Inhibition of protease-ENaC signaling improves mucociliary function in cystic fibrosis airways

Rationale: In cystic fibrosis (CF) a reduction in airway surface liquid (ASL) height
compromises mucociliary clearance, favoring mucus plugging and chronic bacterial infection. Inhibitors of ENaC have therapeutic potential in CF airways to reduce the hyperstimulated sodium and fluid absorption to levels which can restore airways hydration.

Objectives: To determine whether a novel compound (QUB-TL1) designed to inhibit protease/ENaC signaling in CF airways restores ASL volume and mucociliary function.

Methods: Protease activity was measured using fluorogenic activity assays. Differentiated primary airway epithelial cell cultures (F508del homozygotes) were used to determined ENaC activity (Ussing chamber recordings), ASL height (confocal microscopy) and mucociliary function (by tracking the surface flow of apically applied microbeads). Cell toxicity was measured by LDH assay.

Measurements and Results: QUB-TL1 inhibits extracellularly-located CAPs, including prostasin, matriptase and furin, the activities of which are observed at excessive levels at the apical surface of CF airway epithelial cells (AECs). QUB-TL1-mediated CAPs inhibition results in diminished ENaC-mediated Na+ absorption in CF AECs due to internalization of a prominent pool of cleaved (active) ENaCγ from the cell surface. Importantly, diminished ENaC activity correlates with improved airway hydration status and mucociliary clearance. We further demonstrate QUB-TL1-mediated furin inhibition, which is in contrast to other serine protease inhibitors (camostat mesylate and aprotinin), affords protection against neutrophil elastase-mediated ENaC activation and Pseudomonas aeruginosa exotoxin A induced cell death.

Conclusions: QUB-TL1 corrects aberrant CAP activities providing a mechanism to delay or prevent the development of CF lung disease in a manner independent of CFTR mutation.

Relapsing Fever Borreliae: A Global Review

Relapsing fever borreliae were notorious and feared infectious agents that earned their place in history through their devastating impact as causes of both epidemic and endemic infection. More recently they are considered more as an oddity and their burden of infection is largely overshadowed by other infections such as malaria, which presents in a similar clinical way. Despite this, they remain the most common bacterial infection in some developing countries. Transmitted by soft ticks or lice, these fascinating spirochaetes have evolved a myriad of mechanisms to survive within their diverse environments.

Interference of mycobacterium tuberculosis with the endocytic/ antigen presentation pathways on macrophages and dendritic cells

Tese de doutoramento, Farmácia (Biologia Celular e Molecular), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

The impact of the phytopathogen Pectobacterium carotovorum in Drosophila melanogaster development

Tese de mestrado. Biologia (Microbiologia Aplicada). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Non-clinical isolates bring new findings on enterococcal virulence

Dissertation presented to obtain the PhD degree in Biology

Étude du polymorphisme du gène majeur d’histocompatibilité de classe IIb (MHIIb) chez l’omble de fontaine (Salvelinus fontinalis)

