In vitro antimicrobial assessment of Cuban propolis extracts

Propolis is a resinous mixture of different plant exudates collected by honeybees. Currently, propolis is widely used as a food supplement and in folk medicine. We have evaluated 20 Cuban propolis extracts of different chemical types, brown (BCP), red and yellow (YCP), with respect to their in vitro antibacterial, antifungal and antiprotozoal properties. The extracts inhibited the growth of Staphylococcus aureus and Trichophyton rubrum at low µg/mL concentrations, whereas they were not active against Escherichia coli and Candida albicans. The major activity of the extracts was found against the protozoa Leishmania, Trypanosoma and Plasmodium, although cytotoxicity against MRC-5 cells was also observed. The BCP-3, YCP-39 and YCP-60 extracts showed the highest activity against P. falciparum, with 50% of microbial growth (IC50) values of 0.2 µg/mL. A positive correlation between the biological activity and the chemical composition was observed for YCP extracts. The most promising antimicrobial activity corresponds to YCP subtype B, which contains acetyl triterpenes as the main constituents. The present in vitro study highlights the potential of propolis against protozoa, but further research is needed to increase selectivity towards the parasite. The observed chemical composition-activity relationship of propolis can contribute to the identification of the active principles and standardisation of this bee product.

Analyse fonctionnelle et moléculaire d'un nouveau gène (VIT32) impliqué dans le mécanisme d'action de la vasopressine

