Ultrashort Cationic Naphthalene-Derived Self-Assembled Peptides as Antimicrobial Nanomaterials

Self-assembling dipeptides conjugated to naphthalene show considerable promise as nanomaterial structures, biomaterials, and drug delivery devices. Biomaterial infections are responsible for high rates of patient mortality and morbidity. The presence of biofilm bacteria, which thrive on implant surfaces, are a huge burden on healthcare budgets, as they are highly resistant to current therapeutic strategies. Ultrashort cationic self-assembled peptides represent a highly innovative and cost-effective strategy to form antibacterial nanomaterials. Lysine conjugated variants display the greatest potency with 2% w/v NapFFKK hydrogels significantly reducing the viable Staphylococcus epidermidis biofilm by 94%. Reducing the size of the R-group methylene chain on cationic moieties resulted in reduction of antibiofilm activity. The primary amine of the protruding R-group tail may not be as readily available to interact with negatively charged bacterial membranes. Cryo-SEM, FTIR, CD spectroscopy, and oscillatory rheology provided evidence of supramolecular hydrogel formation at physiological pH (pH 7.4). Cytotoxicity assays against murine fibroblast (NCTC 929) cell lines confirmed the gels possessed reduced cytotoxicity relative to bacterial cells, with limited hemolysis upon exposure to equine erythrocytes. The results presented in this paper highlight the significant potential of ultrashort cationic naphthalene peptides as future biomaterials.

Clonal complex Pseudomonas aeruginosa in horses

Pseudomonas aeruginosa is associated with infectious endometritis in horses. Although infectious endometritis is often considered a venereal infection, there is relatively limited genotypic-based evidence to support this mode of transmission. The study sought to determine the relatedness between genital P. aeruginosa isolates collected from a limited geographical region using molecular strain typing. Enterobacterial repetitive intergenic consensus PCR typing was performed on 93 isolates collected between 2005 and 2009 from 2058 thoroughbred horses (including 18 stallions) at 66 studs. While P. aeruginosa was not detected in the stallions, 53/93 (57%) mares harbouring P. aeruginosa had clonally related strains, which included a single dominant genotype detected in 42 (45%) mares from 13 different studs. These novel findings suggest that most equine genital P. aeruginosa infections in this region may have been acquired from mechanisms other than direct horse to horse transmission. Instead, other potential acquisition pathways, as well as strain specific adaptation to the equine genital tract, should be investigated.

Transcriptome analysis of a parasitic clade V nematode:comparative analysis of potential molecular anthelmintic targets in Cylicostephanus goldi

Clade V nematodes comprise several parasitic species that include the cyathostomins, primary helminth pathogens of horses. Next generation transcriptome datasets are available for eight parasitic clade V nematodes, although no equine parasites are included in this group. Here, we report next generation transcriptome sequencing analysis for the common cyathostomin species, Cylicostephanus goldi. A cDNA library was generated from RNA extracted from 17 C. goldi male and female adult parasites. Following sequencing using a 454 GS FLX pyrosequencer, a total of 475,215 sequencing reads were generated, which were assembled into 26,910 contigs. Using Gene Ontology and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes databases, 27% of the transcriptome was annotated. Further in-depth analysis was carried out by comparing the C. goldi dataset with the next generation transcriptomes and genomes of other clade V nematodes, with the Oesophagostomum dentatum transcriptome and the Haemonchus contortus genome showing the highest levels of sequence identity with the cyathostomin dataset (45%). The C. goldi transcriptome was mined for genes associated with anthelmintic mode of action and/or resistance. Sequences encoding proteins previously associated with the three major anthelmintic classes used in horses were identified, with the exception of the P-glycoprotein group. Targeted resequencing of the glutamate gated chloride channel α4 subunit (glc-3), one of the primary targets of the macrocyclic lactone anthelmintics, was performed for several cyathostomin species. We believe this study reports the first transcriptome dataset for an equine helminth parasite, providing the opportunity for in-depth analysis of these important parasites at the molecular level. Sequences encoding enzymes involved in key processes and genes associated with levamisole/pyrantel and macrocyclic lactone resistance, in particular the glutamate gated chloride channels, were identified. This novel data will inform cyathostomin biology and anthelmintic resistance studies in future.