Les molécules classiques du complexe majeur d’histocompatibilité de classe II (CMHII) sont des glycoprotéines de surface spécialisées dans la présentation de peptides, principalement dérivés de pathogènes extracellulaires, aux récepteurs des lymphocytes T CD4+ afin d’initier la réponse immunitaire adaptative. Elles sont encodées, avec celles du CMH de classe I, par les gènes les plus polymorphiques identifiés jusqu’à maintenant, avec plusieurs loci et une grande diversité allélique à chacun d’eux. De plus, le polymorphisme des gènes du CMHII n’est pas limité qu’aux séquences codantes. Il est également observé dans les promoteurs où on a démontré ses effets sur le niveau d’expression des gènes. La variation de la régulation d’un gène est considérée comme un facteur important et pour laquelle des modifications morphologiques, physiologiques et comportementales sont observées chez tous les organismes. Des séquences d’ADN répétées impliquées dans cette régulation ont été identifiées dans les régions non-codantes des génomes. D’un autre côté, la sélection par les pathogènes permettrait l’évolution et le maintien du polymorphisme des gènes du CMH chez les vertébrés. À ce sujet, plusieurs études ont montré l’implication de différents allèles du CMH dans la résistance ou la susceptibilité aux maladies. Cette étude avait pour objectifs de caractériser le polymorphisme du gène MHIIb chez l’omble de fontaine (Salvelinus fontinalis) et de documenter ses effets au niveau de la survie conférée par des allèles et/ou génotypes particuliers lors d’une infection, ainsi que sur la variation du niveau d’expression du gène dans différentes conditions. Dans une première partie, nous avons identifié un total de 6 allèles du gène MHIIb, désignés Safo-DAB*0101 à Safo-DAB*0601, qui montrent une grande similarité avec les séquences codantes provenant de poissons téléostéens et de l’humain. L’analyse des séquences du domaine b1 a permis de détecter l’effet d’une pression sélective positive pour maintenir le polymorphisme dans cette région de la molécule. Quatre de ces allèles ont été testés lors d’une expérience d’infection avec le pathogène Aeromonas salmonicida afin d’évaluer l’effet qu’ils pouvaient avoir sur la survie des poissons. Nous avons trouvé que l’allèle DAB*0101 était significativement associé à la résistance à la furonculose. En plus d’avoir été identifié chez les individus homozygotes pour cet allèle, l’effet a également été remarqué au niveau de la survie les poissons de génotype DAB*0101/*0201. À l’opposé, les facteurs de risque élevé obtenus pour les génotypes DAB*0201/*0301 et DAB*0301/*0401 suggèrent plutôt une association à la susceptibilité. Étant donné la faible fréquence à laquelle l’allèle DAB*0101 a été retrouvé dans la population, le modèle de la sélection dépendante de la fréquence pourrait expliquer l’avantage conféré par ce dernier et souligne l’importance de ce mécanisme pour le maintien du polymorphisme du gène MHIIb chez l’omble de fontaine. Dans une seconde partie, nous avons rapporté la présence d’un minisatellite polymorphique formé d’un motif de 32 nucléotides dans le second intron du gène MHIIb, et pour lequel un nombre exclusif de répétitions du motif a été associé à chaque allèle (69, 27, 20, 40, 19 et 25 répétitions pour les allèles DAB*0101 à DAB*0601 respectivement). L’expression relative de quatre allèles a été évaluée dans des poissons hétérozygotes aux températures de 6 ºC et 18 ºC. Les résultats indiquent que les allèles possédant un long minisatellite montrent une réduction de l’expression du gène d’un facteur 1,67 à 2,56 par rapport aux allèles qui en contiennent un court. De même, des allèles qui incluent des minisatellites de tailles similaires n’affichent pas de différence significative au niveau de l’abondance du transcrit aux deux températures. De plus, l’effet répressif associé aux longs minisatellites est amplifié à la température de 18 ºC dans des poissons de trois génotypes différents. Nous avons finalement observé une augmentation significative par un facteur 2,08 de l’expression totale du gène MHIIb à la température de 6 ºC. Ces résultats appuient l’implication des séquences d’ADN répétées dans la régulation de l’activité transcriptionnelle d’un gène et suggèrent qu’un minisatellite sensible aux différences de températures pourrait être soumis aux forces sélectives et jouer un rôle important dans l’expression de gènes et l’évolution des organismes poïkilothermes.

Régulation des processus de réparation de l’épithélium bronchique sain et Fibrose Kystique par le TNF-alpha

