Peptide methionine sulfoxide reductase contributes to the maintenance of adhesins in three major pathogens.

Pathogenic bacteria rely on adhesins to bind to host tissues. Therefore, the maintenance of the functional properties of these extracellular macromolecules is essential for the pathogenicity of these microorganisms. We report that peptide methionine sulfoxide reductase (MsrA), a repair enzyme, contributes to the maintenance of adhesins in Streptococcus pneumoniae, Neisseria gonorrhoeae, and Escherichia coli. A screen of a library of pneumococcal mutants for loss of adherence uncovered a MsrA mutant with 75% reduced binding to GalNAcbeta1-4Gal containing eukaryotic cell receptors that are present on type II lung cells and vascular endothelial cells. Subsequently, it was shown that an E. coli msrA mutant displayed decreased type I fimbriae-mediated, mannose-dependent, agglutination of erythrocytes. Previous work [Taha, M. K., So, M., Seifert, H. S., Billyard, E. & Marchal, C. (1988) EMBO J. 7, 4367-4378] has shown that mutants with defects in the pilA-pilB locus from N. gonorrhoeae were altered in their production of type IV pili. We show that pneumococcal MsrA and gonococcal PilB expressed in E. coli have MsrA activity. Together these data suggest that MsrA is required for the proper expression or maintenance of functional adhesins on the surfaces of these three major pathogenic bacteria.

Innovative analytical strategies for the development of sensor devices and mass spectrometry methods

Il lavoro presentato in questa tesi di Dottorato è incentrato sullo sviluppo di strategie analitiche innovative basate sulla sensoristica e su tecniche di spettrometria di massa in ambito biologico e della sicurezza alimentare. Il primo capitolo tratta lo studio di aspetti metodologici ed applicativi di procedure sensoristiche per l’identificazione e la determinazione di biomarkers associati alla malattia celiaca. In tale ambito, sono stati sviluppati due immunosensori, uno a trasduzione piezoelettrica e uno a trasduzione amperometrica, per la rivelazione di anticorpi anti-transglutaminasi tissutale associati a questa malattia. L’innovazione di questi dispositivi riguarda l’immobilizzazione dell’enzima tTG nella conformazione aperta (Open-tTG), che è stato dimostrato essere quella principalmente coinvolta nella patogenesi. Sulla base dei risultati ottenuti, entrambi i sistemi sviluppati si sono dimostrati una valida alternativa ai test di screening attualmente in uso per la diagnosi della celiachia. Rimanendo sempre nel contesto della malattia celiaca, ulteriore ricerca oggetto di questa tesi di Dottorato, ha riguardato lo sviluppo di metodi affidabili per il controllo di prodotti “gluten-free”. Il secondo capitolo tratta lo sviluppo di un metodo di spettrometria di massa e di un immunosensore competitivo per la rivelazione di prolammine in alimenti “gluten-free”. E’ stato sviluppato un metodo LC-ESI-MS/MS basato su un’analisi target con modalità di acquisizione del segnale selected reaction monitoring per l’identificazione di glutine in diversi cereali potenzialmente tossici per i celiaci. Inoltre ci si è focalizzati su un immunosensore competitivo per la rivelazione di gliadina, come metodo di screening rapido di farine. Entrambi i sistemi sono stati ottimizzati impiegando miscele di farina di riso addizionata di gliadina, avenine, ordeine e secaline nel caso del sistema LC-MS/MS e con sola gliadina nel caso del sensore. Infine i sistemi analitici sono stati validati analizzando sia materie prime (farine) che alimenti (biscotti, pasta, pane, etc.). L’approccio sviluppato in spettrometria di massa apre la strada alla possibilità di sviluppare un test di screening multiplo per la valutazione della sicurezza di prodotti dichiarati “gluten-free”, mentre ulteriori studi dovranno essere svolti per ricercare condizioni di estrazione compatibili con l’immunosaggio competitivo, per ora applicabile solo all’analisi di farine estratte con etanolo. Terzo capitolo di questa tesi riguarda lo sviluppo di nuovi metodi per la rivelazione di HPV, Chlamydia e Gonorrhoeae in fluidi biologici. Si è scelto un substrato costituito da strips di carta in quanto possono costituire una valida piattaforma di rivelazione, offrendo vantaggi grazie al basso costo, alla possibilità di generare dispositivi portatili e di poter visualizzare il risultato visivamente senza la necessità di strumentazioni. La metodologia sviluppata è molto semplice, non prevede l’uso di strumentazione complessa e si basa sull’uso della isothermal rolling-circle amplification per l’amplificazione del target. Inoltre, di fondamentale importanza, è l’utilizzo di nanoparticelle colorate che, essendo state funzionalizzate con una sequenza di DNA complementare al target amplificato derivante dalla RCA, ne permettono la rivelazione a occhio nudo mediante l’uso di filtri di carta. Queste strips sono state testate su campioni reali permettendo una discriminazione tra campioni positivi e negativi in tempi rapidi (10-15 minuti), aprendo una nuova via verso nuovi test altamente competitivi con quelli attualmente sul mercato.