Résumé Les mécanismes de régulation de la réabsorption fine du sodium dans la partie distale (tube distal et tube collecteur) du néphron ont un rôle essentiel dans le maintien de l'homéostasie de la composition ionique et du volume des fluides extracellulaires. Ces mécanismes permettent le maintien de la pression sanguine. Dans la cellule principale du tube collecteur cortical (CCD), le taux de réabsorption de sodium dépend essentiellement de l'activité du canal épithélial à sodium (ENaC) à la membrane apicale et de la pompe sodium-potassium-adénosine-triphosphatase (Na+-K±ATPase) à la membrane basolatérale. L'activité de ces deux molécules de transport est en partie régulée par des hormones dont l'aldostérone, la vasopressine et l'insuline. Dans les cellules principales de CCD, la vasopressine régule le transport de sodium en deux étapes : une étape précoce dite « non-génomique » et une étape tardive dite « génotnique ». Durant l'étape précoce, la vasopressine régule l'expression de gènes, dont certains peuvent être impliqués dans le transport de sodium, comme ENaC et la Na+ -K+ATP ase. Le but de mon travail a été d'étudier l'implication d'une protéine appelée VIP32 (vasopressin induced protein : VIP) dans le transport de sodium. L'expression de VIP32 est augmentée par la vasopressine dans les cellules principales de CCD. Dans l'ovocyte de Xenopus laevis utilisé comme système d'expression hétérologue, nous avons montré que l'expression de VIP32 provoque la maturation méiotique de l'ovocyte par l'activation de la voie des MAPK (mitogen-activated protein kinase : MAPK) et du facteur de promotion méiotique (MPF). La co-expression d'ENaC et de VIP32 diminue l'activité d'ENaC de façon sélective, par l'activation de la voie des MAPK, sans affecter l'expression du canal à la surface membranaire. Nous avons également montré que la régulation de l'activité d'ENaC par la voie des MAPK est dépendante du mécanisme de régulation d'ENaC lié à un motif du canal appelé PY. Ce motif est impliqué dans le contrôle de la probabilité d'ouverture ainsi que l'expression à la surface membranaire d'ENaC. Dans les cellules principales, VIP32 par l'activation de la voie des MAPK peut être impliqué dans la régulation négative du transport transépithélial qui a lieu après plusieurs heures de traitement à la vasopressine. Le tube collecteur de reins normaux présente un taux basal significatif d'activité de la voie MAPK MEK1/2-ERK1/2. Dans la lignée mpkCCDc14 de cellules principales de CCD de souris, que nous avons utilisé pour cette partie du travail, nous avons montré la présence d'un taux basal d'activité d'ERK1/2 (pERK1/2). L'aldostérone et la vasopressine, connus pour stimuler le courant sodique transépithélial dans le CCD, ne changeaient pas le taux basal de pERK1/2. Le transport de sodium transépithélial basal, ou stimulé par l'aldostérone ou la vasopressine est diminué par l'effet de PD98059, un inhibiteur de MEK1/2 qui diminue parallèlement le taux de pERK1/2. Nous avons également montré dans des cellules non stimulées, ou stimulées par de l'aldostérone ou de la vasopressine, que l'activité de la Na+-K+ ATPase, mais pas celle d'ENaC est inhibée par des traitements avec différents inhibiteurs de MEK1/2. Par un marquage de la Na±-K+ATPase à la surface membranaire nous avons montré que la voie d'ERK1/2 contrôle l'activité intrinsèque de la Na+-K+ ATPase, plutôt que son expression à la surface membranaire. Ces données ont montré que l'activité de la Na+-K+ATPase et le transport transépithélial de sodium sont contrôlés par l'activité basal et constitutive de la voie d'ERK1/2. Summary The regulation of sodium reabsorption in the distal nephron (distal tubule and cortical collecting duct) in the kidney plays an essential role in the control of extracellular fluids composition and volume, and thereby blood pressure. In the principal cell of the collecting duct (CCD), the level of sodium reabsorption mainlly depends on the activity of both epithlial sodium channel (ENaC) and sodium-potassium-adenosine-triphosphatase (Na+-K+ATPase). The activity of these two transporters is regulated by hormones especially aldosterone, vasopressin and insuline.In the principal cell of the CCD, vasopressin regulates sodium transport via a short-term effect and a late genomic effect. During the genomic effect vasopressin activates a complex network of vasopressin-dependent genes involved in the regulation of sodium transport as ENaC and Na+-K+ATPase. We were interested in the role of a recently identified vasopressin induced protein (VIP32) and its implication in the regulation of sodium transport in principal cell of the CCD. The Xenopus oocyte expression system revealed two functions : expressed alone VIP32 rapidly induces oocyte meiotic maturation through the activation of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway and the meiotic promoting factor and when co-expressed with ENaC, V1P32 selectively dowrn-egulates channel activity, but not channel cell surface expression. We have shown that the ENaC downregulation mediated by the activation of the MAPK pathway is related to the PY motif of ENaC. This motif is implicated in ENaC cell surface expression and open probability regulation. In the kidney principal cell, VIP32 through the activation of MAPK pathway may be involved in the downregulation of transepithelial sodium transport observed within a few hours after vasopressin treatment. The collecting duct of normal kidney exhibits significant activity of the MEK1/2-ERK1/2 MAPK pathway. Using in vitro cultured mpkCCDc14 principal cells we have shown a significant basal level of ERK1/2 activity (pERK1/2). Aldosterone and vasopressin, known to upregulate sodium reabsorption in CCDs, did not change ERK1/2 activity. Basal and aldosterone- or vasopressin-stimulated sodium transport were downregulated by the MEK1/2 inhibitor PD98059 in parallel with a decrease in pERK1/2 in vitro. The activity of Na+-K+ATPase but not that of ENaC was inhibited by MEK1/2 inhibitors in both, unstimulated and aldosterone- or vasopressin-stimulated CCDs in vitro. Cell surface labelling showed that intrinsic activity rather than cell surface expression of Na+-K+ATPase was controlled by pERK1/2. Our data demonstrate that basal constitutive activity of ERK1/2 pathway controls Na+-K+ATPase activity and transepithelial sodium transport in the principal cell. Résumé tout public Les mécanismes de régulation de la réabsorption fine du sodium dans la partie distale du néphron (l'unité fonctionnelle du rein) ont un rôle essentiel dans le maintien de l'homéostasie de la composition et du volume des fluides extracellulaires. Ces mécanismes permettent de maintenir une pression sanguine effective. Dans les cellules principales du tube collecteur, une région spécifique du néphron distal, le transport de sodium dépend essentiellement de l'activité de deux transporteurs de sodium : le canal épithélial à sodium (ENaC) et la pompe sodium-potassium-adénosine-triphosphatase (Na+-K+ATPase). Afin de répondre aux besoins de l'organisme, l'activité de ces deux molécules de transport est en partie régulée par des hormones dont l'aldostérone, la vasopressine et l'insuline. Dans les cellules principales du tube collecteur, la vasopressine régule le transport de sodium en deux étapes : une étape rapide et une étape lente dite « génomique ». Durant l'étape lente, la vasopressine régule l'expression de gènes pouvant être impliqués dans le transport de sodium, dont notamment ceux d'ENaC et de la Na+-K+ATPase. Parmi les gènes dont l'expression est augmentée par la vasopressine, celui de VIP32 (vasopressin induced protein : VIP) fait l'objet de cette étude. Le but de mon travail a été d'étudier, dans un système d'expression hétérologue (l'ovocyte de Xenopus leavis), l'implication de VIP32 dans le transport de sodium. Nous avons montré que VIP32 est capable d'activer un mécanisme moléculaire en cascade appelé MAPK (mitogen-activated protein kinase : MAPK) et est aussi capable de diminuer l'activité d'ENaC. Parallèlement, dans une lignée de cellules principales de tube collecteur les mpkCCDc14, nous avons montré que le taux basal d'activité de la cascade MAPK est capable de réguler l'activité de la Na+-K+ATPase, tandis qu'il n'influence pas l'activité d'ENaC.