La Fibrose Kystique, causée par des mutations du canal CFTR, mène à la dysfonction du transport des fluides et des ions causant la déshydratation du liquide de surface des voies aériennes et ainsi une défaillance de la clairance mucocilliaire. Ce défaut entraine l’accumulation et l’épaississement du mucus au niveau des bronches qui devient alors un environnement idéal pour le développement d’infections chroniques et d’inflammation qui sont associées à la destruction progressive de l’épithélium chez les patients Fibrose Kystique. Même si leur rôle dans les processus lésionnels est très bien connu, l’impact de médiateurs inflammatoires sur la capacité de réparation ne l’est cependant pas. L’objectif de ma maitrise était donc d’étudier la régulation des mécanismes de réparation de l’épithélium bronchique sain et Fibrose Kystique par le facteur de nécrose tumoral (TNF)-alpha, une cytokine pro-inflammatoire cruciale dans l’initiation et la propagation de la réponse inflammatoire chez les patients FK. À l’aide d’un modèle de plaies mécaniques, nous avons montré que le TNF-alpha stimule la réparation de l’épithélium bronchique sain (NuLi-1) et Fibrose Kystique (CuFi-1). De façon surprenante, l’exposition chronique au TNF-alpha augmente cette stimulation tout comme le taux de migration cellulaire pendant la réparation. Cette augmentation de réparation semble être médiée par l’activation de la métalloprotéinase MMP-9, la relâche d’EGF par les cellules épithéliales et ainsi l’activation de la voie d’EGFR. De plus, l’activation de la réparation par le TNF-alpha semble aussi impliquer l’activation des canaux K+, dont nous avons démontré le rôle important dans la réparation. Contrairement à son effet sur la migration cellulaire et sur la réparation, le TNF-alpha diminue la prolifération cellulaire. En somme, en plus de son rôle dans les processus lésionnels, le TNF-alpha semble avoir un rôle complexe dans les processus de réparation puisqu’il stimule la migration et ralentit la prolifération cellulaire.

Characterization of antimicrobial resistance in Aeromonas and Vibrio isolated in Canada from fish and seafood

Plusieurs études ont examiné la sensibilité aux antimicrobiens chez les bactéries d’organismes provenant de produits issus de l’aquaculture ou de leur environnement. Aucune information n’est cependant disponible concernant la résistance aux antimicrobiens dans les bactéries de la flore de poissons ou de fruits de mer vendus au détail au Canada. C’est particulièrement vrai en ce qui a trait aux bactéries des genres Aeromonas et Vibrio, dont certaines espèces sont des agents pathogènes zoonotiques connus. Au cours de cette étude, la sensibilité aux antimicrobiens d’isolats d’Aeromonas spp. et de Vibrio spp. provenant de poissons et de crevettes domestiques et importés a été mesurée à l’aide de techniques de micro dilution en bouillon et/ou de diffusion sur disque. Les classes d’antimicrobiens examinés comprenaient les tétracyclines (TET), les inhibiteurs de la voie des folates (sulfadiméthoxine-triméthoprime, SXT), le florfenicol (FLO), et les quinolones (acide nalidixique / enrofloxacine, NA/ENO). Des valeurs seuils épidémiologiques pour Aeromonas et Vibrio ont été établies en utilisant la méthode d’interprétation normalisée des données de résistance provenant de diffusion sur disque. La recherche de gènes de résistance associés au profil de résistance des isolats a été effectuée en utilisant des PCRs et des puces ADN. Le nombre d’isolats résistants aux divers antimicrobiens parmi les 201 isolats d’Aeromonas et les 185 isolats de Vibrio étaient respectivement les suivants: TET (n=24 et 10), FLO (n=1 et 0), SXT (n=2 et 8), NA (n=7 et 5) et ENO (n= 5 et 0). Diverses associations de gènes tet(A), tet(B), tet(E), floR, sul1, sul2, et intI1 ont été détectées, les gènes tet(E), intI1, sul2 et tet(B) étant les plus communs. Les espèces d’Aeromonas et de Vibrio isolées de poissons au détail et de fruits de mer peuvent héberger une variété de gènes de résistance, bien que peu fréquemment. Le risque que représente ces gènes de résistance reste à évaluer en considérant le potentiel infectieux des bactéries, l’utilisation des ces agents antimicrobiens pour le traitement des maladies en aquaculture et en médecine humaine et leur rôle en tant que réservoir de la résistance antimicrobienne.

