Different bacterial models for in vitro induction of non-cavitated enamel caries-like lesions: Microhardness and polarized light miscroscopy analyses

The aim of this study was to compare different bacterial models for in vitro induction of non-cavitated enamel caries-like lesions by microhardness and polarized light microscopy analyses. One hundred blocks of bovine enamel were randomly divided into four groups (n = 25) according to the bacterial model for caries induction: (A) Streptococcus mutans, (B) S. mutans and Lactobacillus acidophilus, (C) S. mutans and L. casei, and (D) S. mutans, L. acidophilus, and L. casei. Within each group, the blocks were randomly divided into five subgroups according to the duration of the period of caries induction (4-20 days). The enamel blocks were immersed in cariogenic solution containing the microorganisms, which was changed every 48 h. Groups C and D presented lower surface hardness values (SMH) and higher area of hardness loss (ΔS) after the cariogenic challenge than groups A and B (P < 0.05). As regards lesion depth, under polarized light microscopy, group A presented significantly lower values, and groups C and D the highest values. Group B showed a higher value than group A (P < 0.05). Groups A and B exhibited subsurface caries lesions after all treatment durations, while groups C and D presented erosion-type lesions with surface softening. The model using S. mutans, whether or not it was associated with L. acidophilus, was less aggressive and may be used for the induction of non-cavitated enamel caries-like lesions. The optimal period for inducing caries-like lesions was 8 days.

Microbiota Promotes Chronic Pulmonary Inflammation by Enhancing IL-17A and Autoantibodies

RATIONALE Changes in the pulmonary microbiota are associated with progressive respiratory diseases including chronic obstructive pulmonary disease. Whether there is a causal relationship between these changes and disease progression remains unknown. OBJECTIVE To investigate the link between an altered microbiota and disease, we utilized a model of chronic lung inflammation in specific pathogen free (SPF) mice and mice depleted of microbiota by antibiotic treatment or devoid of a microbiota (axenic). METHODS Mice were challenged with LPS/elastase intranasally over 4 weeks, resulting in a chronically inflamed and damaged lung. The ensuing cellular infiltration, histological damage and decline in lung function were quantified. MEASUREMENTS AND MAIN RESULTS Similar to human disease, the composition of the pulmonary microbiota was altered in disease animals. We found that the microbiota richness and diversity were decreased in LPS/Elastase-treated mice, with an increased representation of the genera Pseudomonas, Lactobacillus and a reduction in Prevotella. Moreover, the microbiota was implicated in disease development as mice depleted of microbiota exhibited an improvement in lung function, reduction in airway inflammation, decrease in lymphoid neogenesis and auto-reactive antibody responses. The absence of microbial cues also markedly decreased the production of IL-17A, whilst intranasal transfer of fluid enriched with the pulmonary microbiota isolated from diseased mice enhanced IL-17A production in the lungs of antibiotic treated or axenic recipients. Finally, in mice harboring a microbiota, neutralizing IL-17A dampened inflammation and restored lung function. CONCLUSIONS Collectively, our data indicate that host-microbial cross-talk promotes inflammation and could underlie the chronicity of inflammatory lung diseases.

