Evaluation of the antischistosomal activity of sulfated α-D-glucan from the lichen Ramalina celastri free and encapsulated into liposomes

The antischistosomal activity of the sulfated polysaccharide α-D-glucan (Glu.SO4) extracted from Ramalina celastri was evaluated after encapsulation into liposomes (Glu.SO4-LIPO) in Schistosoma mansoni-infected mice. The effect of treatment with Glu.SO4 and Glu.SO4-LIPO (10 mg/kg) on egg elimination, worm burden and hepatic granuloma formation was assessed using female albino Swiss mice, 35-40 days of age, weighing 25 ± 2 g, infected with 150 cercariae/animal (Biomphalaria glabrata, BH strain). Four groups (N = 10) were studied, two controls (empty liposomes and NaCl) and two treated groups (Glu.SO4-LIPO and Glu.SO4) using a single dose. Parasitological analysis revealed that Glu.SO4-LIPO was as efficient as Glu.SO4 in reducing egg elimination and worm burden. Treatment with free Glu.SO4 and Glu.SO4-LIPO induced a statistically significant reduction in the number of granulomas (62 and 63%, respectively). Lectin histochemistry showed that wheat germ agglutinin intensely stained the egg-granuloma system in all treated groups. On the other hand, peanut agglutinin stained cells in the control groups, but not in the treated groups. The present results suggest a correlation between the decreasing number of hepatic egg-granulomas and the glycosylation profile of the egg-granuloma system in animals treated with free Glu.SO4 or Glu.SO4-LIPO.

Heparan sulphate, its derivatives and analogues share structural characteristics that can be exploited, particularly in inhibiting microbial attachment

Heparan sulphate (HS) and the related polysaccharide, heparin, exhibit conformational and charge arrangement properties, which provide a degree of redundancy allowing several seemingly distinct sequences to exhibit the same activity. This can also be mimicked by other sulphated polysaccharides, both in overall effect and in the details of interactions and structural consequences of interactions with proteins. Together, these provide a source of active compounds suitable for further development as potential drugs. These polysaccharides also possess considerable size, which bestows upon them an additional useful property: the capability of disrupting processes comprising many individual interactions, such as those characterising the attachment of microbial pathogens to host cells. The range of involvement of HS in microbial attachment is reviewed and examples, which include viral, bacterial and parasitic infections and which, in many cases, are now being investigated as potential targets for intervention, are identified.

Potential virulence of Klebsiella sp. isolates from enteral diets

We aimed to evaluate the potential virulence of Klebsiellaisolates from enteral diets in hospitals, to support nosocomial infection control measures, especially among critical-care patients. Phenotypic determination of virulence factors, such as capsular expression on the external membrane, production of aerobactin siderophore, synthesis of capsular polysaccharide, hemolytic and phospholipase activity, and resistance to antibiotics, which are used therapeutically, were investigated in strains ofKlebsiella pneumoniae and K. oxytoca. Modular industrialized enteral diets (30 samples) as used in two public hospitals were analyzed, and Klebsiella isolates were obtained from six (20%) of them. The hypermucoviscous phenotype was observed in one of the K. pneumoniae isolates (6.7%). Capsular serotypes K1 to K6 were present, namely K5 and K4. Under the conditions of this study, no aerobactin production, hemolytic activity or lecithinase activity was observed in the isolates. All isolates were resistant to amoxicillin and ampicillin and sensitive to cefetamet, imipenem, chloramphenicol, gentamicin and sulfamethoxazole-trimethoprim. Most K. pneumoniae isolates (6/7, 85.7%) from hospital B presented with a higher frequency of resistance to the antibiotics tested in this study, and multiple resistance to at least four antibiotics (3/8; 37.5%) compared with isolates from Hospital A. The variations observed in the antibiotic resistance profiles allowed us to classify theKlebsiella isolates as eight antibiotypes. No production of broad-spectrum β-lactamases was observed among the isolates. Our data favor the hypothesis that Klebsiella isolates from enteral diets are potential pathogens for nosocomial infections.