Les macrophages d’ascendance européenne et africaine répondent différemment aux infections bactériennes

Des études antérieures démontrent que les descendants de peuples européens et africains présentent des différences de susceptibilité à certaines maladies infectieuses. Ces différences suggèrent des variations interpopulationnelles de la réponse immunitaire qui résultent probablement de l’adaptation de ces individus aux pathogènes de leur environnement. Nous avons caractérisé la réponse immunitaire chez des descendants de peuples européens et africains à des infections bactériennes. Nous avons infecté des macrophages dérivés de monocytes de 30 Américains d’origine africaine (Africains) et de 31 Américains d’origine européenne (Européens) avec les pathogènes intracellulaires Listeria monocytogenes et Salmonella typhimurium pendant 4 heures, puis nous avons mesuré le niveau d’expression pangénomique des cellules infectées et non infectées par séquençage de l’ARNm. Nous avons estimé le niveau de contrôle de l’infection par les macrophages à 2, 4 et 24 heures post-infection en évaluant le taux de survie des bactéries. Nous avons observé que les Africains présentent significativement moins de bactéries intracellulaires après 4 et 24 heures que les Européens, suggérant que les Africains contrôlent mieux les infections bactériennes. Nous avons identifié des différences interpopulationnelles dans le niveau de sécrétion des cytokines et dans le niveau d’expression de certains gènes, ce qui suggère que les Africains modulent une réponse inflammatoire plus forte que les Européens. Nous avons démontré que plusieurs de ces gènes ont subi des évènements de sélection positive récents seulement chez les Européens. Notre étude a identifié plusieurs gènes candidats susceptibles d’influencer le cours des infections bactériennes chez les humains. Nos résultats indiquent que les différences dans la progression des maladies infectieuses entre les populations européennes et africaines seraient le résultat de la sélection naturelle.

Impact de l’hyperglycémie et de l’infection sur le transport ionique, la réparation épithéliale et l’action des correcteurs dans les voies aériennes en Fibrose kystique

La Fibrose kystique (FK), causée par des mutations du canal Cl- CFTR, entraîne une dysfonction de la sécrétion de Cl- et un débalancement dans la sécrétion des fluides. La diminution de la clairance mucociliaire qui s’en suit occasionne une accumulation du mucus. Cet environnement est alors favorable à l’installation d’infections et d’inflammation chroniques, responsables de lésions au niveau de l’épithélium respiratoire. Le vieillissement de la population FK, suite à la prise en charge plus appropriée de la maladie, est accompagné par l’émergence de pathologies associées, telles que le diabète. Celui-ci, ainsi que plusieurs autres facteurs comme l’infection à Pseudomonas aeruginosa, contribuent au déclin progressif de la fonction pulmonaire, principale cause de mortalité et de morbidité des patients FK. Le maintien de la fonction pulmonaire est dépendant notamment du transport ionique et liquidien régulant la clairance mucociliaire ainsi que de la réparation épithéliale nécessaire à la génération d’un épithélium fonctionnel en réponse aux agressions. Nous avons donc évalué l’impact de l’hyperglycémie et des exoproduits de P. aeruginosa sur ces deux mécanismes. Nos résultats ont tout d’abord montré qu’un niveau de glucose élevé diminue les courants Cl- CFTR et potassique et altère la réparation de l’épithélium bronchique FK et non FK. Nous avons aussi observé que l’hyperglycémie limite l’impact bénéfique de la correction de CFTR sur la réparation épithéliale. Dans un second temps, nous avons évalué l’impact de l’infection à Pseudomonas aeruginosa sur le CFTR, qui tient un rôle important dans la fonctionnalité de l’épithélium des voies aériennes non-FK. Nous avons noté que l’expression du CFTR ainsi que sa fonction sont réduites par l’exposition aux produits bactériens dans les cellules non-FK. De plus, ces exoproduits compromettent la maturation du CFTR muté par les correcteurs ainsi que leur bénéfice sur la réparation de l’épithélium FK. Finalement, nous avons testé différentes combinaisons de composés correcteurs et potentiateurs de CFTR afin de déterminer quelle stratégie serait la plus efficace afin de favoriser la réparation épithéliale bronchique FK malgré la présence d’infection.

