Multiple Regulatory Pathways Associated with High-Level Ciprofloxacin and Multidrug Resistance in Salmonella enterica Serovar Enteritidis: Involvement of ramA and Other Global Regulators

Mechanisms of antibiotic resistance were examined in nalidixic acid-resistant Salmonella enterica serovar Enteritidis field isolates displaying decreased susceptibility to ciprofloxacin and in in vitro-derived ciprofloxacin-resistant mutants (104-cip and 5408-cip). All field isolates harbored a single gyrA mutation (D87Y). Deletion of acrB and complementation with wild-type gyrA increased quinolone susceptibility. Selection for ciprofloxacin resistance was associated with the development of an additional gyrA (S83F) mutation in 104-cip, novel gyrB (E466D) and parE (V461G) mutations in 5408-cip, overexpression of acrB and decreased susceptibility to nonquinolone antibiotics in both mutants, and decreased OmpF production and altered lipopoly- saccharide in 104-cip. Complementation of mutated gyrA and gyrB with wild-type alleles restored susceptibility to quinolones in 104-cip and significantly decreased the ciprofloxacin MIC in 5408-cip. Complementation of parE had no effect on quinolone MICs. Deletion of acrB restored susceptibility to ciprofloxacin and other antibiotics tested. Both soxS and marA were overexpressed in 104-cip, and ramA was overexpressed in 5408-cip. Inactivation of each of these global regulators lowered ciprofloxacin MICs, decreased expression of acrB, and restored susceptibility to other antibiotics. Mutations were found in soxR (R20H) and in soxS (E52K) in 104-cip and in ramR (G25A) in 5408-cip. In conclusion, both efflux activity and a single gyrA mutation contribute to nalidixic acid resistance and reduced ciprofloxacin sensitivity. Ciprofloxacin resistance and decreased susceptibility to multiple antibiotics can result from different genetic events leading to development of target gene mutations, increased efflux activity resulting from differential expression of global regulators associated with mutations in their regulatory genes, and possible altered membrane permeability.

Granulocyte-macrophage precursor cell and colony-stimulating factor responses of mice infected with Salmonella typhimurium

The response of granulocyte-macrophage progenitor cells (in vitro colony-forming cells) and of colony-stimulating (CS) factor in serum were studied in mice infected intraperitoneally with 10(3) viable Salmonella typhimurium. Increases in the number of colony-forming cells in marrow and spleen and increases in the serum level of CS factor occurred during the infection. There was no evidence to suggest that progressive infection was associated with failure of macrophage production. Medium rich in CS factor increased the bactericidal activity of macrophages in vitro and it was suggested that CS factor could be involved in macrophage activation.

Effects of orally administered Bdellovibrio bacteriovorus on the well-being and Salmonella colonization of young chicks

Bdellovibrio bacteriovorus is a bacterium which preys upon and kills Gram-negative bacteria, including the zoonotic pathogens Escherichia coli and Salmonella. Bdellovibrio has potential as a biocontrol agent, but no reports of it being tested in living animals have been published, and no data on whether Bdellovibrio might spread between animals are available. In this study, we tried to fill this knowledge gap, using B. bacteriovorus HD100 doses in poultry with a normal gut microbiota or predosed with a colonizing Salmonella strain. In both cases, Bdellovibrio was dosed orally along with antacids. After dosing non-Salmonella-infected birds with Bdellovibrio, we measured the health and well-being of the birds and any changes in their gut pathology and culturable microbiota, finding that although a Bdellovibrio dose at 2 days of age altered the overall diversity of the natural gut microbiota in 28-day-old birds, there were no adverse effects on their growth and well-being. Drinking water and fecal matter from the pens in which the birds were housed as groups showed no contamination by Bdellovibrio after dosing. Predatory Bdellovibrio orally administered to birds that had been predosed with a gut-colonizing Salmonella enterica serovar Enteritidis phage type 4 strain (an important zoonotic pathogen) significantly reduced Salmonella numbers in bird gut cecal contents and reduced abnormal cecal morphology, indicating reduced cecal inflammation, compared to the ceca of the untreated controls or a nonpredatory ΔpilA strain, suggesting that these effects were due to predatory action. This work is a first step to applying Bdellovibrio therapeutically for other animal, and possibly human, infections.

