Bioengineering of nisin to enhance functionality against dairy pathogens

The bacteriocin class of antimicrobial peptides have emerged as a viable alternative to at least partially fill the void created by the end of the golden age of antibiotic discovery. Along with this potential use in a clinical setting, bacteriocins also play an important role as bio-preservatives in the food industry. This thesis focuses on a specific bacteriocin group, the lantibiotics (Lanthionine-containing antibiotics). Their numerous methods of appliance in a food setting and how their gene-encoded nature can be modified to improve on overall bioactivity and functionality are explored here. The use of a lantibiotic (lacticin 3147) producing starter culture to control the Crohn’s disease-linked pathogen Mycobacterium paratuberculosis was assessed in a raw milk cheese. Although lacticin 3147 production did not effectively control the pathogen, the study provided an impetus to employ a variety of PCR-based mutagenesis techniques with a view to the creation of enhanced lantibiotic derivatives. Through the use of these techniques, a number of enhanced derivatives were generated from the ‘hinge’ region of the nisin peptide. Furthermore, a derivative in which the three hinge amino acids were replaced with three alanines represents the first enhanced derivative of nisin to have been designed through a rational process. This derivative also formed the backbone for the creation of an active, trypsin resistant, variant. Through the employment of further mutagenesis methods a derivative was created with potential use as an oral anti-bacterial in the future. Finally a number of lead nisin derivatives were investigated to assess their anti- Streptococcus agalactiae ability, a mastitis associated pathogen. Also a system was developed to facilitate the large scale production of these candidates, or other nisin derivatives, from dairy substrates.

A influência dos hábitos parentais no aparecimento de cárie precoce da infância grave

Introdução: A doença cárie é uma das mais comum em crianças de idade pré-escolar, e desenvolve-se logo após a erupção dentária. Na literatura está descrito que para o aparecimento e desenvolvimento desta lesão é necessário a presença de um hospedeiro susceptível, microflora cariogénica, a dieta e o tempo. No entanto, a Cárie Precoce da Infância Grave não é uma lesão de progressão normal, e sim rompante e afecta crianças, até aos três anos de idade. Os hábitos que a família tem, em especial a mãe, são responsáveis pela transmissão de bactérias que podem influenciar o aparecimento de lesões de cáries nas crianças. Simples actos como o testar a temperatura da comida antes de dar à criança, limpar a chupeta com a boca e a partilha de utensílios podem aumentar o risco de Cárie Precoce da Infância. Através de uma revisão de literatura, pretende-se explorar a influência parental no aparecimento desta doença e saber se existe fundamentos para preocupação e assim efectuar uma mais adequada prevenção junto dos pais ou encarregados de educação. Metodologia: Nesta revisão narrativa de literatura fez-se a pesquisa nas bases de dados electrónicas PubMed e SciELO; recorreu-se aos repositórios bibliográficos das universidades; páginas institucionais e referências bibliográficas de artigos; livros de Medicina Dentária Preventiva e de Odontopediatria. Discussão: Os hábitos parentais como o provar ou testar a comida das crianças antes da alimentação e a partilha de talheres durante as refeições são considerados factores de risco para o aumento dos níveis de bactérias, como o Streptococcus mutans. Em relação aos hábitos como limpar a chupeta com a boca, o contacto físico intrafamiliar e dos pais beijarem os filhos há pouca evidência científica e é necessário fazer estudos mais conclusivos nestas áreas. Conclusão: Com esta revisão de literatura foi possível identificar quais os hábitos parentais que aumentam o risco dos filhos desenvolverem Cárie Precoce da Infância Grave.

