Rôle des cellules endothéliales dans l’immunité innée précoce induite lors d’infections par des coronavirus murins

Les cellules endothéliales (EC) constituent une première barrière physique à la dissémination de virus pléiotropiques circulant par voie hématogène mais leur contribution à la défense innée anti-virale est peu connue. Des dysfonctions des EC de la barrière hémato-encéphalique (BMEC) et des sinusoïdes hépatiques (LSEC) ont été rapportées dans des neuropathologies et des hépatites aiguës ou chroniques d’origine virale, suggérant que des atteintes à leur intégrité contribuent à la pathogenèse. Les sérotypes de coronavirus de l’hépatite murine (MHV), se différenciant par leur capacité à induire des hépatites et des maladies neurologiques de sévérité variable et/ou leur tropisme pour les EC, représentent des modèles viraux privilégiés pour déterminer les conséquences de l’infection des EC sur la pathogenèse virale. Lors d’infection par voie hématogène, le sérotype MHV3, le plus virulent des MHV, induit une hépatite fulminante, caractérisée par une réponse inflammatoire sévère, et des lésions neurologiques secondaires alors que le sérotype moins virulent, MHV-A59, induit une hépatite modérée sans atteintes secondaires du système nerveux central (SNC). Par ailleurs, le sérotype MHV3, à la différence du MHV-A59, démontre une capacité à stimuler la production de cytokines par la voie TLR2. Les variants atténués du MHV3, les virus 51.6-MHV3 et YAC-MHV3, sont caractérisés par un faible tropisme pour les LSEC et induisent respectivement une hépatite modérée et subclinique. Compte tenu de l’importance des LSEC dans le maintien de la tolérance hépatique et de l’élimination des pathogènes circulants, il a été postulé que la sévérité de l’hépatite et de la réponse inflammatoire lors d’infections par les MHV est associée à la réplication virale et à l’altération des propriétés tolérogéniques et vasculaires des LSEC. Les désordres inflammatoires hépatiques pourraient résulter d’une activation différentielle du TLR2, plutôt que des autres TLR et des hélicases, selon les sérotypes. D’autre part, compte tenu du rôle des BMEC dans la prévention des infections du SNC, il a été postulé que l’invasion cérébrale secondaire par les coronavirus est reliée à l’infection des BMEC et le bris subséquent de la barrière hémato-encéphalique (BHE). À l’aide d’infections in vivo et in vitro par les différents sérotypes MHV, chez des souris ou des cultures de BMEC et de LSEC, nous avons démontré, d’une part, que l’infection in vitro des LSEC par le sétotype MHV3, à la différence des variants 51.6- et YAC-MHV3, altérait la production du facteur vasodilatant NO et renversait leur phénotype tolérogénique en favorisant la production de cytokines et de chimiokines inflammatoires. Ces dysfonctions se traduisaient in vivo par une réponse inflammatoire incontrôlée et une dérégulation du recrutement intrahépatique de leucocytes, favorisant la réplication virale et les dommages hépatiques. Nous avons aussi démontré, à l’aide de souris TLR2 KO et de LSEC dont l’expression du TLR2 a été abrogée par des siRNA, que la sévérité de l’hépatite et de la réponse inflammatoire induite par le sérotype MHV3, dépendait en partie de l’induction et de l’activation préférentielle du TLR2 par le virus dans le foie. D’autre part, la sévérité de la réplication virale au foie et des désordres dans le recrutement leucocytaire intrahépatique induits par le MHV3, et non par le MHV-A59 et le 51.6-MHV3, corrélaient avec une invasion virale subséquente du SNC, au niveau de la BHE. Nous avons démontré que l’invasion cérébrale du MHV3 était associée à une infection productive des BMEC et l’altération subséquente des protéines de jonctions serrées occludine, VE-cadhérine et ZO-1 se traduisant par une augmentation de la perméabilité de la BHE et l’entrée consécutive du virus dans le cerveau. Dans l’ensemble, les résultats de cette étude mettent en lumière l’importance du maintien de l’intégrité structurale et fonctionnelle des LSEC et des BMEC lors d’infections virales aigües par des MHV afin de limiter les dommages hépatiques associés à l’induction d’une réponse inflammatoire exagérée et de prévenir le passage des virus au cerveau suite à une dissémination par voie hématogène. Ils révèlent en outre un nouveau rôle aggravant pour le TLR2 dans l’évolution de l’hépatite virale aigüe ouvrant la voie à de nouvelles avenues thérapeutiques visant à moduler l’activité inflammatoire du TLR2.