Cellular and humoral factors involved in defense mechanisms of Fenneropenaeus indicus (H. Milne Edwards, 1837)

The present investigation revealed three types of circulating haemocytes in the haemolymph of F. indicus: hyalinocytes, small-granule haemocytes, and large-granule haemocytes. Intermediate stages indicate the maturing process of a single cell. The presence of enzymes such as peroxidase, phenoloxidase and acid phosphatase in the haemocytes, and the substantial production of oxygen radicals during phagocytosis show that the haemocytes are capable of mounting a fme cellular defense mechanism. The enzyme activities of the serum and the presence of agglutinins in the serum, which may act as opsonins, agglutinate foreign particles and augment phagocytosis, confirm the presence of a superior humoral immune system in F. indicus.Bacterial infection caused considerable variations in the cellular and humoral factors, such as the number of circulating cells and haemagglutinating activity, especially in the initial hours of infection. The total haemocyte count, haemagglutination titer and phenoloxidase enzyme showed significant reductions on bacterial presence and could be used as indicators of bacterial infection.The number of circulating cells showed drastic fluctuation on exposure to pollutants. Nuvan at low concentrations was able to produce changes in the haemolymph factors and in the tissue organization, which implies that the animal is under stress and is easily prone to infections. Exposure to nuvan resulted in significant variation in all of the cellular and humoral factors, especially, the total haemocyte count, percentage of small granule haemocytes, phagocytic activity and the haemagglutinating activity, which might be good indicators of pesticide pollution. Heavy metal exposure caused significant increase in total haemocyte count and reduction in phenoloxidase enzyme activity Even changes in the physio-chemical parameters, such as salinity caused fluctuations in the defense factors, indicating stress in this euryhaline species. The dietary incorporation of a commercial immunostimulant containing P-l,3 glucan resulted in stimulation of some of the humoral defense factors of F indicus, but was time dependent. The modulations, on exposure to various external factors, in the cellular and humoral factors, especially, total haemocyte count, phagocytic activity, haemagglutinating activity and the phenoloxidase and acid phosphatase enzymes suggest that these parameters could be used as indicators of the health status of F indicus, which assist in better monitoring and effective health management of this important cultured species.

Eficacia diagnostica del ácido láctico en liquido cefalorraquídeo en meningitis postclipaje de aneurisma cerebral y hemorragia subaracnoidea

La concentración de ácido láctico en LCR en pacientes con sospecha de meningitis postquirúrgica luego de clipaje de aneurisma cerebral y hemorragia subaracnoidea espontánea se midió prospectivamente por un período de tres años. Se analizaron un total de 32 muestras de líquido cefalorraquídeo, se midió la concentración de ácido láctico y se comparó con el cultivo de LCR. Los cultivos fueron positivos en cinco pacientes, con una prevalencia de infección del 15%. Se utilizó un valor umbral de ácido láctico de 4 mmol/L. y se encontró una sensibilidad del 80%, especificidad del 52%, VPP del 23%, VPN del 93%, y likelihood ratio (LHR) positivo de 1,66 con una probabilidad post test de 15% de la concentración del ácido láctico en el diagnóstico de meningitis postquirúrgica en pacientes con hemorragia subaracnoidea aneurismática. La concentración de ácido láctico en LCR tiene un desempeño limitado en el diagnóstico de meningitis postquirúrgica en pacientes con hemorragia subaracnoidea aneurismática.

Uso de lisados bacterianos en la prevención de la infección respiratoria recurrente en pediatría. Revisión sistemática de la literatura

Las infecciones respiratorias altas y bajas son una causa común de morbimortalidad infantil. Se ha propuesto el uso de los lisados bacterianos para prevenir las infecciones recurrentes sin embargo su uso aún se considera controversial. Metodología: Se realizó una revisión sistemática de la literatura. La búsqueda se realizó a través de las bases de datos PUBMED, Embase, Ovid, LiLaCS y Cochrane library plus. Se incluyeron metanálisis publicados en idiomas inglés y español, entre los años 1998 y 2012. Se realizó una evaluación de calidad siguiendo la estrategia Quorum y un análisis cualitativo y cuantitativo de los resultados. Resultados: Se incluyeron 4 revisiones sistemáticas de la literatura con metanálisis. Fue apreciable la disminución de las recurrencias de las infecciones respiratorias relacionadas con el uso de los lisados bacterianos. Los lisados bacterianos disminuyen la necesidad de uso de antibióticos. No se encontró evidencia sobre el uso de los lisados sobre desenlaces como la necesidad de intervenciones adicionales, tiempo de hospitalización, costo relacionado con la atención en salud. No se reportaron eventos adversos de importancia. Conclusión: Los lisados bacterianos son eficaces en disminuir la recurrencia de las infecciones respiratorias en pacientes en edad pediátrica.

