Thrombopoietin, flt3-ligand and c-kit-ligand modulate HOX gene expression in expanding cord blood CD133(+) cells

Haemopoietic stem/progenitor cell (HSPC) development is regulated by extrinsic and intrinsic stimuli. Extrinsic modulators include growth factors and cell adhesion molecules, whereas intrinsic regulation is achieved with many transcription factor families, of which the HOX gene products are known to be important in haemopoiesis. Umbilical cord blood CD133(+) HSPC proliferation potential was tested in liquid culture with 'TPOFLK' (thrombopoietin, flt-3 ligand and c-kit ligand, promoting HSPC survival and self-renewal), in comparison to 'K36EG' (c-kit-ligand, interleukins-3 and -6, erythropoietin and granulocyte colony-stimulating factor, inducing haemopoietic differentiation). TPOFLK induced a higher CD133(+) HSPC proliferation (up to 60-fold more, at week 8) and maintained a higher frequency of the primitive colony-forming cells than K36EG. Quantitative polymerase chain reaction analysis revealed opposite expression patterns for specific HOX genes in expanding cord blood CD133(+) HSPC. After 8 weeks in liquid culture, TPOFLK increased the expression of HOX B3, B4 and A9 (associated with uncommitted HSPC) and reduced the expression of HOX B8 and A10 (expressed in committed myeloid cells) when compared to K36EG. These results suggest that TPOFLK induces CD133(+) HSPC proliferation, self-renewal and maintenance, up-regulation of HOX B3, B4 and A9 and down-regulation of HOX B8 and A10 gene expression.

A novel three-dimensional culture system for isolation and clonal propagation of neural stem cells using a thermo-reversible gelation polymer

In the present study, we examined the possible utility of a three-dimensional culture system using a thermo-reversible gelation polymer to isolate and expand neural stem cells (NSCs). The polymer is a synthetic biologically inert polymer and gelates at temperatures higher than the gel-sol transition point ( approximately 20 degrees C). When fetal mouse brain cells were inoculated into the gel, spherical colonies were formed ( approximately 1% in primary culture and approximately 9% in passage cultures). The spheroid-forming cells were positive for expression of the NSC markers nestin and Musashi. Under conditions facilitating spontaneous neural differentiation, the spheroid-forming cells expressed genes characteristic to astrocytes, oligodendrocytes, and neurons. The cells could be successively propagated at least to 80 poly-D-lysines over a period of 20 weeks in the gel culture with a growth rate higher than that observed in suspension culture. The spheroids formed by fetal mouse brain cells in the gel were shown to be of clonal origin. These results indicate that the spheroid culture system is a convenient and powerful tool for isolation and clonal expansion of NSCs in vitro.

Anti-angiogenic factors and pre-eclampsia in type 1 diabetic women

Aims/hypothesis: Elevated anti-angiogenic factors such as soluble fms-like tyrosine kinase 1 (sFlt1), a soluble form of vascular endothelial growth factor receptor, and endoglin, a co-receptor for TGFß1, confer high risk of pre-eclampsia in healthy pregnant women. In this multicentre prospective study, we determined levels of these and related factors in pregnant women with type 1 diabetes, a condition associated with a fourfold increase in pre-eclampsia.
Methods: Maternal serum sFlt1, endoglin, placental growth factor (PlGF) and pigment epithelial derived factor were measured in 151 type 1 diabetic and 24 healthy non-diabetic women at each trimester and at term.
Results: Approximately 22% of the diabetic women developed pre-eclampsia, primarily after their third trimester visit. In women with pre-eclampsia (diabetic pre-eclampsia, n?=?26) vs those without hypertensive complications (diabetic normotensive, n?=?95), significant changes in angiogenic factors were observed, predominantly in the early third trimester and prior to clinical manifestation of pre-eclampsia. Serum sFlt1 levels were increased approximately twofold in type 1 diabetic pre-eclampsia vs type 1 diabetic normotensive women at the third trimester visit (p?<?0.05) and the normal rise of PlGF during pregnancy was blunted (p?<?0.05). Among type 1 diabetic women, third trimester sFlt1 and PlGF were inversely related (r2?=?42%, p?<?0.0001). Endoglin levels were increased significantly in the diabetic group as a whole vs the non-diabetic group (p?<?0.0001).
Conclusions/interpretation: Higher sFlt1 levels, a blunted PlGF rise and an elevated sFlt1/PlGF ratio are predictive of pre-eclampsia in pregnant women with type 1 diabetes. Elevated endoglin levels in women with type 1 diabetes may confer a predisposition to pre-eclampsia and may contribute to the high incidence of pre-eclampsia in this patient group.