Proceedings of the Nineteenth Annual Biochemical Engineering Symposium

The nineteenth symposium was held at the University of Missouri–Columbia on April 22, 1989. A total of eighteen papers were scheduled for presentation, of which nine were in poster session. Finally, fifteen papers were presented and sixteen were submitted for this proceedings. It was attended by 53 participants from five institutions. A sixth group (from Colorado State University) was kept from attending the symposium due to mechanical problems on the road and we missed them. Since they worked hard at their presentations, I requested CSU-group to submit their papers for the proceedings and I am happy that they did. ContentsMathematical modelling of a flour milling system. K. Takahashi, Y. Chen, J. Hosokoschi, and L. T. Fan. Kansas State University A novel solution to the problem of plasmid segregation in continuous bacterial fermentations. K.L. Henry, R. H. Davis, and A. L. Taylor. University of Colorado Modelling of embryonic growth in avian and reptile Eggs. C.L. Krause, R. C. Seagrave, and R. A. Ackerman. Iowa State University Mathematical modeling of in situ biodegradation processes. J.C. Wu, L. T. Fan, and L. E. Erickson. Kansas State University Effect of molecular changes on starch viscosity. C.H. Rosane and V. G. Murphy. Colorado State University Analysis of two stage recombinant bacterial fermentations using a structured kinetic model. F. Miao and D. S. Kampala. University of Colorado Lactic acid fermentation from enzyme-thinned starch by Lactobacillus amylovorus. P.S. Cheng, E. L. Iannotti, R. K. Bajpai, R. Mueller, and s. Yaeger. University of Missouri–Columbia Solubilization of preoxidized Texas lignite by cell-free broths of Penicillium strains. R. Moolick, M. N. Karim, J. C. Linden, and B. L. Burback. Colorado State University Separation of proteins from polyelectrolytes by ultrafiltration. A.G. Bazzano and C. E. Glatz. Iowa State University Growth estimation and modelling of Rhizopus oligosporus in solid state fermentations. D.-H. Ryoo, V. G. Murphy, M. N. Karim, and R. P. Tengerdy. Colorado State University Simulation of ethanol fermentations from sugars in cheese whey. C.J. Wang and R. K. Bajpai. University of Missouri–Columbia Studies on protoplast fusion of B. licheniformis. B. Shi, Kansas State University Cell separations of non-dividing and dividing yeasts using an inclined settler. C.-Y. Lee, R. H. Davis, and R. A. Sclafani. University of Colorado Effect of·serum upon local hydrodynamics within an airlift column. G.T. Jones, L. E. Erickson, and L. A. Glasgow. Kansas State University Optimization of heterologous protein secretion in continuous culture. A. Chatterjee, W. F. Remirez, and R. H. Davis. University of Colorado An improved model for lactic acid fermentation. P. Yeh, R. K. Bajpai, and E. L. Iannotti. University of Missouri–Columbia

Megabenthic communities in the waters around Svalbard during POLARSTERN cruise ARK-VIII/2 (EPOS II)

Composition and distribution of megabenthic communities around Svalbard were investigated in June/July 1991 with 20 Agassiz trawl and 5 bottom trawl hauls in depths between 100 and 2100 m. About 370 species, ranging from sponges to fish, were identified in the catches. Species numbers per station ranged from 21 to 86. Brittle stars, such as Ophiacantha bidentata, Ophiura sarsi and Ophiocten sericeum, were most important in terms of constancy and relative abundance in the catches. Other prominent faunal elements were eunephthyid alcyonarians, bivalves, shrimps, sea stars and fish (Gadidae, Zoarcidae, Cottidae). Multivariate analyses of the species and environmental data sets showed that the spatial distribution of the megabenthos was characterized by a pronounced depth zonation: abyssal, bathyal, off-shore shelf and fjordic communities were discriminated. However, a gradient in sediment properties, especially the organic carbon content, seemed to superimpose on the bathymetric pattern. Both main factors are interpreted as proxies of the average food availability, which is, hence, suggested to have the strongest influence in structuring megabenthic communities off Svalbard.

Macrobenthos from the Novaya Zemlya Trough, Kara Sea

During Cruise 54 of R/V Akademik Mstislav Keldysh macrobenthos of the Novaya Zemlya Trough was studied with use of a Sigsby trawl along a submeridional transect near 75°30'N at depth range from 68 to 362 m. In total 140 species of bottom animals were found. Relative role of taxons was assessed using three parameters: abundance, biomass, and energy flow. Similarity of the parameters was used for comparison of samples. New material greatly contributes to data on composition of fauna and structure of communities of the studied region. It was revealed that small scyphozoid polyps and sipunculoids play an important role in the trough's community. Presence of a community dominated by Ophiocten sericeum (with important role of small bivalves) was revealed for the first time not only at the eastern by also at the western slope of the Novaya Zemlya Trough. The sharpest changes in composition and structure of the bottom community were confined to a zone of transition from the trough floor to the slope. These changes are determined by specificity of the macrorelief (of the floor and slope), composition of ground (soft brown silts abound in rhizopods and dense gray silts with admixture of pebbles), and possibly by hydrodynamic processes near the bottom.