Study of clarification process of sugar cane juice for consumption

Sugar cane juice or garapa darkens quickly after extraction due to the oxidation of some of its constituents harming its commercialization thus requiring rapid consumption. The objective of this study was to develop a mild process for sugar cane clarification, obtaining a cloudy, greenish-yellow beverage. The following parameters were combined to aiming at this objective: heat treatment at 65 ºC/50 minutes; pH change (to 7.0, 7.5, and 8.0); addition of flocculant (0, 30, and 60 ppm Aluminum polychloride or APC - "Panclar P-1010"), and clarifier aid (0, 2, or 4 ppm of positively charged polyelectrolyte - "Magnafloc LT-27"). The decantation time was 45 minutes and the supernatant liquid was removed with a vacuum pump. The treatments were defined using the Response Surface Methodology and were submitted to physicochemical analysis for turbidity (%), total polysaccharide content (µg.mL-1), dextran content (µg.mL-1), and sensory analysis (acceptance test) for the attributes of color, appearance, and turbidity. It was concluded that the addition of 60 ppm APC, pH 8, and 0 ppm polyelectrolyte represented the best treatment to obtain a low polysaccharide content, 90% turbidity, and high scores for color, appearance, and turbidity. The beverage was sensorially well accepted by consumers.

Mechanical and water vapor permeability properties of biodegradables films based on methylcellulose, glucomannan, pectin and gelatin

Mimic biological structures such as the cell wall of plant tissues may be an alternative to obtain biodegradable films with improved mechanical and water vapor barrier properties. This study aims to evaluate the mechanical properties and water vapor permeability (WVP) of films produced by using the solvent-casting technique from blended methylcellulose, glucomannan, pectin and gelatin. First, films from polysaccharides at pH 4 were produced. The film with the best mechanical performance (tensile strength = 72.63 MPa; elongation = 9.85%) was obtained from methylcellulose-glucomannan-pectin at ratio 1:4:1, respectively. Then, gelatin was added to this polysaccharide blend and the pH was adjusted to 4, 5 and 6. Results showed significant improvement in WVP when films were made at pH 5 and at polysaccharides/gelatin ratio of 90/10 and 10/90, reaching 0.094 and 0.118 g.mm/h.m².kPa as values, respectively. Films with the best mechanical properties were obtained from the blend of polysaccharides, whereas WVP was improved from the blend of polysaccharides and gelatin at pH 5.

Sugarcane starch: quantitative determination and characterization

Starch is found in sugarcane as a storage polysaccharide. Starch concentrations vary widely depending on the country, variety, developmental stage, and growth conditions. The purpose of this study was to determine the starch content in different varieties of sugarcane, between May and November 2007, and some characteristics of sugarcane starch such as structure and granules size; gelatinization temperature; starch solution filterability; and susceptibility to glucoamylase, pullulanase, and commercial bacterial and fungal α-amylase enzymes. Susceptibility to debranching amylolytic isoamylase enzyme from Flavobacterium sp. was also tested. Sugarcane starch had spherical shape with a diameter of 1-3 µm. Sugarcane starch formed complexes with iodine, which showed greater absorption in the range of 540 to 620 nm. Sugarcane starch showed higher susceptibility to glucoamylase compared to that of waxy maize, cassava, and potato starch. Sugarcane starch also showed susceptibility to debranching amylolytic pullulanases similar to that of waxy rice starch. It also showed susceptibility to α-amylase from Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, and Aspergillus oryzae similar to that of the other tested starches producing glucose, maltose, maltotriose, maltotetraose, maltopentose and limit α- dextrin.

Soursop juice stabilized with soy fractions: a rheologial approach

The potential use of soybean soluble polysaccharide (SSPS) as a stabilizer in acidic beverages was evaluated using rheological and stability studies. For this purpose, soy-based beverages were formulated with soy protein isolate (SPI) and soursop juice due to the low stability of this kind of dispersion. The influences of the concentrations of soybean soluble polysaccharide, calcium chloride, and soy protein isolate on the stability and rheology of soursop juice were evaluated using a factorial experimental design. Interactions between the concentrations of soybean soluble polysaccharide and soy protein isolate exerted a positive effect on the maximum Newtonian viscosity. The stability was positively influenced by the soybean soluble polysaccharide and soy protein isolate concentrations, but the interactions between soy protein isolate and CaCl2 also affected the sedimentation index. These results suggest that soybean soluble polysaccharide is effective in stabilizing fibers and proteins in acidic suspensions due to the increase in viscosity and steric effect caused by the formation of complexes between the soybean soluble polysaccharide and soy protein isolate.