Retroviral-mediated gene transfer of the human erythropoietin gene into a factor-dependent cell line, TF-1

The factor-dependent cell line, TF-1, established from a patient with erythroleukaemia, shows characteristics of immature erythroblasts. Addition of granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF) to the culture medium is required for long-term growth of the cells. Erythropoietin (Epo) can also be used to sustain TF-1 cells but for only limited periods (approximately a week). Low levels of both growth factors can act synergistically to maintain proliferation for a longer period of time than Epo alone. To eliminate the requirement of exogenous Epo for growth, TF-1 cells were co-cultured with a retroviral secreting cell line containing the human erythropoietin (hEpo) gene and a neomycin (neo) selectable marker. TF-1 cells which exhibited neo resistance (indicating infection by the retrovirus) were then grown in low concentrations of GM-CSF without the addition of Epo. Under these conditions growth of normal TF-1 cells was not sustained. The neo-resistant cells survived for more than 14 days indicating synergy between GM-CSF and the Epo synthesised by the co-cultured TF-1 cells. Radioimmunoassays performed on growth media detected concentrations up to 1 mU/ml of Epo, implying that stable integration of the retroviral vector and expression of the hEpo gene have been achieved.

Small leucine rich proteoglycan family regulates multiple signalling pathways in neural development and maintenance

The small leucine-rich repeat proteoglycan (SLRPs) family of proteins currently consists of five classes, based on their structural composition and chromosomal location. As biologically active components of the extracellular matrix (ECM), SLRPs were known to bind to various collagens, having a role in regulating fibril assembly, organization and degradation. More recently, as a function of their diverse proteins cores and glycosaminoglycan side chains, SLRPs have been shown to be able to bind various cell surface receptors, growth factors, cytokines and other ECM components resulting in the ability to influence various cellular functions. Their involvement in several signaling pathways such as Wnt, transforming growth factor-β and epidermal growth factor receptor also highlights their role as matricellular proteins. SLRP family members are expressed during neural development and in adult neural tissues, including ocular tissues. This review focuses on describing SLRP family members involvement in neural development with a brief summary of their role in non-neural ocular tissues and in response to neural injury.

Adipose stromal vascular fraction cell sheets as vascular strategies for tissue engineering and regenerative medicine applications

Tese de mestrado em Engenharia Biomédica e Biofísica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2015

L’effet des différents facteurs de croissance sur la viabilité et la prolifération des ostéoblastes scoliotiques

