Scaffold attachment factor B1 directly interacts with nuclear receptors in living cells and represses transcriptional activity.

Transcriptional activity relies on coregulators that modify the chromatin structure and serve as bridging factors between transcription factors and the basal transcription machinery. Using the DE domain of human peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARgamma) as bait in a yeast two-hybrid screen of a human adipose tissue library, we isolated the scaffold attachment factor B1 (SAFB1/HET/HAP), which was previously shown to be a corepressor of estrogen receptor alpha. We show here that SAFB1 has a very broad tissue expression profile in human and is also expressed all along mouse embryogenesis. SAFB1 interacts in pull-down assays not only with PPARgamma but also with all nuclear receptors tested so far, albeit with different affinities. The association of SAFB1 and PPARgamma in vivo is further demonstrated by fluorescence resonance energy transfer (FRET) experiments in living cells. We finally show that SAFB1 is a rather general corepressor for nuclear receptors. Its change in expression during the early phases of adipocyte and enterocyte differentiation suggests that SAFB1 potentially influences cell proliferation and differentiation decisions.

Molecular mechanisms of follicular associated epithelium differentiation

Les muqueuses respiratoires, genitales et digestives sont continuellement exposées aux antigènes de l?alimentation, à la flore intestinale et aux pathogènes. Cela implique une activité immunologique intense et finement régulée dans ces tissus. On admet que la modulation de ces réponses immunitaires muqueuses s?effectue dans des organes sentinels spécifiques appelés o-MALT (organized mucosal associated lymphoid tissues). Ces processus de modulation et la biologie de ces sites immuno-inducteurs sont peu connus. Ceci est pourtant d?une grande relevance si l?on veut faire un design rationnel de drogues et de vaccins muqueux. Dans l?intestin grèle, ces organes sont composés de follicules multiples et sont appelés plaques de Peyer. Ils sont constitués de follicules enrichis en cellules B comprenant ou non un centre germinatif, de regions interfolliculaires comprenant des cellules T, et d?une région en d ome riche en cellules dendritiques, cellules B naives et cellules T CD4+, surmontée par un epithelium specialisé, le FAE (epithelium associé aux follicules). Le FAE contient des cellules M spécialisées dans le transport de macromolécules et micro-organismes de la lumière intestinale au tissu lymphoide sous-jacent. Ce transport des antigènes est une condition obligatoire pour induire une réponse immunitaire. Les cellules du FAE, outre les cellules M, expriment un programme de différenciation distinct de celui des cellules associées aux villosités. Ceci est characterisé par une baisse des fonctions digestives et de défenses, et l?expression constitutive des chimiokines: CCL20 et CCL25. Le but de l?étude présentée ici est de rechercher les facteurs cellulaires et/ou moléculaire responsables de cette différenciation. Certaines études ont démontré l?importance du contact entre le compartiment mésenchymateux et l?épithelium pour la morphogenèse de ce dernier. En particulier, les molécules de la matrice extracellulaire peuvent activer des gènes clefs qui, à leur tour, vont controler l?adhésion et la differenciation cellulaire. Dans l?intestin, les cellules mésenchymateuses différencient en myofibroblastes qui participent à l?élaboration de la matrice extracellulaire. Dans cette étude, nous avons décrit les différences d?expression de molécules de la matrices sous le FAE et les villosités. Nous avons également montré une absence de myofibroblastes sous le FAE. Suite à plusieurs évidences expérimentales, certains ont proposé une influence des composés présents dans la lumière sur la différenciation et/ou la maturation des plaques de Peyer. La chimiokine CCL20, capable de recruter des cellules initiatrices de la réponse immunitaire, constitue notre seul marqueur positif de FAE. Nous avons pu montrer que la flagelline, un composé du flagelle bactérien, était capable d?induire l?expression de CCL20 in vitro et in vivo. Cet effet n?est pas limité aux cellules du FAE mais est observé sur l?ensemble de l?épithelium intestinal. Molecular mechanisms of FAE differenciation. La signalement induit par la lymphotoxine ß est critique pour l?organogenèse des plaques de Peyer, car des souris déficientes pour cette molécules ou son récepteur n?ont ni plaque de Peyer, ni la plupart des ganglions lymphatiques. Nous avons obtenus plusieurs évidences que la lymphotoxine ß était impliquée dans la régulation du gène CCL20 in vitro et in vivo.