LC- HRMS based metabolomics in food safety and doping control – DeTECH21

Issues surrounding the misuse of prohibited and licensed substances in animals destined for food production and performance sport competition continue to be an enormous challenge to regulatory authorities charged with enforcing their control. Efficient analytical strategies are implemented to screen and confirm the presence of a wide range of exogenous substances in various biological matrices. However, such methods rely on the direct measurement of drugs and/or their metabolites in a targeted mode, allowing the detection of restricted number of compounds. As a consequence, emerging practices, in particular the use of natural hormones, designer drugs and low-dose cocktails, remain difficult to handle from a control point of view. A new SME-led FP7 funded project, DeTECH21, aims to overcome current limitations by applying an untargeted metabolomics approach based on liquid chromatography coupled to high resolution mass spectrometry and bioinformatic data analysis to identify bovine and equine animals which have been exposed to exogenous substances and assist in the identification of administered compounds. Markerbased strategies, dealing with the comprehensive analysis of metabolites present in a biological sample (urine/plasma/tissue), offer a reliable solution in the areas of food safety and animal sport doping control by effective, high-throughput and sensitive detection of exogenously administered agents. Therefore, the development of the first commercially available forensic test service based on metabolomics profiling will meet 21st century demands in animal forensics.

Anti-biofilm activity of ultrashort cinnamic acid peptide derivatives against medical device-related pathogens

The threat of antimicrobial resistance has placed increasing emphasis on the development of innovative approaches to eradicate multidrug-resistant pathogens. Biofilm-forming microorganisms, for example, Staphylococcus epidermidis and Staphylococcus aureus, are responsible for increased incidence of biomaterial infection, extended hospital stays and patient morbidity and mortality. This paper highlights the potential of ultrashort tetra-peptide conjugated to hydrophobic cinnamic acid derivatives. These peptidomimetic molecules demonstrate selective and highly potent activity against resistant biofilm forms of Gram-positive medical device-related pathogens. 3-(4-Hydroxyphenyl)propionic)-Orn-Orn-Trp-Trp-NH2 displays particular promise with minimum biofilm eradication concentration (MBEC) values of 125 µg/ml against methicillin sensitive (ATCC 29213) and resistant (ATCC 43300) S. aureus and activity shown against biofilm forms of Escherichia coli (MBEC: 1000 µg/ml). Kill kinetics confirms complete eradication of established 24-h biofilms at MBEC with 6-h exposure. Reduced cell cytotoxicity, relative to Gram-positive pathogens, was proven via tissue culture (HaCaT) and haemolysis assays (equine erythrocytes).

Existing in nature as part of the immune response, antimicrobial peptides display great promise for exploitation by the pharmaceutical industry in order to increase the library of available therapeutic molecules. Ultrashort variants are particularly promising for translation as clinical therapeutics as they are more cost-effective, easier to synthesise and can be tailored to specific functional requirements based on the primary sequence allowing factors such as spectrum of activity to be varied.

Patologia e clínica de equinos

O presente relatório de conclusão do curso de Mestrado Integrado em Medicina Veterinária da Universidade de Évora, refere-se ao período de estágio curricular obrigatório que decorreu na Clínica Equifort, em Fortaleza, Brasil, na área Patologia e Clínica de Equinos. Numa primeira fase é feita uma descrição das atividades desenvolvidas onde se apresenta a casuística acompanhada durante o estágio, que inclui atividades em diversas áreas como medicina desportiva, clínica médica, clínica reprodutiva, clínica cirúrgica e clínica hospitalar. Numa segunda fase desenvolve-se uma monografia onde se caracterizam as lesões radiográficas de membros anteriores de cavalos de desporto, e por fim são apresentados cinco casos clínicos; ABSTRACT: EQUINE PATHOLOGY AND CLINICAL The present report refers to curricular internship, integrated on the master degree in veterinary medicine at the University of Évora, that took place at the Clinic Equifort in Fortaleza, Brazil, in the área of Equine Pathology and Clinical. Initially a description of the activities accompanied during the internship is given which includes activities in areas such as sports medicine, internal medicine, reprodution and surgery. In a second part a monograph is developd with the characterization of radiographic injuries in forelimbs of sport’s horses, and finally five clinical cases are presented.