Résumé: La Scoliose Idiopathique de l’Adolescent (SIA) est une condition débilitante qui peut avoir comme résultat une douleur importante, une altération du fonctionnement quotidien et une détérioration de la qualité de vie. Pour les patients qui ne répondent pas au traitement conservateur, la fusion vertébrale, en utilisant des greffes osseuses, est devenue un traitement de choix pour stabiliser la colonne. Des connaissances plus pointues à propos des facteurs impliqués dans l’ostéogénèse et la formation de l’os peuvent raccourcir le processus de guérison et permettre aux patients de réintégrer leurs activités dans un laps de temps plus court. Les plaquettes peuvent jouer un rôle important dans la première étape de la guérison des fractures car elles sont une source autologue de plusieurs facteurs de croissance qui soutiennent la prolifération et la différenciation des ostéoblastes in vivo et in vitro. Au cours des dernières années, plusieurs tentatives ont été réalisées afin de trouver des traitements additionnels pour : 1) Raccourcir le temps de guérison des fractures relativement long ; 2) Obtenir une plus courte période de convalescence pour les patients qui ont besoin de prothèses ; 3) Corriger plus facilement plusieurs maladies congénitales; 4) Améliorer le processus de fusion vertébrale et 5) Développer de nouvelles approches thérapeutiques, notamment au niveau des processus régularisant le remodelage osseux et la régénération des tissus osseux. Dans le cadre de la présente étude, j’ai étudié la contribution possible du facteur de croissance de l’insuline (IGF) et du facteur vasculaire endothélial de croissance (VEGF) sur la maturation de l’ostéoblaste scoliotique dans des cultures cellulaires in vitro et j’ai comparé les résultats avec celles obtenues dans les mêmes conditions mais en stimulant les ostéoblastes avec de la mélatonine. Cette étude préliminaire a été réalisée sur des échantillons d’os récoltés de quatre patients atteints par la Scoliose Idiopathique de l‘Adolescent (SIA), ainsi que sur des échantillons d’os issus de quatre sujets témoins (cas traumatiques). Les résultats montrent que l’IGFs et le VEGFs possèdent une action d’inhibition sur la prolifération d’ostéoblastes scoliotiques et non scoliotiques, et que cette action est proportionnelle à la concentration de ces facteurs. Les ostéoblastes scoliotiques tendent à avoir une prolifération cellulaire plus rapide et plus élevée que les témoins non scoliotiques. De façon générale les ostéoblastes provenant de patients scoliotiques ont une ostéogénèse in vitro plus accélérée que le sujet non scoliotique. De plus, il semble que la mélatonine joue un rôle physiologique dans la différenciation de l’ostéoblaste scoliotique et elle semble aider à avoir une différenciation plus précoce que chez les non traités. Les ostéoblastes scoliotiques expriment un défaut d’expression de l’IGF 1 et d’IGF 1R en présence de la mélatonine. En conclusion, le VEGF A et l’IGF 1 peuvent également promouvoir la différenciation et la prolifération des ostéoblastes humains scoliotiques en culture primaire.

Peptides vasoactifs endogènes dans la prolifération accrue des cellules musculaires lisses vasculaires de rats spontanément hypertendus: rôle des facteurs de croissance.

Contribuant à la pathophysiologie des maladies vasculaires comme dans le cas de l’hypertension, le remodelage vasculaire est associé à une altération de la croissance des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) (prolifération, taille, etc.). Or la prolifération des CMLV est augmentée par les peptides vasoactifs tels que l’angiotensine II (AngII) et l’endothéline-1 (ET-1). Ces peptides étant surexprimés lors de l’hypertension, cette étude fut entreprise pour déterminer leur contribution endogène ainsi que celles du facteur de croissance épidermique (EGF), du facteur de croissance insulinique (IGF-1) et du facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF) à la prolifération accrue des CMLV et aux mécanismes sous-jacents. Des CMLV A-10 et des CMLV de rats WKY et SHR âgés de 12 semaines ont été utilisées pour cette étude. La prolifération cellulaire fut déterminée par incorporation de [3H]thymidine. La phosphorylation de ERK 1/2 et du récepteur de EGF fut déterminée par immunobuvardage. Les CMLV de SHR, comparées à celles de WKY, ont montré une prolifération accrue qui fut atténuée par le losartan, un antagoniste du récepteur AT1 de l’AngII et par le BQ-123 et le BQ-788, antagonistes des récepteurs ETA et ETB de l’ET-1. La prolifération accrue des CMLV de SHR fut ramenée à celle des WKY par les inhibiteurs des récepteurs au PDGF (AG-1295), au IGF-1 (AG-1024) et au EGF (AG-1478). La phosphorylation du récepteur au EGF, accrue dans les CMLV de rats SHR comparée à celle des WKY, fut atténuée par le losartan, le BQ-123, le BQ-788 et l’AG-1478, mais ne fut pas atténuée par l’AG-1295 et l’AG-1024. De plus, la phosphorylation accrue de ERK 1/2 dans les CMLV de rats SHR fut atténuée par le losartan, le BQ-123, le BQ-788 et les inhibiteurs des récepteurs aux facteurs de croissance. Parallèlement, le rôle de la transactivation de EGF-R dans la prolifération accrue induite par AngII et ET-1 fut aussi examiné dans les CMLV A-10. L’augmentation, induite par AngII et ET-1, de la prolifération et de la phosphorylation de ERK 1/2 dans les CMLV A-10 fut ramenée au niveau contrôle par AG-1478. Ces données suggèrent que les peptides vasoactifs endogènes induisent la prolifération accrue des CMLV par la signalisation des MAP kinases résultant de la transactivation de EGF-R.