Acid-sensing ion channels : modulation by serine-proteases and involvement in acid-induced action potential generation in hippocampal neurons

SUMMARY Acid-sensing ion channels (ASICs) are non-voltage gated sodium channels. They are activated by rapid extracellular acidification and generate an inactivating inward current. Four ASIC genes have been cloned: ASIC1, 2, 3 and 4, with variants a and b for ASIC1and AS1C2. ASICs are expressed in neurons of the central (CNS) and peripheral nervous system (PNS). In the CNS, ASICs have a role in learning, memory, as well as in neuronal death in ischemia. In the PNS, ASICs are involved in the perception of acid-induced pain, as well as in mechanoperception. In one part of my thesis project, we addressed the question of the mechanism of regulation of ASIC1 a by the serine protease trypsin at the molecular level. Trypsin modifies the function of ASIC1 a but not of ASIC1b. In order to identify the channel region responsible for this effect, we created chimeras between ASIC1 a and 1b. Subsequently, to identify the exact trypsin target(s), we mutated predicted trypsin sites in the region identified by the chimera. In the second part of a project, we investigated the role of ASICs at the cellular level, in neuronal signaling. Using the whole-cell patch clamp in hippocampal neuronal culture, we studied the potential involvement of ASICs in action potential (AP) generation. In the first part of the thesis work, we showed that trypsin modifies ASIC1a function: it shifts the pH activation and the steady-state inactivation curve towards more acidic values and accelerates the time course of the channel recovery from inactivation. We also showed that trypsin cleaves ASIC1a and that the functional effect and a channel cleavage correlate. In the inactivated state, channels cannot be modified by trypsin. Cleavage occurs in a channel region that is also important for inactivation of all ASICs; a part of this region is critical for the inhibition of ASIC1 a by the spider toxin Psalmotoxin1. In the second part of the thesis work, we showed that ASIC activity can modulate AP generation. ASIC activity by itself can induce trains of APs. In situations in which this activity by itself is not sufficient to induce APs, it can contribute to AP generation. During high neuronal activity, ASIC activity can block already existing trains of APs. In conclusion, depending on the activity of neuron in a particular moment, ASICs can differently modulate AP generation; they can induce, facilitate or inhibit APs. We also showed that trypsin changes the capability of ASICs to modulate AP generation by shifting the pH dependence to more acidic values, which adapts channel gating to pH conditions which may occur in pathological conditions such as ischemia. Our finding that trypsin modifies ASIC1 a function identifies a novel pharmacological tool, and proposes a mechanism of ASIC1a regulation that may have a physiological importance. The identification of the exact site of trypsin action gives insight to the molecular mechanisms of ASIC regulation. This work proposes a role in modulation of AP generation for ASICs in the CNS. RESUME Les canaux ASIC sont les canaux ioniques activés par l'acidification rapide extracellulaire. Activés, ils génèrent un courant entrant qui inactive en présence de stimulus acide. Quatre gènes ASIC ont été clonés, ASIC1, 2, 3 et 4, avec les variants a et b pour ASIC1 et 2. Les ASICs sont exprimés dans les neurones du système nerveux central (SNC) et périphérique (SNP). Dans le SNC, les ASIC ont un rôle dans le mémoire, apprentissage et la mort neuronale dans t'ischémie. Dans le SNP, ils ont un rôle dans la perception de la douleur et méchanosensation. Dans une partie de mon projet de thèse, nous avons étudié les mécanismes de la régulation d'ASIC1a par la sérine-protéase trypsine au niveau moléculaire. La trypsine modifie la fonction d'ASIC1a et pas ASIC1b. Nous avons créé les chimères entre ASIC1 a et 1 b, afin d'identifier la région du canal responsable pour l'effet. Pour identifier le(s) site(s) exactes de l'action de la trypsine, nous avons muté les sites potentiels de la trypsine dans la région identifiée par les chimères. Dans la deuxième partie du projet, nous avons étudié le rôle des ASICs au niveau cellulaire. En utilisant la technique du patch clamp dans les cultures des neurones de l'hippocampe, nous avons étudié l'implication des ASICs dans la génération des potentiels d'action (PA). Nous avons montré que la trypsine agit sur le canal ASIC1a ; elle décale l'activation et « steady-state » inactivation vers les valeurs plus acides, et elle raccourcit le temps du « recovery » du canal. La trypsine coupe ASIC1a sur le résidu K145 et l'effet fonctionnel et la coupure corrèlent. Nous avons identifié la région du canal responsable pour l'inactivation de tous les ASICs ; une partie de cette région est responsable pour ['inhibition d'ASIC1 a par la Psalmotoxinel . Nous avons montré que les ASICs peuvent moduler la génération des PAs. L'activité des ASICs peut induire les trains des PAs. Quand l'activité des ASICs n'est pas suffisante pour induire le PA, elle peut contribuer à sa génération. Pendant l'activité neuronale forte, l'activité des ASICs peut bloquer les trains des PAs qui existent déjà. En conclusion, dépendant de l'activité neuronale, les ASICs peuvent moduler la génération des PAs différemment ; ils peuvent induire, faciliter ou inhiber les PAs. La trypsine change la capacité des ASICs de moduler les PAs. Après l'action de la trypsine, les ASICs peuvent moduler la génération des PAs dans les conditions légèrement acides, suivies par les fluctuations du pH acide, qui peuvent exister dans l'ischémie. Le fait que la trypsine agit sur ASIC1a définit l'outil pharmacologique et propose le mécanisme de la régulation d'ASICI a qui pourrait avoir l'importance physiologique. L'identification du site de l'action de la trypsine éclaircit les mécanismes moléculaires de la régulation des ASICs. Cette étude propose un rôle des ASICs dans la modulation de la génération des PAs. Résumé pour le public large Les neurones sont les cellules de système nerveux dont la fonction est la signalisation. Comme toutes les autres cellules, les neurones ont une membrane qui sépare l'intérieur du milieu extérieur. Cette membrane est imperméable pour des particules chargées (ions). Dans cette membrane existent les protéines spécifiques, « canaux », qui permettent le transport des ions d'un côté de la membrane à l'autre, comme réponse aux stimuli différents. Ce transport des ions à travers la membrane génère un courant, qu'on peut mesurer. Ce courant est la base de la communication entre les neurones, ou, ce qu'on appelle la signalisation neuronale. Quand ce courant est suffisamment grand, il permet la génération du potentiel d'action, qui est le message principal de communication neuronale. Les canaux ASIC (acid-sensing ion channel), que nous étudions dans le laboratoire, sont activés par les acides. Les acides sont relâchés dans beaucoup de situations dans le système nerveux. Les ASIC ont été découverts récemment (en 1996), et nous ne connaissons pas encore très bien toutes les fonctions de ces canaux. Nous savons qu'ils ont un rôle dans le mémoire, apprentissage, la sensation de la douleur et l'infarctus cérébral. Dans la première partie de ce projet de thèse, nous avons voulu mieux comprendre comment fonctionnent ces canaux. Pour faire ça, nous avons étudié la régulation des ASICs par une protéine, trypsine, qui coupe le canal ASIC. Nous avons étudié ou exactement la trypsine coupe le canal et quels effets ça produit sur la fonction du canal. Dans la deuxième partie du projet de thèse, nous avons voulu mieux connaître comment le canal fonctionne au niveau de la cellule, comment il interagit avec les autres canaux et si il a un rôle dans la génération des potentiels d'action. Nous avons pu montrer que la trypsine change la fonction du canal, ce qui lui permet de fonctionner différemment. Nous avons aussi déterminé ou exactement ta trypsine coupe le canal. Au niveau de la cellule, nous avons montré que les ASIC peuvent moduler la génération des potentiels d'action, étant, dépendant de l'activité du neurone, soit activateurs, soit inhibiteurs. La trypsine est une molécule qui peut être libérée dans le système nerveux pendant certaines conditions, comme l'infarctus cérébral. A cause de ça, les connaissances que la trypsine agit sur le anal ASIC pourraient être important physiologiquement. La connaissance de l'endroit exacte ou la trypsine coupe le canal nous aide à mieux comprendre la relation structure-fonction du canal. La modulation de la génération des potentiels d'actions par les ASIC indique que ces canaux peuvent avoir un rôle important dans la signalisation neuronale.

