Part I: The abortive infection of bacteriophage øx174 at low temperatures. Part II: The early stages in the process of infection by bacteriophage øx174

Part I

The infection of E. coli by ΦX174 at 15°C is abortive; the cells are killed by the infection but neither mature phage nor SS (single-stranded) DNA are synthesized. Parental RF (replicative form) is formed and subsequently replicated at 15°C. The RF made at 15°C shows normal infectivity and full competence to act as precursor to progeny SS DNA after an increase in temperature to 37°C. The investigations suggest that all of the proteins required for SS DNA synthesis and phage maturation are present in the abortive infection at 15°C.

Three possible causes are suggested for the abortive infection at 15°C: (a) A virus-coded protein whose role is essential to the infection is made at 15°C and assumes its native conformation, but its rate of activity is too low at this temperature to sustain the infection process. (b) Virus maturation may involve the formation of a DNA-protein complex and conformational changes which have an energy threshold infrequently reached at 15°C. (c) A host-coded protein present in uninfected cells, and whose activity is essential to the infection at all temperatures, but not to the host at 15°C, is inactive at 15°C. An hypothesis of this type is offered which proposes that the temperature-limiting factor in SS DNA synthesis in vivo may reflect a temperature-dependent property of the host DNA polymerase.

Part II

Three distinct stages are demonstrated in the process whereby ΦX174 invades its host: (1) Attachment: The phage attach to the cell in a manner that does not irreversibly alter the phage particle and which exhibits "single-hit" kinetics. The total charge on the phage particle is demonstrated to be important in determining the rate at which stable attachment is effected. The proteins specified by ΦX cistrons II, III and VII play roles, which may be indirect, in the attachment reaction. (2) Eclipse: 'The attached phage undergo a conformational change. Some of the altered phage particles spontaneously detach from the cell (in a non-infective form) while the remainder are more tightly bound to the cell. The altered phage particles detached (spontaneously or chemically) from such complexes have at least 40% of their DNA extruded from the phage coat. It is proposed that this particle is, or derives from, a direct intermediate in the penetration of the viral DNA.

The kinetics for the eclipse of attached phage particles are first-order with respect to phage concentration and biphasic; about 85% of the phage eclipse at one rate (k = 0.86 min^-1) and the remainder do so at a distinctly lesser rate (k = 0.21 min^-1).

The eclipse event is very temperature-dependent and has the relatively high Arrhenius activation energy of 36.6 kcal/mole, indicating the cooperative nature of the process. The temperature threshold for eclipse is 17 to 18°C.

At present no specific ΦX cistron is identified as affecting the eclipse process. (3) DNA penetration: A fraction of the attached, eclipsed phage particles corresponding in number to the plaque-forming units complete DNA penetration. The penetrated DNA is found in the cell as RF, and the empty phage protein coat remains firmly attached to the exterior of the cell. This step is inhibited by prior irradiation of the phage with relatively high doses of UV light and is insensitive to the presence of KCN and NaN₃. Temporally excluded superinfecting phages do not achieve DNA penetration.

Both eclipsed phage particles and empty phage protein coats may be dissociated from infected cells; some of their properties are described.

Bacterial production of nitrate in aquatic systems: progress report. Nitrate-loss processes in raw water

This short interim progress report builds on previous progress reports which have described the quantification of the process both within and between lakes of different degrees of eutrophication. These data indicated that slight changes in methodology, particularly when investigating sediment deposits, could grossly affect the measured activity. The aim of the present research was an attempt to rationalize these differences. If this could be achieved it would enable meaningful interpretation of published data obtained using different methods and therefore enlarge the available database. In addition some observations have been made on the production of nitrite by Grasmere profundal sediment slurries sampled during the circulation period.

Variation in bacterial populations in time and space

Obtaining a reliable estimate of the bacterial population is one of the main problems facing the bacterial ecologist. The author discusses the various methods available and concludes that the observed variability in bacterial populations depends on the sampling interval used.

Decomposition in lake sediments: bacterial action and interaction

This review discusses the processes involved in the decomposition of organic carbon derived initially from structural components of algae and other primary producers. It describes how groups of bacteria interact in time and space in a eutrophic lake. The relative importance of anaerobic and aerobic processes are discussed. The bulk of decomposition occurs within the sediment. The role of bacteria in the nitrogen cycle and the iron cycle, and in sulphate reduction and methanogenesis as the terminal metabolism of organic carbon are described.