L’effet du vieillissement sur les cellules souches neurales adultes

La neurogenèse persiste à l’âge adulte dans deux régions du système nerveux central (SNC) des mammifères : la zone sous-ventriculaire (SVZ) du cerveau antérieur et la zone sous-granulaire (SGZ) de l’hippocampe. Cette neurogenèse est possible grâce à la capacité de prolifération des cellules souches présentes dans les niches de la SVZ et la SGZ, mais en vieillissant, le cerveau subit une diminution dramatique du nombre de cellules souches neurales adultes (CSNa), une diminution de la prolifération cellulaire et une altération des niches de neurogenèse. Cependant, une importante question reste sans réponse : comment la perte tardive des CSNa est temporellement reliée aux changements de l’activité de prolifération et de la structure de la principale niche de neurogenèse (la SVZ)? Afin d’avoir un aperçu sur les événements initiaux, nous avons examiné les changements des CSNa et de leur niche dans la SVZ entre le jeune âge et l’âge moyen. La niche de la SVZ des souris d’âge moyen (12 mois) subit une réduction de l’expression des marqueurs de plusieurs sous-populations de précurseurs neuraux en comparaison avec les souris jeunes adultes (2 mois). Anatomiquement, cela est associé avec des anomalies cytologiques, incluant une atrophie générale de la SVZ, une perte de la couche de cellules sousépendymaires par endroit et l’accumulation de gouttelettes lipidiques de grande taille dans l’épendyme. Fonctionnellement, ces changements sont corrélés avec une diminution de l’activité de la SVZ et une réduction du nombre de nouveaux neurones arrivant aux bulbes olfactifs. Pour déterminer si les CSNa de la SVZ ont subi des changements visibles, nous avons évalué les paramètres clés des CSNa in vivo et in vitro. La culture cellulaire montre qu’un nombre équivalent de CSNa ayant la capacité de former des neurosphères peut être isolé du cerveau du jeune adulte et d’âge moyen. Cependant, à l’âge moyen, les précurseurs neuraux semblent moins sensibles aux facteurs de croissance durant leur différenciation in vitro. Les CSNa donnent des signes de latence in vivo puisque leur capacité d’incorporation et de rétention du BrdU diminue. Ensemble, ces données démontrent que, tôt dans le processus du vieillissement, les CSNa et leur niche dans la SVZ subissent des changements significatifs, et suggèrent que la perte de CSNa liée au vieillissement est secondaire à ces événements.