Diferencias microbiológicas en pacientes con exacerbación severa de EPOC con o sin consolidación neumónica

La EPOC es una causa importante de morbilidad y mortalidad en el mundo y su prevalencia en Bogotá alcanza hasta 8,5%. Las exacerbaciones están asociadas a deterioro funcional y de la calidad de vida por lo que se consideran un factor cardinal de la enfermedad. En la literatura se ha descrito que las infecciones por bacterias y/o virus son las responsables del 78% de las exacerbaciones. Estos datos han sido descritos en poblaciones diferentes y no hay datos en la literatura que muestren cual es la epidemiología local de las exacerbaciones de EPOC y menos aún de aquellas que se asocian a consolidaciones neumónicas. Objetivo: Comparar la microbiología de las exacerbaciones severas de la EPOC que requieren ingreso a UCI con y sin infiltrados alveolares. Materiales y métodos: Estudio de corte transversal en el que se estudiaron pacientes con EPOC que ingresaron a la UCI Médica de la FCI-IC por exacerbación severa, asociada o no a infiltrados alveolares. Se tomaron muestras de microbiología, serológicas y radiografía de tórax para evaluar la etiología de la exacerbación, si se asocia a coinfección viral y a consolidación neumónica o no. Resultados: No se encontró una diferencia estadísticamente significativa en la microbiología de los diferentes grupos evaluados. Se encontró un resistencia global del 24% y llama la atención que hay una alta prevalencia de Serratia Marcescens AMPc entre los 2 grupos, germen que no está descrito como patógeno común en la literatura. Se encontraron diferencias en cuanto a factores de riesgo para presentar neumonía asociada como lo son un mayor índice de paquetes/año (55.1.6 vs. 36.3 paq/año, sig.=0.021). Así mismo se demostró que los pacientes con neumonía asociada presentan mayor necesidad de IOT (48.9 vs. 23.9, sig.=0.013). No hay diferencia significativa en desenlaces como mortalidad (20.5 vs. 13.0, sig.=0.346). Conclusiones: A pesar de no haber diferencia microbiológica entre los 2 grupos se encontraron variables como factores de riesgo y variables clínicas que pueden ayudar a proponer planes de manejo en los dos escenarios. El hecho de encontrar un paciente con neumonía asociada al cuadro de exacerbación no debe afectar en la toma de decisiones en relación al tratamiento antibiótico.

Incidencia y factores asociados a infecciones bacterianas en el primer mes postrasplante hepático en la Fundación Cardioinfantil

Introducción: El trasplante hepático ortotópico es la colocación de un nuevo hígado en la misma ubicación del explantado. El objetivo es prolongar la duración y la calidad de vida en pacientes con enfermedades hepáticas terminales. Sin embargo, las infecciones bacterianas son una complicación en los pacientes receptores del trasplante, comprometiendo el éxito del procedimiento. El objetivo fue determinar los factores asociados a infecciones bacterianas en el primer mes tras realizada la intervención y describir las características demográficas de esa población. De 332 trasplantes realizados, que 262 cumplieron criterios para el análisis. Métodos: Se realizó un estudio observacional analítico de casos y controles anidado en una cohorte, en mayores de 18 años, receptores de trasplante hepático primario, de la FCI-IC de 2005 a 2014; excluyendo trasplante combinado hígado riñón, retrasplantes o fallecidos por causa diferente a la infecciosa durante el primer mes. Resultados: Se encontró que la ventilación mecánica por más de 1 día, el catéter venoso central mayor de 3 días son los principales factores de riesgo para infecciones bacterianas. La albúmina mayor de 2,6gr/dl se asoció a menor infección. Los agentes etiológicos predominantes fueron gérmenes gram negativos como E. coli, K. pneumonia y E. cloacae. Mientras que bacteremia, infección urinaria y peritonitis fueron las infecciones más frecuentes. La incidencia de infección bacteriana en esta población fue 24%. Discusión: Se recomienda por tanto extubación antes de 24 horas, uso de catéter central menor de 3 días y limitar el uso del catéter vesical.