Trends in yearly prevalence of third-generation cephalosporin and fluoroquinolone resistant Enterobacteriaceae infections and antimicrobial use in Spanish hospitals, Spain, 1999 to 2010.

Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, and Enterobacter spp. are a major cause of infections in hospitalised patients. The aim of our study was to evaluate rates and trends of resistance to third-generation cephalosporins and fluoroquinolones in infected patients, the trends in use for these antimicrobials, and to assess the potential correlation between both trends. The database of national point prevalence study series of infections and antimicrobial use among patients hospitalised in Spain over the period from 1999 to 2010 was analysed. On average 265 hospitals and 60,000 patients were surveyed per year yielding a total of 19,801 E. coli, 3,004 K. pneumoniae and 3,205 Enterobacter isolates. During the twelve years period, we observed significant increases for the use of fluoroquinolones (5.8%-10.2%, p<0.001), but not for third-generation cephalosporins (6.4%-5.9%, p=NS). Resistance to third-generation cephalosporins increased significantly for E. coli (5%-15%, p<0.01) and for K. pneumoniae infections (4%-21%, p<0.01) but not for Enterobacter spp. (24%). Resistance to fluoroquinolones increased significantly for E. coli (16%30%, p<0.01), for K. pneumoniae (5%-22%, p<0.01), and for Enterobacter spp. (6%-15%, p<0.01). We found strong correlations between the rate of fluoroquinolone use and the resistance to fluoroquinolones, third-generation cephalosporins, or co-resistance to both, for E. coli (R=0.97, p<0.01, R=0.94, p<0.01, and R=0.96, p<0.01, respectively), and for K. pneumoniae (R=0.92, p<0.01, R=0.91, p<0.01, and R=0.92, p<0.01, respectively). No correlation could be found between the use of third-generation cephalosporins and resistance to any of the latter antimicrobials. No significant correlations could be found for Enterobacter spp.. Knowledge of the trends in antimicrobial resistance and use of antimicrobials in the hospitalised population at the national level can help to develop prevention strategies.