Utilización de la solución hipertónica (agua de mar), para el tratamiento de la mastitis bovina en la Finca “Las Cañas”, del municipio de la Trinidad, departamento de Estelí 2015

El presente estudio se realizó con el objetivo de evaluar el efecto de la utilización de la solución hipertónica (agua de mar) en el tratamiento de la mastitis bovina en la finca “Las Cañas” del Municipio de la Trinidad, departamento de Estelí, ubica a una latitud norte de 14° 30.71", longitud oeste de 58° 51.79" a 517 msnm, temperatura media anual de 25°C, clima tropical seco con poca precipitación pluvial . Se trabajó con 18 hembras bovina con dos y tres meses de lactación, positivas a mastitis sub - clínicas, mediante la pru eba de Mastitis California Test (MCT) . Los tratamientos evaluados fueron Tratamiento 1 A gua de mar 10 ml; T ratamiento dos 2 químico Cloxacilina - Ampicilina ( Masticen Pomada ® ) 10 ml . Durante tod o el muestreo el cuarto más afectado fue el cuarto anterior izquierdo (CAI) con (35.25%). Según el examen bacteriológico realizado a las muestras enviadas al laborator io, los microorganismos identificados de la mastitis en la finca, fueron: Streptococcus spp, Staphilococcus aureus , y Pseudomonas spp, E . coli ). Los dos tratamientos presentaron buenos resultados en el control de la mastitis bovina, donde el tratamiento TI (agua de mar 10ml) alcanzó s u mayor efecto a la quinta semana con un (34.3%) con respecto a mastitis subclínica y con un (11.4%) Con respecto a mastitis clínica - crónica y el Tratamiento TII (Masticen Pomada 10ml) alcanzó su mayor ef ecto a la quinta semana con un (33.3%) con respecto a mastitis sub clínica y con un (8.3%) con respec to a mastitis clínica - crónica

Conversão da lactose e síntese de galacto-oligossacarídeos: uma abordagem experimental e teórica

O presente trabalho avaliou, na etapa experimental, um processo simultâneo de catálise e fermentação láctica visando obter um iogurte com potenciais características nutracêuticas e, na sua etapa teórica, estabeleceu uma interlocução entre a vivência experimentalista e a teoria da cinética enzimática, no que se refere à conversão da lactose e à síntese de galactooligossacarídeos (GOS). Na abordagem experimental, para um substrato específico, avaliouse biocatálise conduzida simultaneamente à fermentação, defasando a adição da enzima em relação ao início do processo fermentativo. A fermentação foi realizada a partir de cultura láctica liofilizada comercial contendo dois micro-organismos probióticos, Bifidobacterium animalis e Lactobacillus acidophilus, associados aos micro-organismos característicos do iogurte, Lactobacillus bulgaricus e Streptococcus thermophilus. Foi utilizado um preparado enzimático contendo -galactosidases obtidas de duas origens distintas: Kluyveromyces lactis e Aspergillus niger. Foram avaliados os efeitos da concentração da enzima e do tempo de adição da enzima em um planejamento experimental 2 2 . As respostas foram às concentrações, ao final do processo, de lactose, de GOS, de glicose e de galactose e a hidrólise dos galactooligossacarídeos ao longo do tempo. No que se refere à abordagem teórica, o presente trabalho considerou modelos matemáticos de hidrólise de dissacarídeos e conversão da lactose, em que a inibição foi representada a partir do incremento da concentração dos produtos da reação. No que se refere à conversão da lactose e síntese de GOS, o presente trabalho buscou estabelecer um modelo matemático em que a inibição ocorreu por efeito do incremento das concentrações de glicose e de galactose, comparando-o com os modelos conhecidos na literatura. Verificou-se que o desempenho do modelo obtido no presente trabalho foi robusto em relação às premissas estabelecidas. Na comparação com resultados experimentais de conversão enzimática, o modelo mostrou-se capaz de minimizar o erro e de ajustar-se aos dados experimentais.