<br/><br/>Mucosal surfaces of the respiratory, genital and digestive systems are exposed to food antigens, normal bacterial flora and oral pathogens. This justifies an intense and tuned immunological activity in mucosal tissues. The modulation of immune responses in the mucosa is thought to occur in specific sentinel sites, the organized mucosa associated lymphoid tissues (o-MALT). This immune modulation and the biology of these immune-inductive sites are poorly understood but highly important and relevant in the case of drugs and vaccines design. In the small intestine, these organs (gut associated lymphoid tissue : GALT) consists of single or multiple lymphoid follicles, the so-called Peyer?s patches (PP), with typical B cell-enriched follicles and germinal centers, inter-follicular T cell areas, and a dome region enriched in dendritic cells, naive B cells, and CD4+ T cells under a specialized follicle associated epithelium (FAE). To trigger protective immunity, antigens have to cross the mucosal epithelial barrier. This is achieved by the specialized epithelial M cells of the FAE that are able to take up and transport macromolecules and microorganisms from the environment into the underlying organized lymphoid tissue. The ontogeny of M cells remains controversial: some data are in favor of a distinct cell lineage, while others provide evidence for the conversion of differentiated enterocytes into M cells. In this study we mapped the proliferative, M cells and apoptotic compartments along the FAE. Enterocytes acquire transient M cell features as they leave the crypt and regain enterocyte properties as they move towards the apoptotic compartment at the apex of the FAE, favouring the hypothesis of a plastic phenotype. The follicle-associated epithelium (FAE) is found exclusively over lymphoid follicles in mucosal tissues, including Peyer?s patches. The enterocytes over Peyer?s patches express a distinct phenotype when compared to the villi enterocytes, characterized by the down regulation of digestive and defense functions and the constitutive expression of chemokines, i.e. CCL20 and CCL25. The purpose of this study was to investigate and identify the potential cells and/or molecules instructing FAE differentiation. Contact between the epithelial and the mesenchymal cell compartment is required for gut morphogenesis. Extracellular matrix molecules (ECM) can activate key regulatory genes which in turn control cell adhesion and differentiation. In the gut, mesenchymal cells differentiate into myofibroblats that participate to the elaboration of ECM. We have described a differential expression of extracellular matrix components under the FAE, correlating with the absence of subepithelial myofibroblats. Molecular mechanisms of FAE differenciation. Different studies proposed an influence of the luminal compartment in the differentiation and/or the maturation of PP. CCL20, a chemokine able to recruit cells that initiate adaptive immunity constitutes our first positive FAE molecular marker. We have shown that CCL20 gene expression is inducible in vitro and in vivo in intestinal epithelium by flagellin, a component of bacterial flagella. This effect was not restricted to the FAE. Lymphotoxin ß (LTß) signaling is critical for PPs organogenesis as LT deficient mice as well as LTß-receptor-/- mice lack PPs and most of the lymph nodes (LN). The continuous signaling via LTßR-expressing cells appears necessary for the maintenance throughout the life of PP architecture. We obtained in vitro and in vivo evidence that LTß signalling is involved in CCL20 gene expression.

Equine proliferative enteropathy on a Brazilian farm

Abstract:Lawsonia intracellularis infection on a horse farm in the Midwest region of Brazil is described. Thirty-nine foals a few days to months old from a herd with 300 horses, experienced diarrhea with variable characteristics and intensities, weight loss, hyperemic mucous membranes and dehydration. In foals 3 to 6 months of age, hypoproteinemia associated with submandibular edema were also common. Intestinal fragments of a 7-month-old foal were sent to an animal disease laboratory for diagnosis. The observed macroscopic lesions were hyperemic serosa, thickening of the intestinal wall with a corrugation, thickening of the mucosa folds and reduction of intestinal lumen. Histological analysis of the small and large intestine revealed enterocyte hyperplasia of the crypts associated with diffuse marked decrease in the number of goblet cells and positive L. intracellularis antigen labeling by immunohistochemistry. Three out of 11 animals of the same property were seropositive for L. intracellularis, demonstrating the circulation of the agent throughout the farm, but none were PCR positive in fecal samples. Based on clinical signs and pathological findings, the diagnosis of equine proliferative enteropathy was confirmed.