Viruses and drinking water

There is no evidence to indicate that there is a risk of acquiring a virus infection through the consumption of properly treated drinking water, provided the integrity of the distribution system is maintained and there is no post-treatment contamination. The consumption of inadequately treated, untreated or post-treatment contaminated water is, however, associated with a risk of hepatitis A, hepatitis E and viral gastroenteritis. The use of the standard bacterial indicators for water monitoring provides an adequate safeguard against viral contamination.

Atividade pró-trombótica da toxina ExoU de Pseudomonas aeruginosa detectada em modelos experimentais in vivo e in vitro

Pseudomonas aeruginosa é um importante agente de pneumonia, particularmente em pacientes submetidos à ventilação mecânica, que pode evoluir para sepse, com elevadas taxas de letalidade. Na sepse, o processo inflamatório sistêmico exacerbado favorece o desequilíbrio entre as vias de coagulação e fibrinólise e a instalação de um estado pró-coagulante, com o aparecimento de trombose microvascular, coagulação intravascular disseminada e falência de múltiplos órgãos. Conhecendo a potente atividade pró-inflamatória da toxina ExoU produzida por P. aeruginosa, decorrente de sua atividade fosfolipásica A2, o objetivo desta tese foi investigar seu potencial de indução de alterações hemostáticas relacionadas à patogênese da sepse. Utilizando modelo de sepse em camundongos inoculados, por via intratraqueal, com suspensões de P. aeruginosa produtora de ExoU (PA103) ou de cepa com deleção do gene exoU, não produtora da toxina, foi mostrado que ExoU determinou maior gravidade da infecção, maior taxa de letalidade, leucopenia, trombocitose, hiperpermeabilidade vascular e transudação plasmática, evidenciadas, respectivamente, pela maior concentração de proteínas nos lavados broncoalveolares (LBAs) e acúmulo do corante Azul de Evans, previamente inoculado nos animais, por via endovenosa, no parênquima renal. ExoU favoreceu, também, a ativação plaquetária, confirmada pela maior concentração de plaquetas expressando P-selectina em sua superfície, maior número de micropartículas derivadas de plaquetas e maior concentração plasmática de tromboxano A2. A histopatologia dos pulmões e rins dos animais infectados com PA103 confirmou a formação de microtrombos, que não foram detectados nos animais controles ou infectados com a cepa mutante. Nos pulmões, a produção de ExoU determinou intensa resposta inflamatória com maior concentração de leucócitos totais e polimorfonucleados, interleucina-6 e fator de necrose tumoral-α nos LBAs. A análise imunohistoquímica mostrou intensa deposição de fibrina nos alvéolos e septos interalveolares. A atividade pró-coagulante dependente do fator tissular detectada nos LBAs dos camundongos infectados com PA103 foi independente da produção do inibidor da via de ativação do fator tissular (TFPI), mas associada ao aumento da produção do inibidor do ativador do plasminogênio-1 (PAI-1). Para investigar a participação do fator de ativação plaquetária (PAF) na liberação de PAI-1, foi pesquisada a atividade da enzima PAF-acetil-hidrolase (PAF-AH) nos LBAs dos camundongos. A atividade de PAF-AH apresentou-se significativamente elevada nos LBA dos camundongos infectados com PA103. O tratamento dos animais com um inibidor do PAF, antes da infecção, resultou na diminuição significativa das concentrações de PAI-1 e de leucócitos totais, bem como da atividade pró-coagulante dos LBAs. In vitro, ExoU induziu maior expressão do RNA mensageiro de PAI-1 e maior liberação da proteína PAI-1 nos sobrenadantes de células epiteliais respiratórias da linhagem A549. O tratamento das células A549 com um anticorpo anti-receptor de PAF, antes da infecção, reduziu significativamente a concentração de PAI-1 nos sobrenadantes de células infectadas com a cepa selvagem. Estes resultados demonstraram um novo mecanismo de virulência de P. aeruginosa através da atividade pró-trombótica de ExoU e a possibilidade de utilização da identificação de ExoU em isolados clínicos de pacientes graves como um marcador prognóstico para estes pacientes.