Shigella in Brazilian children with acute diarrhoea: prevalence, antimicrobial resistance and virulence genes

Diarrhoeal disease is still considered a major cause of morbidity and mortality among children. Among diarrhoeagenic agents, Shigella should be highlighted due to its prevalence and the severity of the associated disease. Here, we assessed Shigella prevalence, drug susceptibility and virulence factors. Faeces from 157 children with diarrhoea who sought treatment at the Children's Hospital João Paulo II, a reference children´s hospital in Belo Horizonte, state of Minas Gerais, Brazil, were cultured and drug susceptibility of the Shigella isolates was determined by the disk diffusion technique. Shigella virulence markers were identified by polymerase chain reaction. The bacterium was recovered from 10.8% of the children (88.2% Shigella sonnei). The ipaH, iuc, sen and ial genes were detected in strains isolated from all shigellosis patients; set1A was only detected in Shigella flexneri. Additionally, patients were infected by Shigella strains of different ial, sat, sen and set1A genotypes. Compared to previous studies, we observed a marked shift in the distribution of species from S. flexneri to S. sonnei and high rates of trimethoprim/sulfamethoxazole resistance.

The antimicrobial activity of lapachol and its thiosemicarbazone and semicarbazone derivatives

Lapachol was chemically modified to obtain its thiosemicarbazone and semicarbazone derivatives. These compounds were tested for antimicrobial activity against several bacteria and fungi by the broth microdilution method. The thiosemicarbazone and semicarbazone derivatives of lapachol exhibited antimicrobial activity against the bacteria Enterococcus faecalis and Staphylococcus aureus with minimal inhibitory concentrations (MICs) of 0.05 and 0.10 µmol/mL, respectively. The thiosemicarbazone and semicarbazone derivatives were also active against the pathogenic yeast Cryptococcus gattii (MICs of 0.10 and 0.20 µmol/mL, respectively). In addition, the lapachol thiosemicarbazone derivative was active against 11 clinical isolates of Paracoccidioides brasiliensis, with MICs ranging from 0.01-0.10 µmol/mL. The lapachol-derived thiosemicarbazone was not cytotoxic to normal cells at the concentrations that were active against fungi and bacteria. We synthesised, for the first time, thiosemicarbazone and semicarbazone derivatives of lapachol. The MICs for the lapachol-derived thiosemicarbazone against S. aureus, E. faecalis, C. gattii and several isolates of P. brasiliensis indicated that this compound has the potential to be developed into novel drugs to treat infections caused these microbes.

Characterization of a plant-derived peptide displaying water clarifying and antimicrobial activities

SUMMARY Drinking water is currently a scarce world resource, the preparation of which requires complex treatments that include clarification of suspended particles and disinfection. Seed extracts of Moringa oleifera Lam., a tropical tree, have been proposed as an environment- friendly alternative, due to their traditional use for the clarification of drinking water. However, the precise nature of the active components was unknown. Here, we show that recombinant or synthetic forms of a cationic seed polypeptide mediate efficient sedimentation of suspended mineral particles and bacteria. Unexpectedly, the polypeptide was also found to possesses a bactericidal activity capable of disinfecting heavily contaminated water. Furthermore, the polypeptide has been shown to efficiently kill several pathogenic bacteria, including antibiotic-resistant isolates of Pseudomona, Streptococcus and Legionella species. Structural modeling of the peptide coupled to the functional analysis of synthetic peptide derivatives delineated distinct structural determinants for the flocculation and antibacterial activities. Our results suggest that a glutamine-rich portion of the polypeptide is involved in the sedimentation process; alternatively, the antibacterial activity depends on a amphiphilic loop. Assembly of multiple copies of this loop into a branched peptide derivative strongly enhances antibacterial activity without displaying hemolytic effect. In conclusion, this polypeptide displays the unprecedented feature of combining efficient water purification and disinfectant properties indicating different molecular mechanisms involved in each case. This work not only identified the features responsible for these activities but also provides useful information that has implications for the further development of this cationic polypeptide as a potent antibacterial agent. RESUME L'eau potable est actuellement une ressource limitée dans le monde. La production d'eau propre à la consommation exige des traitements complexes, incluant la clarification des particules en suspension ainsi que sa désinfection par des additifs chimiques. Les extraits de la graine d'un arbre tropical, Moringa oleifera, sont utilisés traditionnellement en Afrique afin de clarifier l'eau. Quoique la nature exacte des composants actifs était inconnue, on a pu mettre en évidence un polypeptide cationique contenu dans ces graines, capable de sédimenter de manière efficace des particules minérales en suspension ainsi que des bactéries. Ce travail a aussi mis en évidence que ce polypeptide a une activité bactéricide, permettant une désinfection d'eau fortement contaminée. De plus, nous avons démontré que ce polypeptide est efficace contre de nombreuses souches bactériennes pathogènes, également celles résistantes aux antibiotiques comme Pseudomonas, Streptococcus et Legionella. L'analyse de la structure moléculaire de ce polypeptide, couplée à son analyse fonctionnelle a mis en évidence deux domaines structuraux distinct, un pour l'activité de floculation et l'autre pour l'activité antibactérienne. Nos résultats suggèrent que le domaine riche en glutamine est impliqué dans le processus de sédimentation et que l'activité antimicrobienne dépend d'un domaine formant une boucle amphiphilique. En ramifiant plusieurs copies de cette boucle on a pu augmenter de manière significative l'activité antibactérienne. En conclusion, nous avons pu démontrer que ce polypeptide à la capacité unique de combiner des propriétés de purification et de désinfection de l'eau, ce qui implique des mécanismes moléculaires distincts pour ces deux activités. Ce travail a permis d'identifier les domaines du polypeptide qui sont responsables de ses activités et offre une perspective pour le développement d'un nouvel agent antimicrobien.