Electrical parameters and water permeability properties of monolayers formed by T84 cells cultured on permeable supports

T84 is an established cell line expressing an enterocyte phenotype whose permeability properties have been widely explored. Osmotic permeability (P OSM), hydraulic permeability (P HYDR) and transport-associated net water fluxes (J W-transp), as well as short-circuit current (I SC), transepithelial resistance (R T), and potential difference (deltaV T) were measured in T84 monolayers with the following results: P OSM 1.3 ± 0.1 cm.s-1 x 10-3; P HYDR 0.27 ± 0.02 cm.s-1; R T 2426 ± 109 omega.cm², and deltaV T 1.31 ± 0.38 mV. The effect of 50 µM 5,6-dichloro-1-ethyl-1,3-dihydro-2H-benzimidazol-2-one (DCEBIO), a "net Cl- secretory agent", on T84 cells was also studied. We confirm the reported important increase in I SC induced by DCEBIO which was associated here with a modest secretory deltaJ W-transp. The present results were compared with those reported using the same experimental approach applied to established cell lines originating from intestinal and renal epithelial cells (Caco-2, LLC-PK1 and RCCD-1). No clear association between P HYDR and R T could be demonstrated and high P HYDR values were observed in an electrically tight epithelium, supporting the view that a "water leaky" barrier is not necessarily an "electrically leaky" one. Furthermore, the modest secretory deltaJ W-transp was not consistent with previous results obtained with RCCD-1 cells stimulated with vasopressin (absorptive fluxes) or with T84 cells secreting water under the action of Escherichia coli heat stable enterotoxin. We conclude that, while the presence of aquaporins is necessary to dissipate an external osmotic gradient, coupling between water and ion transport cannot be explained by a simple and common underlying mechanism.

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.

Statut des transporteurs du cholestérol au niveau de l'intestin et du foie dans le diabète de type 2

La résistance à l’insuline et le diabète de type 2 (DT2) sont caractérisés par une hyperlipidémie. Le but de cette étude est de déterminer si le DT2 contribue au dérèglement du métabolisme du cholestérol au niveau du petit intestin et du foie du Psammomys obesus, un modèle animal nutritionnel d’induction de la résistance à l’insuline et du DT2. L’absorption intestinale du cholestérol est diminuée chez les animaux diabétiques. Cette diminution est associée à une baisse (i) de l’expression génique et protéique de NPC1-L1 qui joue un rôle primordial dans l’absorption du cholestérol au niveau des entérocytes; et (ii) de l’ARNm de l’ABCA1 responsable de l’efflux de cholestérol des cellules intestinales à l’apolipoprotéine A-I et aux HDLs. En ce qui a trait aux transporteurs SR-B1 et Annexin II, aucune différence n’a été observée au niveau intestinal. Toutefois, une diminution significative de l’expression génique de l’ABCG5, un intervenant majeur dans la sécrétion du cholestérol des entérocytes vers la lumière intestinale, est mesurée chez les animaux diabétiques. De plus, l’expression protéique est diminuée pour le PCSK9 et augmentée pour le LDLr au niveau du jéjunum, tandis que la quantité de protéine de l’enzyme HMG-CoA réductase est régulée à la baisse chez les Psammomys obesus diabétiques. Finalement, de tous les facteurs de transcription testés seule une augmentation de LXR et une diminution de PPAR/δ sont détectées au niveau de l’intestin. Au niveau hépatique, il y a (i) une augmentation de la masse protéique de NPC1-L1, SR-BI et Annexin II; (ii) une élévation l’ARNm de SR-BI; (iii) une diminution du contenu protéique de ABCG8 et de l’expression génique de l’ABCG5 et de l’ABCA1; et (iv) une élévation de l’ARNm de LXR et de PPAR/δ, tout comme une baisse de l’expression protéique de SREBP-2. Somme toute, nos résultats montrent que le développement du diabète de type 2 chez le Psammomys obesus entraîne un changement dans la machinerie intra-entérocytaire et hépatocytaire, qui mène à un dérèglement de l’homéostasie du cholestérol.