The biofilm inhibitor Carolacton inhibits planktonic growth of virulent pneumococci via a conserved target

New antibacterial compounds, preferentially exploiting novel cellular targets, are urgently needed to fight the increasing resistance of pathogens against conventional antibiotics. Here we demonstrate that Carolacton, a myxobacterial secondary metabolite previously shown to damage Streptococcus mutans biofilms, inhibits planktonic growth of Streptococcus pneumoniae TIGR4 and multidrug-resistant clinical isolates of serotype 19A at nanomolar concentrations. A Carolacton diastereomer is inactive in both streptococci, indicating a highly specific interaction with a conserved cellular target. S. mutans requires the eukaryotic-like serine/threonine protein kinase PknB and the cysteine metabolism regulator CysR for susceptibility to Carolacton, whereas their homologues are not needed in S. pneumoniae, suggesting a specific function for S. mutans biofilms only. A bactericidal effect of Carolacton was observed for S. pneumoniae TIGR4, with a reduction of cell numbers by 3 log units. The clinical pneumonia isolate Sp49 showed immediate growth arrest and cell lysis, suggesting a bacteriolytic effect of Carolacton. Carolacton treatment caused a reduction in membrane potential, but not membrane integrity, and transcriptome analysis revealed compensatory reactions of the cell. Our data show that Carolacton might have potential for treating pneumococcal infections.

Estudio comparativo para el tratamiento de la amigdalitis recidivante, entre el uso de penicilinas y amigdalectomizados, en el H.V.C.M. Cuenca Enero-Junio, 1994

La amigdalitis es una de las infecciones más comunes generalmente acusada por el estreptococo bata hemofílico del grupo A y con menor frecuencia debido a infecciones víricas. La amigdalitis recidivante es desde hace muchos años, la indicación más frecuente para practicar amigdalotomía aunque esta intervención tiene escasa complicaciones, su utilidad en la prevención de las recidivas no ha sido demostrada prospectivamente hasta estudios actuales en el que se compara la eficacia del tratamiento quirúrgico con una pauta antibiótica clásica la penicilina. Varios son los estudios en cuales se ha puesto en evidencia la incapacidad de la penicilina para acabar con el estado de portador del estreptococo beta hemolítico del grupo A. Entre las posibles explicaciones de esta aparente pérdida de eficacia de la penicilina, la más aceptada supone que la administración repetida del antibiótico selecciona flora productora de beta lactamasa. Los objetivos del tratamiento de la amigdalitis recidivante incluyen tanto la resolución de los signos clínicos y los síntomas de infección y la erradicación del agente causal de la cavidad oro faríngeo, por otro lado será importante evitar las complicaciones supurativas y no suporativas. La penicilina G es el agente antimicrobiano más efectivo para el tratamiento de la amigdalitis y debe emplearse almenos que el paciente sea alérgico lo que evita en lo posterior complicaciones

Evaluación fitoquímica y microbiológica de extractos naturales y su incorporación en nanopartículas poliméricas para su aplicación odontológica