Biochemical mechanisms involved in pulmonary hypo-alveolarization induced by peroxides contaminating parenteral nutrition in newborn guinea pig

La dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), caractérisée par un défaut de l’alvéolarisation, est une complication pathologique associée à un stress oxydant chez le nouveau-né prématuré. La DBP est présente chez près de 50 % des nouveau-nés de moins de 29 semaines de gestation. La nutrition parentérale (NP) que ces nouveau-nés reçoivent pour cause d’immaturité gastro-intestinale est une source importante de stress oxydant. En effet, leur NP est contaminée par des peroxydes, dont l’ascorbylperoxyde qui est une forme peroxydée du déshydroascorbate. La génération des peroxydes est catalysée par la lumière ambiante. La photoprotection de la NP, quoique difficile d’application en clinique, est associée à une diminution de l’incidence de la DBP chez les enfants prématurés. Chez l’animal nouveau-né, la photoprotection de la NP est associée à un meilleur développement alvéolaire. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que l’ascorbylperoxide infusé avec la NP cause la perte d’alvéoles suite à une apoptose exagérée induite par l’oxydation du potentiel redox du glutathion. Cette oxydation du potentiel redox serait occasionnée par l’inhibition de la transformation hépatique de la méthionine en cystéine, menant à une diminution de la synthèse de glutathion au foie et dans les tissus tels que les poumons. La confirmation de cette hypothèse suggérera qu’un ajout de glutathion dans la NP permettra une meilleure détoxification de l’ascorbylperoxide par l’action de la glutathion peroxydase, et préviendra l’oxydation du potentiel redox et ainsi, la perte d'alvéoles par apoptose. Objectifs : Le but de mon projet de recherche est de comprendre les mécanismes biochimiques liant la NP et le développement de la DBP chez le nouveau-né prématuré et de proposer une alternative nutritionnelle prévenant le développement de cette complication fréquemment observée dans cette population. Les objectifs spécifiques sont : 1) d’évaluer l’impact, au poumon, de l’infusion de l’ascorbylperoxyde sur l’axe métabolique potentiel redox du glutathion - apoptose - le développement alvéolaire; 2) d’étudier l’impact de l’ascorbylperoxyde et du potentiel redox sur l’activité hépatique de la méthionine adénosyltransférase (MAT), première enzyme de la cascade métabolique transformant la méthionine en cystéine; et 3) de tenter de prévenir l’impact négatif de la NP ou de l’infusion d’ascorbylperoxyde sur le poumon en améliorant le statut en glutathion. Méthodes: Par un cathéter fixé dans la jugulaire, des cochons d’Inde de trois jours de vie (n = 8 par groupe) ont reçu en continu durant 4 jours une NP ou une solution de base (dextrose + NaCl) enrichie des différentes molécules à l’essai. Le premier objectif a été atteint en enrichissant la solution de base en ascorbylperoxyde à 0, 20, 60 et 180 μM. Ces solutions contenaient ou non 350 μM H2O2 pour se rapprocher des conditions cliniques. Le second objectif a été atteint en investiguant les mécanismes d’inhibition de la MAT dans des animaux infusés ou non avec des solutions contenant la solution de base, des peroxydes, du glutathion et la NP (dextrose + acides aminés + multivitamines + lipides). Le troisième objectif a été atteint en ajoutant ou non à une solution d’ascorbylperoxide ou à la NP 10 μM de glutathion (GSSG), afin d’obtenir une concentration plasmatique normale de glutathion. Après 4 jours, les poumons étaient prélevés et traités pour la détermination de GSH et GSSG par électrophorèse capillaire, le potentiel redox était calculé selon l'équation de Nernst et le niveau de caspase-3 actif (marqueur d’apoptose) par Western blot et l’index d’alvéolarisation quantifié par le nombre d’interceptes entre des structures histologiques et une droite calibrée. Les données étaient comparées par ANOVA, les effets étaient considérés comme significatifs si le p était inférieur à 0,05. Résultats: L’infusion de l’ascorbylperoxyde, indépendamment du H2O2, a induit une hypoalvéolarisation, une activation de la caspase-3 et une oxydation du potentiel redox de manière dose-dépendante. Ces effets ont été empêchés par l’ajout de GSSG à la NP ou à la solution d’ascorbylperoxyde (180 M). L’ascorbylperoxyde et le H2O2 ont inhibé l’activité de MAT tandis qu’elle était linéairement modulée par la valeur du potentiel redox hépatique. Conclusion : Nos résultats suggèrent que l’ascorbylperoxyde est l’agent actif de la NP conduisant au développement de la DBP. Ainsi la correction des bas niveaux de glutathion induits par les peroxydes de la NP favorise la détoxification des peroxydes et la correction du potentiel redox pulmonaire ; ce qui a protégé les poumons des effets délétères de la NP en outrepassant l’inhibition de la MAT hépatique. Nos résultats sont d'une grande importance car ils donnent de l'espoir pour une prévention possible de la DBP.

