Cathepsin F cysteine protease of the human liver fluke, Opisthorchis viverrini

The liver fluke Opisthorchis viverrini is classified as a class I carcinogen due to the association between cholangiocarcinoma and chronic O. viverrini infection. During its feeding activity within the bile duct, the parasite secretes several cathepsin F cysteine proteases that may induce or contribute to the pathologies associated with hepatobiliary abnormalities.

Development of the vitellaria of the liver fluke, Fasciola hepatica in the rat host

The development of the vitellaria of Fasciola hepatica within the liver of its rat host was studied by means of whole-mount stained preparations and transmission electron microscopy, together with light and electron immunocytochemistry using an antibody to vitelline protein B, an eggshell precursor protein synthesized by F. hepatica. No vitelline cells could be identified in flukes recovered from the liver parenchyma, by any of the methods used. In contrast, follicles were present in flukes at the earliest time of recovery from the bile duct, namely, 5 weeks 3 days post-infection. The vitellaria in these flukes formed a row of small follicles on either side of the body. Development of the follicles was rapid: by 6 weeks 3 days, the vitellaria resembled those in the adult fluke and eggs were present in the uterus. Immunolabelling was confined to the shell protein globules in the vitelline cells, confirming the packaging of the eggshell protein within the shell globule clusters.

VDR and MEK-ERK dependent induction of the antimicrobial peptide cathelicidin in keratinocytes by lithocholic acid

Cathelicidin is an antimicrobial peptide (AMP) and signaling molecule in innate immunity and a direct target of 1,25-dihydroxyvitamin D3 (1,25D3) in primary human keratinocytes (NHEK). The expression of cathelicidin is dysregulated in various skin diseases and its regulation differs depending on the epithelial cell type. The secondary bile acid lithocholic acid (LCA) is a ligand of the vitamin D receptor (VDR) and can carry out in vivo functions of vitamin D3. Therefore we analyzed cathelicidin mRNA- and peptide expression levels in NHEK and colonic epithelial cells (Caco-2) after stimulation with LCA. We found increased expression of cathelicidin mRNA and peptide in NHEK, in Caco-2 colon cells no effect was observed after LCA stimulation. The VDR as well as MEK-ERK signaled the upregulation of cathelicidin in NHEK induced by LCA. Collectively, our data indicate that cathelicidin induction upon LCA treatment differs in keratinocytes and colonic epithelial cells. Based on these observations LCA-like molecules targeting cathelicidin could be designed for the treatment of cutaneous diseases that are characterized by disturbed cathelicidin expression.

Effect of isomalt consumption on faecal microflora and colonic metabolism in healthy volunteers

Due to its low digestibility in the small intestine, a major fraction of the polyol isomalt reaches the colon. However, little is known about effects on the intestinal microflora. During two 4-week periods in a double-blind, placebo-controlled, cross-over design, nineteen healthy volunteers consumed a controlled basal diet enriched with either 30 g isomalt or 30 g sucrose daily. Stools were collected at the end of each test phase and various microbiological and luminal markers were analysed. Fermentation characteristics of isomalt were also investigated in vitro. Microbiological analyses of faecal samples indicated a shift of the gut flora towards an increase of bifidobacteria following consumption of the isomalt diet compared with the sucrose diet (P

Role of capsular modified heptose in the virulence of Campylobacter jejuni

The Campylobacter jejuni capsular polysaccharide is important for virulence and often contains a modified heptose. In strain ATCC 700819 (a.k.a. NCTC 11168), the modified heptose branches off from the capsular backbone and is directly exposed to the environment. We reported previously that the enzymes encoded by wcaG, mlghB and mlghC are involved in heptose modification. Here, we show that inactivation of any of these genes leads to production of capsule lacking modified heptose and alters the transcription of other capsule modification genes differentially. Inactivation of mlghB or mlghC, but not of wcaG, decreased susceptibility to bile salts and abrogated invasion of intestinal cells. All mutants showed increased sensitivity to serum killing, especially wcaG::cat, and had defects in colonization and persistence in chicken intestine, but did not show significant differences in adhesion, phagocytosis and intracellular survival in murine macrophages. Together, our findings suggest that the capsular heptose modification pathway contributes to bacterial resistance against gastrointestinal host defenses and supports bacterial persistence via its role in serum resistance and invasion of intestinal cells. Our data further suggest a dynamic regulation of expression of this pathway in the gastrointestinal tract.