La caries dental es la principal enfermedad oral que padece la población a nivel mundial. Su prevención se basa en educación sobre higiene oral, además del uso complementario de agentes antimicrobianos. Entre las alternativas de prevención una área prometedora incluye el empleo de extractos de plantas como agentes antimicrobianos incorporados en nanopartículas poliméricas (NP), las cuales, puedan funcionar como vehículos de liberación de extractos, mejorando el desempeño de estos agentes activos naturales. El objetivo de este trabajo fue obtener extractos de plantas de Ocimum basilicum (Albahaca) Calendula officinalis (Cálendula) y aceites esenciales de Syzigium aromaticum (Clavo) y Thymus vulgaris (Tomillo). Se realizó su caracterización fitoquímica y se evaluó su actividad antimicrobiana mediante dilución en tubo contra células plantónicas de Streptococcus gordonii, Streptococcus mutans y Candida albicans (ATCC), determinando la concentración mínima inhibitoria (CMI). El extracto con mayor actividad fue incorporado en NP mediante el método de nanoprecipitación (NP) y las nanopartículas se caracterizaron en base a su tamaño e índice de polidispersidad por espectroscopia de relación fotónica; el porcentaje y la eficiencia de encapsulación y mecanismo de liberación del eugenol contenido en el aceite encapsulado, se realizó mediante cromatografía de gases acoplado a espectrometría de masas (GSMC). En la presente investigación, se determinó que el aceite esencial de clavo mostró la mayor actividad antimicrobiana con respecto a los demás extractos evaluados. Por medio de GSMC se identificó al eugenol como el componente principal del aceite esencial obtenido por hidrodestilación. Se obtuvieron NP esféricas con tamaño alrededor de 157 nm, el porcentaje y la eficiencia de encapsulación de eugenol presente en el aceite encapsulado fue de 73.16 % y 47 % respectivamente; además de mostrar una liberación in vitro de eugenol del 50 % a las 24 horas. Finalmente, la CMI del aceite de clavo sin encapsular e incorporado en NP, correspondió a 125 y 75 μg/mL respectivamente. En base a los resultados obtenidos, es factible incorporar extractos vegetales en NP para su liberación sostenida, siendo una terapia antimicrobiana prometedora dentro del área odontológica.

Estudo do papel da proteína multifuncional APE1/Ref-1 sobre a resposta inflamatória na meningite bacteriana

Despite advances in antibiotic therapy, bacterial meningitis (BM) remains with high mortality and morbidity rates in worldwide. One important mechanism associated to sequels during disease is the intense inflammatory response which promotes an oxidative burst and release of reactive oxygen species, consequently leading to cell death. Activation of DNA repair enzymes during oxidative stress has been demonstrated in several neurological disorders. APE1/Ref-1 is a multifunctional protein involved in DNA repair and plays a redox function on transcription factors such as NFkB and AP-1.The aim of this study was assess the role of APE1/Ref-1 on inflammatory response and the possibility of its modulation to reduce the sequels of the disease. Firstly it was performed an assay to measure cytokine in cerebrospinal fluid of patients with BM due to Streptococcus pneumoniae and Neisseriae meningitides. Further, a cellular model of inflammation was used to observe the effect of the inhibition of the endonuclease and redox activity of APE1/Ref-1 on cytokine levels. Additionally, APE1/Ref-1 expression in cortex and hippocampus of rat with MB after vitamin B6 treatment was evaluated. Altogether, results showed a similar profile of cytokines in the cerebrospinal fluid of patients from both pathogens, although IFNy showed higher expression in patients with BM caused by S. pneumoniae. On the other hand, inhibitors of APE1/Ref-1 reduced cytokine levels, mainly TNF-α. Reduction of oxidative stress markers was also observed after introduction of inhibitors in the LPS-stimulated cell. In the animal model, BM increased the expression of the protein APE1/Ref-1, while vitamin B6 promoted reduction. Thereby, this data rise important factors to be considered in pathogenesis of BM, e.g., IFNy can be used as prognostic factor during corticosteroid therapy, APE1/Ref-1 can be an important target to modulate the level of inflammation and VIII oxidative stress, and vitamin B6 seems modulates several proteins related to cell death. So, this study highlights a new understanding on the role of APE1/Ref-1 on the inflammation and the oxidative stress during inflammation condition

Actividad bactericida, antifúngica y antiviral de nanopartículas de bismuto contra patógenos orales