Biochemical mechanisms involved in pulmonary hypo-alveolarization induced by peroxides contaminating parenteral nutrition in newborn guinea pig

La dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), caractérisée par un défaut de l’alvéolarisation, est une complication pathologique associée à un stress oxydant chez le nouveau-né prématuré. La DBP est présente chez près de 50 % des nouveau-nés de moins de 29 semaines de gestation. La nutrition parentérale (NP) que ces nouveau-nés reçoivent pour cause d’immaturité gastro-intestinale est une source importante de stress oxydant. En effet, leur NP est contaminée par des peroxydes, dont l’ascorbylperoxyde qui est une forme peroxydée du déshydroascorbate. La génération des peroxydes est catalysée par la lumière ambiante. La photoprotection de la NP, quoique difficile d’application en clinique, est associée à une diminution de l’incidence de la DBP chez les enfants prématurés. Chez l’animal nouveau-né, la photoprotection de la NP est associée à un meilleur développement alvéolaire. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que l’ascorbylperoxide infusé avec la NP cause la perte d’alvéoles suite à une apoptose exagérée induite par l’oxydation du potentiel redox du glutathion. Cette oxydation du potentiel redox serait occasionnée par l’inhibition de la transformation hépatique de la méthionine en cystéine, menant à une diminution de la synthèse de glutathion au foie et dans les tissus tels que les poumons. La confirmation de cette hypothèse suggérera qu’un ajout de glutathion dans la NP permettra une meilleure détoxification de l’ascorbylperoxide par l’action de la glutathion peroxydase, et préviendra l’oxydation du potentiel redox et ainsi, la perte d'alvéoles par apoptose. Objectifs : Le but de mon projet de recherche est de comprendre les mécanismes biochimiques liant la NP et le développement de la DBP chez le nouveau-né prématuré et de proposer une alternative nutritionnelle prévenant le développement de cette complication fréquemment observée dans cette population. Les objectifs spécifiques sont : 1) d’évaluer l’impact, au poumon, de l’infusion de l’ascorbylperoxyde sur l’axe métabolique potentiel redox du glutathion - apoptose - le développement alvéolaire; 2) d’étudier l’impact de l’ascorbylperoxyde et du potentiel redox sur l’activité hépatique de la méthionine adénosyltransférase (MAT), première enzyme de la cascade métabolique transformant la méthionine en cystéine; et 3) de tenter de prévenir l’impact négatif de la NP ou de l’infusion d’ascorbylperoxyde sur le poumon en améliorant le statut en glutathion. Méthodes: Par un cathéter fixé dans la jugulaire, des cochons d’Inde de trois jours de vie (n = 8 par groupe) ont reçu en continu durant 4 jours une NP ou une solution de base (dextrose + NaCl) enrichie des différentes molécules à l’essai. Le premier objectif a été atteint en enrichissant la solution de base en ascorbylperoxyde à 0, 20, 60 et 180 μM. Ces solutions contenaient ou non 350 μM H2O2 pour se rapprocher des conditions cliniques. Le second objectif a été atteint en investiguant les mécanismes d’inhibition de la MAT dans des animaux infusés ou non avec des solutions contenant la solution de base, des peroxydes, du glutathion et la NP (dextrose + acides aminés + multivitamines + lipides). Le troisième objectif a été atteint en ajoutant ou non à une solution d’ascorbylperoxide ou à la NP 10 μM de glutathion (GSSG), afin d’obtenir une concentration plasmatique normale de glutathion. Après 4 jours, les poumons étaient prélevés et traités pour la détermination de GSH et GSSG par électrophorèse capillaire, le potentiel redox était calculé selon l'équation de Nernst et le niveau de caspase-3 actif (marqueur d’apoptose) par Western blot et l’index d’alvéolarisation quantifié par le nombre d’interceptes entre des structures histologiques et une droite calibrée. Les données étaient comparées par ANOVA, les effets étaient considérés comme significatifs si le p était inférieur à 0,05. Résultats: L’infusion de l’ascorbylperoxyde, indépendamment du H2O2, a induit une hypoalvéolarisation, une activation de la caspase-3 et une oxydation du potentiel redox de manière dose-dépendante. Ces effets ont été empêchés par l’ajout de GSSG à la NP ou à la solution d’ascorbylperoxyde (180 M). L’ascorbylperoxyde et le H2O2 ont inhibé l’activité de MAT tandis qu’elle était linéairement modulée par la valeur du potentiel redox hépatique. Conclusion : Nos résultats suggèrent que l’ascorbylperoxyde est l’agent actif de la NP conduisant au développement de la DBP. Ainsi la correction des bas niveaux de glutathion induits par les peroxydes de la NP favorise la détoxification des peroxydes et la correction du potentiel redox pulmonaire ; ce qui a protégé les poumons des effets délétères de la NP en outrepassant l’inhibition de la MAT hépatique. Nos résultats sont d'une grande importance car ils donnent de l'espoir pour une prévention possible de la DBP.