Measurement of proton-driven antiport in Escherichia coli

Secondary active transport of substrates across the inner membrane is vital to the bacterial cell. Of the secondary active transporter families, the ubiquitous major facilitator superfamily (MFS) is the largest and most functionally diverse (Reddy et al., 2012). Recently, it was reported that the MFS multidrug efflux protein MdtM from Escherichia coli (E. coli) functions physiologically in protection of bacterial cells against bile salts (Paul et al., 2014). The MdtM transporter imparts bile salt resistance to the bacterial cell by coupling the exchange of external protons (H+) to the efflux of bile salts from the cell interior via an antiport reaction. This protocol describes, using fluorometry, how to detect the bile salt/H+ antiport activity of MdtM in inverted membrane vesicles of an antiporter-deficient strain of E. coli TO114 cells by measuring transmembrane ∆pH. This method exploits the changes that occur in the intensity of the fluorescence signal (quenching and dequenching) of the pH-sensitive dye acridine orange in response to changes in [H+] in the vesicular lumen. Due to low levels of endogenous transporter expression that would normally make the contribution of individual transporters such as MdtM to proton-driven antiport difficult to detect, the method typically necessitates that the transporter of interest be overexpressed from a multicopy plasmid. Although the first section of the protocol described here is very specific to the overexpression of MdtM from the pBAD/Myc-His A expression vector, the protocol describing the subsequent measurement of bile salt efflux by MdtM can be readily adapted for measurement of antiport of other substrates by any other antiporter that exchanges protons for countersubstrate.

The Fasciola hepatica genome: gene duplication and polymorphism reveals adaptation to the host environment and the capacity for rapid evolution

BACKGROUND: The liver fluke Fasciola hepatica is a major pathogen of livestock worldwide, causing huge economic losses to agriculture, as well as 2.4 million human infections annually.

RESULTS: Here we provide a draft genome for F. hepatica, which we find to be among the largest known pathogen genomes at 1.3 Gb. This size cannot be explained by genome duplication or expansion of a single repeat element, and remains a paradox given the burden it may impose on egg production necessary to transmit infection. Despite the potential for inbreeding by facultative self-fertilisation, substantial levels of polymorphism were found, which highlights the evolutionary potential for rapid adaptation to changes in host availability, climate change or to drug or vaccine interventions. Non-synonymous polymorphisms were elevated in genes shared with parasitic taxa, which may be particularly relevant for the ability of the parasite to adapt to a broad range of definitive mammalian and intermediate molluscan hosts. Large-scale transcriptional changes, particularly within expanded protease and tubulin families, were found as the parasite migrated from the gut, across the peritoneum and through the liver to mature in the bile ducts. We identify novel members of anti-oxidant and detoxification pathways and defined their differential expression through infection, which may explain the stage-specific efficacy of different anthelmintic drugs.

CONCLUSIONS: The genome analysis described here provides new insights into the evolution of this important pathogen, its adaptation to the host environment and external selection pressures. This analysis also provides a platform for research into novel drugs and vaccines.

Développement d’une matrice prébiotique pour l’encapsulation des probiotiques bactériocinogènes, destinée à l’alimentation animale - de la physicochimie à la biopharmacie

L’antibiorésistance est un problème de santé publique majeur, causé principalement par l’usage abusif d’antibiotiques dans les élevages. Les probiotiques sont une alternative potentielle aux antibiotiques. Cependant, acheminer ces microorganismes vivants et fonctionnels jusqu’au côlon est un grand défi, à cause du pH et des sels biliaires à affronter lors du passage gastro-intestinal. L’objectif de ce travail était de développer une matrice prébiotique capable de maintenir la survie et l’activité des probiotiques pendant le transit gastro-intestinal et de permettre leur libération dans le côlon. Pour atteindre cet objectif, cinq types de matrices sphériques (A, AI5, AI10, AI15, AI20) à base d’inuline (0 %, 5 %, 10 %, 15 % et 20 %) et d’alginate (2 %) ont été préparés par la méthode d’extrusion/gélification ionotropique. Trois souches probiotiques ont été utilisées au cours du développement des billes : Pediococcus acidilactici UL5 (UL5), Lactobacillus reuteri (LR) et Lactobacillus salivarius (LS). Dans un premier temps, toutes les formulations ont été caractérisées d’un point de vue physicochimique et microbiologique. Ces analyses ont permis de révéler une distribution homogène de l’inuline et de l’alginate au sein des matrices et ont démontré que la viabilité et la capacité antimicrobienne des souches utilisées n’étaient pas affectées par l’encapsulation. À la lumière de ces résultats, trois formulations A, AI5 et AI20 ont été sélectionnées pour la suite de l’étude. Dans un deuxième temps, la mucoadhésion et le comportement des billes A, AI5 et AI20 ont été étudiés dans les parties supérieures du tractus gastro-intestinal. Ces études ont démontré que la présence de l’inuline améliore les propriétés mucoadhésives des billes. Elles ont également établi que seule la formulation AI5 résiste jusqu’à la fin de la digestion. Ce comportement est expliqué en partie par l’interaction alginate-inuline décelée par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). Cette interaction était stable pour les billes AI5 au pH 6,8 mais instable pour la formulation AI20. Enfin, le comportement et la dynamique bactérienne de la formulation AI5 dans les milieux coliques fermenté et non fermenté ont été étudiés. Cette étude a révélé que les billes AI5 se dégradent et libèrent la totalité des bactéries après environ 4 heures d’incubation dans le milieu fermenté. Cette dégradation est due aux enzymes très abondantes dans ce milieu. En conclusion, la formulation AI5 s’est avérée être un très bon véhicule pour protéger les bactéries dans les parties supérieures du tube digestif et favoriser leur libération dans le côlon. Elle pourrait donc, être utilisée pour une application en alimentation animale.