Growth factor activation of ErbB2/ErbB3 signaling pathways regulate the activity of Estrogen Receptors (ER)

La signalisation par l’estrogène a longtemps été considérée comme jouant un rôle critique dans le développement et la progression des cancers hormono-dépendants tel que le cancer du sein. Deux tiers des cancers du sein expriment le récepteur des estrogènes (ER) qui constitue un élément indiscutable dans cette pathologie. L’acquisition d’une résistance endocrinienne est cependant un obstacle majeur au traitement de cette forme de cancer. L’émergence de cancers hormono-indépendants peut est produite par l’activation de ER en absence d’estrogène, l’hypersensibilité du récepteur aux faibles concentrations plasmique d’estrogène ainsi que l’activation de ER par des modulateurs sélectifs. L’activité du ER est fortement influencée par l’environnement cellulaire tel que l’activation de voie de signalisation des facteurs de croissances, la disponibilité de protéines co-régulatrices et des séquences promotrices ciblées. Présentement, les études ont principalement considérées le rôle de ERα, cependant avec la découverte de ERβ, notre compréhension de la diversité des mécanismes potentiels impliquant des réponses ER-dépendantes s’est améliorée. L’activation des voies des kinases par les facteurs de croissance entraîne le développement d’un phénotype tumoral résistant aux traitements actuels. Nos connaissances des voies impliquées dans l’activation de ER sont restreintes. ERα est considéré comme le sous-type dominant et corrèle avec la plupart des facteurs de pronostic dans le cancer du sein. Le rôle de ERβ reste imprécis. Les résultats présentés dans cette thèse ont pour objectif de mieux comprendre l’implication de ERβ dans la prolifération cellulaire par l’étude du comportement de ERβ et ERα suite à l’activation des voies de signalisation par les facteurs de croissance. Nous démontrons que l’activation des récepteurs de surfaces de la famille ErbB, spécifiquement ErbB2/ErbB3, inhibe l’activité transcriptionnelle de ERβ, malgré la présence du coactivateur CBP, tout en activant ERα. De plus, l’inhibition de ERβ est attribuée à un résidu sérine (Ser-255) situé dans la région charnière, absente dans ERα. Des études supplémentaires de ErbB2/ErbB3 ont révélé qu’ils activent la voie PI3K/Akt ciblant à son tour la Ser-255. En effet, cette phosphorylation de ERβ par PI3K/Akt induit une augmentation de l’ubiquitination du récepteur qui promeut sa dégradation par le système ubiquitine-protéasome. Cette dégradation est spécifique pour ERβ. De façon intéressante, la dégradation par le protéasome requiert la présence du coactivateur CBP normalement requis pour l’activité transcriptionnelle des récepteurs nucléaires. Malgré le fait que l’activation de la voie PI3K/Akt corrèle avec une diminution de l’expression des gènes sous le contrôle de ERβ, on observe une augmentation de la prolifération des cellules cancéreuses. L’inhibition de la dégradation de ERβ réduit cette prolifération excessive causée par le traitement avec Hrgβ1, un ligand de ErbB3. Un nombre croissant d’évidences indique que les voies de signalisations des facteurs de croissance peuvent sélectivement réguler l’activité transcriptionnelle de sous-types de ER. De plus, le ratio ERα/ERβ dans les cancers du sein devient un outil de diagnostique populaire afin de déterminer la sévérité d’une tumeur. En conclusion, la caractérisation moléculaire du couplage entre la signalisation des facteurs de croissance et la fonction des ERs permettra le développement de nouveaux traitements afin de limiter l’apparition de cellules tumorales résistantes aux thérapies endocriniennes actuelles.

Characterization of the Sterile20 kinase Slik : A regulator of growth in Drosophila