Papel das hemaglutininas 67-72p de Corynebacterium diphtheriae na ligação a proteínas plasmáticas, superfícies celulares, invasão e indução de apoptose

Corynebacterium diphtheriae pode ser isolado tanto de quadros de difteria clássica, quanto de infecções sistêmicas, como endocardite. O fibrinogênio (Fbn) e a fibronectina (Fn) são glicoproteínas presentes na matriz extracelular de tecidos conjuntivos. A influência destas proteínas na patogênese das infecções locais e invasivas causadas por C. diphtheriae é objeto de estudo devido ao fato do bacilo diftérico poder ser encontrado em lesões nas quais o Fbn e a Fn são predominantes, incluindo a pseudomembrana diftérica e vegetações cardíacas presentes na endocardite infecciosa. São crescentes as evidências de que o C. diphtheriae pode, além de aderir, ser internalizado por células em cultura. No presente estudo, investigou-se a participação de C. diphtheriae e das proteínas de superfície 67-72p na aderência à Fn e ao Fbn de plasma humano e a eritrócitos. A aderência às células HEp-2 e internalização também foram analisadas. A participação de 67-72p nos mecanismos de morte celular foi avaliada através das colorações por Azul de Tripan e 46-diamidino-2-fenil indol (DAPI), pelo ensaio de redução utilizando dimetil-tiazol-difenil tetrazólio (MTT) e por citometria de fluxo. As 67-72p foram extraídas da superfície da amostra toxigênica C. diphtheriae subsp. mitis CDC-E8392 através de processos mecânicos e precipitação com sulfato de amônio saturado. Análises por SDS-PAGE e immunoblotting detectaram a presença das bandas protéicas de 67 e 72kDa nas amostras toxinogênicas e atoxinogênicas analisadas, as quais pertenciam aos biotipos fermentador e não fermentador de sacarose. C. diphtheriae foi capazes não só de formar agregados na presença de plasma de coelho, mas também de converter Fbn em fibrina independentemente da presença do gene tox. No entanto, a amostra atoxinogênica ATCC 27010 (tox-) foi menos aderente ao Fbn do que a homóloga ATCC 27012 (tox+). A interação bacteriana com eritrócitos foi inibida somente pela Fn. Ligações entre Fn e/ou Fbn com 67-72p foram demonstradas por dot blotting, ELISA e/ou ensaios utilizando fluorescência. As 67-72p foram capazes de inibir as interações bacterianas com o Fbn, indicando que 67-72p podem participar do processo de aderência do patógeno aos tecidos do hospedeiro. Através da microscopia óptica, demonstrou-se a ligação de 67-72p adsorvidas em microesferas de látex com células HEp-2. Anticorpos de coelho do tipo IgG anti 67-72p interferiram somente com a expressão do padrão de aderência do tipo difuso, normalmente apresentado pela amostra CDC-E8392. A Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e a inibição da internalização bacteriana pela IgG anti 67-72p ou por 67-72p indicaram o papel de 67-72p como invasina. Alterações do citoesqueleto de células HEp-2 com acumulação de actina polimerizada, induzida por microesferas sensibilizadas com 67-72p, foi observada pelo fluorescent actin staining (FAS) test. Foi visualizado um aumento no número de bactérias viáveis no compartimento intracelular após tratamento de células HEp-2 ou dos microrganismos com Fn. A presença de partículas de látex adsorvidas com 67-72p no interior de vacúolos frouxos em células HEp-2 sugeriu que estas proteínas podem causar efeito citotóxico. A avaliação através das colorações com Azul de Tripan, DAPI e os ensaios de redução utilizando MTT demonstraram um decréscimo na viabilidade de células tratadas com 67-72p. As mudanças morfológicas observadas 3 horas após o início do tratamento com 67-72p incluíram vacuolização, fragmentação nuclear e formação de corpúsculos apoptóticos. A citometria de fluxo revelou um decréscimo de 15,13% no volume/tamanho de células tratadas com 67-72p. Além disso, o ensaio utilizando Iodeto de Propídio (IP) e Anexina V (AV)-FITIC demonstrou que havia 66,1% de células vivas (IP-/AV-), 16,6% de células em apoptose inicial (IP-/AV+) e 13,8% de células em apoptose tardia ou necrose secundária. Em conclusão, as 67-72p estão diretamente envolvidas na interação com Fn e Fbn. As proteínas não fimbriais 67-72p são hemaglutininas implicadas na aderência a células respiratórias e na internalização. Além disso, estas proteínas podem atuar como fatores de virulência em potencial para induzir apoptose de células epiteliais nos estágios iniciais da difteria e nas infecções invasivas causadas pelo C. diphtheriae