Caveolin, cholesterol, and lipid bodies

In mammalian cells a complex interplay regulates the distribution of cholesterol between intracellular membrane compartments. One important aspect of cholesterol regulation is intracellular cholesterol storage in neutral lipid storage organelles called lipid droplets or lipid bodies (LBs). Recent work has thrust the LB into the limelight as a complex and dynamic cellular organelle. LBs play a crucial role in maintaining the cellular levels of cholesterol by regulating the interplay between lipid storage, hydrolysis and traffickin,-. Studies of caveolins, caveolar membrane proteins linked to lipid regulation, are providing new insights into the role of LBs in regulating cholesterol balance. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Significance of frictional heating for effects of high pressure homogenisation on milk

High pressure homogenisation (HPH) is a novel dairy processing tool, which has many effects on enzymes, microbes, fat globules and proteins in milk. The effects of HPH on milk are due to a combination of shear forces and frictional heating of the milk during processing; the relative importance of these different factors is unclear, and was the focus of this study. The effect of milk inlet temperature (in the range 10-50 degrees C) on residual plasmin, alkaline phosphatase, lactoperoxidase and lipase activities in raw whole bovine milk homogenised at 200 MPa was investigated. HPH caused significant heating of the milk; outlet temperature increased in a linear fashion (0(.)5887 degrees C/degrees C, R-2 =0-9994) with increasing inlet temperature. As milk was held for 20 s at the final temperature before cooling, samples of the same milk were heated isothermally in glass capillary tubes for the same time/temperature combinations. Inactivation profiles of alkaline phosphatase in milk were similar for isothermal heating or HPH, indicating that loss of enzyme activity was due to heating alone. Loss of plasmin and lactoperoxidase activity in HPH milk, however, was greater than that in heated milk. Large differences in residual lipase activities in milks subjected to heating or HPH were observed due to the significant increase in lipase activity in homogenised milk. Denaturation of beta-lactoglobulin was more extensive following HPH than the equivalent heat treatment. Inactivation of plasmin was correlated with increasing fat/serum interfacial area but was not correlated with denaturation of beta-lactoglobulin. Thus, while some effects of HPH on milk are due to thermal effects alone, many are induced by the combination of forces and heating to which the milk is exposed during HPH.

Lipid droplets: a unified view of a dynamic organelle

Lipid droplets form the main lipid store in eukaryotic cells. Although all cells seem to be able to generate lipid droplets, their biogenesis, regulatory mechanisms and interactions with other organelles remain largely elusive. In this article, we outline some of the recent developments in lipid droplet cell biology. We show the mobile and dynamic nature of this organelle, and advocate the adoption of a unified nomenclature to consolidate terminology in this emerging field.

Genotypic and phenotypic properties of coagulase-negative staphylococci causing dialysis catheter-related sepsis

Sixty coagulase-negative staphylococcus (CNS) isolates were recovered from the blood cultures or peritoneal dialysate effluent of 43 patients on renal dialysis. The patients had either renal dialysis catheter-related sepsis (CRS) or continuous ambulatory peritoneal dialysis (CAPD)-associated peritonitis. Isolates were characterized by biotyping, and genotyped by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE). Phenotypic properties of the strains were also investigated. Several genotypes were identified with no one specific strain of CNS being associated with CRS. However, closely related strains were isolated from several patients within the units studied, suggesting horizontal transfer of micro-organisms. Genotypic macro-restriction profiles did not concur with phenotypic profiles or biotypes, confirming that genotyping is required for epidemiological studies. All staphylococcal strains were investigated for the production of phenotypic characteristics. Significant differences were predominantly seen in the production of lipase, esterase and elastase in strains isolated from the renal patients with CRS and CAPD-associated peritonitis, compared with a non-septic control group. These phenotypic characteristics may therefore have a role in the maintenance of CRS in renal patients. © 2003 The Hospital Infection Society. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Enzyme catalysed modification of polymers

