Biofilm formation by Rhodococcus equi and putative association with macrolide resistance

Abstract: Rhodococcus equi is a facultative intracellular pathogen, which cause severe pyogranulomatous pneumonia in foals and tuberculosis-like lesions in humans. Its ability to form biofilm was described in strains isolated from chronic diseases associated to treatment failures in humans. This study aimed to verify the biofilm formation by 113 R. equi isolated from equine samples (clinical and fecal) using two different methods (biofilm-culturing with and without additional glucose and epifluorescence microscopy). We also aimed to determine the efficacy of azithromycin, clarithromycin and erythromycin on R. equi in established biofilm. We found 80.5% (26/41) and 63% (58/72) biofilm-positive isolates, in fecal and clinical samples, respectively. The additional glucose increased the biofilm formation by R. equi fecal samples, but not by clinical samples. The antimicrobials tested herein were not able to eradicate R. equi in biofilm even at higher concentrations. This is the first study showing the biofilm formation by R. equi isolated from equine samples. Our findings indicate that R. equi biofilm-producers may be more resistant to the antimicrobials evaluated. Further studies are warranted to test this hypothesis.

Histologic and inflammatory lamellar changes in horses with oligofructose-induced laminitis treated with a CXCR1/2 antagonist

Abstract: With the hypothesis that blocking chemokine signaling can ameliorate acute laminitis, the aim was to evaluate the therapeutic effect of intravenous DF1681B, a selective antagonist for CXCR1 and CXCR2 (chemokine receptors), in an oligofructose equine laminitis model. To twelve mixed breed clinically healthy hoses with no previous history of hoof-related lameness was administered oligofructose (10g/kg given by nasogastric tube) and divided into two groups: treated (intravenous DF1681B at 30mg/kg 6, 12, 18, and 24h after oligofructose) and non-treated groups. Laminar biopsies were performed before and 12, 36, and 72h after administering oligofructose. Samples were stained with periodic acid-Schiff (PAS) and scored from 0 to 6 according to epidermal cell and basal membrane changes. The IL-1β, IL-6, and CXCL1 RNA expressions were determined by RT-PCR. Parametric and non-parametric tests were used to compare times within each group (P<0.05). The PAS grades and IL-1β and IL-6 RNA expression increased in the non-treated group, but remained constant in the treated horses. In conclusion, DF1681B therapy reduced laminar inflammation and epidermal deterioration in treated horses. CXCR1/2 blockage should be considered therapeutically for equine acute laminitis.

Bi-directional actions of estrogen on the renin-angiotensin system

Estrogen stimulates the renin-angiotensin system by augmenting both tissue and circulating levels of angiotensinogen and renin. We show, however, that angiotensin converting enzyme (ACE) activity in the circulation and in tissues is reduced in two animal models of postmenopausal chronic hormone replacement. We observed a reduction of ACE activity in association with a significant increase in plasma angiotensin I (Ang I) and hyperreninemia in ovariectomized monkeys treated with Premarin (conjugated equine estrogen) replacement for 30 months. Plasma angiotensin II (Ang II) levels were not increased in monkeys treated with estrogen, suggesting that the decrease in ACE curtailed the formation of the peptide. The Ang II/Ang I ratio, an in vivo index of ACE activity, was significantly reduced by estrogen treatment, further supporting the biochemical significance of estrogen's inhibition of ACE. In ovariectomized transgenic hypertensive (mRen2)27 rats submitted to estrogen replacement treatment for 3 weeks, ACE activity in plasma and tissue (aorta and kidney) and circulating Ang II levels were reduced, whereas circulating levels of angiotensin-(1-7) (Ang-(1-7) were increased. Ang-(1-7), the N-terminal fragment of Ang II, is a novel vasodilator and antihypertensive peptide. Thus, the net balance of these effects of estrogen on the renin-angiotensin vasoconstrictor/vasodilator system is to promote the antihypertensive effect.