The antimicrobial susceptibility, biofilm formation and genotypic profiles of Staphylococcus haemolyticus from bloodstream infections

We analysed the antimicrobial susceptibility, biofilm formation and genotypic profiles of 27 isolates of Staphylococcus haemolyticus obtained from the blood of 19 patients admitted to a hospital in Rio de Janeiro, Brazil. Our analysis revealed a clinical significance of 36.8% and a multi-resistance rate of 92.6% among these isolates. All but one isolate carried the mecA gene. The staphylococcal cassette chromosome mec type I was the most prevalent mec element detected (67%). Nevertheless, the isolates showed clonal diversity based on pulsed-field gel electrophoresis analysis. The ability to form biofilms was detected in 66% of the isolates studied. Surprisingly, no icaAD genes were found among the biofilm-producing isolates.

Genetic diversity and antimicrobial resistance in Streptococcus agalactiae strains recovered from female carriers in the Bucharest area

For the first time, we used multilocus sequence typing (MLST) to understand how Romanian group B streptococcus (GBS) strains fit into the global GBS population structure. Colonising isolates recovered from adult human females were tested for antibiotic resistance, were molecularly serotyped based on the capsular polysaccharide synthesis (cps) gene cluster and further characterised using a set of molecular markers (surface protein genes, pilus-encoded islands and mobile genetic elements inserted in the scpB-lmb intergenic region). Pulsed-field gel electrophoresis was used to complement the MLST clonal distribution pattern of selected strains. Among the 55 strains assigned to six cps types (Ia, Ib, II-V), 18 sequence types (STs) were identified by MLST. Five STs represented new entries to the MLST database. The prevalent STs were ST-1, ST-17, ST-19 and ST-28. Twenty molecular marker profiles were identified. The most common profiles (rib+GBSi1+PI-1, rib+GBSi1+PI-1, PI-2b and alp2/3+PI-1, PI-2a) were associated with the cps III/ST-17 and cps V/ST-1 strains. A cluster of fluoroquinolone-resistant strains was detected among the cps V/ST-19 members; these strains shared alp1 and IS1548 and carried PI-1, PI-2a or both. Our results support the usefulness of implementing an integrated genotyping system at the reference laboratory level to obtain the reliable data required to make comparisons between countries.

Tuberculin skin test and interferon-gamma release assay values are associated with antimicrobial peptides expression in polymorphonuclear cells during latent tuberculous infection

It has been reported that patients with progressive tuberculosis (TB) express abundant amounts of the antimicrobial peptides (AMPs) cathelicidin (LL-37) and human neutrophil peptide-1 (HNP-1) in circulating cells, whereas latent TB infected donors showed no differences when compared with purified protein derivative (PPD) and QuantiFERON®-TB Gold (QFT)-healthy individuals. The aim of this study was to determine whether LL-37 and HNP-1 production correlates with higher tuberculin skin test (TST) and QFT values in TB household contacts. Twenty-six TB household contact individuals between 26-58 years old TST and QFT positive with at last two years of latent TB infection were recruited. AMPs production by polymorphonuclear cells was determined by flow cytometry and correlation between TST and QFT values was analysed. Our results showed that there is a positive correlation between levels of HNP-1 and LL-37 production with reactivity to TST and/or QFT levels. This preliminary study suggests the potential use of the expression levels of these peptides as biomarkers for progression in latent infected individuals.