Extraction optimization of antioxidant polysaccharides from leaves of Gynura bicolor (Roxb. & Willd.) DC

Orthogonal design was employed to study the effect of extraction time, temperature and liquid-to-solid ratio on the production of antioxidant polysaccharides from leaves of Gynura bicolor (PLG). Analysis of variance was performed on the data obtained. The most relevant variable was extraction time. A liquid-solid ratio of 30:1 (v/w), a temperature of 80 °C and an extraction time of 3 h were found to be optimal for PLG. The optimal extraction yield of 4.9% was obtained through additional verification test. Hydroxyl radical-scavenging activity, reducing power and ferrous ion chelating ability of PLG were determined. PLG possess concentration-dependent antioxidant potency and IC50 of PLG was 4.67, 0.24 and 4.31 mg/mL for hydroxyl radical-scavenging and ferric ion chelating abilities as well as reducing power, respectively. The results suggest that G. bicolor polysaccharides could be potential source of natural antioxidant and be contributor to the health benefits of G. bicolor.

Extraction optimization of antioxidant polysaccharides from Auricularia auricula fruiting bodies

AbstractThe extraction conditions (liquid-solid ratio, temperature and time) of antioxidant polysaccharides from Auricularia auricula fruiting bodies (AAFB) were optimized using response surface methodology (RSM). The Box-Behnken experimental results showed the optimum extraction conditions as follows: a liquid-solid ratio of 38.77 mL/g, a temperature of 93.98 °C and a time of 3.41 h. Under these conditions, the maximal polysaccharide yield was 10.46 g/100 g. In addition, AAFB polysaccharides exhibited stronger antioxidant activities by evaluating of Fe2+-chelating ability and hydroxyl radical scavenging activity with IC50 values of 0.43 and 0.38 mg/mL, respectively. These results indicated that AAFB polysaccharides might be potentially used as a natural antioxidant.

X-ray diffraction of a gram-negative bacterial membrane mimetic

This thesis applies x-ray diffraction to measure he membrane structure of lipopolysaccharides and to develop a better model of a LPS bacterial melilbrane that can be used for biophysical research on antibiotics that attack cell membranes. \iVe ha'e Inodified the Physics department x-ray machine for use 3.'3 a thin film diffractometer, and have lesigned a new temperature and relative humidity controlled sample cell.\Ve tested the sample eel: by measuring the one-dimensional electron density profiles of bilayers of pope with 0%, 1%, 1G :VcJ, and 100% by weight lipo-polysaccharide from Pse'udo'lTwna aeTuginosa. Background VVe now know that traditional p,ntibiotics ,I,re losing their effectiveness against ever-evolving bacteria. This is because traditional antibiotic: work against specific targets within the bacterial cell, and with genetic mutations over time, themtibiotic no longer works. One possible solution are antimicrobial peptides. These are short proteins that are part of the immune systems of many animals, and some of them attack bacteria directly at the membrane of the cell, causing the bacterium to rupture and die. Since the membranes of most bacteria share common structural features, and these featuret, are unlikely to evolve very much, these peptides should effectively kill many types of bacteria wi Lhout much evolved resistance. But why do these peptides kill bacterial cel: '3 , but not the cells of the host animal? For gramnegative bacteria, the most likely reason is that t Ileir outer membrane is made of lipopolysaccharides (LPS), which is very different from an animal :;ell membrane. Up to now, what we knovv about how these peptides work was likely done with r !10spholipid models of animal cell membranes, and not with the more complex lipopolysa,echaricies, If we want to make better pepticies, ones that we can use to fight all types of infection, we need a more accurate molecular picture of how they \vork. This will hopefully be one step forward to the ( esign of better treatments for bacterial infections.

Synthesis of 3', 5'-cyclic diguanylic acid (c-di-GMP) analogues

In the past few years, interest in signaling networks involving 3ʹ, 5ʹ -cyclic diguanylic acid (c-di-GMP) has increased dramatically. Evidence started to emerge that connects c-di-GMP to the regulation of a range of biological processes in bacteria, such as bacterial biofilm formation, virulence, extracellular polysaccharide synthesis, however, much remains to be explored in the signaling pathways that involve this secondary messenger. This molecule has also been shown to be a very powerful immunostimulating agent and potent mucosal vaccine adjuvant.