Validation et conditionnement d'un test PAMPA amélioré pour l'évaluation de la perméabilité membranaire de médicaments.

Les tests PAMPA et les tests Caco-2 sont des essais in vitro de l’évaluation de la perméabilité intestinale des médicaments. Ils sont réalisés lors de la phase de découverte du médicament. Les tests PAMPA ne sont pas biologiquement représentatifs de la paroi intestinale, mais ils sont rapides et peu coûteux. Les tests Caco-2 nécessitent plus de 21 jours pour la culture cellulaire et des installations spécifiques sont requises. Ils sont constitués d’une monocouche d’entérocytes à confluence et donc plus biologiquement représentatifs. Il y a un besoin pour le développement d’un essai qui est biologiquement représentatif de la membrane intestinale humaine, rapide et peu coûteux. Le premier but de ce projet était de développer une méthode analytique qui permettrait l’évaluation simultanée de huit médicaments témoins utilisés pour la validation de l’essai de perméabilité. Le deuxième but de ce projet était donc d’améliorer la membrane des tests PAMPA pour proposer un nouveau test : le néoPAMPA. Contrairement au test PAMPA traditionnel, cette membrane est constituée de trois composantes : (1) un filtre poreux qui agit à titre de support, (2) un coussin polydopamine chargé négativement qui sert d’ancrage et qui assure la fluidité de la bicouche et (3) une bicouche lipidique formée par fusion de vésicules. Une méthode analytique HPLC-MS/MS a été validée selon les spécifications de la FDA et de la EMA. Cette méthode a permis de quantifier simultanément les huit médicaments standards utilisés pour le test néoPAMPA. Le test PAMPA traditionnel a été mis en place à titre d’essai control. Les coefficients de perméabilité mesurés pour les huit médicaments au travers de la membrane PAMPA comparaient favorablement aux résultats de la littérature. Les composantes de la membrane néoPAMPA ont été optimisées. Les conditions optimales retenues étaient les filtres de polycarbonate hydrophile ayant des pores de 15 nm, les plaques Costar 12 puits comme dispositif des tests de perméabilité, une bicouche lipidique composée de 70 % DOPC et de 30 % cholestérol cationique ainsi qu’une déposition des liposomes en présence de 150 mM NaCl suivi d’un équilibre d’1 h en présence d’une solution saturée en DOPC. Les stabilités de la cassette de médicaments et des liposomes sont insuffisantes pour le conditionnement commercial des membranes néoPAMPA. Les différentes optimisations réalisées ont permis d’améliorer la membrane néoPAMPA sans toutefois la rendre fonctionnelle. La membrane néoPAMPA n’est toujours pas en mesure de discriminer des molécules en fonction de leur perméabilité attendue.

Influence du microbiote intestinal sur le métabolisme et la virulence des Escherichia coli entérohémorragiques

