Studies on the host response to infection in the circulatory system

Sammanfattning: Popular Abstract in Arabic Vårt immunförsvar är fantastiskt. Dagligen exponeras vi för bakterier, virus och andra sjukdomsalstrande mikroorganismer och i allra flesta fall besegrar vårt immunförsvar detta hot utan problem. I sällsynta fall uppstår det dock en situation då bakterier lyckas undvika vårt initiala immunförsvar, sprids i kroppen och orsakar blodförgiftning (sepsis). Vid detta tillstånd kommer vårt mycket potenta immunförsvar att överreagera vilket kan få fatala konsekvenser för individen. Sepsis orsakas således av en komplex interaktion mellan vårt immunförsvar och bakterier, där unika egenskaper hos båda aktörer påverkar sjukdomsförloppet. Det är framför allt interaktionen mellan värd och bakterier samt kroppens kraftfulla immunförsvar som är associerat med blodförgiftning, som jag har studerat i min avhandling. Under min avhandlingstid har jag använt mig av två olika tillvägagångssätt för att studera sepsis, vilket har resulterat i 5 delarbeten.I de första två delarbetena har jag studerat individuella molekylära mekanismer involverade i värd-bakterie interaktion med primärt fokus på kopplingen mellan koagulationssystemet och vårt immunförsvar. Koagulationsrubbningar är en vanlig komplikation vid invasiva infektionssjukdomar och i delarbete I har jag undersökt om huruvida ett ytprotein (M1 protein) från bakterien streptokocker (Streptococcus pyogenes) kan påverka vårt koagulationssystem. Resultaten visar att M1 proteinet har förmågan att aktivera monocyter (en sorts vit blodkropp) så att de uttrycker proteinet Tissue factor (TF) på cellytan. TF aktiverar i sin tur koagulationssystemet så att blodet koagulerar. Resultaten antyder således att M1 proteinet kan bidra till de koagulationsrubbningar som är associerade med blodförgiftning. I det andra delarbetet har jag undersökt hur koagulationssystemet deltar i försvaret mot bakterier. Protein C inhibitor (PCI) är involverat i koagulationssystemet och kan förhindra att blodet koagulerar. I delarbete II påvisas en ny funktion för PCI, nämligen dess förmåga att döda bakterier genom att perforera bakteriens cellvägg. Resultaten visar också att PCI anrikas vid en infektionshärd vilket pekar på att proteinet har en viktig roll i vårt immunförsvar. Vid sepsis överreagerar immunförsvaret. Detta är ett komplicerat och mycket farligt tillstånd som involverar många olika aktörer i immunförsvaret vid olika tidpunkter under sjukdomsförloppet. I delarbeten III-V har jag använt mig av en kombination av olika masspektrometriska metoder för att studera och analyser det komplexa molekylära samspelet som sker när immunförsvaret blir ”överaktiverat”. Med masspektrometri kan man analysera och kvantifiera många protein samtidigt. I delarbete III har jag studerat neutrofiler som är kroppens vanligaste vita blodkropp. Neutrofilen spelar en viktig roll både i vårt immunförsvar och vid sjukdomsutvecklingen av blodförgiftning. Med masspektrometriska analyser har jag kvantitativt kartlagt vilka protein som utsöndras när neutrofilen aktiveras samt studerat hur mycket av dessa proteiner som uttrycks vid blodförgiftning. Denna information är potentiellt viktigt för att förstå neutrofilens molekylära bidrag till sjukdomsutvecklingen av sepsis. I delarbete IV har jag använt mig av en nyutvecklad masspektrometrisk analysmetod (SWATH-MS) för att undersöka blodets molekylära sammansättning och hur detta förändras under ett infektionsförlopp. Med SWATH-MS så karaktäriseras först proteininnehållet i det biologiskt material och därefter digitaliseras information och förvaras i ett digitalt bibliotek. I mitt arbete kommer således det digitala biblioteket representerar det molekylära samspelet som sker i blodet vid sepsis. Då informationen är sparad digitalt ger det möjligheten att återvända till det digitala biblioteket och studera det protein man är intresserad av. Detta skapar möjligheter att integrera tidigare och framtida experimentella observationer inom sepsisforskning. Detta skapar en fantastisk möjlighet att integrera föregående och framtida experimentella observationer inom sepsisforskning. I det femte och sista delarbetet har jag studerat proteinuttrycket i musblod och analyserat hur detta förändras vid infektionssjukdomar. Jag har därefter jämfört resultatet med människa. Djurstudier utgör en viktig del inom grundforskning men det finns skillnader mellan olika arter vilket försvårar tolkningen av experimentell data. Intentionen med det sista delarbetet är att kartlägga likheter och skillnader på molekylärnivå mellan människa och mus. Förhoppningsvis kan denna information vara till hjälp för framtida forskningsarbeten. Sammantaget belyser denna avhandling det komplexa samspelet mellan värd och bakterie och förhoppningsvis bidrar det till en ökad förståelse för denna process. Kombinationen av olika masspektrometriska analysmetoder för att studera sepsis är ett nytt tillvägagångsätt. Förhoppningsvis kommer det kunna underlätta och i slutändan förbättra forskningsfältet inom sepsis.