Long-term outcome of 25 children and adolescents with severe aplastic anemia treated with antithymocyte globulin

Severe aplastic anemia (SAA) is probably an immune-mediated disorder, and immunosuppressive therapy is recommended for patients with no available donor for bone marrow transplant. Between October 1984 and November 1987, 25 consecutive children and adolescents with SAA with no HLA-compatible marrow donor received equine antithymocyte globulin (ATG) (15 mg kg-1 day-1) for 10 days. The patients were evaluated 6 weeks, 6 months, and 12 months after starting ATG treatment. Thereafter, patients were evaluated yearly until July 1998. Median age was 10 years (range, 1.5-20 years), granulocyte counts on referral ranged from 0.032 to 1.4 x 10(9)/l (median 0.256 x 10(9)/l), and 12 patients had granulocyte counts <0.2 x 10(9)/l. At a median follow-up of 9.6 years (range, 8.6-11.8 years), 10 patients (40%) remained alive with good marrow function. No morphologic evidence of hematological clonal disorders has been observed, although two patients probably have acquired clonal chromosomal abnormalities (trisomy 8 and del(6)q21, respectively). Responses to ATG were observed between 6 weeks and 6 months from the start of treatment in 60% of evaluable patients. The response rate was not different in patients whose granulocyte count at diagnosis was <0.2 x 10(9)/l, or in those who were <10 years of age. This study supports the view that, when compared with supportive measures, ATG is an effective treatment for children or adolescents with SAA. Although these results are inferior to those reported for marrow transplantation or more intensive immunosuppressive regimens, these patients who responded to ATG are long-term survivors with stable peripheral blood counts and a low rate of relapse.

Hormone replacement therapy increases levels of antibodies against heat shock protein 65 and certain species of oxidized low density lipoprotein

Hormone replacement therapy (HRT) reduces cardiovascular risks, although the initiation of therapy may be associated with transient adverse ischemic and thrombotic events. Antibodies against heat shock protein (Hsp) and oxidized low density lipoprotein (LDL) have been found in atherosclerotic lesions and plasma of patients with coronary artery disease and may play an important role in the pathogenesis of atherosclerosis. The aim of the present study was to assess the effects of HRT on the immune response by measuring plasma levels of antibodies against Hsp 65 and LDL with a low and high degree of copper-mediated oxidative modification of 20 postmenopausal women before and 90 days after receiving orally 0.625 mg equine conjugate estrogen plus 2.5 mg medroxyprogesterone acetate per day. HRT significantly increased antibodies against Hsp 65 (0.316 ± 0.03 vs 0.558 ± 0.11) and against LDL with a low degree of oxidative modification (0.100 ± 0.01 vs 0.217 ± 0.02) (P<0.05 and P<0.001, respectively, ANOVA). The hormone-mediated immune response may trigger an inflammatory response within the vessel wall and potentially increase plaque burden. Whether or not this immune response is temporary or sustained and deleterious requires further investigation.

Effect of sexual steroids on the calcium content of aortic atherosclerotic plaque of oophorectomized rabbits

We determined the effect of conjugated equine estrogen plus medroxyprogesterone acetate on calcium content of aortic atherosclerotic lesions in oophorectomized adult New Zealand rabbits submitted to a cholesterol rich diet. Five groups of 10 animals each were studied: G1 = control, G2 = cholesterol diet only, G3 = diet plus conjugated equine estrogen (0.625 mg/day); G4 and G5 = diet, conjugated equine estrogen (0.625 mg/day) plus medroxyprogesterone acetate (5 and 10 mg/day, respectively). Mean weight varied from 2.7 ± 0.27 to 3.1 ± 0.20 kg (P = 0.38) between groups at the beginning and 3.1 ± 0.27 to 3.5 ± 0.20 kg (P = 0.35) at the end of the experiment. Cholesterol and triglyceride levels were determined at the time of oophorectomy, 21 days after surgery (time 0), and at the end of follow-up of 90 days. The planimetric method was used to measure plaque and caryometric method for histopathologic examination of the aorta. Calcium content was determined by the method of von Kossa. A similar increase in cholesterol occurred in all treated groups without differences between them at the end of the study. Groups G4 and G5 had smaller areas of atherosclerotic lesions (2.33 ± 2.8 and 2.45 ± 2.1 cm², respectively) than the groups receiving no progestogens (G2: 5.6 ± 4 and G3: 4.6 ± 2.8 cm²; P = 0.02). The relation between lesion area and total aorta area was smaller in groups treated with combined drugs compared to the groups receiving no progesterone (G4: 14.9 ± 13 and G5: 14.2 ± 13.4 vs G2: 35.8 ± 26 and G3: 25 ± 8 cm², respectively; P = 0.017). Oral conjugated equine estrogen (0.625 mg/day) plus medroxyprogesterone acetate (5 or 10 mg/day) provoked a greater reduction in atherosclerotic plaque area and calcium content in treated groups, suggesting a dose-dependent effect.

