Microbiota present in cystic fibrosis lungs as revealed by whole genome sequencing.

Determination of the precise composition and variation of microbiota in cystic fibrosis lungs is crucial since chronic inflammation due to microorganisms leads to lung damage and ultimately, death. However, this constitutes a major technical challenge. Culturing of microorganisms does not provide a complete representation of a microbiota, even when using culturomics (high-throughput culture). So far, only PCR-based metagenomics have been investigated. However, these methods are biased towards certain microbial groups, and suffer from uncertain quantification of the different microbial domains. We have explored whole genome sequencing (WGS) using the Illumina high-throughput technology applied directly to DNA extracted from sputa obtained from two cystic fibrosis patients. To detect all microorganism groups, we used four procedures for DNA extraction, each with a different lysis protocol. We avoided biases due to whole DNA amplification thanks to the high efficiency of current Illumina technology. Phylogenomic classification of the reads by three different methods produced similar results. Our results suggest that WGS provides, in a single analysis, a better qualitative and quantitative assessment of microbiota compositions than cultures and PCRs. WGS identified a high quantity of Haemophilus spp. (patient 1) or Staphylococcus spp. plus Streptococcus spp. (patient 2) together with low amounts of anaerobic (Veillonella, Prevotella, Fusobacterium) and aerobic bacteria (Gemella, Moraxella, Granulicatella). WGS suggested that fungal members represented very low proportions of the microbiota, which were detected by cultures and PCRs because of their selectivity. The future increase of reads' sizes and decrease in cost should ensure the usefulness of WGS for the characterisation of microbiota.

N-Glycans on secretory component: mediators of the interaction between secretory IgA and gram-positive commensals sustaining intestinal homeostasis.

Human beings live in symbiosis with billions of microorganisms colonizing mucosal surfaces. The understanding of the mechanisms underlying this fine-tuned intestinal balance has made significant processes during the last decades. We have recently demonstrated that the interaction of SIgA with Gram-positive bacteria is essentially based on Fab-independent, glycan-mediated recognition. Results obtained using mouse hybridoma- and colostrum-derived secretory IgA (SIgA) consistently show that N-glycans present on secretory component (SC) play a crucial role in the process. Natural coating may involve specific Gram-positive cell wall components, which may explain selective recognition at the molecular level. More widely, the existence of these complexes is involved in the modulation of intestinal epithelial cell (IEC) responses in vitro and the formation of intestinal biofilms. Thus, SIgA may act as one of the pillars in homeostatic maintenance of the microbiota in the gut, adding yet another facet to its multiple roles in the mucosal environment.

Pó de forno de aciaria elétrica na microbiota do solo e no crescimento de soja

Devido à grande produção de resíduos de siderurgia, tem sido indicado seu aproveitamento na agricultura como fonte alternativa de micronutrientes. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação do pó de forno de aciaria elétrica na microbiota de solos e sua potencialidade no fornecimento de micronutrientes à soja. O experimento foi realizado em casa de vegetação, com delineamento inteiramente ao acaso, com dois tipos de solo (Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA) e Latossolo Vermelho (LV)) e quatro doses de pó de aciaria elétrica (0, 0,75, 1,50 e 3,00 g vaso-1 equivalendo a 0, 1, 2 e 4 t ha-1), com quatro repetições. Os solos foram corrigidos e fertilizados antes da adição do resíduo e semeadura de soja inoculada, em vasos de plástico de 1,5 L (duas plantas por vaso). Na floração, coletaram-se as plantas e amostras de solo de todos os tratamentos, para determinação da matéria seca da parte aérea e raízes, teores foliares de B, Cu, Fe, Mn, Zn, Cd e Pb, número de nódulos e sua matéria seca, atividade da nitrogenase dos nódulos, presença de diazotróficos associativos, respiração microbiana, C-biomassa microbiana e qCO2. Há respostas diferenciadas das comunidades microbianas dos solos LVA e LV ao resíduo de siderurgia aplicado, e essas comunidades demonstram maior sensibilidade ao efeito do resíduo de siderurgia do que os parâmetros de crescimento e nodulação da soja. O resíduo de siderurgia apresenta potencial de utilização como fonte de Zn à cultura da soja, nas doses de 0,5 e 1,4 t ha-1 em relação ao LVA e LV, respectivamente.

Efeito da suplementação orgânica sobre a toxidez do fungicida clorotalonil na microbiota do solo

Avaliou-se o efeito da suplementação do solo com material orgânico (aveia nas proporções de 0, 7,5 e 15 g kg-1), sobre a toxidez do fungicida clorotalonil (0, 12 e 48 µg de i.a. g-1 de solo), na microbiota do solo. As avaliações ocorridas aos 11 e 26 dias após esta aplicação demonstraram que, embora tenha ocorrido uma recuperação do carbono da biomassa microbiana, as doses de aveia utilizadas ainda não foram suficientes para inibir o efeito adverso do fungicida. Os resultados de comprimento de hifas vivas demonstraram que não foi possível recuperar a população fúngica do solo na maior dose do fungicida.