Development of broad-spectrum human monoclonal antibodies for rabies post-exposure prophylaxis

Currently available rabies post-exposure prophylaxis (PEP) for use in humans includes equine or human rabies immunoglobulins (RIG). The replacement of RIG with an equally or more potent and safer product is strongly encouraged due to the high costs and limited availability of existing RIG. In this study, we identified two broadly neutralizing human monoclonal antibodies that represent a valid and affordable alternative to RIG in rabies PEP. Memory B cells from four selected vaccinated donors were immortalized and monoclonal antibodies were tested for neutralizing activity and epitope specificity. Two antibodies, identified as RVC20 and RVC58 (binding to antigenic site I and III, respectively), were selected for their potency and broad-spectrum reactivity. In vitro, RVC20 and RVC58 were able to neutralize all 35 rabies virus (RABV) and 25 non-RABV lyssaviruses. They showed higher potency and breath compared to antibodies under clinical development (namely CR57, CR4098, and RAB1) and commercially available human RIG. In vivo, the RVC20–RVC58 cocktail protected Syrian hamsters from a lethal RABV challenge and did not affect the endogenous hamster post-vaccination antibody response.

Permanent stallion contact hastens onset of mares' cyclicity after winter anoestrus

The species Equus caballus is characterized as a seasonal polyoestrous herd mammal, providing continuous interactions between stallions and mares in feral herds throughout the year. Under domesticated conditions mares and stallions are stabled and kept separated mostly due to hygienic and safety concerns. Managing mares through the spring transitional phase until they show fertile cycles represents a high multifactorial challenge for horse breeders and veterinarians. The goal of this study was to examine the influence of a permanent stallion contact on the onset of cyclicity in anoestrous mares in the transition period.

Inter- and intra-individual variation of oxytocin secretion in oestrous mares exposed to stallions

The neuro-peptide hormone oxytocin regulates several reproductive mechanisms in mammals, such as uterine contractions during parturition and milk ejection in the lactating mammary gland. Oxytocin may also influence behavior and behavioral strategies, e.g. pair bonding, social recognition, maternal behavior, trust building, or anxiety. Teasing oestrous mares by a stallion provokes the release of oxytocin. We therefore tested whether such elevated oxytocin levels reveal possible mate preferences as determined in typical preference tests.

Thérapie par les cellules souches mésenchymateuses dans la guérison tendineuse chez le cheval

Les tendinites sont des lésions communes chez le cheval athlète, ayant un impact financier et sportif considérable. Les cellules souches mésenchymateuses (CSMs) de moelle osseuse (MO) sont empiriquement utilisées en clinique pour améliorer la guérison des affections myoarthrosquelettiques. Cependant, il est nécessaire de standardiser les protocoles d’isolement des CSMs équines et d’analyser leurs effets sur la guérison tendineuse pour ajuster leur dose. Les objectifs de cette étude étaient de comparer 3 méthodes d’isolement des CSMs équines et d’établir un modèle de guérison tendineuse minimal invasif pour analyser l’effet des CSMs sur cette guérison. Des CSMs de MO du sternum de juments étaient isolées par 3 protocoles couramment utilisés (adhérence au pétri (Classique) et 2 méthodes par gradient de densité (Percoll et Ficoll)). La viabilité des cellules après isolement, le rendement d’isolement, le nombre de CSMs obtenues après 14 jours de culture et leurs caractéristiques fonctionnelles (renouvellement et différentiation) étaient comparés entre les 3 protocoles. Les résultats suggéraient que le Percoll était le meilleur protocole en termes de rendement et de capacité de renouvellement des cellules. La différence n’était pas significative pour leur viabilité et leur capacité de différentiation. Un modèle de guérison tendineuse, consistant en une ténectomie du tendon extenseur latéral du doigt fut ensuite développé. Cependant, la grande variabilité interindividuelle de qualité de guérison dans le groupe pilote implique une ré-évaluation du modèle. Des études futures, avec des CSMs isolées par le Percoll dans de nouveaux modèles de guérison tendineuse devraient permettre de déterminer la dose adéquate de CSMs.