Les Escherichia coli entérohémorragiques (EHEC) représentent un problème majeur de santé publique dans les pays développés. Les EHEC sont régulièrement responsables de toxi-infections alimentaires graves chez l’humain et causent des colites hémorragiques et le symptôme hémolytique et urémique, mortel chez les enfants en bas âge. Les EHEC les plus virulents appartiennent au sérotype O157:H7 et le bovin constitue leur réservoir naturel. À ce jour il n’existe aucun traitement pour éviter l’apparition des symptômes liés à une infection à EHEC. Par conséquent, il est important d’augmenter nos connaissances sur les mécanismes employés par le pathogène pour réguler sa virulence et coloniser efficacement la niche intestinale. Dans un premier temps, l’adaptation de la souche EHEC O157:H7 EDL933 à l’activité métabolique du microbiote intestinal a été étudiée au niveau transcriptionnel. Pour se faire, EDL933 a été cultivée dans les contenus caecaux de rats axéniques (milieu GFC) et dans ceux provenant de rats colonisés par le microbiote intestinal humain (milieu HMC). Le HMC est un milieu cécal conditionné in vivo par le microbiote. Dans le HMC par rapport au GFC, EDL933 change drastiquement de profile métabolique en réponse à l’activité du microbiote et cela se traduit par une diminution de l’expression des voies de la glycolyse et une activation des voies de l’anaplérose (voies métaboliques dont le rôle est d’approvisionner le cycle TCA en intermédiaires métaboliques). Ces résultats, couplés avec une analyse métabolomique ciblée sur plusieurs composés, ont révélé la carence en nutriments rencontrée par le pathogène dans le HMC et les stratégies métaboliques utilisées pour s’adapter au microbiote intestinal. De plus, l’expression des gènes de virulence incluant les gènes du locus d’effacement des entérocytes (LEE) codant pour le système de sécrétion de type III sont réprimés dans le HMC par rapport au GFC indiquant la capacité du microbiote intestinal à réprimer la virulence des EHEC. L’influence de plusieurs composés intestinaux présents dans les contenus caecaux de rats sur l’expression des gènes de virulence d’EDL933 a ensuite été étudiée. Ces résultats ont démontré que deux composés, l’acide N-acétylneuraminique (Neu5Ac) et le N-acétylglucosamine (GlcNAc) répriment l’expression des gènes du LEE. La répression induite par ces composés s’effectue via NagC, le senseur du GlcNAc-6-P intracellulaire et le régulateur du catabolisme du GlcNAc et du galactose chez E. coli. NagC est un régulateur transcriptionnel inactivé en présence de GlcNAc-6-P qui dérive du catabolisme du Neu5Ac et du transport GlcNAc. Ce travail nous a permis d’identifier NagC comme un activateur des gènes du LEE et de mettre à jour un nouveau mécanisme qui permet la synchronisation de la virulence avec le métabolisme chez les EHEC O157:H7. La concentration du Neu5Ac et du GlcNAc est augmentée in vivo chez le rat par le symbiote humain Bacteroides thetaiotaomicron, indiquant la capacité de certaines espèces du microbiote intestinal à relâcher les composés répresseurs de la virulence des pathogènes. Ce travail a permis l’identification des adaptations métaboliques des EHEC O157:H7 en réponse au microbiote intestinal ainsi que la découverte d’un nouveau mécanisme de régulation de la virulence en réponse au métabolisme. Ces données peuvent contribuer à l’élaboration de nouvelles approches visant à limiter les infections à EHEC.

Dietary fatty acids and chylomicron synthesis and secretion

There is currently considerable interest in potential atherogenic and thrombogenic consequences of elevated concentrations of triacylglycerols, especially in the post-prandial state. Despite this, there is limited information on the effects of dietary fatty acids on the synthesis, secretion and metabolism of chylomicrons, the large triacylglycerol-rich lipoproteins synthesized in the enterocyte following the digestion and absorption of dietary fat. This brief review considers current approaches to the investigation of chylomicron synthesis and summarizes some of the human, cell and animal studies that have investigated effects of different fatty acids on these pathways. Potential sites for modulatory effects of dietary fatty acids on the molecular events of chylomicron synthesis are proposed in the light of the recent model that has been developed from cell and animal studies and observations based on abnormalities in chylomicron formation in human inherited autosomal recessive diseases.

Chylomicron particle size and number, factor VII activation and dietary monounsaturated fatty acids