Effects of gastric bypass and gastric banding on glucose kinetics and gut hormone release

Rapport de Synthèse : Introduction : outre son effet bénéfique sur le poids, la chirurgie bariatrique améliore de façon considérable l'homéostasie glucide chez les patients diabétiques. Cette amélioration survient très tôt dans la période post-opératoire, avant que le poids ne soit réduit de manière importante. De plus, les interventions chirurgicales qui "court-circuitent" une partie de l'intestin grêle, telle que le by-pass gastrique, apparaissent être plus efficaces que les interventions purement restrictives, telles que le cerclage gastrique. Objectifs : cette étude a pour but d'étudier la cinétique du glucose et la sécrétion d'hormones gastro-intestinales, consécutive à l'ingestion d'une dose charge de glucose, chez des patients opérés d'un by-pass ou d'un cerclage gastrique. Méthodes : nous avons comparé des groupes de femmes non diabétiques ayant bénéficié d'un by-pass gastrique (BPG, n=8) ou d'un cerclage gastrique (CG, n=6) à un groupe de femmes contrôles d'âge et de poids appariées n'ayant subi aucune intervention bariatrique (C, n=8). L'étude a été réalisée alors que le poids des volontaires était stable, soit entre 9 et 48 mois après le BPG, et 25 à 85 mois après le CG. Nous avons étudié, pendant les 4 heures qui ont suivies l'ingestion d'une dose charge de glucose; la cinétique du glucose ingéré et du glucose total à l'aide d'un glucose radio-activement marqué, ainsi que la cinétique de l'insuline et de différentes hormones gastro-intestinales. Résultats : l'apparition du glucose exogène dans la circulation systémique est plus rapide chez les patients opérés d'un BPG et s'accompagne d'une hyperglycémie postprandiale plus brève. La réponse insulinique est également plus précoce et plus importante que dans les deux autres groupes. S'agissant des hormones gastro-intestinales, on observe dans la période postprandiale une augmentation de PYY et de GLP-1 et une suppression de la grehline significativement plus importante après BPG. Discussion : ces différentes observations suggèrent que le BPG est associé à de profonds changements de la cinétique du glucose et des altérations de la régulation d'hormones gastro-intestinales. Les modifications susmentionnées apparaissant être secondaires aux modifications anatomiques consécutives au BPG, i.e. la mise "hors-circuit" de l'estomac distal et de l'intestin grêle proximal, compte tenu du fait qu'elles ne sont pas observées après CG. Finalement, la stimulation de PYY et de GLP-1 ainsi que la suppression postprandiale plus importante de ghréline est compatible avec la diminution spontanée de la prise alimentaire observée chez les patients opérés d'un BPG.

Effect of amino acids and glucose on exercise-induced gut and skeletal muscle proteolysis in dogs.

The effect of amino acid and/or glucose administration before and during exercise on protein metabolism in visceral tissues and skeletal muscle was examined in mongrel dogs. The dogs were subjected to treadmill running (150 minutes at 10 km/h and 12% incline) and intravenously infused with a solution containing amino acids and glucose (AAG), amino acids (AA), glucose (G) or saline (S) in randomized order. The infusion was started 60 minutes before exercise and continued until the end of the exercise period. An arteriovenous-difference technique was used to estimate both tissue protein degradation and synthesis. When S was infused, the release of leucine (Leu) from the gut and phenylalanine (Phe) from the hindlimb significantly increased during exercise, thus indicating that exercise augmented proteolysis in these tissues. The balance of Leu across the gut during exercise demonstrated a net uptake with both AAG and AA, whereas a net release was observed for G and S. In addition, Leu uptake in the gut during the last 90 minutes of the exercise period tended to be greater with AAG versus AA (P = .06). Phe balance across the hindlimb during the late exercise period showed a significant release with S, AA, and G, whereas the balance with AAG did not show a significant release. These results suggest that exercise-induced proteolysis in the gut may be reduced by supplementation with AA, and this effect may be enhanced by concomitant G administration. However, in skeletal muscle, both AA and G may be required to prevent net protein degradation during exercise. G provided without AA did not achieve net protein synthesis in either tissue.

Toxicidade do níquel em plantas de feijão e efeitos sobre a microbiota do solo

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da adição de Ni ao solo (0, 2,3, 10,5, 47 e 210 mg kg-1), na presença e ausência de calcário, sobre: o desenvolvimento do feijoeiro; a fitodisponibilidade de Ni e algumas características biológicas do solo. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, em Latossolo Vermelho distrófico. A dose de Ni de 210 mg kg-1 causou a morte de todas as plantas, tanto na presença como na ausência de calcário. Houve aumento da produção de grãos de feijão no tratamento que recebeu calcário. A concentração de Ni dos grãos aumentou com o incremento de Ni no solo, ultrapassando o limite máximo permitido, de 5 mg kg-1 de matéria fresca, na dose de 2,3 mg kg-1, indicando que a aplicação de calcário não foi suficiente para reduzir os teores de Ni no grão de feijão a níveis apropriados para o consumo. Observou-se diminuição da biomassa microbiana do solo nos tratamentos com altas concentrações de Ni, que foi acompanhada por aumento no qCO2. O qCO2 foi um indicador adequado do grau de estresse que teve a comunidade microbiana do solo com a adição de Ni.

Avaliação qualitativa e quantitativa da microbiota do solo e da fixação biológica do nitrogênio pela soja

O objetivo deste trabalho foi definir, para as condições edafoclimáticas do Brasil, níveis aceitáveis de dispersão de alguns parâmetros biológicos, utilizados em estudos de impacto ambiental de novas tecnologias usadas na cultura da soja. Dois ensaios com soja convencional e transgênica foram conduzidos em 11 municípios de seis estados e no Distrito Federal; os parâmetros avaliados foram: carbono e nitrogênio da biomassa microbiana, respiração basal e quociente metabólico microbiano, eletroforese do DNA do solo em géis desnaturantes (DGGE), fixação biológica do nitrogênio, população de rizóbios, número e massa de nódulos secos, ocupação dos nódulos pelas estirpes de Bradyrhizobium, massa de matéria seca da parte aérea, nitrogênio total e nitrogênio como ureídos na parte aérea. A variabilidade temporal de: carbono e nitrogênio, da biomassa microbiana, da respiração basal e do quociente metabólico microbiano foi adequada, e o coeficiente de variação máximo aceitável foi estimado em 35%. A homogeneidade entre repetições, tratamentos e coletas foi confirmada por DGGE. Em solos pobres em nitrogênio, os parâmetros de massa de nódulos e massa da parte aérea, com coeficiente de variação máximo de 33 e 18%, respectivamente, foram adequados para avaliar a fixação biológica do N, que contribuiu com 72 a 88% do nitrogênio total da parte aérea.

Conjunto mínimo de parâmetros para avaliação da microbiota do solo e da fixação biológica do nitrogênio pela soja

O objetivo deste trabalho foi avaliar e validar um conjunto mínimo de parâmetros para o monitoramento, em campo, da microbiota do solo e da fixação biológica do N2 (FBN) pela soja. Os ensaios foram conduzidos em áreas de plantios comerciais (safra 2002/2003) e experimentais (safra 2004/2005), em blocos ao acaso. O C e o N da biomassa microbiana (CBM e NBM) mostraram-se adequados para a avaliação quantitativa da microbiota do solo e ambos os parâmetros foram correlacionados significativamente, portanto, apenas um deles precisa ser determinado. Foram obtidas correlações positivas e significativas entre a massa da parte aérea seca das plantas (MPAS) e o CBM e o NBM. A análise do DNA total do solo por eletroforese em géis desnaturantes (DGGE) detectou alterações qualitativas na microbiota do solo, relacionadas à homogeneidade da área e a diferenças entre tratamentos, áreas e coletas. A massa de nódulos secos (MNS) foi o melhor parâmetro para a avaliação da nodulação. Correlações significativas foram constatadas entre a MPAS e o N total acumulado na parte aérea (NTPA). Resultados semelhantes foram observados entre a MPAS e o N de ureídos (NTU). O monitoramento da FBN pela soja pode ser realizado apenas pela determinação da MNS e da MPAS.

Gut permeability and food allergies.

Intestinal permeability is a critical feature of the gastrointestinal epithelium as it must allow an efficient passage of nutrients and restrict the entry of larger molecules, such as protein antigen, in order to facilitate appropriate immune responses towards food antigens. The proper regulation of the epithelial barrier relies on multiple, intricate physiological and immunologic mechanisms, in terms of which recent progresses regarding the cellular and molecular components have been unravelled. In genetically predisposed individuals, breakdown of oral tolerance can occur, leading to the inadequate production of allergen-specific IgE and the recruitment of mast cells in the gastrointestinal mucosa. Under such conditions, the intestinal permeability towards allergen is altered via different mechanisms, with IgE-CD23-mediated transport across the mucosa playing an important amplification role. Additionally, during the effector phase of the allergic reaction, when mast cells degranulate, a series of inflammatory mediators, such as proteases and cytokines, are released and further affects intestinal permeability. This leads to an increase in the passage of allergens and hence contributes to perpetuate the inflammatory reaction. In this review, we describe the importance of properly balanced intestinal permeability in oral tolerance induction and address the processes involved in damaging the intestinal barrier in the sensitized epithelium and during allergic reactions. We conclude by speculating on the effect of increased intestinal permeability on the onset of sensitization towards dietary antigens.