Burkholderia cenocepacia and Salmonella enterica ArnT proteins that transfer 4-amino-4-deoxy-L-arabinose to lipopolysaccharide share membrane topology and functional amino acids

We recently demonstrated that incorporation of 4-amino-4-deoxy-l-arabinose (l-Ara4N) to the lipid A moiety of lipopolysaccharide (LPS) is required for transport of LPS to the outer membrane and viability of the Gram-negative bacterium Burkholderia cenocepacia. ArnT is a membrane protein catalyzing the transfer of l-Ara4N to the LPS molecule at the periplasmic face of the inner membrane, but its topology and mechanism of action are not well characterized. Here, we elucidate the topology of ArnT and identify key amino acids that likely contribute to its enzymatic function. PEGylation assays using a cysteineless version of ArnT support a model of 13 transmembrane helices and a large C-terminal region exposed to the periplasm. The same topological configuration is proposed for the Salmonella enterica serovar Typhimurium ArnT. Four highly conserved periplasmic residues in B. cenocepacia ArnT, tyrosine-43, lysine-69, arginine-254 and glutamic acid-493, were required for activity. Tyrosine-43 and lysine-69 span two highly conserved motifs, 42RYA44 and 66YFEKP70, that are found in ArnT homologues from other species. The same residues in S. enterica ArnT are also needed for function. We propose these aromatic and charged amino acids participate in either undecaprenyl phosphate-l-Ara4N substrate recognition or transfer of l-Ara4N to the LPS.

The Role of Small RNAs and Ribonucleases in the Control of Gene Expression in Salmonella Typhimurium

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biology

The neutrophil NLRC4 inflammasome selectively promotes IL-1β maturation without pyroptosis during acute Salmonella challenge.

The macrophage NLRC4 inflammasome drives potent innate immune responses against Salmonella by eliciting caspase-1-dependent proinflammatory cytokine production (e.g., interleukin-1β [IL-1β]) and pyroptotic cell death. However, the potential contribution of other cell types to inflammasome-mediated host defense against Salmonella was unclear. Here, we demonstrate that neutrophils, typically viewed as cellular targets of IL-1β, themselves activate the NLRC4 inflammasome during acute Salmonella infection and are a major cell compartment for IL-1β production during acute peritoneal challenge in vivo. Importantly, unlike macrophages, neutrophils do not undergo pyroptosis upon NLRC4 inflammasome activation. The resistance of neutrophils to pyroptotic death is unique among inflammasome-signaling cells so far described and allows neutrophils to sustain IL-1β production at a site of infection without compromising the crucial inflammasome-independent antimicrobial effector functions that would be lost if neutrophils rapidly lysed upon caspase-1 activation. Inflammasome pathway modification in neutrophils thus maximizes host proinflammatory and antimicrobial responses during pathogen challenge.

Some ecological factors affecting the input and population level of total and faecal coliforms and salmonella in Twelve Mile Creek, Lake Ontario and sewage waters near St. Catharines, Ontario

Some Ecological Factors Affecting the Input and Population Levels of Total and Faecal Coliforms and Salmonella in Twelve Mile Creek, Lake Ontario and Sewage Waters Near St. Catharines, Ontario. Supervisor: Dr. M. Helder. The present study was undertaken to investigate the role of some ecological factors on sewage-Dorne bacteria in waters near St. Catharines, Ontario. Total and faecal coliform levels and the presence of Salmonella were monitored for a period of a year along with determination of temperature, pH, dissolved oxygen, total dissolved solids, nitrate N, total phosphate P and ammonium N. Bacteriological tests for coliform analysis were done according to APHA Standard Methods by the membrane filtration technique. The grab sampling technique was employed for all sampling. Four sample sites were chosen in the Port Dalhousie beach area to determine what bacteriological or physical relationship the sites had to each other. The sample sites chosen were the sewage inflow to and the effluent from the St. Catharines (Port Dalhousie) Pollution Control Plant, Twelve Mile Creek below the sewage outfall and Lake Ontario at the Lakeside Park beach. The sewage outfall was located in Twelve Mile Creek, approximately 80 meters from the creek junction with the beach and piers on Lake Ontario. Twelve Mile Creek normally carried a large volume of water from the WeIland Canal which was diverted through the DeCew Generating Station located on the Niagara Escarpment. An additional sample site, which was thought to be free of industrial wastes, was chosen at Twenty Mile Creek, also in the Niagara Region of Ontarioo 3 There were marked variations in bacterial numbers at each site and between each site, but trends to lower_numbers were noted from the sewage inflow to Lake Ontario. Better correlations were noted between total and faecal coliform population levels and total phosphate P and ammonium N in Twenty Mile Creek. Other correlations were observed for other sample stations, however, these results also appeared to be random in nature. Salmonella isolations occurred more frequently during the winter and spring months when water temperatures were minimal at all sample stations except the sewage inflow. The frequency of Salmonella isolations appeared to be related to increased levels of total and faecal coli forms in the sewage effluent. However, no clear relationships were established in the other sample stations. Due to the presence of Salmonella and high levels of total and faecal coliform indicator organisms, the sanitary quality of Lake Ontario and Twelve Mile Creek at the sample sites seemed to be impaired over the major portion of the study period.