Autonomic modulation of heart rate of young and postmenopausal women undergoing estrogen therapy

The aim of the present study was to determine whether estrogen therapy (ET) reduces alterations of the autonomic control of heart rate (HR) due to hypoestrogenism and aging. Thirteen young (24 ± 2.6 years), 10 postmenopausal (53 ± 4.6 years) undergoing ET (PM-ET), and 14 postmenopausal (56 ± 2.6 years) women not undergoing ET (PM) were studied. ET consisted of 0.625 mg/day conjugated equine estrogen. HR was recorded continuously for 8 min at rest in the supine and sitting positions. HR variability (HRV) was analyzed by time (SDNN and rMSSD indices) and frequency domain methods. Power spectral components are reported as normalized units (nu) at low (LF) and high (HF) frequencies, and as LF/HF ratio. Intergroup comparisons: SDNN index was higher in young (median: supine, 47 ms; sitting, 42 ms) than in PM-ET (33; 29 ms) and PM (31; 29 ms) women (P < 0.05). PM showed lower HFnu, higher LFnu and higher LF/HF ratio (supine: 44, 56, 1.29; sitting: 38, 62, 1.60) than the young group in the supine position (61, 39, 0.63) and the PM-ET group in the sitting position (57, 43, 0.75; P < 0.05). Intragroup comparisons: HR was lower in the supine than in the sitting position for all groups (P < 0.05). The HRV decrease from the supine to the sitting position was significant only in the young group. These results suggest that HRV decreases during aging. ET seems to attenuate this process, promoting a reduction in sympathetic activity on the heart and contributing to the cardioprotective effect of estrogen hormones.

Effect of estrogen receptor-alpha (ESR1) gene polymorphism on high density lipoprotein levels in response to hormone replacement therapy

Studies have shown that estrogen replacement therapy and estrogen plus progestin replacement therapy alter serum levels of total, LDL and HDL cholesterol levels. However, HDL cholesterol levels in women vary considerably in response to hormone replacement therapy (HRT). A significant portion of the variability of these levels has been attributed to genetic factors. Therefore, we investigated the influence of estrogen receptor-alpha (ESR1) gene polymorphisms on HDL levels in response to postmenopausal HRT. We performed a prospective cohort study on 54 postmenopausal women who had not used HRT before the study and had no significant general medical illness. HRT consisted of conjugated equine estrogen and medroxyprogesterone acetate continuously for 1 year. The lipoprotein levels were measured from blood samples taken before the start of therapy and after 1 year of HRT. ESR1 polymorphism (MspI C>T, HaeIII C>T, PvuII C>T, and XbaI A>G) frequencies were assayed by restriction fragment length polymorphism. A general linear model was used to describe the relationships between HDL levels and genotypes after adjusting for age. A significant increase in HDL levels was observed after HRT (P = 0.029). Women with the ESR1 PvuII TT genotype showed a statistically significant increase in HDL levels after HRT (P = 0.032). No association was found between other ESR1 polymorphisms and HDL levels. According to our results, the ESR1 PvuII TT genotype was associated with increased levels of HDL after 1 year of HRT.

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