Contribution de l'hypoxie à la cicatrisation cutanée anormale chez le cheval : méthodes physiques d'évaluation

La guérison des plaies cutanées appendiculaires chez le cheval, à la différence de celle des plaies corporelles, se complique régulièrement. Un retard de cicatrisation s’y observe et un tissu de granulation exubérant tend à s’y développer, le tout menant à une cicatrice pathologique hypertrophiée. La pathogénie exacte du tissu de granulation exubérant chez le cheval demeure inconnue à ce jour. Une hypoxie tissulaire pourrait favoriser son développement tout comme elle semble contribuer au développement de cicatrices cutanées pathologiques similaires observées chez l’Homme. L’objectif de cette étude était d’évaluer la perfusion vasculaire et la disponibilité locale en oxygène de plaies cutanées appendiculaires et corporelles en cours de cicatrisation normale et pathologique chez le cheval, à l’aide de la thermographie infrarouge et de la spectroscopie par réflectance dans le proche infrarouge. Six juments âgées de 3 à 4 ans ont été utilisées. Trois plaies cutanées ont été créées à l’aspect dorso-latéral du canon des membres thoraciques (plaies appendiculaires), et sur la paroi costale de l’un des hémithorax (plaies corporelles). Chez chaque jument, un canon a été aléatoirement bandé dans le but d’induire la formation de tissu de granulation exubérant dans les plaies s’y trouvant, tel que rapporté. La perfusion vasculaire et la disponibilité locale en oxygène ont été évaluées séquentiellement par thermographie infrarouge et spectroscopie par réflectance dans le proche infrarouge pour chaque plaie de chaque site (thorax; membre bandé; membre non bandé) au cours du processus de cicatrisation cutanée. Un modèle linéaire à doubles mesures répétées associé à une correction séquentielle de Bonferroni a révélé des différences significatives de perfusion vasculaire et de disponibilité locale en oxygène entre les plaies appendiculaires et corporelles. Ainsi la perfusion vasculaire et la disponibilité locale en oxygène étaient significativement plus élevées dans les plaies corporelles (P<0.05) et la perfusion vasculaire était significativement plus élevée dans les plaies appendiculaires non bandées que dans celles bandées (P<0.05). Nous avons récemment rapporté une plus grande occlusion de la micro-vascularisation au niveau des plaies appendiculaires chez le cheval. Nous rapportons maintenant que la perfusion vasculaire et la disponibilité locale en oxygène sont significativement inférieures dans les plaies appendiculaires, en particulier lorsqu’un tissu de granulation exubérant s’y développe. Compilés, ces résultats sous-tendent l’hypothèse que les plaies appendiculaires souffrent d’une altération de la perfusion vasculaire à l’origine possible d’une hypoxie tissulaire qui pourrait favoriser une cicatrisation cutanée anormale, telle la formation d’un tissu de granulation exubérant.

