Structural and enzymatic characterization of ABgp46, a novel phage endolysin with broad anti-Gram-negative bacterial activity

The present study demonstrates the antibacterial potential of a phage endolysin against Gram-negative pathogens, particularly against multidrug resistant strains of Acinetobacter baumannii. We have cloned, heterologously expressed and characterized a novel endolysin (ABgp46) from Acinetobacter phage vb_AbaP_CEB1 and tested its antibacterial activity against several multidrug-resistant A. baumannii strains. LC-MS revealed that ABgp46 is an N-acetylmuramidase, that is also active over a broad pH range (4.0-10.0) and temperatures up to 50°C. Interestingly, ABgp46 has intrinsic and specific anti-A. baumannii activity, reducing multidrug resistant strains by up to 2 logs within 2 hours. By combining ABgp46 with several organic acids that act as outer membrane permeabilizing agents, it is possible to increase and broaden antibacterial activity to include other Gram-negative bacterial pathogens. In the presence of citric and malic acid, ABgp46 reduces A. baumannii below the detection limit (> 5 log) and more than 4 logs P. aeruginosa and Salmonella Typhimurium strains. Overall, this globular endolysin exhibits a broad and high activity against Gram-negative pathogens, that can be enhanced in presence of citric and malic acid, and be used in human and veterinary medicine.

Chlamydia pneumoniae and atherosclerosis. Identification of bacterial DNA in the arterial wall

OBJECTIVE: The intracellular Gram-negative bacterium Chlamydia pneumoniae has been associated with atherosclerosis. The presence of Chlamydia pneumoniae has been investigated in fragments of the arterial wall with a technique for DNA identification. METHODS: Arterial fragments obtained from vascular surgical procedures in 58 patients were analyzed. From these patients, 39 were males and the mean age was 65±6 years. The polymerase chain reaction was used to identify the bacterial DNA with a pair of primers that codify the major outer membrane protein (MOMP) of Chlamydia pneumoniae. The amplified product was visualized by electrophoresis in the 2% agarose gel stained with ethidium bromide, and it was considered positive when migrating in the band of molecular weight of the positive controls. RESULTS: Seven (12%) out of the 58 patients showed positive results for Chlamydia pneumoniae. CONCLUSION: DNA from Chlamydia pneumoniae was identified in the arterial wall of a substantial number of patients with atherosclerosis. This association, which has already been described in other countries, corroborates the evidence favoring a role played by Chlamydia pneumoniae in atherogenesis.

Bacterial nanocellulose as a structured platform for conductive biopolymers

[Exert] Since the discovery that polyacetylene could be doped to the metallic state more than 3 decades ago, an ever-growing body of a multidisciplinary approach to material design, synthesis, and system integration has been evidenced. The present chapter will primarily review the emerging field of intrinsically conducting polymer and conductive polymer blends, with polyaniline and polypyrrole as the major representatives of conducting polymers. This survey will also address some of the potential areas for applications of such conductive polymer blends. Also, current results concerning the chemical polymerization of conducting polymers on bacterial nanocellulose (BNC) will be presented, including brief remarks on the rationale for the use of conductive BNC blends. This will be followed by a discussion on their properties and potential applications (...).

Bacterial cellulose surface modification

The unique properties of bacterial nanocellulose (BNC) provide the basis for a wide range of applications in human and veterinary medicine, odontology, pharmaceuticals, acoustic and filter membranes, biotechnological devices, and in the food and paper industry. In this chapter, an overview of surface modifications of bacterial cellulose is presented. Depending on the envisaged applications, chemical modifications, incorporation of bioactive molecules, modification of the porosity, crystallinity, and biodegradability may be obtained, further enlarging the potential of BNC.