Time-related action of Lactobacillus plantarum in the bacterial microbiota of shrimp digestive tract and its action as immunostimulant

The objective of this work was to assess the time-related action of probiotic Lactobacillus plantarum in the bacterial microbiota of the digestive tract of Litopenaeus vannamei, and the relation of total haemocyte count and serum phenol oxidase activity of shrimp challenged with Vibrio harveyi. Shrimps were fed with a probiotic-supplemented diet, for eight days, then shifted to a commercial diet. Shrimps fed only with the commercial diet served as control. Evaluations were made on the 8th day of experiment and repeated two, four, six and eight days later. Total lactic bacteria in the digestive tract was higher until the 4th day of evaluation in the probiotic-supplemented group. Vibrio spp. counts were higher in the control at days zero and two. Until the 4th day of evaluation, the total haemocyte counts in shrimps after challenge with V. harveyi were higher in probiotic-supplemented group than in control group. Significant difference was not observed in phenol oxidase activity. On the 6th day after shifting from supplemented to control diet, all parameters were equal in both groups, suggesting that the time-related action of L. plantarum in shrimp is short.

Recognition of Gram-positive Intestinal Bacteria by Hybridoma- and Colostrum-derived Secretory Immunoglobulin A Is Mediated by Carbohydrates.

Humans live in symbiosis with 10(14) commensal bacteria among which >99% resides in their gastrointestinal tract. The molecular bases pertaining to the interaction between mucosal secretory IgA (SIgA) and bacteria residing in the intestine are not known. Previous studies have demonstrated that commensals are naturally coated by SIgA in the gut lumen. Thus, understanding how natural SIgA interacts with commensal bacteria can provide new clues on its multiple functions at mucosal surfaces. Using fluorescently labeled, nonspecific SIgA or secretory component (SC), we visualized by confocal microscopy the interaction with various commensal bacteria, including Lactobacillus, Bifidobacteria, Escherichia coli, and Bacteroides strains. These experiments revealed that the interaction between SIgA and commensal bacteria involves Fab- and Fc-independent structural motifs, featuring SC as a crucial partner. Removal of glycans present on free SC or bound in SIgA resulted in a drastic drop in the interaction with Gram-positive bacteria, indicating the essential role of carbohydrates in the process. In contrast, poor binding of Gram-positive bacteria by control IgG was observed. The interaction with Gram-negative bacteria was preserved whatever the molecular form of protein partner used, suggesting the involvement of different binding motifs. Purified SIgA and SC from either mouse hybridoma cells or human colostrum exhibited identical patterns of recognition for Gram-positive bacteria, emphasizing conserved plasticity between species. Thus, sugar-mediated binding of commensals by SIgA highlights the currently underappreciated role of glycans in mediating the interaction between a highly diverse microbiota and the mucosal immune system.

Efeito do hipoclorito de sódio sobre a microbiota de abacaxi 'Pérola' minimamente processado

Procurou-se determinar a menor concentração eficiente de hipoclorito de sódio (NaOCl) para desinfecção da casca, bem como avaliar a necessidade de utilização do mesmo agente sanitizante no banho de imersão da polpa do abacaxi 'Pérola' minimamente processado. Frutos previamente lavados foram desinfectados com NaOCl 100; 150 ou 200mg.L-1, durante 2 minutos. Após aproximadamente 24 horas de armazenamento refrigerado, os frutos foram descascados e fatiados mecanicamente. As fatias foram imersas em solução de NaOCl 20mg.L-1 ou em água (controle), durante 30 segundos. Após período de repouso, para drenagem do excesso de líquido, foram acondicionadas em embalagens de polietileno tereftalato e mantidas à temperatura de 4 ± 1°C, durante 16 dias. As análises microbiológicas, realizadas em intervalos de três dias, foram: coliformes a 35ºC, coliformes a 45ºC, bactérias aeróbias mesófilas e de bolores, e leveduras. Não foram detectados coliformes totais e fecais em nenhum dos tratamentos, durante 16 dias de armazenamento refrigerado. A desinfecção da casca com NaOCl 200mg.L-1, associada à sanitização da polpa do abacaxi com NaOCl 20mg.L-1, proporcionou menores populações de microrganismos aeróbios mesófilos e de bolores, e leveduras, tornando tais operações imprescindíveis na obtenção de produtos minimamente processados que ofereçam garantia de sanidade ao consumidor.