Étude des propriétés de transport dans les hydrogels de curdlan

Les hydrogels de polysaccharide sont des biomatériaux utilisés comme matrices à libération contrôlée de médicaments et comme structures modèles pour l’étude de nombreux systèmes biologiques dont les biofilms bactériens et les mucus. Dans tous les cas, le transport de médicaments ou de nutriments à l’intérieur d’une matrice d’hydrogel joue un rôle de premier plan. Ainsi, l’étude des propriétés de transport dans les hydrogels s’avère un enjeu très important au niveau de plusieurs applications. Dans cet ouvrage, le curdlan, un polysaccharide neutre d’origine bactérienne et formé d’unités répétitives β-D-(1→3) glucose, est utilisé comme hydrogel modèle. Le curdlan a la propriété de former des thermogels de différentes conformations selon la température à laquelle une suspension aqueuse est incubée. La caractérisation in situ de la formation des hydrogels de curdlan thermoréversibles et thermo-irréversibles a tout d’abord été réalisée par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR) en mode réflexion totale atténuée à température variable. Les résultats ont permis d’optimiser les conditions de gélation, menant ainsi à la formation reproductible des hydrogels. Les caractérisations structurales des hydrogels hydratés, réalisées par imagerie FT-IR, par microscopie électronique à balayage en mode environnemental (eSEM) et par microscopie à force atomique (AFM), ont permis de visualiser les différentes morphologies susceptibles d’influencer la diffusion d’analytes dans les gels. Nos résultats montrent que les deux types d’hydrogels de curdlan ont des architectures distinctes à l’échelle microscopique. La combinaison de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) à gradients pulsés et de l’imagerie RMN a permis d’étudier l’autodiffusion et la diffusion mutuelle sur un même système dans des conditions expérimentales similaires. Nous avons observé que la diffusion des molécules dans les gels est ralentie par rapport à celle mesurée en solution aqueuse. Les mesures d’autodiffusion, effectuées sur une série d’analytes de diverses tailles dans les deux types d’hydrogels de curdlan, montrent que le coefficient d’autodiffusion relatif décroit en fonction de la taille de l’analyte. De plus, nos résultats suggèrent que l’équivalence entre les coefficients d’autodiffusion et de diffusion mutuelle dans les hydrogels de curdlan thermo-irréversibles est principalement due au fait que l’environnement sondé par les analytes durant une expérience d’autodiffusion est représentatif de celui exploré durant une expérience de diffusion mutuelle. Dans de telles conditions, nos résultats montrent que la RMN à gradients pulsés peut s’avérer une approche très avantageuse afin de caractériser des systèmes à libération contrôlée de médicaments. D’autres expériences de diffusion mutuelle, menées sur une macromolécule de dextran, montrent un coefficient de diffusion mutuelle inférieur au coefficient d’autodiffusion sur un même gel de curdlan. L’écart mesuré entre les deux modes de transport est attribué au volume différent de l’environnement sondé durant les deux mesures. Les coefficients d’autodiffusion et de diffusion mutuelle similaires, mesurés dans les deux types de gels de curdlan pour les différents analytes étudiés, suggèrent une influence limitée de l’architecture microscopique de ces gels sur leurs propriétés de transport. Il est conclu que les interactions affectant la diffusion des analytes étudiés dans les hydrogels de curdlan se situent à l’échelle moléculaire.