Laccase immobilization on bacterial nanocellulose membranes: antimicrobial, kinetic and stability properties

This work studied the physical immobilization of a commercial laccase on bacterial nanocellulose (BNC) aiming to identify the laccase antibacterial properties suitable for wound dressings. Physico-chemical analysis demonstrates that the BNC structure is manly formed by pure crystalline I cellulose. The pH optimum and activation energy of free laccase depends on the substrate employed corresponding to pH 6, 7, 3 and 57, 22, 48 kJ mol1 for 2,6-dimethylphenol (DMP), catechol and 2,2 -azino-bis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS), respectively. The Michaelis-Menten constant (Km) value for the immobilized laccase (0.77 mM) was found to be almost double of that of the free enzyme (0.42 mM). However, the specific activities of immobilized and free laccase are similar suggesting that the cage-like structure of BNC allows entrapped laccase to maintain some flexibility and favour substrate accessibility. The results clearly show the antimicrobial effect of laccase in Gram-positive (92%) and Gram-negative (26%) bacteria and cytotoxicity acceptable for wound dressing applications.

Bacterial cellulose-lactoferrin as an antimicrobial edible packaging

Bacterial cellulose (BC) films from two distinct sources (obtained by static culture with Gluconacetobacter xylinus ATCC 53582 (BC1) and from a commercial source (BC2)) were modified by bovine lactoferrin (bLF) adsorption. The functionalized films (BC+bLF) were assessed as edible antimicrobial packaging, for use in direct contact with highly perishable foods, specifically fresh sausage as a model of meat products. BC+bLF films and sausage casings were characterized regarding their water vapour permeability (WVP), mechanical properties, and bactericidal efficiency against two food pathogens, Escherichia coli and Staphylococcus aureus. Considering their edibility, an in vitro gastrointestinal tract model was used to study the changes occurring in the BC films during passage through the gastrointestinal tract. Moreover, the cytotoxicity of the BC films against 3T3 mouse embryo fibroblasts was evaluated. BC1 and BC2 showed equivalent density, WVP and maximum tensile strength. The percentage of bactericidal efficiency of BC1 and BC2 with adsorbed bLF (BC1+bLF and BC2+bLF, respectively) in the standalone films and in inoculated fresh sausages, was similar against E. coli (mean reduction 69 % in the films per se versus 94 % in the sausages) and S. aureus (mean reduction 97 % in the films per se versus 36 % in the case sausages). Moreover, the BC1+bLF and BC2+bLF films significantly hindered the specific growth rate of both bacteria. Finally, no relevant cytotoxicity against 3T3 fibroblasts was found for the films before and after the simulated digestion. BC films with adsorbed bLF may constitute an approach in the development of bio-based edible antimicrobial packaging systems.

Construction of an innocuous Salmonella phage

Dissertação de mestrado em Bioengenharia

Novel strategies to combat gram-negative bacterial pathogens using bacteriophage proteins

Dissertação de mestrado em Bioengenharia

Effect of pH on Candida tropicalis virulence factors

Dissertação de mestrado em Bioengenharia

Influence of oxygen conditions on bacterial interactions within biofilms related with cystic fibrosis

Dissertação de mestrado em Bioengineering

Factores de virulencia involucrados en el Síndrome Urémico Hemolítico y desarrollo de estrategias terapéuticas. Factors of virulence involved in the Hemolytic Uremic Syndrome and development of therapeutic strategies.

La alta incidencia del Síndrome Urémico Hemolítico(SUH) en Argentina conjuntamente con la severidad de esta patología en niños, han motivado la investigación de numerosos grupos. Si bien se ha reconocido la participación de apoptósis a nivel renal y de leucocitos, aun no se ha profundizado el posible rol del estrés oxidativo en el daño a estas células y otras que son afectadas durante esta patología, ni la relación con el estímulo de especies reactivas del oxígeno(ERO) y del nitrógeno (ERN). Hipótesis: El daño sufrido por el organismo durante el SUH se debe a más de un factor de virulencia incluyendo la Shiga toxina (Stx) o Vero toxina (VT), los que en conjunto causan injuria oxidativa principalmente en células sanguíneas y renales; siendo más sensibles al estrés los niños con falencias en las defensas antioxidantes, que serían los que derivan a fallas renales severas. Es posible que un tratamiento protector antiestrés oxidativo después de la detección del SUH prevenga el curso hacia el daño renal crónico y otras graves secuelas de éste síndrome. Obj.general: Efectuar aportes al conocimiento y tratamiento del SUH, investigando el mecanismo de acción de los principales factores de virulencia de E.coli Entero Hemorrágica (EHEC), planteando estrategias terapéuticas futuras para contrarrestar el estrés oxidativo que pudiese estar involucrado. Obj.específicos: Investigar si la Stx y/o la hemolisina (Hly) de E.coli estimulan la producción de ERO y ERN en células del huésped, causando oxidación de proteínas y lípidos. Estudiar si la respuesta de los eritrocitos ante injurias oxidativas se podría utilizar como parámetro para detectar mayor susceptibilidad a Stx y Hly. Investigar si las defensas antioxidantes intracelulares y plasmáticas se incrementan con secuestrantes de radicales y antioxidantes naturales; estabilizando el potencial de membrana e impidiendo el incremento de biomarcadores de estrés oxidativo. Esclarecer aspectos que involucran al estrés oxidativo en la acción de antibióticos sobre células sanguíneas, líneas celulares y E.coli en estado planctónico o en biofilms, investigando qué antimicrobianos aumentan la liberación de Stx y Hly. Estudiar sustancias antioxidantes naturales y alimentos que puedan ser aplicados en terapia y prevención del SUH. Mat.y Met.: Se trabajará con cepas de bacterias que fueron obtenidas de pacientes con SUH. Stx y Hly serán purificadas por cromatografía afinidad y de intercambio iónico, respectivamente. Ensayos de quimioluminiscencia serán aplicados para determinar el estímulo de ERO, mientras que ERN se cuantificarán por Griess. Los niveles de marcadores de daño oxidativo se estudiarán para oxidación de lípidos, proteínas y otros productos avanzados de oxidación proteica. Rdos esperados: Se espera encontrar acción estresante de Stx y/o Hly sobre eritrocitos y otras células, así como biomarcadores de oxidación en diferentes macromoléculas sanguíneas. Es probable que exista diferente nivel de defensa contra esta injuria en niños con SUH; de ser así estos pacientes son susceptibles de recaídas y cronicidad en el proceso por falta de niveles adecuados de antioxidantes. Es necesario entonces encontrar terapias a largo plazo que aumenten las defensas contra el estrés oxidativo causado por E.coli u otras noxas con que se enfrente el niño predispuesto. Se cuenta con antecedentes en el laboratorio que indican conveniente una dieta rica en antioxidantes, así como otros probables fármacos en estudio. Importancia del proyecto. Este proyecto permitirá continuar con investigaciones propias que muestran acción estresante de ERO en eritrocitos por parte de cepas causantes de SUH. La continuidad de estos estudios puede representar un avance en la terapia de una patología cada vez más frecuente en Argentina. Los avances que se consigan podrían posibilitar un tratamiento preventivo en niños en general, así como una mejor evolución de los casos que derivan actualmente en diálisis.

Rol de la infección bacteriana en el desarrollo y progresión del cáncer prostático. Influence of bacterial infection in the development and progression of prostatitic cancer.