La dérivation de cellules souches embryonnaires chez le cheval

Les cellules souches embryonnaires (ES) sont porteuses de grands espoirs en recherche biomédicale dans le but d’apporter un traitement définitif à l’ostéoarthrose. Parce que certaines articulations des chevaux sont similaires à celles des humains, cet animal représente un modèle important dans l’évaluation de stratégies de régénération du cartilage. Cependant, pour expérimenter un traitement par les cellules ES chez le cheval, des cellules ES équines (eES) n’ont toujours pas pu être dérivées. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette étude est de dériver des lignées de cellules eES. Le premier objectif de notre étude consiste à optimiser la technique de dérivation des cellules eES. Nous démontrons que la lignée de cellules nourricières et le stade de développement des embryons influencent l’efficacité de la technique de dérivation tandis que l’inhibition de voies de signalisation menant à la différenciation des cellules ES ne l’influence pas sous nos conditions. Le deuxième objectif de notre étude est de caractériser de façon plus approfondie les lignées de cellules eES obtenues. Nous démontrons que les cellules eES dérivées expriment autant des marqueurs associés aux cellules pluripotentes qu’aux cellules différenciées et que l’inhibition de voies de signalisation menant à la différenciation n’influence pas l’expression de ces marqueurs. Pour conclure, nous confirmons avoir dérivé des lignées de cellules semblables au cellules eES (eES-like) ne correspondant pas complètement aux critères des cellules ES.

Rôle des neutrophiles dans l'inflammation allergique associée au souffle chez le cheval, un modèle naturel d'asthme

Réalisé en cotutelle avec le Dr James G Martin de l'Université McGill (Meakins-Christie laboratories)

Contribution de l’hypoxie et du facteur hif1a à la guérison cutanée chez le cheval

Le cheval est souvent victime de plaies traumatiques, dont la guérison est fréquemment problématique, et ce, principalement quand la plaie survient sur le membre. Il est courant de voir chez le cheval le développement d’un tissu de granulation exubérant ou « bouton de chair », qui mène à une cicatrisation excessive due à la surproduction de tissu fibreux. Ce tissu cicatriciel, non épithélialisé, est caractérisé par une occlusion au niveau de la microcirculation due à l’hypertrophie des cellules endothéliales, qui laisse supposer la présence d’hypoxie tissulaire. Une hypoxie relative a effectivement été mesurée par spectroscopie dans le proche infrarouge au niveau des plaies appendiculaires prédisposées au développement de tissu de granulation exubérant, par rapport aux plaies corporelles. De plus, une étude thermographique a révélé un patron spatial similaire de la perfusion. Au niveau moléculaire, la littérature rapporte que le facteur de transcription «hypoxia inducible factor» (HIF) est à l’origine de plusieurs changements dans les niveaux d’expression de divers gènes régulés par l’hypoxie. L’objectif du présent projet de recherche était de définir la contribution de l’hypoxie à la guérison cutanée chez le cheval. Le premier volet (in vivo) du projet visait à mesurer l’expression protéique temporelle du HIF1A dans des échantillons tissulaires en provenance de plaies cutanées guérissant normalement et d’autres développant une cicatrisation excessive, selon divers sites anatomiques (tronc, membre). Les résultats obtenus suggèrent que la mesure de HIF1A, dans les échantillons pluricellulaires de cette étude, reflète l’épithélialisation de la plaie plutôt que les niveaux d’oxygène tissulaire. En effet, le HIF1A semble réguler l’homéostasie et la prolifération des kératinocytes. Le second volet (in vitro), consistait en la mise en culture de fibroblastes dermiques équins provenant du tronc ou du membre, en condition de normoxie ou d’hypoxie (à 1% d’O2 ou à l’aide d’un mimétique, le CoCl2) afin d’en étudier le comportement (capacités de prolifération et de synthèse protéique). Les résultats obtenus soutiennent une contribution de l’hypoxie à la cicatrisation extensive chez le cheval puisque l’hypoxie favorise la prolifération des fibroblastes en plus d’encourager la synthèse de collagène de type 1 et de diminuer la synthèse de la métalloprotéinase de type 2. Les changements observés semblent dépendre de facteurs extrinsèques (environnementaux) car les fibroblastes dermiques se comportent de façon similaire indépendamment de la provenance anatomique. En somme, les deux volets de l’étude ont permis d’élucider une part des mécanismes sous-jacents à la formation du tissu de granulation exubérant lors de guérison cutanée chez le cheval. La poursuite des recherches dans ce domaine mènera à une meilleure compréhension de la pathologie et ainsi, permettra de développer des méthodes de traitement spécifiques à la condition.

Le TGF-[BETA] comme marqueur d'adhérences abdominales dans un modèle expérimental de poulain nouveau-né

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal