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status_changed: 2019-06-12 05:41:22
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Fröhlich, Benjamin
title: Haemoglobinopathies and the Protection Against
Severe Malaria: Probing Cytoadhesion and Mechanics
of Plasmodium falciparum Infected Erythrocytes
title_de: Hämoglobinopathien und der Schutz vor schwerer Malaria: Untersuchung von Zelladhäsion und
Zellmechanik von Plasmodium falciparum infizierten Erythrozyten
subjects: ddc-530
divisions: i-120300
divisions: i-130001
divisions: i-911700
adv_faculty: af-13
abstract: Haemoglobinopathies and the Protection Against Severe Malaria: Probing Cytoadhesion and
Mechanics of Plasmodium falciparum Infected Erythrocytes
Aim of this thesis was the probing of the cytoadhesion and the mechanical properties of
Plasmodium falciparum infected human wildtype and haemoglobinopathic erythrocytes, to shed
light on the protection mechanism against severe malaria associated with haemoglobin
polymorphisms.
In Chapter 3, the cytoadhesion of infected wildtype and haemoglobinopathic erythrocytes was
probed using solid-supported lipid bilayers functionalized with CD36 or ICAM-1, acting as in vitro
endothelial cell membrane models. Under static conditions, the binding strength was quantified
in terms of the critical pressure of detachment based on cell detachment by laser induced pressure
waves. Additionally, the number of binding events and the critical shear stress of detachment
were determined based on classical parallel plate flow experiments at physiological relevant
shear stresses. Furthermore, the shear stress dependent changes in tight adhesion area were
investigated based on label-free reflection interference contrast microscopy.
In Chapter 4, the parasite induced changes to the erythrocyte mechanics were probed at different
parasite stages using label and contact-free flicker spectroscopy, yielding the membrane bending
modulus, the membrane tension, the harmonic membrane confinement by the cytoskeleton and
the apparent cytosolic viscosity.
Moreover, a comprehensive image of the intraerythrocytic parasite metabolism was generated
using quantitative scanning X-ray fluorescence microscopy.
abstract_translated_text: Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Zelladhäsion und der mechanischen Eigenschaften
von Plasmodium falciparum infizierten menschlichen wildtyp und hämglobinopatischen
Erythrozyten, um den Schutzmechanism gegen schwere Malariaverläufe, der mit Hämoglobin
Polymorphismen assoziiert wird, zu beleuchten.
In Kapitel 3 wurde die Zelladhäsion von infizierten wildtyp und hämoglobinopatischen
Erythrozyten mit Hilfe von festkörpergestützten mit CD36 oder ICAM-1 funktionalisierten
Lipiddoppelschichten untersucht, die als in vitro Modell der Enothelzellmembrane dienten. Unter
statischen Bedingungen wurde die Bindungstärke durch den kritschen Ablösedruck quantifiziert,
basierend auf der Zellablösung durch Laser induzierte Druckwellen. Zusätzlich wurde die Zahl der
Bindungsereignisse und die kritische Ablösescherspannung unter physiologisch relevanten
Scherspannungen in klassischen Flusskammerexperimenten bestimmt. Darüber hinaus wurde
durch labelfreie Interferenzreflexionsmokroskopie die Veränderungen der Adhäsionsfläche in
Abhängigkeit der Scherspannung untersucht.
In Kapitel 4 wurden die, durch den Parasiten hervorgerufenen, Veränderungen der
Erythrozytenmechanik für verschiedene Parasitenentwicklungsstadien mit labelfreier und
kontaktfreier Flicker Spektroskopie untersucht, die detailierte Auskünfte über den
Membranbiegemodulus, die Membranspannung, das harmonische Membranenconfinement
durch das Zytoskelett und die effektive Zytosolviskosität gaben.
Ferner wurde durch quantitative Röntgenstrahlenfluoereszenzmikroskopie ein umfangreiches
Bild des intraerythrozytischen Parasitenmetabolimus erstellt.
abstract_translated_lang: ger
date: 2019
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00026533
ppn_swb: 166784220X
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-265330
date_accepted: 2019-06-05
advisor: HASH(0x55e0f7f85208)
language: eng
bibsort: FROHLICHBEHAEMOGLOBI2019
full_text_status: public
citation:   Fröhlich, Benjamin  (2019) Haemoglobinopathies and the Protection Against Severe Malaria: Probing Cytoadhesion and Mechanics of Plasmodium falciparum Infected Erythrocytes.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/26533/1/Dissertation_Froehlich.pdf