La prolifération cellulaire et la croissance tissulaire sont étroitement contrôlées au cours du développement. Chez la Drosophila melanogaster, ces processus sont régulés en partie par la kinase stérile-20 Slik (SLK et LOK chez les mammifères) et le suppresseur de tumeur Hippo (Hpo, MST1/2 chez les mammifères) dans les cellules épithéliales. La surexpression de la kinase Slik augmente la taille des tissus chez les mouches adultes. Cependant, les mutants slik-/- meurent avant d'avoir terminé leur développement. Lorsqu’elle est surexprimée dans les cellules épithéliales des ailes en voie de développement, cette protéine favorise la prolifération cellulaire. En outre, l'expression de Slik dans une population de cellules conduit à une surprolifération des cellules voisines, même quand elles sont physiquement séparées. Ceci est probablement dû à la sécrétion de facteurs de croissance qui stimulent la prolifération de manière paracrine. En utilisant des méthodes génétiques et transcriptomiques, nous essayons de déterminer les molécules et les mécanismes impliqués. Contrairement à ce qui a été publié, nous avons constaté que Slik ne transmet pas de signal prolifératif en inhibant le suppresseur de tumeur Merlin (Mer, NF2 chez les mammifères), un composant en amont de la voie Hippo. Plutôt, elle favorise la prolifération non-autonome et la croissance des tissus en signalisation par la kinase dRaf (la seule kinase de la famille Raf chez la drosophile). Nous prouvons que dRaf est nécessaire chez les cellules voisines pour conduire la prolifération chez ces cellules. De plus, nous avons utilisé le séquençage du transcriptome pour identifier de nouveaux effecteurs en aval de Slik. Ce qui permettra de mieux comprendre les effets de SLK et LOK chez les humains.

Early growth response protein 1 (Egr-1) expression by Insulin-like growth factor 1 (IGF-1) involves MAPKs and PKB pathways

Un remodelage vasculaire anormal est à la base de la pathogenèse des maladies cardio-vasculaires (MCV) telles que l’athérosclérose et l’hypertension. Des dysfonctionnements au niveau de la migration, l’hypertrophie et la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) sont des évènements cellulaires qui jouent un rôle primordial dans le remodelage vasculaire. L’insulin-like growth factor 1 (IGF-1), puissant facteur mitogène, contribue au développement des MCV, notamment via l’activation des protéines MAPK et PI3-K/PKB, composantes clés impliquées dans les voies de croissance cellulaire. Ces molécules sont également impliquées dans la modulation de l’expression de nombreux facteurs de transcription, incluant le facteur Egr-1. Egr-1 est régulé à la hausse dans différents types de maladies vasculaires impliquant les voies de signalisation de croissance et de stress oxydant qui par ailleurs peuvent être déclenchées par l’IGF-1. Cependant, la question d’une possible modulation de l’expression d’Egr-1 dans les CMLV demeure inabordée; plus spécifiquement, la caractérisation de la voie de signalisation reliant l’action d’IGF-1 à l’expression d’Egr-1 reste à établir. Dans cette optique, l’objectif de cette étude a été d’examiner l’implication de MAPK, PKB et des dérivés réactifs de l’oxygène (DRO) dans l’expression d’Egr-1 induite par l’IGF-1 dans les CMLV. L’IGF-1 a induit une augmentation marquée du niveau protéique de l’Egr-1 en fonction du temps et de la concentration utilisés. Cette augmentation a été inhibée en fonction des doses d’agents pharmacologiques qui ciblent les voies de signalisation de MAPK, PKB et DRO. De plus, l’expression du facteur de transcription, Egr-1, en réponse de l’IGF-1, a été atténuée suite à un blocage pharmacologique des processus cellulaires responsables de la synthèse d’ARN et de synthèse protéique. Pour conclure, on a démontré que l’IGF-1 stimule l’expression d’Egr-1 via les voies de signalisation, impliquant ERK1/2/JNK, PI3K/PKB. On a également proposé que les DRO jouent un rôle important dans ce processus. Dans l’ensemble, nous avons suggéré un nouveau mécanisme par lequel l’IGF-1 promeut la prolifération et l’hypertrophie cellulaire, processus à la base des anomalies vasculaires.