Azurin of pathogenic Neisseria spp. is involved in defense against hydrogen peroxide and survival within cervical epithelial cells

Laz, a lipid-modified azurin of the human pathogens Neisseria gonorrhoeae and Neisseria meningitidis, is involved in defense against oxidative stress and copper toxicity; laz mutant strains are hypersensitive to hydrogen peroxide and copper. The N. gonorrhoeae laz mutant also has decreased survival in an ex vivo primary human ectocervical epithelial assay.

Host-bacteria interactions : Host cell responses and bacterial pathogenesis

Helicobacter pylori colonizes the human stomach, where it causes gastritis that may develop into peptic ulcer disease or cancer when left untreated. Neisseria gonorrhoeae colonizes the urogenital tract and causes the sexually transmitted disease gonorrhea. In contrast, Lactobacillus species are part of the human microbiota, which is the resident microbial community, and are considered to be beneficial for health. The first host cell types that bacteria encounter when they enter the body are epithelial cells, which form the border between the inside and the outside, and macrophages, which are immune cells that engulf unwanted material.       The focus of this thesis has been the interaction between the host and bacteria, aiming to increase our knowledge of the molecular mechanisms that underlie the host responses and their effects on bacterial pathogenicity. Understanding the interactions between bacteria and the host will hopefully enable the development of new strategies for the treatment of infectious disease. In paper I, we investigated the effect of N. gonorrhoeae on the growth factor amphiregulin in cervical epithelial cells and found that the processing and release of amphiregulin changes upon infection. In paper II, we examined the expression of the transcription factor early growth response-1 (EGR1) in epithelial cells during bacterial colonization. We demonstrated that EGR1 is rapidly upregulated by many different bacteria. This upregulation is independent of the pathogenicity, Gram-staining type and level of adherence of the bacteria, but generally requires viable bacteria and contact with the host cell. The induction of EGR1 is mediated primarily by signaling through EGFR, ERK1/2 and β1-integrins. In paper III, we described the interactions of the uncharacterized protein JHP0290, which is secreted by H. pylori, with host cells. JHP0290 is able to bind to several cell types and induces apoptosis and TNF release in macrophages. For both of these responses, signaling through Src family kinases and ERK is essential. Apoptosis is partially mediated by TNF release. Finally, in paper IV, we showed that certain Lactobacillus strains can reduce the colonization of H. pylori on gastric epithelial cells. Lactobacilli decrease the gene expression of SabA and thereby inhibit the binding mediated by this adhesin.

Rastreio de Infeções Sexualmente Transmissíveis não víricas nos adolescentes: qual o estado da arte

As infeções sexualmente transmissíveis (IST) constituem um problema persistente de saúde pública, sendo os adolescentes e adultos jovens os que apresentam as taxas de prevalência mais elevadas para algumas IST. As IST não víricas nos países desenvolvidos incluem a Chlamydia Trachomatis, a Neisseria gonorrhoeae, o Treponema pallidume a Trichomonas vaginalis. A deteção precoce das IST não víricas tem impacto positivo a nível individual e na saúde pública: permite instituição atem- pada de tratamento adequado, a redução de transmissão entre parceiros, bem como reduzir as complicações a longo prazo, nomeadamente doença inflamatória pélvica, dor pélvica crónica, gravidez ectópica e infertilidade. Várias sociedades médicas internacionais publicaram recomendações para o rastreio de algumas IST não víricas em de- terminados grupos. Em Portugal, a Direção Geral de Saúde (DGS) atualizou em 2014 a norma sobre a notificação obrigatória de doenças transmissíveis, que inclui a gonorreia, a sífilis e a infeção por Chlamydia Trachomatis. Não obstante, os estudos sobre a epidemiologia de IST são parcos em Portugal e apenas recentemente foi contemplado o rastreio oportunístico de infeção genital por Chlamydia Trachomatis no Plano Nacional de Saúde 2011-2016. O médico de família através da sua abordagem holística centrada na pessoa, no seu contexto familiar e social (focando antecedentes pessoais / comportamentos de risco) tem necessariamente um papel determinante na prevenção primária e no rastreio das IST.

Association of human papillomavirus and Chlamydia trachomatis with intraepithelial alterations in cervix samples

The influence of different infectious agents and their association with human papillomavirus (HPV) in cervical carcinogenesis have not been completely elucidated. This study describes the association between cytological changes in cervical epithelium and the detection of the most relevant aetiological agents of sexually transmitted diseases. Samples collected from 169 patients were evaluated by conventional cytology followed by molecular analysis to detect HPV DNA, Chlamydia trachomatis , herpes simplex virus 1 and 2, Neisseria gonorrhoeae , Mycoplasma genitalium , Trichomonas vaginalis, and Treponema pallidum , besides genotyping for most common high-risk HPV. An association between cytological lesions and different behavioural habits such as smoking and sedentariness was observed. Intraepithelial lesions were also associated with HPV and C. trachomatis detection. An association was also found between both simple and multiple genotype infection and cytological changes. The investigation of HPV and C. trachomatis proved its importance and may be considered in the future for including in screening programs, since these factors are linked to the early diagnosis of patients with precursor lesions of cervical cancer.