Salmonella spp. en huevo comercial de dos empresas que surten al área metropólitana de Monterrey

Tesis (Maestría en Salud Pública Especialidad en Nutrición Comunitaria) UANL

Lactancia materna y su relación con salmonella y shigella, en niños hospitalizados con diarrea durante 1994-1998

Tesis (Maestría en Salud Pública) UANL.

Investigación de los tipos de Salmonella encontrados en las aguas negras de la zona Metropolitana de la Ciudad de Monterrey

Tesis ( Maestro en Ciencias ) U.A.N.L.

Efecto de extractos de productos naturales para controlar la presencia de campylobacter jejuni y salmonella spp. en carne molida de pollo.

Tesis (Maestría en Ciencias con Acentuación en Microbiología) UANL, 2010.

Productos naturales vegetales como inhibidores de moléculas señal del Quorum Sensing y su efecto sobre factores de virulencia de Salmonella spp.

Tesis (Maestro en Ciencias con acentuación en Microbiología) UANL, 2014.

Caractérisation du produit du gène sty4221, unique à Salmonella enterica sérovar Typhi

Salmonella enterica sérovar Typhi (Typhi) est une bactérie pathogène spécifique à l’homme. Typhi est l’agent étiologique de la fièvre typhoïde chez l’humain, causant plus de 16 millions de nouveaux cas par année et plus de 600 000 morts. Il a été démontré que pour causer une infection systémique, Salmonella doit nécessairement survivre dans les macrophages de l'hôte. Paradoxalement, S. enterica sérovar Typhimurium, très apparenté à Typhi (près de 90 % d’homologie), n’a pas la capacité de se disséminer dans l’organisme humain et peut infecter plusieurs espèces animales. Nous avons antérieurement identifié 36 gènes uniques à Typhi (absents chez Typhimurium) situés sur 15 régions différentes et exprimés sélectivement lors de l’infection de macrophages humains. Ainsi, l’une de ces régions a suscité notre attention, soit la région sty4217-4222 et plus particulièrement le produit du gène sty4221, une aminotransférase hypothétique. Ce dernier gène est d’intérêt dû à l’homologie qu’il détient avec une hémolysine connue (Hly) produite par Treponema denticola, possédant elle-même une activité d’aminotransférase. Chez T. denticola, Hly dégrade la cystéine et produit du H2S qui est toxique pour l’hôte. Notre hypothèse est que la spécificité d’hôte et la capacité de produire une infection systémique de Typhi sont dues à l’expression de gènes qui ne se retrouvent pas chez d’autres salmonelles. Le but de cette étude était donc de caractériser le gène sty4221 quant à son activité hémolytique, cytotoxique et tenter de déterminer son rôle dans la virulence de cette bactérie. Le gène sty4221 a été cloné sous le contrôle d’un promoteur inductible à l’arabinose et exprimé par E. coli. L’activité hémolytique du clone a été déterminée par simple observation sur gélose sang. Ce clone a également permis d’observer l’effet cytotoxique du surnageant de culture sur différentes lignées cellulaires, par quantification de la relâche de LDH. Le gène sty4221 a été muté chez la souche sauvage de Typhi, ISP1820, l’implication pathogénique du gène a ainsi pu être étudiée. Des tests de phagocytose, d’invasion et de survie dans des macrophages humains ont été effectués, ainsi que des tests d’adhésion et d’invasion sur des cellules HeLa. Par ailleurs, une première tentative de purification de la protéine a été entreprise. En somme, nous savons maintenant que STY4221 a des propriétés hémolytiques, augmentées par la présence de cystéine. De plus, STY4221 a un effet cytotoxique sur les macrophages THP-I, mais aucun effet sur les HeLa. Or, sty4221 ne semble pas impliqué dans les étapes d’adhésion, d’invasion, de phagocytose ou de survie. La caractérisation de sty4221 permettra sans doute d’approfondir nos connaissances sur les toxines trouvées uniquement chez Typhi.