Impacto da exposição fetal ao HIV-1 na função das células T e das células dendríticas de neonatos não infectados

A síndrome da imunodeficiência adquirida (AIDS), causada pelo vírus da imunodeficiência humana (HIV), é uma das epidemias mais impactantes do milênio e, desde o início, o número de mulheres jovens infectadas vem aumentando vertiginosamente, principalmente nos países em desenvolvimento onde muitas destas engravidam precocemente. Apesar da grande maioria dos casos de AIDS pediátrico no mundo resultar da transmissão vertical, aproximadamente dois terços dos neonatos expostos ao HIV durante a vida fetal não são contaminados. Neste sentido, seguindo as recomendações do consenso brasileiro (Ministério da Saúde), toda criança cuja transmissão vertical tenha sido descartada laboratorialmente não necessita de acompanhamento ambulatorial particularizado. Entretanto, resultados anteriores obtidos pelo nosso grupo demonstraram que, gestantes infectadas pelo HIV-1 que não controlam a carga viral plasmática (CVP), apresentam níveis elevados de citocinas inflamatórias e, no presente estudo, resultados revelam que neonatos não-infectados nascidos dessas gestantes apresentam anormalidades imunofuncionais no compartimento das células T do cordão umbilical quando expostos in vitro a ativadores policlonais, mas não aos antígenos do HIV-1. Ademais, quando comparada a neonatos não expostos, a ativação in vitro das células T de neonatos expostos ao HIV-1 com anti-CD3/anti-CD28 induziu a produção de níveis elevados de IL-17 e reduzidos de IL-10. Interessantemente, essa tendência das células T em secretar IL-17 parece estar relacionada à liberação de níveis elevados de IL-23 pelas células dendríticas derivadas de monócitos do sangue do cordão umbilical estimuladas com lipopolissacarídeo bacteriano. Uma ausência de sensibilização uterina aos antígenos do HIV-1 sugere que essas alterações possam traduzir um efeito adverso da produção elevada de citocinas inflamatórias maternas sobre o sistema imune do neonato, o que pode desequilibrar os eventos envolvidos na maturação e homeostasia imune fetal e neonatal, favorecendo o predomínio de fenótipos Th anômalos, tal como Th17. Essa hiper-responsividade das células Th17 pode vir a comprometer não apenas a capacidade da criança em responder de forma adequada a diferentes estímulos antigênicos ao longo de sua vida, como também pode torná-la mais suscetível a desordens imunomediadas

Estudo sobre a ocorrência de enterobactérias produtoras de ESBL isoladas de pacientes internados em unidades de pós-operatório de cirurgia cardíaca de um hospital da rede pública do Rio de Janeiro

As infecções associadas aos cuidados de saúde constituem um problema grave nas unidades hospitalares bem como nos serviços de atendimento extra-hospitalares. Diferentemente de outros países, no Brasil, existe uma incidência alta dessas infecções causadas por microorganismos Gram-negativos produtores de β-lactamase de espectroestendido (ESBL). Estas enzimas hidrolisam compostos β-lactâmicos e são consideradas mundialmente como de importância clínica, pois a localização de seus genes emelementos móveis facilitam a transmissão cruzada. Este estudo foi realizado com amostras bacterianas isoladas de material clínico e de fezes de pacientes internados em um hospital da rede pública no Rio de Janeiro, Brasil. Estes pacientes estavam internados em duas unidades de terapia intensiva cardiológica, no período de janeiro a dezembro de 2007. O estudo teve por objetivo realizar a caracterização fenotípica e genotípica desses isolados associados à colonização ou infecção dos pacientes. Os testes fenotípicos e genotípicos foram realizados na Universidade do Estado do Rio de Janeiro e incluíram provas bioquímicas, teste de susceptibilidade, teste confirmatório para a expressão da produção da enzima ESBL e Reação de Polimerase em Cadeia (PCR) com iniciadores específicos para cinco genes: blaTEM, blaSHV, CTX-M1, Toho1 e AmpC. As espécies bactérianas mais frequentemente isoladas foram Escherichia coli (25%) e Klebsiella pneumoniae (30,56%), e os genes mais prevalentes foram blaTEM (41,6%), AMPC (41,6%) blaSHV (33,3%), CTX-M1 (25%), e Toho1 (19,44%). Identificamos em 25% das amostras enterobactérias que não eram E. coli, K. pneumoniae ou Proteus sp, com fenótipo para ESBL e a expressão dos mesmos genes, confirmando a necessidade de investigação nestes grupos microbianos. O substrato mais sensível para a expressão da área de sinergismo no Teste de Aproximação foi o ceftriaxone (80%). Identificamos também que 17% das amostras positivas para ESBL apresentaram co-produção para AmpC e 50% apresentaram mais de um gene para os iniciadores testados. A presença da carbapenemase foi avaliada em amostras bacterianas com susceptibilidade intermediária para ertapenem, através do Teste de Hodge modificado. Os achados do presente estudo caracterizaram a co-produção de AmpC e ESBL, bem como sugerem a necessidade da revisão e a ampliação dos métodos para a detecção de outros padrões de resistência na nossa Instituição.