Nuclear and mitochondrial control of the apoptosis machinery regulates neural stem cell fate

Tese de doutoramento, Farmácia (Bioquímica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

Contribution of direct electron transfer mechanisms to overall electron transfer in microbial fuel cells utilising Shewanella oneidensis as biocatalyst

Objectives To investigate the contribution of direct electron transfer mechanisms to electricity production in microbial fuel cells by physically retaining Shewanella oneidensis cells close to or away from the anode electrode. Results A maximum power output of 114 ± 6 mWm−2 was obtained when cells were retained close to the anode using a dialysis membrane. This was 3.5 times more than when the cells were separated away from the anode. Without the membrane the maximum power output was 129 ± 6 mWm−2. The direct mechanisms of electron transfer contributed significantly to overall electron transfer from S. oneidensis to electrodes, a result that was corroborated by another experiment where S. oneidensis cells were entrapped in alginate gels. Conclusion S. oneidensis transfers electrons primarily by direct electron transfer as opposed to mediated electron transfer.

Wound healing and cancer progression in Opisthorchis viverrini associated cholangiocarcinoma

Letter to the editor

ENaC activity in collecting ducts modulates NCC in cirrhotic mice.

Cirrhosis is a frequent and severe disease, complicated by renal sodium retention leading to ascites and oedema. A better understanding of the complex mechanisms responsible for renal sodium handling could improve clinical management of sodium retention. Our aim was to determine the importance of the amiloride-sensitive epithelial sodium channel (ENaC) in collecting ducts in compensate and decompensate cirrhosis. Bile duct ligation was performed in control mice (CTL) and collecting duct-specific αENaC knockout (KO) mice, and ascites development, aldosterone plasma concentration, urinary sodium/potassium ratio and sodium transporter expression were compared. Disruption of ENaC in collecting ducts (CDs) did not alter ascites development, urinary sodium/potassium ratio, plasma aldosterone concentrations or Na,K-ATPase abundance in CCDs. Total αENaC abundance in whole kidney increased in cirrhotic mice of both genotypes and cleaved forms of α and γ ENaC increased only in ascitic mice of both genotypes. The sodium chloride cotransporter (NCC) abundance was lower in non-ascitic KO, compared to non-ascitic CTL, and increased when ascites appeared. In ascitic mice, the lack of αENaC in CDs induced an upregulation of total ENaC and NCC and correlated with the cleavage of ENaC subunits. This revealed compensatory mechanisms which could also take place when treating the patients with diuretics. These compensatory mechanisms should be considered for future development of therapeutic strategies.

