondorosi E, Burián K: Anti-chlamydial effect of plant peptides., Acta Microbiol Immunol Hung. 2014 Jun;61(2):229-39. doi: 10.1556/AMicr.61.2014.2.12. PMID: 24939689, 2014
Mosolygó T, Szabó AM, Balogh EP, Faludi I, Virók DP, Endrész V, Samu A, Krenács T, Burián K: Protection promoted by pGP3 or pGP4 against Chlamydia muridarum is mediated by CD4(+) cells in C57BL/6N mice., Vaccine. 2014 Sep 8;32(40):5228-33. doi: 10.1016/j.vaccine.2014.07.039. Epub 2014 Jul 29. PMID: 25077421, 2014
Spengler G, Takács D, Horváth A, Szabó AM, Riedl Z, Hajós G, Molnár J, Burián K: Efflux pump inhibiting properties of racemic phenothiazine derivatives and their enantiomers on the bacterial AcrAB-TolC system., In Vivo. 2014 Nov-Dec;28(6):1071-5. PMID: 2539880, 2014
Emese Petra Balogh, Tímea Mosolygó, Adrienn Karai, Fanni Kerekes, Hilda Tiricz, Dezső Virók, Éva Kondorosi, Katalin Burián: Plant peptides – the natural antibiotic, In: Belhumeur P, Dozois C, Lamarre A (szerk.) XIVth International Congress of Bacteriology and Applied Microbiology, International Union of Microbiological Societies Cong, 2014
Gabriella Spengler, Daniella Takács, Ádám Horváth, Zsuzsanna Riedl, György Hajós, József Molnár, Katalin Burián: The role of chirality in the efflux pump inhibiting properties of phenothiazine derivatives on the bacterial AcrAB-TolC system, In: Belhumeur P, Dozois C, Lamarre A (szerk.) XIVth International Congress of Bacteriology and Applied Microbiology, International Union of Microbiological Societies Cong, 2014
Tímea Mosolygó, Ildikó Faludi, Emese P Balogh, Ágnes M Szabó, Dezső P Virók, Valéria Endrész, Katalin Burián: Protective immune response induced by immunisation with pGP3 and pGP4 chlamydial plasmid proteins is mediated by CD4+ cells, In: Belhumeur P, Dozois C, Lamarre A (szerk.) XIVth International Congress of Bacteriology and Applied Microbiology, International Union of Microbiological Societies Cong, 2014
Ildikó Lantos, Tímea Mosolygó, D Virók, Katalin Burián, Valéria Endrész: Chlamydophila pneumoniae infection accelerates atherosclerosis development in "APOB100ONLY/LDLR-/-" and APOE-/- mouse strains in different manner, In: A Magyar Mikrobiológiai Társaság 2014. évi Nagygyűlése és EU FP7 PROMISE Regional Meeting. 82 p. Konferencia helye, ideje: Keszthely, Magyarország, 2014.10.15-2014.1, 2014
Tímea Mosolygó, Ágnes M Szabó, Emese P Balogh, Virág Kiss, L Galisz, D P Virók, Valéria Endrész, Katalin Burián: Protection promoted by PGP3 or PGP4 against Chlamydia muridarum is mediated by CD4+ cells in C57BL / 6N mice, In: A Magyar Mikrobiológiai Társaság 2014. évi Nagygyűlése és EU FP7 PROMISE Regional Meeting. 82 p. Konferencia helye, ideje: Keszthely, Magyarország, 2014.10.15-2014.1, 2014




 

Events of the project

  
2023-07-19 12:46:21
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Laboratóriumi Medicina Intézet (Szegedi Tudományegyetem), Új kutatóhely: Orvosi Mikrobiológiai és Immunbiológiai Intézet (Szegedi Tudományegyetem).
2023-06-27 11:01:07
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Orvosi Mikrobiológiai és Immunbiológiai Intézet (Szegedi Tudományegyetem), Új kutatóhely: Laboratóriumi Medicina Intézet (Szegedi Tudományegyetem).



Back »