Effects of the inclusion of oat hulls or sugar beet pulp in the diet on gizzard characteristics, apparent ileal digestibility of nutrients, and microbial count in the ceca in 36 day old broilers reared on floor

The effects of the inclusion of oat hulls (OH) and sugar beet pulp (SBP) in the diet on gizzard characteristics, apparent ileal nutrient digestibility (AID), and Clostridium perfringens, Enterobacteriaceae, and Lactobacillus proliferation in the ceca were studied in 36 d?old broilers. There were a control diet with a low CF content (1.61%) and 2 additional diets that resulted from the dilution of this feed with 5% of either OH or SBP.

Preparados enológicos comerciales a base de levaduras secas inactivas : caracterización, modo de acción e influencia en la composición y características sensoriales de los vino

El empleo de preparados comerciales de levaduras secas inactivas (LSI) se ha generalizado en la industria enológica con el fin de mejorar los procesos tecnológicos, así como las características sensoriales y la eliminación de compuestos indeseables en los vinos. Estos preparados se obtienen por crecimiento de la levadura vínica Saccharomyces cerevisiae en un medio rico en azúcares, y posterior inactivación y secado para obtener un producto en forma de polvo. Su composición puede incluir una fracción soluble procedente del citoplasma de la levadura (péptidos, aminoácidos, proteínas) y una fracción insoluble compuesta principalmente por las paredes celulares. Dependiendo de su composición, los preparados de LSI están indicados para distintas aplicaciones (activadores de la fermentación alcohólica y maloláctica, mejorar el color y el aroma de los vinos, etc). Sin embargo, a pesar de que el empleo de preparados de LSI está cada vez más extendido en la industria enológica, existen pocos estudios científicos encaminados a conocer sus efectos en el vino así como a discernir su modo de acción. Por ello, se ha planteado esta Tesis Doctoral con el principal objetivo de caracterizar la composición química de algunos de los preparados comerciales de LSI que actualmente más se están empleando en la elaboración de los vinos, así como determinar su modo de acción y su efecto tanto en la composición como en las características organolépticas de los vinos. Para la caracterización de preparados de LSI, en primer lugar se ha estudiado la cesión de compuestos nitrogenados y polisacáridos a medios vínicos, así como las diferencias entre preparados procedentes de diferentes casas comerciales e indicados para diferentes aplicaciones durante la vinificación. Los resultados de este estudio mostraron diferencias en la cesión de estos compuestos dependiendo del tipo de vino al que van dirigidos y de la casa comercial de la procedencia. Así, los preparados indicados para la elaboración de vinos tintos liberan una mayor concentración de polisacáridos, que están asociados a una modulación de la astringencia y de la protección del color de los vinos tintos, comparado con los indicados para vinos blancos. Sin embargo en estos últimos se determinó una mayor cesión de aminoácidos libres. Posteriormente, se estudió el efecto de componentes específicos presentes en preparados de LSI en el crecimiento de distintas especies de bacterias lácticas del vino. Se obtuvieron extractos de diferente composición empleando la extracción con fluidos presurizados, y se ensayó su actividad en el crecimiento de cepas bacterianas pertenecientes a las especies Lactobacillus hilgardii, Pediococcus pentosaceus y Oenococcus oeni. Los resultados de este trabajo mostraron que los distintos componentes presentes en los preparados de LSI pueden ejercer un efecto estimulante o inhibidor en el crecimiento de las bacterias lácticas, que depende del tipo de compuesto, de su concentración y de la especie bacteriana a ensayar. Entre los compuestos responsables del efecto estimulante se encuentran tanto aminoácidos esenciales como monosacáridos libres, mientras que los ácidos grasos de cadena corta y larga así como compuestos heterocíclicos volátiles originados por la reacción de Maillard parecen estar directamente implicados en el efecto inhibidor observado. En la tercera parte de este trabajo, se ha evaluado el papel de los preparados comerciales de LSI en el aroma y en las características organolépticas de los vinos. Para ello, empleando vinos sintéticos, se estudiaron por un lado, el efecto que los componentes cedidos por los preparados de LSI