Presencia de salmonella en canales de bovino, análisis de sus patrones de resistencia antimicrobiana y de sus propiedades de adhesión en comparación con las de microorganismos sustitutos.

Tesis (Doctorado en Ciencias con Especialidad en Microbiología) UANL, 2012.

Caractérisation phénotypique et génotypique d’isolats de Salmonella Typhimurium provenant de porcs sains ou septicémiques

Les infections à Salmonella Typhimurium constituent un problème de taille pour l’industrie porcine et la santé publique car cet animal est un réservoir pour les infections chez l’homme. De plus, on observe, chez des souches appartenant au lysotype (LT) 104, des résistances multiples aux antimicrobiens associées à des septicémies chez les porcs en engraissement, ce qui peut contribuer à la contamination des carcasses. Il faut donc contrôler l’infection au niveau du troupeau. Pour ce faire, il importe donc de mieux caractériser ces souches, comprendre la pathogénie de l’infection et identifier des facteurs de virulence. L’objectif principal de cette étude était de caractériser des isolats de S. Typhimurium provenant de porcs septicémiques et de les comparer avec ceux de porcs sains. Une banque d’isolats provenant de porcs septicémiques (ASC) et de porcs sains à l’abattoir (SSC) était constituée. Le lysotype des isolats a été identifié et ceux-ci ont été caractérisés selon le profil de résistance aux antimicrobiens, le SDS-PAGE et l’immunobuvardage et le PFGE. Chez les isolats ASC, LT 104 représentait 36.4% des isolats et chez les isolats SSC la proportion était de 51.5%. Les isolats pouvaient être résistants jusqu’à douze antimicrobiens, peu importe leur origine. Il n’a toutefois pas été possible d’associer une protéine spécifique au groupe d’isolats ASC. Parmi les souches LT 104, plusieurs groupes génétiques ont été identifiés. Les différentes étapes de la pathogénie de Salmonella ont ensuite été évaluées, dont l’adhésion et l’invasion des isolats des deux banques sur des cellules intestinales humaines. Nos résultats ont démontré que les isolats ASC avaient un pouvoir accru d’invasion comparés aux isolats SSC (P=0.003). Pour un sous-groupe d’isolats sélectionnés selon leur taux d’invasion, des tests de phagocytose, d’apoptose et d’adhésion au mucus intestinal ont été effectués en utilisant la cytométrie en flux. La survie des bactéries après la phagocytose a aussi été évaluée et la méthode MATS a été utilisée pour évaluer l'adhésion aux solvants. Les pourcentages de phagocytose chez les isolats SSC par les monocytes porcins étaient plus élevés que chez les isolats ASC à 15 minutes (P=0.02). Nous n’avons trouvé aucune différence significative pour les autres méthodes utilisées. Nous avons ensuite comparé le génome d’un isolat ASC (#36) à celui d’un isolat SSC (#1) par le SSH pour identifier des facteurs de virulence potentiels. Des clones correspondant à des gènes retrouvés sur le chromosome ainsi que sur des plasmides ont été identifiés. Ces résultats nous ont dirigés vers l’analyse des profils plasmidiques de tous les isolats. Les différents profils étaient retrouvés autant chez les isolats ASC que chez les isolats SSC. Deux profils (PL14 et PL20) étaient observés plus fréquemment chez les isolats LT 104 que chez les isolats d’autres lysotypes (P=0.01 et P=0.01, respectivement). Le séquençage d’un des plasmides de l’isolat ASC, démontrait la présence d’informations génétiques codant pour la réplication et une bêta-galactosidase-α. Il serait intéressant de préciser le rôle exact de ces gènes dans l’infection. Nos travaux suggèrent que les isolats de S. Typhimurium provenant de porcs septicémiques se distinguent par un pouvoir d’invasion accru ainsi que par des taux de phagocytose plus faibles dans les phases initiales de l’infection. Cette étude aura donc permis d’accroître les connaissances sur la pathogénie des infections à S. Typhimurium chez le porc.