This study evaluated the effects of substituting dietary saturated fatty acids (SFAs) with monounsaturated fatty acids (MUFAs) on postprandial chylomicron (triacylglycerol (TAG), apolipoprotein B-48 (apo B-48) and retinyl ester (RE)), chylomicron particle size and factor VII (FVII) response when subjects were given a standard meal. In a controlled sequential design, 51 healthy young subjects followed an SFA-rich diet (Reference diet) for 8 weeks after which half of the subjects followed a moderate MUFA diet (n = 25) and half followed a high MUFA diet (n = 26) for 16 weeks. Fasting lipoprotein and lipid measurements were evaluated at baseline and at 8-week intervals during the Reference and MUFA diets. In 25 of the subjects (n = 12 moderate MUFA, n = 13 high MUFA), postprandial responses to a standard test meal containing RE and 13 C-tripalmitin were investigated at the end of the Reference and the MUFA diet periods. Although there were no differences in the postprandial lipid markers (TAG, RE, C-13-TAG) on the two diets, the postprandial apo B-48 response (incremental area under the curve (IAUC) was reduced by 21% on the moderate MUFA diet (NS) and by 54% on the high MUFA diet (P < 0.01). The postprandial peak concentrations of apo B-48 were reduced by 33% on the moderate MUFA diet (P < 0.01) and 48% on the high MUFA diet (P < 0.001). Fasting values for factor VII activity (FVIIc), activated factor VII (FVIIa) or factor VII antigen (FVIIag) did not differ significantly when subjects were transferred from Reference to MUFA diets. However, the postprandial increases in coagulation FVII activity (FVIIc) were 18% lower and of activated FVII (FVIIa) were 17% lower on the moderate MUFA diet (NS). Postprandial increases in FVIIc and FVIIa were 50% (P < 0.05) and 29% (P < 0.07) lower on the high MUFA diet and the area under the postprandial FVIIc response curve (AUC) was also lower on the high MUFA diet (P < 0.05). Significantly higher ratios of RE:apo B-48 (P < 0.001) and 13 C-palmitic acid:apo B-48 (P < 0.01) during both MUFA diets suggest that the CMs formed carry larger amounts of dietary lipids per particle, reflecting an adaptation to form larger lipid droplets in the enterocyte when increased amounts of dietary MUFAs are fed. Smaller numbers of larger chylomicrons may explain attenuated activation of factor VII during the postprandial state when the background diet is rich in MUFA. (C) 2002 Elsevier Science Ireland Ltd. All rights reserved.

Attaching and effacing lesions caused by Escherichia coli O157:H7 in experimentally inoculated neonatal lambs

Four 6-day-old conventionally reared lambs were inoculated orally with a total of 10(9) cfu comprising equal numbers of four enterohaemorrhagic Escherichia coli (EHEC) O157:H7 strains. All animals remained clinically normal. Tissues were sampled under terminal anaesthesia at 12, 36, 60 and 84 h post inoculation (hpi). EHEC O157:H7 was cultured from most gastrointestinal tract sites. Small, sparse attaching and effacing (AE) lesions were found in the caecum at 12 and 36 hpi and in the terminal colon and rectum at 84 hpi. Organisms in the lesions were labelled specifically by an O157 antiserum. The results indicate that the well-characterised mechanisms for intimate attachment encoded by the locus for enterocyte effacement (LEE) of EHEC O157:H7 may contribute to the initial events. at least, of colonisation of sheep.

Production of attaching-effacing lesions in ligated large intestine loops of 6-month-old sheep by Escherichia coli O157:H7

Shiga-toxigenic Escherichia coli O157:H7 (STEC O157:H7) is associated with potentially fatal human disease, and a persistent reservoir of the organism is present in some farm animal species, especially cattle and sheep. The mechanisms of persistent colonisation of the ruminant intestine by STEC O157:H7 are poorly understood but may be associated with intimate adherence to eukaryotic cells. Intimate adherence, as evidenced by induction of attaching-effacing (AE) lesions by STEC O157, has been observed in 6-day-old conventional lambs after deliberate oral infection but not in older animals. Thus, the present study used a ligated intestinal loop technique to investigate whether STEC O157:H7 and other attaching-effacing E. coli may adhere intimately to the sheep large intestinal mucosa. To do this, four STEC O157:H7 strains, one STEC 026:K60:H11 and one Shiga toxin-negative E. coli O157:H7 strain, suspended in either phosphate-buffered saline or Dulbecco's modified Eagle's medium, were inoculated into ligated spiral colon loops of each of two lambs. The loops were removed 6 h after inoculation, fixed and examined by light and electron microscopy. AE lesions on the intestinal mucosa were produced by all the inoculated strains. However, the lesions were sparse and small, typically comprising bacterial cells intimately adhered to a single enterocyte, or a few adjacent enterocytes. There was little correlation between the extent of intimate adherence in this model and the bacterial cell density, pre-inoculation growth conditions of the bacteria or the strain tested.