Étude des gènes d'Actinobacillus pleuropneumoniae exprimés en conditions d'infection

Actinobacillus pleuropneumoniae est l’agent étiologique de la pleuropneumonie porcine. La bactérie se transmet par voies aériennes et contacts directs. Plusieurs facteurs de virulence ont été identifiés, nommément les polysaccharides capsulaires, les lipopolysaccharide, les exotoxines ApxI à IV et de nombreux mécanismes d’acquisition du fer. Aucun vaccin efficace contre tous les sérotypes de la bactérie n’a encore été élaboré. Afin de mieux comprendre de quelle façon A. pleuropneumoniae régule la transcription de ses nombreux facteurs de virulence et de découvrir de nouvelles cibles potentielles pour l’élaboration de vaccins efficaces, le profil transcriptomique de la bactérie a été étudié dans des conditions simulant l’infection ainsi qu’à la suite d’une infection naturelle aiguë chez l’animal. Des biopuces de première et de seconde génération (AppChip1 et AppChip2) comportant respectivement 2025 cadres de lecture ouverts (ORF) de la version préliminaire du génome d’A. pleuropneumoniae sérotype 5b souche L20 et 2033 ORF de la version finale annotée du même génome ont été utilisées. Dans un premier temps, des expériences réalisées dans des conditions de concentration restreinte en fer ont permis d’identifier 210 gènes différentiellement exprimés, dont 92 étaient surexprimés. Plusieurs nouveaux mécanismes d’acquisition du fer ont pu être identifiés, incluant un système homologue au système YfeABCD de Yersinia pestis, impliqué dans l’acquisition du fer chélaté, ainsi que des gènes homologues aux composantes du système HmbR de Neisseria meningitidis impliqué dans l’acquisition du fer à partir de l’hémoglobine. Dans des conditions de culture permettant la formation de biofilms, les gènes tadC et tadD d’un opéron tad (« tight adherence locus ») putatif, les gènes pgaBC impliqués dans la synthèse d’un polysaccharide de la matrice du biofilm ainsi que deux gènes présentant de fortes homologies avec un gène codant pour l’adhésine auto-transporteur Hsf retrouvée chez Haemophilus influenzae ont montré une surexpression significative. Plusieurs de ces gènes ont également été retrouvés lors d’expériences réalisées avec des cellules épithéliales d’origine pulmonaire en culture, qui ont permis d’identifier 170 gènes différentiellement exprimés après la croissance planctonique au-dessus des cellules, et 131 autres suite à l’adhésion à ces cellules. Parmis les gènes surexprimés, les gènes tadB et rcpA de l’opéron tad putatif, les gènes pgaBC ainsi que le gène codant pour l’homologue d’Hsf ont été retrouvés. En présence de liquide de lavage broncho-alvéolaire (BALF), 156 gènes ont montré un profil d’expression modifié, et le gène apxIVA, identifié comme étant surexprimé, a pu être détecté pour la première fois dans des conditions de croissance in vitro. Finalement, des expériences visant à déterminer les gènes utilisés directement chez l’animal en phase aiguë de la pleuropneumonie porcine ont permis d’identifier 150 gènes qui étaient différentiellement exprimés. En plus d’identifier des gènes d’un possible opéron codant pour un fimbriae de type IV, 3 des 72 gènes surexprimés sont conservés chez tous les sérotypes d’A. pleuropneumoniae et codent pour des protéines ou lipoprotéines de surface. Nos expériences ont permis d’identifier plusieurs nouveaux facteurs de virulence potentiels chez A. pleuropneumoniae ainsi que plusieurs nouvelles cibles potentielles pour l’élaboration de vaccins efficaces contre tous les sérotypes.

Revêtement anti-apoptotique à base de chondroïtine sulfate : vers un stent-graft bioactif