Influência de pré-tratamentos de células epiteliais com penicilina e eritromicina na aderência e na viabilidade intracelular de Corynebacterium diphtheriae

A difteria é uma síndrome toxêmica causada pelo Corynebacterium diphtheriae. Embora programas de imunização mantenham a doença sob controle em países desenvolvidos, a difteria ainda permanece endêmica em diversas partes do mundo, especialmente em indivíduos parcialmente imunizados para toxina diftérica. Junto a isso, nos últimos 20 anos, tem-se observado a ocorrência crescente de quadros de infecções sistêmicas causados por cepas atoxinogênicas. A penicilina e eritromicina são as principais drogas de escolha no tratamento destas infecções, entretanto, a escassez de trabalhos reavaliando a terapia de escolha e a influência dos antibióticos no processo de interação bacteriana com células epiteliais humanas são escassos, logo compreendem aspectos que justificam o presente estudo. O objetivo principal deste projeto consiste na análise da influência do pré-tratamento de células epiteliais Hep-2 com os antimicrobianos penicilina e eritromicina na colonização e viabilidade intracelular de amostras de C. diphtheriae. As monocamadas foram submetidas ao tratamento prévio com doses séricas terapêuticas de penicilina (5g mL1) e eritromicina (1,92 g mL1) por 24 horas e os antibióticos foram removidos por lavagens com PBS antes da interação com a suspensão bacteriana (MOI de 107). Três horas após a infecção, o padrão de aderência foi investigado como também, realizada a análise das bactérias viáveis associadas e internalizadas nas monocamadas. O pré-tratamento com penicilina induziu a formação de perfil de aderência difuso (AD) pelas amostras estudadas. Microorganismos que normalmente apresentam padrão de aderência localizado (AL) passaram a expressar perfil (AD) após pré-tratamento das camadas com ambos antimicrobianos. A expressão do tipo agregativo (AA) não foi influenciada pela presença de eritromicina. A penicilina e a eritromicina reduziram o número de bactérias viáveis associadas às células HEp-2 na maioria das oportunidades. Entretanto, a penicilina interferiu em maior magnitude nesse processo. As três amostras invasoras de C. diphtheriae (HC01, HC04 e BR5015), apresentaram maior capacidade de sobrevivência no compartimento intracelular, independente do pré-tratamento. A expressão dos perfis de aderência assim como a capacidade de sobrevivência no compartimento intracelular frente aos antimicrobianos testados mostraram-se independentes da produção de toxina e dos percentuais de associação com as células HEp-2. Foi observada uma maior eficiência da eritromicina na eliminação de bactérias viáveis internalizadas reforçando a utilização clínica da eritromicina tanto no tratamento de pacientes quanto na erradicação do estado de portador. Novos estudos serão desenvolvidos para investigar alterações na expressão de fatores de virulência por amostras de C. diphtheriae na interação com células HEp-2 pré-tratadas com antimicrobianos e a influência sobre a evolução clínica das infecções por corinebactérias