De acuerdo con un anuncio publicado por el NIH (National Institute of Health, EUA), los biofilms o biocapas son un problema de salud pública muy importante en el área médica, ya que representan más del 80% de las infecciones microbianas en el cuerpo humano. Los tratamientos antimicrobianos estándar, típicamente fallan para erradicarlos. Por tanto, existe una creciente necesidad de desarrollo de nuevos fármacos con nuevas y mejores capacidades que puedan controlar a los biofilms. Hoy en día, la nanoterapeútica ofrece opciones innovadoras para controlar enfermedades infecciosas incluyendo la cavidad oral, contrarrestando el crecimiento de microorganismos patógenos tales como, Streptococcus mutans, Candida albicans y herpesvirus. En el área médica, algunos derivados del bismuto, como el subsalicilato, han sido empleados en el área médica para contrarrestar el vómito, náuseas, diarrea y dolor de estómago. En esta investigación determinamos la actividad antimicrobiana de nanopartículas de bismuto (BiNPs) contra patógenos orales. La actividad antibacteriana y antifúngica lo evaluamos por el ensayo de MTT y microscopía de fluorescencia. Demostramos que las BiNPs inhibieron el crecimiento de Streptococcus mutans con un 69% de efectividad así mismo obtuvimos un 85% de inhibición con Candida albicans, además fueron capaces de inhibir la formación del biofilm de ambas cepas. Por otra parte, determinamos la actividad antiviral en un modelo de rotavirus mediante el ensayo de inmunoperoxidasa presentando 90% de control de infección con el tratamiento de BiNPs. Finalmente, se evaluó la posible citotoxicidad de BiNPs en células epiteliales de riñón de mono mediante microscopía de fluorescencia y no mostró evidencias de citotoxicidad a 24 horas de exposición.

The microbiological signature of human cutaneous leishmaniasis lesions exhibits restricted bacterial diversity compared to healthy skin

Localised cutaneous leishmaniasis (LCL) is the most common form of cutaneous leishmaniasis characterised by single or multiple painless chronic ulcers, which commonly presents with secondary bacterial infection. Previous culture- based studies have found staphylococci, streptococci, and opportunistic pathogenic bacteria in LCL lesions, but there have been no comparisons to normal skin. In addition, this approach has strong bias for determining bacterial composition. The present study tested the hypothesis that bacterial communities in LCL lesions differ from those found on healthy skin (HS). Using a high throughput amplicon sequencing approach, which allows for better populational evaluation due to greater depth coverage and the Quantitative Insights Into Microbial Ecology pipeline, we compared the microbiological signature of LCL lesions with that of contralateral HS from the same individuals. Streptococcus , Staphylococcus , Fusobacterium and other strict or facultative anaerobic bacteria composed the LCL microbiome. Aerobic and facultative anaerobic bacteria found in HS, including environmental bacteria, were significantly decreased in LCL lesions (p < 0.01). This paper presents the first comprehensive microbiome identification from LCL lesions with next generation sequence methodology and shows a marked reduction of bacterial diversity in the lesions.

Epidemiología de la conjuntivitis neumocócica en Gipuzkoa: estudio de 777 episodios (1999-2013).

165 p.

Portable “lab-on-chip” platform for bovine mastitis diagnosis in raw milk

Tese de Doutoramento em Ciências Veterinárias, Especialidade de Ciências Biológicas e Biomédicas

Principais problemas das explorações intensivas da produção de leite de cabra em Portugal. O caso particular da assimetria do úbere

Mestrado em Engenharia Zootécnica - Produção Animal - Instituto Superior de Agronomia

Evaluación de la eficacia antibacteriana in vitro de un colutorio de aceite esencial de Origanum vulgare L. (Oregano) sobre Sterptococcos mutans