Régulation de la proprotéine convertase subtilisine / kexine type 9 (PCSK9) dans les cellules intestinales Caco-2/15

La proprotéine convertase subtilisine/kexine type 9 (PCSK9) favorise la dégradation post-transcriptionnelle du récepteur des lipoprotéines de faible densité (LDLr) dans les hépatocytes et augmente le LDL-cholestérol dans le plasma. Cependant, il n’est pas clair si la PCSK9 joue un rôle dans l’intestin. Dans cette étude, nous caractérisons les variations de la PCSK9 et du LDLr dans les cellules Caco-2/15 différentiées en fonction d’une variété d’effecteurs potentiels. Le cholestérol (100 µM) lié à l’albumine ou présenté en micelles a réduit de façon significative l’expression génique (30%, p<0,05) et l’expression protéique (50%, p<0,05) de la PCSK9. Étonnamment, une diminution similaire dans le LDLr protéique a été enregistrée (45%, p<0,05). Les cellules traitées avec le 25-hydroxycholestérol (50 µM) présentent également des réductions significatives dans l’ARNm (37%, p<0,01) et la protéine (75%, p<0,001) de la PCSK9. Une baisse des expressions génique (30%, p<0,05) et protéique (57%, p<0,01) a également été constatée dans le LDLr. Des diminutions ont aussi été observées pour la HMG CoA réductase et la protéine liant l’élément de réponse aux stérols SREBP-2. Il a été démontré que le SREBP-2 peut activer transcriptionnellement la PCSK9 par le biais de la liaison de SREBP-2 à son élément de réponse aux stérols situé dans la région proximale du promoteur de la PCSK9. Inversement, la déplétion du contenu cellulaire en cholestérol par l’hydroxypropyl-β-cyclodextrine a augmenté l’expression génique de la PCSK9 (20%, p<0,05) et son contenu protéique (540%, p<0,001), en parallèle avec les niveaux protéiques de SREBP-2. L’ajout des acides biliaires taurocholate et déoxycholate dans le milieu apical des cellules intestinales Caco-2/15 a provoqué une baisse d’expression génique (30%, p<0,01) et une hausse d’expression protéique (43%, p<0,01) de la PCSK9 respectivement, probablement via la modulation du FXR (farnesoid X receptor). Ces données combinées semblent donc indiquer que la PCSK9 fonctionne comme un senseur de stérols dans le petit intestin.

Modulation de l’expression du gène CFTR par le produit du gène FIC1 responsable de la cholestase familiale intra-hépatique progressive de type 1 : Identification des mécanismes moléculaires impliqués

Réalisé en cotutelle avec l'Université de Cergy-Pontoise

Caractérisation du risque associé au virus de l'hépatite E chez le porc

Dans cette étude, la bile d’un porc canadien naturellement infecté par une souche du virus de l’hépatite E (VHE) a été utilisée afin d’inoculer deux groupes de porcelets. Dans l’étude précoce (E), 4 porcelets âgés de 4 semaines et exempts de pathogènes spécifiques (SPF), ont été suivis jusqu’à 14 jours post-inoculation (pi). Dans l’étude tardive (L), 9 porcelets ont été suivis à chaque semaine jusqu’à l’abattage, soit 120 jours pi. À la nécropsie, la présence du VHE a été évaluée dans différents organes à 7, 14 et 120 jours pi. Des porcelets témoins (E=2 et L=3) ont été inoculés par de la bile exempte de VHE. Le virus a persisté chez certains animaux jusqu’à 84 à 105 jours pi dans le sérum malgré la présence d’anticorps IgG anti-VHE dans le sang, suggérant une virémie prolongée. L’excrétion virale dans les fèces s’est étalée également sur une période de 105 jours pi chez certains animaux. De plus, la détection de l’ARN viral dans les organes évalués s’est révélée presque nulle à l’âge d’abattage à l’exception de quelques vésicules biliaires, alors qu’on retrouvait l’ARN viral dans plusieurs organes à 7 et 14 jours pi. Pour évaluer la distribution du VHE chez les porcs commerciaux du Québec, un échantillonnage de porcs de trois abattoirs a été réalisé. Environ 100 échantillons de sang, fèces, foies et bile provenant des mêmes animaux en processus d’abattage ont été prélevés dans chacun des abattoirs, sur des porcs destinés à la consommation humaine. La détection de l’ARN viral et des anticorps du VHE a été réalisée à l’aide d’une RT-PCR nichée et d’un test ELISA adapté pour déceler les anticorps porcins anti-VHE. Chez les porcs d’abattoir, 12,9 % des échantillons de bile contenaient de l’ARN viral du VHE, alors que la détection virale était moindre dans les autres organes. Une séroprévalence en IgG de 26,0 % a été obtenue pour les sérums porcins analysés. Une analyse phylogénétique des différentes souches isolées pendant l’étude a démontré qu’elles sont du génotype 3. Ces données indiquent une exposition potentielle des travailleurs de l’industrie porcine au VHE porcin, notamment par les fèces, le sang et les organes et également pour les consommateurs par le biais des foies.