Influence of the lateral pterygoid muscle on the growth of the mandibular condilar cartilage

At the end of the last century, a model to explain clinical observations related to the mandibular growth was developed. According to it, the lateral pterigoid muscle (LPM) was one of the main modulators of the differentiation of mesenquimal cells inside the condyle to condroblasts or osteoblasts, and therefore of the growth of the mandibular condilar cartilage (CCM). The main components of the model were the humoral and the mechanical. Nowadays, the humoral would include growth factors such as IGF-I, FGF-2 and VEGF, which seem to be involved in mandibular growth. Since skeletal muscle can secrete these growth factors, there is a possibility that LPM modulates the growth of CCM by a paracrine or endocrine mechanism. The mechanical component derived from the observations that both the blood flow inside the temporomandibular joint (ATM) and the action of the retrodiscal pad on the growth of the CCM, depend, in part, on the contractile activity of the LPM. Despite the fact that there are some results suggesting  hat LPM is activated under conditions of mandibular protrusion, there is no full agreement on whether this can stimulate the growth of CCM. In this review, the contributions and limitations of the works related to mandibular growth are discussed and a model which integrates the available information to explain the role of the LPM in the growth of the CCM is proposed.

S6K1 is acetylated at lysine 516 in response to growth factor stimulation

The 70kDa ribosomal protein S6 kinase 1 (S6K1) plays important roles in the regulation of protein synthesis, cell growth and metabolism. S6K1 is activated by the phosphorylation of multiple serine and threonine residues in response to stimulation by a variety of growth factors and cytokines. In addition to phosphorylation, we have recently shown that S6K1 is also targeted by lysine acetylation. Here, using tandem mass spectrometry we have mapped acetylation of S6K1 to lysine 516, a site close to the C-terminus of the kinase that is highly conserved amongst vertebrate S6K1 orthologues. Using acetyl-specific K516 antibodies, we show that acetylation of endogenous S6K1 at this site is potently induced upon growth factor stimulation. Although S6K1 acetylation and phosphorylation are both induced by growth factor stimulation, these events appear to be functionally independent. Indeed, experiments using inhibitors of S6K1 activation and exposure of cells to various stresses indicate that S6K1 acetylation can occur in the absence of phosphorylation and vice versa. We propose that K516 acetylation may serve to modulate important kinase-independent functions of S6K1 in response to growth factor signalling.

Development of antimicrobial synbiotics using potentially-probiotic faecal isolates of Lactobacillus fermentum and Bifidobacterium longum

The aims of the present study were to investigate in vitro the antimicrobial activity of Lactobacillus fermentum and Bifidobacterium longum, isolated from faeces of healthy elderly individuals, against enterohaemorrhagic Escherichia coli (E. coli O157:H7) and enteropathogenic E. coli (E. coli O86), to determine the capability of the selected strains to tolerate acid and bile in vitro, to select suitable carbohydrates in order to enhance the growth and maximise antimicrobial activity of the putative probiotic organisms and examine the adhesion properties of the synbiotics. Antimicrobial activity of the putative probiotics and synbiotics was investigated by a microtitre method using cell-free culture supernatants (CFCS). Results of the antimicrobial assay showed that both putative probiotic strains produced compounds at pH 5 that lead to higher lag phases of both E. coli O157:H7 and E. coli O86. When half the quantity of cell-free culture supernatants of both probiotic strains was used at pH 5, B. longum maintained the same antimicrobial effect against both strains of E. coli, whereas L. fermentum lead to a higher lag phase of E. coli O86 only. Neutralization of the culture supernatants with alkali reduced the antimicrobial effect with only cell-free supernatant of L. fermentum causing lower maximum growth rates of E. coli O157:H7 and E. coli O86. L. fermentum appeared to be acid tolerant whereas B. longum was more susceptible to acid and both isolates were bile tolerant. A short chain fructooligosaccharide (scFOS) and an isomalto-oligosaccharide (IMO) proved to be the most effective substrates, enhancing antimicrobial activity for L. fermentum and B. longum respectively. The adhesion of the synbiotic combinations showed that L. fermentum, exhibited higher percentage of adhesion when grown on glucose and as a synbiotic combination with scFOS whereas B. longum exhibited lowest percentage of adhesion when grown on both glucose and IMO.