con el objetivo de evaluar la eficacia antibacteriana in vitro de dos formulaciones de un colutorio de aceite esencial de orégano sobre Streptococcus mutans (S. mutans) el principal agente causal de la placa bacteriana dental, para determinar dicha actividad, primero se realizó la determinación de la concentración inhibitoria mínima (CIM) del aceite esencial de orégano (AEO) sobre S. mutans mediante el método de microdilución en caldo y se obtuvo una CIM de 0.0025 %, esa concentración o una mayor podría ser útil en una forma farmacéutica con propósito antibacteriano. se realizó la determinación de la aptitud de los métodos de recuento microbiano que permitió indicar la metodología adecuada para evaluar la biocarga microbiana en los colutorios. Esta prueba indicó que el polisorbato 80 al 1% es un agente neutralizante idóneo para recuperar el S. mutans si se encuentra presente en los colutorios de AEO al 0.05 % y 0.10 %, y la mezcla de tiosulfato de sodio al 0.3 %, lecitina al 0.5% y polisorbato 80 al 1 % es la indicada para neutralizar las propiedades antimicrobianas del colutorio de clorhexidina al 0.12 % ylograr una recuperación adecuada del microorganismo en estudio cuando estuviera presente. Finalmente, se realizó la determinación de la eficacia antibacteriana de los colutorios de AEO, el vehículo de estos y un colutorio comercial de clorhexidina sobre S. mutans, los resultados reflejaron que el porcentaje máximo alcanzado de reducción para los colutorios de AEO al 0.05% y 0.10 % fue de 48.280 % a los 15 minutos y de 78.535 % en 1 minuto respectivamente, dichas reducciones fueron mayores que la que presento el vehículo, la cual fue de 29.292 % a los 15 minutos. El colutorio de clorhexidina al 0.12 % fue el que produjo la máxima reducción del microorganismo de estudio, la cual fue de99.996% en 6 minutos. Todos los ensayos se realizaron en el laboratorio del Centro de Investigación y Desarrollo en Salud, durante el periodo de julio a septiembre de 2015. Se concluyó que, ningún colutorio alcanzó el 99.999 % de reducción especificado por la AOAC para germicidas y sanitizantes, se observaron reducciones que sugieren buenas perspectivas de desarrollo para este tipo de formulaciones que incluyen activos de origen natural, por lo tanto se recomienda la necesidad de realizar más estudios sobre la composición y diferentes actividades del aceite esencial de orégano que pueden aprovecharse en futuras formulaciones.

Long-term impact of pneumococcal polysaccharide vaccination on nasopharyngeal carriage in children previously vaccinated with various pneumococcal conjugate vaccine regimes

Previously, the Fiji Pneumococcal Project (FiPP) evaluated reduced dose immunization schedules that incorporated pneumococcal protein conjugate and/or polysaccharide vaccine (PCV7 and 23vPPV, respectively). Immune hyporesponsiveness was observed in children vaccinated with 23vPPV at 12 months of age compared with children who did not receive 23vPPV.

Here we assess the long-term impact of 23vPPV vaccination on nasopharyngeal carriage rates and densities of Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Staphylococcus aureus and Moraxella catarrhalis. Nasopharyngeal swabs (n = 194) were obtained from healthy children who participated in FiPP (now aged 5–7 years). S. pneumoniae were isolated and identified by standard culture-based methods, and serotyped using latex agglutination and the Quellung reaction. Carriage rates and densities of S. pneumoniae, H. influenzae, S. aureus and M. catarrhalis were determined using real-time quantitative PCR.

There were no differences in the rate or density of S. pneumoniae, H. influenzae or M. catarrhalis carriage by PCV7 dose or 23vPPV vaccination in the vaccinated participants overall. However, differences were observed between the two main ethnic groups: Fijian children of Indian descent (Indo-Fijian) were less likely to carry S. pneumoniae, H. influenzae and M. catarrhalis, and there was evidence of a higher carriage rate of S. aureus compared with indigenous Fijian (iTaukei) children. Polysaccharide vaccination appeared to have effects that varied between ethnic groups, with 23vPPV vaccination associated with a higher carriage rate of S. aureus in iTaukei children, while there was a lower carriage rate of S. pneumoniae associated with 23vPPV vaccination in Indo-Fijian children.

Overall, polysaccharide vaccination had no long-term impact on pneumococcal carriage, but may have impacted on S. aureus carriage and have varying effects in ethnic groups, suggesting current WHO vaccine schedule recommendations against the use of 23vPPV in children under two years of age are appropriate.