Humoral Immunity Links Candida albicans Infection and Celiac Disease

Objective The protein Hwp1, expressed on the pathogenic phase of Candida albicans, presents sequence analogy with the gluten protein gliadin and is also a substrate for transglutaminase. This had led to the suggestion that C. albicans infection (CI) may be a triggering factor for Celiac disease (CeD) onset. We investigated cross-immune reactivity between CeD and CI. Methods Serum IgG levels against recombinant Hwp1 and serological markers of CeD were measured in 87 CeD patients, 41 CI patients, and 98 healthy controls (HC). IgA and IgG were also measured in 20 individuals from each of these groups using microchips sensitized with 38 peptides designed from the N-terminal of Hwp1. Results CI and CeD patients had higher levels of anti-Hwp1 (p= 0.0005 and p= 0.004) and anti-gliadin (p= 0.002 and p= 0.0009) antibodies than HC but there was no significant difference between CeD and CI patients. CeD and CI patients had higher levels of anti-transglutaminase IgA than HC (p= 0.0001 and p= 0.0039). During CI, the increase in anti-Hwp1 paralleled the increase in anti-gliadin antibodies. Microchip analysis showed that CeD patients were more reactive against some Hwp1 peptides than CI patients, and that some deamidated peptides were more reactive than their native analogs. Binding of IgG from CeD patients to Hwp1 peptides was inhibited by gamma III gliadin peptides. Conclusions Humoral cross-reactivity between Hwp1 and gliadin was observed during CeD and CI. Increased reactivity to Hwp1 deamidated peptide suggests that transglutaminase is involved in this interplay. These results support the hypothesis that CI may trigger CeD onset in genetically-susceptible individuals.

Carbapenem-resistant and carbapenem-susceptible isogenic isolates of Klebsiella pneumoniae ST101 causing infection in a tertiary hospital

Background: In this study we describe the clinical and molecular characteristics of an outbreak due to carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae (CR-KP) producing CTX-M-15 and OXA-48 carbapenemase. Isogenic strains, carbapenem-susceptible K. pneumoniae (CS-KP) producing CTX-M-15, were also involved in the outbreak. Results: From October 2010 to December 2012 a total of 62 CR-KP and 23 CS-KP were isolated from clinical samples of 42 patients (22 had resistant isolates, 14 had susceptible isolates, and 6 had both CR and CS isolates). All patients had underlying diseases and 17 of them (14 patients with CR-KP and 3 with CS-KP) had received carbapenems previously. The range of carbapenem MICs for total isolates were: imipenem: 2 to >32 mu g/ml vs. <2 mu g/ml; meropenem: 4 to >32 mu g/ml vs. <2 mu g/ml; and ertapenem: 8 to >32 mu g/ml vs. <2 mu g/ml. All the isolates were also resistant to gentamicin, ciprofloxacin, and cotrimoxazole. Both types of isolates shared a common PFGE pattern associated with the multilocus sequence type 101 (ST101). The bla(CTX-M-15) gene was detected in all the isolates, whereas the bla(OXA-48) gene was only detected in CR-KP isolates on a 70 kb plasmid. Conclusions: The clonal spread of K. pneumoniae ST101 expressing the OXA-48 and CTX-M-15 beta-lactamases was the cause of an outbreak of CR-KP infections. CTX-M-15-producing isolates lacking the blaOXA-48 gene coexisted during the outbreak.

Papel de metaloproteases de Estreptococos do grupo B na interação,viabilidade celular e indução de apoptose e necrose em células endoteliais e epiteliais humanas