podrían tener en la volatilidad de compuestos del aroma ya presentes en el vino, y por otro lado, en la posible cesión al vino de compuestos odorantes presentes en los preparados y originados durante su fabricación. Los resultados de estos estudios pusieron de manifiesto que los preparados de LSI pueden modificar la volatilidad de compuestos del aroma del vino, dependiendo principalmente de las características físico-químicas del compuesto del aroma, del tiempo de permanencia del preparado en el vino y del tipo de preparado de LSI. Por otro lado, gracias al empleo de diferentes técnicas de extracción combinadas, la extracción con fluidos presurizados (PLE) y microextracción en fase sólida en el espacio de cabeza (HS-SPME) y posterior análisis por GO-MS, se caracterizó el perfil volátil de un preparado de LSI representativo del resto de los estudiados y se comprobó que estaba formado tanto por componentes procedentes de la levadura, como ácidos grasos de cadena corta y larga, así como por compuestos volátiles originados durante las etapas de fabricación de los preparados y resultantes de la reacción de Maillard. Se determinó a su vez, que algunos de estos compuestos volátiles, pueden ser cedidos tanto a medios vínicos, como a vinos reales. Concretamente, se comprobó que los preparados indicados para vinificación en blanco liberan una menor concentración de compuestos volátiles, y especialmente, de productos de la reacción de Maillard, que los indicados para vinificación en tinto. Estos compuestos, y principalmente los pertenecientes al grupo de las pirazinas, podrían modificar el perfil sensorial de los vinos, ya que son compuestos con, en general, bajos umbrales de percepción. Para intentar eliminar estos compuestos de los preparados, es decir, para su desodorización, en esta parte del trabajo, también se desarrolló una metodología basada en la extracción con CO2 supercrítico, que permitió la eliminación selectiva de este tipo de compuestos sin provocar modificaciones en su composición no volátil. Debido a la cantidad de preparados de LSI ricos en glutatión (GSH) disponibles en el mercado para mejorar las características sensoriales de los vinos, se estudió la cesión de este compuesto a medios vínicos. Para ello, se puso a punto una metodología que permitiera la cuantificación del GSH en sus diferentes formas (reducido y total), en vinos sintéticos y reales. El método se aplicó para cuantificar la cantidad de GSH aportada por los LSI a los vinos. Los resultados mostraron que los preparados de LSI indicados para vinificación en blanco y rosado liberaron, inmediatamente tras su adición a medios vínicos sintéticos, ♯y-glutamil-cisteína y GSH principalmente en su forma reducida a mayores concentraciones que los preparados indicados para otras aplicaciones. Por otro lado, se aislaron las fracciones de peso molecular <3000 Da de preparados de LSI y se emplearon para suplementar vinos sintéticos aromatizados con terpenos y sometidos a condiciones de envejecimiento acelerado. Los resultados revelaron una reducción en la oxidación por parte de las fracciones aisladas tanto de preparados de LSI ricos en glutatión como de preparados empleados como nutrientes de fermentación. Esta reducción era incluso mayor que cuando se empleaba el glutatión comercial, lo que indicaba la presencia de otros compuestos con propiedades antioxidantes. Finalmente, para conocer el efecto de los preparados de LSI a escala de bodega, se elaboraron a escala industrial dos tipos de vinos, con y sin la adición de un preparado de LSI rico en GSH, a escala industrial. En estos vinos, se determino el contenido en glutatión, y la evolución del color y de la composición fenólica y volátil durante la vinificación y a lo largo del envejecimiento en botella. Los resultados de este trabajo mostraron la capacidad del preparado de LSI de ceder glutatión en su forma reducida, aunque esté es rápidamente oxidado durante la fermentación alcohólica. Sin embargo, se comprobó que los vinos elaborados con el preparado presentaron mayor estabilidad de color y aroma a lo largo del envejecimiento en botella. De hecho, a los 9 meses de envejecimiento, se encontraron diferencias sensoriales entre los vinos con y sin el preparado. Sin embargo, estas diferencias sensoriales no fueron suficientes para que en el estudio de preferencia que se llevó a cabo con los mismos vinos, los consumidores mostraran preferencia hacia los vinos elaborados con el preparado de LSI.