Co-ordination of pathogenicity island expression by the BipA GTPase in enteropathogenic Escherichia coli (EPEC)

BipA is a novel member of the ribosome binding GTPase superfamily and is widely distributed in bacteria and plants. We report here that it regulates -multiple cell surface- and virulence-associated -components in the enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) strain E2348/69. The regulated components include bacterial flagella, the espC pathogenicity island and a type III secretion system specified by the locus of enterocyte effacement (LEE). BipA positively regulated the espC and LEE gene clusters through transcriptional control of the LEE-encoded regulator, Ler. Additionally, it affected the pattern of proteolysis of intimin, a key LEE-encoded adhesin specified by the LEE. BipA control of the LEE operated independently of the previously characterized regulators Per, integration host factor and H-NS. In contrast, it negatively regulated the flagella-mediated motility of EPEC and in a Ler-independent manner. Our results indicate that the BipA GTPase functions high up in diverse regulatory cascades to co-ordinate the expression of key pathogenicity islands and other virulence-associated factors in E. coli.

Non-toxigenic Escherichia coli O157:H7 strain NCTC12900 causes attaching-effacing lesions and eae-dependent persistence in weaned sheep

Ruminants are regarded as a primary reservoir for Escherichia coli O157:H7, an important human pathogen. Intimin, encoded by the Locus of Enterocyte Effacement by E. coli O157:H7 organisms, has been cited as one bacterial mechanism of colonisation of the gastrointestinal tract. To confirm this and to test whether a non-toxigenic E. coli O157:H7 strain would colonise and persist in a sheep model, E. coli O157:H7 strain NCTC12900, that lacks Shiga toxin (stx) genes, was evaluated for use in a sheep model of persistence. Following oral inoculation of six-week-old sheep, persistent excretion of NCTC12900 was observed for up to 48 days. E. coli O157-associated attaching-effacing (AE) lesions were detected in the caecum and rectum of one six-week-old lamb, one day after inoculation. This is the first recorded observation of AE lesions in orally inoculated weaned sheep. Also, mean faecal excretion scores of NCTC12900 and an isogenic intimin (eae)-deficient mutant were determined from twenty-four six-week-old orally inoculated sheep. The eae mutant was cleared within 20 days and had lower mean excretion scores at all time points after day one post inoculation compared with the parental strain that was still being excreted at 48 days. Tissues were collected post mortem from animals selected at random from the study groups over the time course of the experiment. The eae mutant was detected in only 1/43 samples but the parental strain was recovered from 64/140 samples primarily from the large bowel although rumen, duodenum, jejunum, and ileum were culture positive especially from animals that were still excreting at and beyond 27 days after inoculation.

Interaction between attaching and effacing Escherichia coli serotypes O157:H7 and O26:K60 in cell culture

Ruminants harbour both O157:H7 and non-O157 Attaching Effacing Escherichia coli (AEEC) strains but to date only nonO157 AEEC have been shown to induce attaching effacing lesions in naturally infected animals. However, O157 may induce lesions in deliberate oral inoculation studies and persistence is considered dependent upon the bacterially encoded locus for enterocyte effacement. In concurrent infections in ruminants it is unclear whether non-O157 AEEC contribute either positively or negatively to the persistence of E. coli O157:H7. To investigate this, and prior to animal studies, E. coli O157:H7 NCTC 12900, a non-toxigenic strain that persists in conventionally reared sheep, and non-toxigenic AEEC O26:K60 isolates of sheep origin were tested for adherence to Hep-2 tissue culture alone and in competition one with another. Applied together, both strains adhered in similar numbers but lower than when either was applied separately. Pre-incubation of tissue culture with either one strain reduced significantly (P < 0.05) the extent of adherence of the strain that was applied second. It was particularly noticeable that AEEC O26 when applied first reduced adherence and inhibited microcolony formation, as demonstrated by confocal microscopy, of E. coli 01 57:H7. The possibility that prior colonisation of a ruminant by non-O157 AEEC such as O26 may antagonise O157 colonisation and persistence in ruminants is discussed. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.