En la patogénesis del cáncer, factores microambientales como la inflamación están estrechamente vinculados al desarrollo y crecimiento tumoral, sustentando la clásica hipótesis de Virchow del origen del cáncer en sitios de inflamación crónica, la cual incitaría a carcinogénesis por múltiples factores. Estudios previos en este laboratorio evidenciaron en un modelo de prostatitis bacteriana agudo con E. coli, profundos cambios estromales semejantes al "estroma reactivo", con predominio de miofibroblasto, que se genera en el cáncer. En correlación, existe abundante evidencia obtenida en modelos experimentales animales confirmando que el microambiente estromal en el cual se desarrollan los tumores epiteliales influencia profundamente la progresión tumoral. El rol protagónico del estroma del huésped en el crecimiento neoplásico, también se ha demostrado inoculando la misma línea tumoral en diferentes tejidos y analizando su comportamiento en comparación con su implantación en el sitio anatómico original del tumor (implante ortotópico); otro factor clave en la repuesta del huésped al tumor está dado por el infiltrado de células inmunes que puede favorecer o limitar el crecimiento tumoral de acuerdo al perfil de citoquinas que secreten. Teniendo en cuenta estos antecedentes, este proyecto tiene como Objetivo General estudiar la influencia de la infección bacteriana crónica en la inducción y evolución del cáncer prostático. Para ello trabajaremos in vivo con dos formas de formas de Tumores Prostáticos, un Tumor Inducido por combinación del carcinógeno N-methyl-N-nitrosourea (MNU) y testosterona; el segundo mediante Transplante Ortotópico de células tumorales prostáticas MAT-LU. En ambos modelos se inducirá previamente una prostatitis bacteriana, a fin de estudiar los efectos de la prostatitis en la inducción del tumor en el primer modelo, y en la implantación de las células tumorales en el segundo. También se inducirá prostatitis después de establecido el tumor por ambos procedimientos, a fin de determinar si la prostatitis bacteriana modula la progresión neoplásica. Finalmente, proponemos un modelo in vitro que permita estudiar la interacción tumor/estroma separado de la influencia del sistema inmune. A tal fin se utilizarán co-cultivos combinando células tumorales con estromales modificadas de diferente modo. La Inducción de Tumores Prostáticos se realizará en ratas de la cepa Wistar adultas, en las cuales se inducirán lesiones displásicas y neoplásicas siguiendo protocolos de carcinogénesis prostática por MNU, para lo cual es necesario el tratamiento previo con acetato de ciprosterona y propionato de testosterona, seguido por administración crónica de testosterona. Los estudios con Transplante Ortotópico de células tumorales se realizarán en ratas Copenhagen. La influencia de la infección bacteriana en el desarrollo tumoral será investigada inyectando E. coli intraprostáticamente: Se realizará Análisis Macroscópico, de Parámetros Morfológicos de las lesiones tumorales, grado de malignidad, extensión e invasión de las lesiones de acuerdo a consensos internacionales, y Bioquímicos mediante análisis de la expresión, por IHQ y WB, de fosfatasa ácida, citoqueratina 8, Prostatic Binding Protein, PTEN (gen supresor tumoral) y el receptor de Andrógenos, todos parámetros de actividad y de transformación celular. También se evaluará apoptosis por TUNEL y proliferación celular. Los cambios del compartimiento estromal en respuesta al implante tumoral y la influencia de la inflamación bacteriana se evaluarán mediante análisis morfológico e inmunocitoquímico, caracterizando el fenotipo de las poblaciones celulares con a-actina, vimentina, calponina y tenascina. Se espera que los resultados aporten evidencias acerca de las interacciones bidireccionales entre células neoplásicas prostáticas y su entorno estromal, que en un futuro puedan servir como base para establecr estrategias para prevenir y/o modificar el crecimiento neoplásico.

Some characteristics of hyperreactivity to bacterial lipopolysaccharide induced in mice by Trypanosoma cruzi infection

Mice infected with T. cruzi strain, acquire a high level of susceptibility to the effects of bacterial gram-negative LPS. The LD50 of adult female SW mice to LPS from S. typhosa, decreases from 450 to 2,5 mcg 10-12 days after T. cruzi infection. This hyperreactivity to LPS induced by T. cruzi presents all the characteristics of that found in infection caused by many other agents. During the acaute phase of experimental infection with T. cruzi Y strain, mice generally die with a hypovolemic shock very similar to that induced in uninfected animals injected with an adequate dose of bacterial endotoxin. There is evidence for and against the hypothesis that LPS absorbed from the instestinal tract may be involved in the mechanism of death of mice during the acute phase of T. cruzi infection.