La réparation endovasculaire (EVAR) est une technique minimalement invasive permettant de traiter l’anévrisme de l’aorte abdominale (AAA) par l’entremise d’un stent- graft (SG). L’utilisation d’EVAR est actuellement limitée par de fréquentes complications liées à une guérison inadéquate autour de l’implant. Ce manque de guérison est principalement dû au type de recouvrement polymérique des SG, au milieu pro-apoptotique des AAA et à l’accès réduit aux nutriments et à l’oxygène après EVAR. L’objectif de cette thèse consistait à concevoir un revêtement bioactif permettant d’inhiber l’apoptose et stimuler la croissance des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV), pour ainsi favoriser la guérison des tissus vasculaires autour des SG. La chondroïtine-4-sulfate (CS) a d’abord été choisie, car elle a été identifiée comme un médiateur important de la réparation vasculaire. Il a été démontré que la CS en solution influence directement la résistance à l’apoptose des CMLV, en plus de favoriser la différenciation myofibroblastique chez les fibroblastes. Dans le cadre de ce projet, un premier revêtement à base de CS et de collagène a été créé. Bien que le revêtement permettait d’induire une résistance à l’apoptose chez les CMLV, il se désintégrait trop rapidement dans des conditions aqueuses. Une nouvelle méthodologie a donc été adaptée afin de greffer la CS directement sur des surfaces aminées, à l’aide d’un système utilisant un carbodiimide. Dans le but d’accroître la croissance des CMLV à la surface des revêtements, le facteur de croissance de l’épiderme (EGF) a ensuite été sélectionné. En plus de ses propriétés mitogéniques et chimiotactiques, l’EGF stimule la production d’éléments de la matrice extracellulaire, comme le collagène et la fibronectine. De plus, l’activation du récepteur de l’EGF inhibe également l’apoptose des CMLV. L’EGF a donc été greffé sur la CS. Le revêtement de CS+EGF a démontré une bonne uniformité et bioactivité sur des surfaces de verre aminé. iii iv Dans une 3ème étape, afin de permettre de transposer ce revêtement bioactif sur des implants, plusieurs méthodes permettant de créer des groupements d’amines primaires sur les biomatériaux polymériques comme le PET ou le ePTFE ont été étudiées. La polymérisation par plasma a été choisie pour créer le revêtement CS+EGF à la surface de PET. Une fois de plus, celui-ci a permis d’inhiber l’apoptose des CMLV, dans des conditions pro-apoptotiques, et de favoriser la croissance des cellules. Le revêtement de CS et d’EGF, déposé sur des surfaces aminées, possède des caractéristiques biologiques intéressantes et semble donc prometteur pour favoriser une meilleure guérison autour des SG.

Role of CD4+ T cells in the regulation of the immune response against encapsulated Group B Streptococcus

Le Streptocoque de groupe B (GBS) est un important agent d’infection invasive pouvant mener à la mort et demeure la cause principale de septicémie néonatale à ce jour. Neuf sérotypes ont été officiellement décrits basés sur la composition de la capsule polysaccharidique (CPS). Parmi ces sérotypes, le type III est considéré le plus virulent et fréquemment associé aux maladies invasives graves, telle que la méningite. Malgré que plusieurs recherches aient été effectuées au niveau des interactions entre GBS type III et les cellules du système immunitaire innées, aucune information n’est disponible sur la régulation de la réponse immunitaire adaptative dirigée contre ce dernier. Notamment, le rôle de cellules T CD4+ dans l’immuno-pathogenèse de l’infection causée par GBS n’a jamais été étudié. Dans cet étude, trois différents modèles murins d’infection ont été développé pour évaluer l’activation et la modulation des cellules T CD4+ répondantes au GBS de type III : ex vivo, in vivo, et in vitro. Les résultats d’infections ex vivo démontrent que les splénocytes totaux répondent à l’infection en produisant des cytokines de type-1 pro-inflammatoires. Une forte production d’IL-10 accompagne cette cascade inflammatoire, probablement dans l’effort de l’hôte de maintenir l’homéostasie. Les résultats démontrent aussi que les cellules T sont activement recrutées par les cellules répondantes du système inné en produisant des facteurs chimiotactiques, tels que CXCL9, CXCL10, et CCL3. Plus spécifiquement, les résultats obtenus à partir des cellules isolées T CD4+ provenant des infections ex vivo ou in vivo démontrent que ces cellules participent à la production d’IFN-γ et de TNF-α ainsi que d’IL-2, suggérant un profil d’activation Th1. Les cellules isolées T CD4+ n’étaient pas des contributeurs majeurs d’IL-10. Ceci indique que cette cytokine immuno-régulatrice est principalement produite par les cellules de l’immunité innée de la rate de souris infectées. Le profil Th1 des cellules T CD4+ a été confirmé en utilisant un modèle in vitro. Nos résultats démontrent aussi que la CPS de GBS a une role immuno-modulateur dans le développement de la réponse Th1. En résumé, cette étude adresse pour la première fois, la contribution des cellules T CD4+ dans la production d’IFN-γ lors d’une infection à GBS et donc, dans le développement d’une réponse de type Th1. Ces résultats renforcent d’avantage le rôle central de cette cytokine pour un control efficace des infections causées par ce pathogène.