Integrating receptor interactions and dynamics and Interference with endocrine disruptors in the mechanisms of action of PPAR nuclear receptors

Abstract Peroxisome Proliferator-Activated Receptors (PPARs) form a family of three nuclear receptors regulating important cellular and metabolic functions. PPARs control gene expression by directly binding to target promoters as heterodimers with the Retinoid X Receptor (RXR), and their transcriptional activity is enhanced upon activation by natural or pharmacological ligands. The binding of PPAR/RXR heterodimers on target promoters allows the anchoring of a series of coactivators and corepressors involved in promoter remodeling and the recruitment of the transcription machinery. The transcriptional output finally depends on a complex interplay between (i) the respective expression levels of PPARs, RXRs and of other nuclear receptors competing for DNA binding and RXR recruitment, (ii) the availability and the nature of PPAR and RXR ligands, (iii) the expression levels and the nature of the different coactivators and corepressors and (iv) the sequence and the epigenetic status of the promoter. Understanding how all these factors and signals integrate and fine-tune transcription remains a challenge but is necessary to understand the specificity of the physiological functions regulated by PPARs. The work presented herein focuses on the molecular mechanisms of PPAR action and aims at understanding how the interactions and mobility of the receptor modulate transcription in the physiological context of a living cell: Such observations in vivo rely on the use of engineered fluorescent protein chimeras and require the development and the application of complementary imaging techniques such as Fluorescence Recovery After Photobleaching (FRAP), Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) and Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS). Using such techniques, PPARs are shown to reside solely in the nucleus where they are constitutively associated with RXR but transcriptional activation by ligand binding -does not promote the formation of sub-nuclear structures as observed with other nuclear receptors. In addition, the engagement of unliganded PPARs in large complexes of cofactors in living cells provides a molecular basis for their ligand-independent activity. Ligand binding reduces receptor diffusion by promoting the recruitment of coactivators which further enlarge the size of PPAR complexes to acquire full transcriptional competence. Using these molecular approaches, we deciphered the molecular mechanisms through which phthalates, a class of pollutants from the plastic industry, interfere with PPARγ signaling. Mono-ethyl-hexyl-phthalate (MEHP) binding induces the recruitment of a specific subset of cofactors and translates into the expression of a specific subset of target genes, the transcriptional output being strongly conditioned by the differentiation status of the cell. This selective PPARγ modulation induces limited adipogenic effects in cellular models while exposure to phthalates in animal models leads to protective effects on glucose tolerance and diet-induced obesity. These results demonstrate that phthalates influence lipid and carbohydrate metabolism through complex mechanisms which most likely involve PPARγ but also probably PPARα and PPARß, Altogether, the molecular and physiological demonstration of the interference of pollutants with PPAR action outlines an important role of chemical exposure in metabolic regulations. Résumé Les PPARs (Peroxisome Proliferator-Activated Receptors) forment une famille de récepteurs nucléaires qui régulent des fonctions cellulaires et métaboliques importantes. Les PPARs contrôlent l'expression des gènes en se liant directement à leurs promoteurs sous forme d'hétérodimères avec les récepteurs RXR (Retinoid X Receptor), et leur activité transcriptionnelle est stimulée par la liaison de ligands naturels ou pharmacologiques. L'association des hétérodimères PPAR/RXR avec les promoteurs des gènes cibles permet le recrutement de coactivateurs et de corépresseurs qui vont permettre le remodelage de la chromatine et le recrutement de la machinerie transcriptionnelle. Les actions transcriptionnelles du récepteur dépendent toutefois d'interactions complexes qui sont régulées par (i) le niveau d'expression des PPARs, des RXRs et d'autres récepteurs nucléaires entrant en compétition pour la liaison à l'ADN et l'association avec RXR, (ii) la disponibilité et la nature de ligands de PPAR et de RXR, (iii) les niveaux d'expression et la nature des différents coactivateurs et corépresseurs et (iv) la séquence et le marquage épigénétique des promoteurs. La compréhension des mécanismes qui permettent d'intégrer ces aspects pour assurer une régulation fine de l'activité transcriptionnelle est un défi qu'il est nécessaire de relever pour comprendre la spécificité des fonctions physiologiques régulées par les PPARs. Ce travail concerne l'étude des mécanismes d'action moléculaire des PPARs et vise à mieux comprendre comment les interactions du récepteur avec d'autres protéines ainsi que la mobilité de ce dernier régulent son activité transcriptionnelle dans le contexte physiologique des cellules vivantes. De telles observations reposent sur l'emploi de protéines fusionnées à des protéines fluorescentes ainsi que sur le développement et l'utilisation de techniques d'imagerie complémentaires telles que le FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching), le FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) ou la FCS (Fluorescence Corrélation Spectroscopy). En appliquant ces méthodes, nous avons pu montrer que les PPARs résident toujours dans le noyau où ils sont associés de manière constitutive à RXR, mais que l'ajout de ligand n'induit pas la formation de structures sub-nucléaires comme cela a pu être décrit pour d'autres récepteurs nucléaires. De plus, les PPARs sont engagés dans de larges complexes protéiques de cofacteurs en absence de ligand, ce qui procure une explication moléculaire à leur activité ligand-indépendante. La liaison du ligand réduit la vitesse de diffusion du récepteur en induisant le recrutement de coactivateurs qui augmente encore plus la taille des complexes afin d'acquérir un potentiel d'activation maximal. En utilisant ces approches moléculaires, nous avons pu caractériser les mécanismes permettant aux phtalates, une classe de polluants provenant de l'industrie plastique, d'interférer avec PPARγ. La liaison du mono-ethyl-hexyl-phtalate (NERF) à PPARγ induit un recrutement sélectif de cofacteurs, se traduisant par l'induction spécifique d'un sous-ensemble de gènes qui varie en fonction du niveau de différentiation cellulaire. La modulation sélective de PPARγ par le MEHP provoque une adipogenèse modérée dans des modèles cellulaires alors que l'exposition de modèles animaux aux phtalates induit des effets bénéfiques sur la tolérance au glucose et sur le développement de l'obésité. Toutefois, les phtalates ont une action complexe sur le métabolisme glucido-lipidique en faisant intervenir PPARγ mais aussi probablement PPARα et PPARß. Cette démonstration moléculaire et physiologique de l'interférence des polluants avec les récepteurs nucléaires PPAR souligne un rôle important de l'exposition à de tels composés dans les régulations métaboliques.