Structural homologies with ATP- and folate-binding enzymes in the crystal structure of folylpolyglutamate synthetase

Folylpolyglutamate synthetase, which is responsible for the addition of a polyglutamate tail to folate and folate derivatives, is an ATP-dependent enzyme isolated from eukaryotic and bacterial sources, where it plays a key role in the retention of the intracellular folate pool. Here, we report the 2.4-Å resolution crystal structure of the MgATP complex of the enzyme from Lactobacillus casei. The structural analysis reveals that folylpolyglutamate synthetase is a modular protein consisting of two domains, one with a typical mononucleotide-binding fold and the other strikingly similar to the folate-binding enzyme dihydrofolate reductase. We have located the active site of the enzyme in a large interdomain cleft adjacent to an ATP-binding P-loop motif. Opposite this site, in the C domain, a cavity likely to be the folate binding site has been identified, and inspection of this cavity and the surrounding protein structure suggests that the glutamate tail of the substrate may project into the active site. A further feature of the structure is a well defined Ω loop, which contributes both to the active site and to interdomain interactions. The determination of the structure of this enzyme represents the first step toward the elucidation of the molecular mechanism of polyglutamylation of folates and antifolates.

Promoting detachment of neutrophils adherent to murine postcapillary venules to control inflammation: Effect of lipocortin 1

In this study we investigated, using intravital microscopy, how neutrophil extravasation across mouse mesenteric postcapillary venules is inhibited by the glucocorticoid-regulated protein lipocortin (LC; also termed annexin) 1. Intraperitoneal injection of 1 mg of zymosan into mice induced neutrophil rolling on the activated mesenteric endothelium followed by adhesion (maximal at 2 hr: 5–6 cells per 100-μm of vessel length) and emigration (maximal at 4 hr: 8–10 cells per high-powered field). Treatment of mice with human recombinant LC1 (2 mg/kg s.c.) or its mimetic peptide Ac2–26 (13 mg/kg s.c.) did not modify cell rolling but markedly reduced (≥50%) the degree of neutrophil adhesion and emigration (P < 0.05). Intravenous treatment with peptide Ac2–26 (13 mg/kg) or recombinant human LC1 (0.7–2 mg/kg) promoted detachment of neutrophils adherent to the endothelium 2 hr after zymosan administration, with adherent cells detaching within 4.12 ± 0.75 min and 2.36 ± 0.31 min, respectively (n = 20–25 cells). Recruitment of newly adherent cells to the endothelium was unaffected. The structurally related protein LC5 was inactive in this assay, whereas a chimeric molecule constructed from the N terminus of LC1 (49 aa) attached to the core region of LC5 produced cell detachment with kinetics similar to LC1. Removal of adherent neutrophils from activated postcapillary endothelium is a novel pharmacological action, and it is at this site where LC1 and its mimetics operate to down-regulate this aspect of the host inflammatory response.