Estreptococos do grupo B (EGB) é a principal causa de sepse e meningite neonatal e tem sido recentemente reconhecido como patógeno responsável por infecções invasivas em adultos imunocomprometidos (idosos ou portadores de doenças crônicas). Os EGB produzem inúmeras enzimas extracelulares, várias das quais interagem com o sistema imune do hospedeiro e são importantes durante a interação EGB-hospedeiro, bem como para o desenvolvimento da doença. Estudos anteriores mostraram que metaloproteases estão envolvidas em várias vias metabólicas em diferentes tipos celulares. Por esta razão, nós decidimos investigar o possível envolvimento de metaloproteases de EGB durante a interação celular e apoptose/necrose induzida pelo micro-organismo em células endoteliais da veia umbilical humana (HUVEC) e da linhagem de epitélio respiratório (A549). Tratamento de EGB com inibidores de metaloproteases (EDTA, EGTA e FEN) não induziu alterações no crescimento bacteriano, mas promoveu alterações na expressão de proteínas de superfície, capacidade adesiva e perfil de sobrevivência intracelular do patógeno. O EGB e o sobrenadante do crescimento bacteriano (meio condicionado; MC) promoveram a morte das células HUVEC e A549. Contudo, o tratamento com inibidores de metaloproteases restauraram a viabilidade celular induzida pelos EGB e o MC, sugerindo que metaloproteases bacteriana estão envolvidas no rompimento da barreira celular, promovendo a disseminação bacteriana. Este trabalho descreve pela primeira vez apoptose e necrose induzidas pelo EGB e MC em HUVEC e células A549 após 24h de incubação, respectivamente. Nós também observamos redução da pró-caspase-3 após infecção das HUVEC com EGB e MC, sugerindo ativação da caspase-3. Além disso, o aumento da expressão da proteína pró-apoptótica Bax e diminuição dos níveis da proteína anti-apoptótica Bcl-2 em HUVEC, demonstram o envolvimento do mecanismo apoptótico mitocondrial (via intrínseca). A melhor compreensão das bases moleculares da patogênese do EGB contribui para identificar novas moléculas bacterianas e hospedeiras que podem representar novos alvos terapêuticos ou imunoprofiláticos contra a doença causada por esse patógeno neonatal.

Adenylate Cyclase Toxin promotes bacterial internalisation into non phagocytic cells

Bordetella pertussis causes whooping cough, a respiratory infectious disease that is the fifth largest cause of vaccine-preventable death in infants. Though historically considered an extracellular pathogen, this bacterium has been detected both in vitro and in vivo inside phagocytic and non-phagocytic cells. However the precise mechanism used by B. pertussis for cell entry, or the putative bacterial factors involved, are not fully elucidated. Here we find that adenylate cyclase toxin (ACT), one of the important toxins of B. pertussis, is sufficient to promote bacterial internalisation into non-phagocytic cells. After characterization of the entry route we show that uptake of "toxin-coated bacteria" proceeds via a clathrin-independent, caveolae-dependent entry pathway, allowing the internalised bacteria to survive within the cells. Intracellular bacteria were found inside non-acidic endosomes with high sphingomyelin and cholesterol content, or "free" in the cytosol of the invaded cells, suggesting that the ACT-induced bacterial uptake may not proceed through formation of late endolysosomes. Activation of Tyr kinases and toxin-induced Ca2+-influx are essential for the entry process. We hypothesize that B. pertussis might use ACT to activate the endocytic machinery of non-phagocytic cells and gain entry into these cells, in this way evading the host immune system.

Early response to nanoparticles in the Arabidopsis transcriptome compromises plant defence and root-hair development through salicylic acid signalling

Background: The impact of nano-scaled materials on photosynthetic organisms needs to be evaluated. Plants represent the largest interface between the environment and biosphere, so understanding how nanoparticles affect them is especially relevant for environmental assessments. Nanotoxicology studies in plants allude to quantum size effects and other properties specific of the nano-stage to explain increased toxicity respect to bulk compounds. However, gene expression profiles after exposure to nanoparticles and other sources of environmental stress have not been compared and the impact on plant defence has not been analysed. Results: Arabidopsis plants were exposed to TiO2-nanoparticles, Ag-nanoparticles, and multi-walled carbon nanotubes as well as different sources of biotic (microbial pathogens) or abiotic (saline, drought, or wounding) stresses. Changes in gene expression profiles and plant phenotypic responses were evaluated. Transcriptome analysis shows similarity of expression patterns for all plants exposed to nanoparticles and a low impact on gene expression compared to other stress inducers. Nanoparticle exposure repressed transcriptional responses to microbial pathogens, resulting in increased bacterial colonization during an experimental infection. Inhibition of root hair development and transcriptional patterns characteristic of phosphate starvation response were also observed. The exogenous addition of salicylic acid prevented some nano-specific transcriptional and phenotypic effects, including the reduction in root hair formation and the colonization of distal leaves by bacteria. Conclusions: This study integrates the effect of nanoparticles on gene expression with plant responses to major sources of environmental stress and paves the way to remediate the impact of these potentially damaging compounds through hormonal priming.