Modelo predictivo para uso del condón y consumo de alcohol como conductas de riesgo relacionadas con el contagio de VIH/SIDA en trabajadoras sexuales de Bogotá- 2015

Objetivo: Determinar un modelo predictivo para uso del condón y consumo de alcohol como conductas de riesgo relacionadas el contagio de VIH/Sida en mujeres trabajadoras sexuales de la ciudad de Bogotá en el año 2015. Métodos Estudio de tipo transversal con diseño observacional, se tomaron 255 mujeres trabajadoras sexuales de la ciudad de Bogotá; La información analizada fue tomada del estudio realizado en cinco ciudades de Colombia en el año 2015, las hipótesis planteadas se soportaron en la asociación entre las condiciones sociodemográficas, de conocimiento, practicas, hábitos, apoyo social y de ocupación propia de las mujeres trabajadoras sexuales que podían explicar y predecir la adopción de conductas riesgosas para VIH/sida como son el uso del condón y el consumo de alcohol en ejercicio de su ocupación. Resultados El promedio de edad de inicio en el trabajo sexual fue 22,1±7,1 años, tres cuartas partes son solteras y residen en estrato dos y tres; el 96,5% dijo usar el condón con el último cliente y el 27,8% de ellas consumió alcohol durante su último servicio. En la conducta de riesgo uso del condón, se encontraron asociados entre otras, la edad [OR=1,10(1,03-1,17)], vivir en estrato dos [OR=7,7(1,5-39,5)], el ingreso por trabajo sexual [OR=1,0(1,0-1,0)], la disponibilidad del condón para el servicio [OR=0,03(0,008-0,16)] y contar con otro método de planificación (ligadura de trompas) [OR=4,47(1,0-18,3)]. En la conducta de riesgo consumo de alcohol, se encontró asociado ente otros: estrato socioeconómico dos [OR=5,8(1,54-22,3)], nivel de escolaridad secundaria [OR=0,12(0,16-0,96)], vivir con otros familiares [OR=3,45(1,7-7,02)], ingreso por trabajo sexual [OR=1,0(1,0-1,0)] y el sitio donde se ofrece el servicio [OR=0,07(0,04-0,15)]. Después de ajustar, se encontró que las variables que mejor explican el uso del condón fueron edad [OR=1,1(1,02-1,17)] y disponibilidad del condón [OR=0,04(0,008-0,024)], el modelo tuvo poca sensibilidad 33,3% y buena capacidad predictiva (84,6%). Las variables que mejor explicaron el consumo de alcohol durante el servicio fueron edad [OR= 0,95(0,91-0,98)], Número de clientes por semana [OR=0,9(0,90-0,98)], sitio donde ofrece el servicio [OR=7,1(3,45-14,8)], y estrato socioeconómico [OR=1,8 (0,90-3,83)], resultando un modelo con buena sensibilidad (71,8%) y buena capacidad predictiva (86,4%). Conclusiones Aspectos como la edad, el estrato socioeconómico, escolaridad, estado civil, ingreso económico por trabajo sexual, edad de inicio en el trabajo sexual, número de clientes antiguos en la última semana, disponibilidad del condón para prestar el servicio y ligadura de trompas como método diferente de planificación, se asociaron estadísticamente con el uso del condón. Sin embargo al ajustar las variables solo la edad y la disponibilidad del condón se mantuvieron como variables explicativas. Cabe anotar, que aunque el modelo mostró buena capacidad predictiva (84,6%), la precisión en sus estimaciones fue baja debido a la poca frecuencia del no uso del condón con el ultimo cliente (3,5%), y la sensibilidad del modelo apenas fue del 33,3%. Por otro lado, factores como la edad, el estrato socioeconómico, nivel educativo, ingreso económico, sitio de oferta del servicio, composición familiar, número de hijos, número de clientes atendidos en la última semana y número de clientes antiguos mostraron asociación estadística con el consumo de alcohol. Sin embargo, al ajustar las variables solo edad, estrato socioeconómico, sitio donde se ofrece el servicio y número de clientes por semana mantuvieron asociación estadística; observándose además que el estrato socioeconómico (uno y dos) y sitio donde se ofrece el servicio (establecimiento), son factores de riesgo para el consumo de alcohol en ejercicio de la ocupación y la poca edad y un número reducido de clientes por semana se comportan como factores de protección para el consumo de alcohol. El modelo predictivo que se desarrolló para la conducta de riesgo de consumo de alcohol, con una sensibilidad del 71,8% y un poder predictivo del 86,4%. .