Antimicrobial susceptibility patterns, emm type distribution and genetic diversity of Streptococcus pyogenes recovered in Brazil

Streptococcus pyogenes is responsible for a variety of infectious diseases and immunological complications. In this study, 91 isolates of S. pyogenes recovered from oropharynx secretions were submitted to antimicrobial susceptibility testing, emm typing and pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) analysis. All isolates were susceptible to ceftriaxone, levofloxacin, penicillin G and vancomycin. Resistance to erythromycin and clindamycin was 15.4%, which is higher than previous reports from this area, while 20.9% of the isolates were not susceptible to tetracycline. The macrolide resistance phenotypes were cMLSB (10) and iMLSB (4). The ermB gene was predominant, followed by the ermA gene. Thirty-two emm types and subtypes were found, but five (emm1, emm4, emm12, emm22, emm81) were detected in 48% of the isolates. Three new emm subtypes were identified (emm1.74, emm58.14, emm76.7). There was a strong association between emm type and PFGE clustering. A variety of PFGE profiles as well as emm types were found among tetracycline and erythromycin-resistant isolates, demonstrating that antimicrobial resistant strains do not result from the expansion of one or a few clones. This study provides epidemiological data that contribute to the development of suitable strategies for the prevention and treatment of such infections in a poorly studied area.

Contribution of efflux pumps, porins, and β-lactamases to multidrug resistance in clinical isolates of Acinetobacter baumannii.

We investigated the mechanisms of resistance to carbapenems, aminoglycosides, glycylcyclines, tetracyclines, and quinolones in 90 multiresistant clinical strains of Acinetobacter baumannii isolated from two genetically unrelated A. baumannii clones: clone PFGE-ROC-1 (53 strains producing the OXA-58 β-lactamase enzyme and 18 strains with the OXA-24 β-lactamase) and clone PFGE-HUI-1 (19 strains susceptible to carbapenems). We used real-time reverse transcriptase PCR to correlate antimicrobial resistance (MICs) with expression of genes encoding chromosomal β-lactamases (AmpC and OXA-51), porins (OmpA, CarO, Omp33, Dcap-like, OprB, Omp25, OprC, OprD, and OmpW), and proteins integral to six efflux systems (AdeABC, AdeIJK, AdeFGH, CraA, AbeM, and AmvA). Overexpression of the AdeABC system (level of expression relative to that by A. baumannii ATCC 17978, 30- to 45-fold) was significantly associated with resistance to tigecycline, minocycline, and gentamicin and other biological functions. However, hyperexpression of the AdeIJK efflux pump (level of expression relative to that by A. baumannii ATCC 17978, 8- to 10-fold) was significantly associated only with resistance to tigecycline and minocycline (to which the TetB efflux system also contributed). TetB and TetA(39) efflux pumps were detected in clinical strains and were associated with resistance to tetracyclines and doxycycline. The absence of the AdeABC system and the lack of expression of other mechanisms suggest that tigecycline-resistant strains of the PFGE-HUI-1 clone may be associated with a novel resistance-nodulation-cell efflux pump (decreased MICs in the presence of the inhibitor Phe-Arg β-naphthylamide dihydrochloride) and the TetA(39) system.