The aim of this project was to investigate the enzyme catalysed modification of synthetic polymers. It was found that an immobilised lipase from Candida antartica (Novozyme 435) catalysed the selective epoxidation of poly(butadiene) in the presence of hydrogen peroxide and catalytic quantities of acetic acid. The cis and trans double bonds of the backbone were epoxidised in yields of up to 60 % whilst the pendent vinyl groups were untouched. The effect of varying a number of reaction parameters was investigated. These studies suggested that higher yields of epoxide could not be obtained because of the conformational properties of the partially epoxidised polymer. Application of this process to the Baeyer-Villiger reaction of poly(vinyl phenyl ketone) and poly(vinyl methyl ketone) were unsuccessful. The lack of reactivity was found to be a property of the polymer rather than the enzymatic system employed. Attempts to modify hydroxyl containing polymers and polymers bearing active esters close to the polymer backbone were unsuccessful. Steric factors appear to be the most important influence on the outcome of the reactions.

The use of enzymes in organic solvents in polytransesterification reactions

The aim of this research project was to identify the factors affecting the porcine pancreatic lipase (PPL.)-catalysed polytransesterification of a diester and a diol in organic solvents. It was hoped that by modifying reaction conditions a commercially acceptable polymer molecular weight (Mn) of 20,000 daltons might be attained. Exploratory investigations were carried out using 1,4-butanediolibis(2,2,2- trichloroethyl) adipate and glutarate systems in diethyl ether, with and without molecular sieves. It was found that molecular sieves promoted the reaction by reducing hydrolysis of the ester end-groups, resulting in polymer molecular weights between 1.2 and 2.2 times greater than those obtainable without molecular sieves. Investigations were then concentrated on the PPL-catalysed polytransesterification of 1,4-butanediol with divinyl adipate. The particular advantage of this system is that the reaction is irreversible. The effects of varying substrate concentration, mass of drying agent, reaction solvent, reaction temperature, mass of enzyme and also enzyme immobilisation on the 1,4-butanediolidivinyl adipate system were investigated. The highest molecular weight polymer obtained for the PPL-catalysed polytransesterification of 1,4-butanedial with divinyl adipate in diethyl ether was Mn -8,000. In higher boiling ether solvents molecular weights as high as Mn -9,200 were obtained for this system at elevated temperatures. It was found that the major factor limiting polymerisation was the low solubility of the polymer in the solvent which resulted in precipitation of the polymer onto the surface of the enzyme.

Novel materials for membrane separation processes

The aim of this work was to synthesise a series of hydrophilic derivatives of cis-1,2-dihydroxy-3,5-cyclohexadiene (cis-DHCD) and copolymerise them with 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), to produce a completely new range of hydrogel materials. It is theorised that hydrogels incorporating such derivatives of cis-DHCD will exhibit good strength and elasticity in addition to good water binding ability. The synthesis of derivatives was attempted by both enzymatic and chemical methods. Enzyme synthesis involved the transesterification of cis-DHCD with a number of trichloro and trifluoroethyl esters using the enzyme lipase porcine pancreas to catalyse the reaction in organic solvent. Cyclohexanol was used in initial studies to assess the viability of enzyme catalysed reactions. Chemical synthesis involved the epoxidation of a number of unsaturated carboxylic acids and the subsequent reaction of these epoxy acids with cis-DHCD in DCC/DMAP catalysed esterifications. The silylation of cis-DHCD using TBDCS and BSA was also studied. The rate of aromatisation of cis-DHCD at room temperature was studied in order to assess its stability and 1H NMR studies were also undertaken to determine the conformations adopted by derivatives of cis-DHCD. The copolymerisation of diepoxybutanoate, diepoxyundecanoate, dibutenoate and silyl protected derivatives of cis-DHCD with HEMA, to produce a new group of hydrogels was investigated. The EWC and mechanical properties of these hydrogels were measured and DSC was used to determine the amount of freezing and non-freezing water in the membranes. The effect on EWC of opening the epoxide rings of the comonomers was also investigated

The use of enzyme catalysts in organic media for the synthesis of biodegradable polyesters

The enzyme catalysed polytransesterification of diesters with diols was investigated under various conditions. The most consistent results were obtained using crude porcine pancreatic lipase (PPL) suspended in anhydrous diethyl ether. Addition of molecular sieve to the above system gave higher molecular weight products. The PPL catalysed reaction of bis(2,2,2-trichlorethyl) adipate and glutarate with butane-1,4-diol in anhydrous ether with and without molecular sieve was investigated over a range of times from 8 to 240 hours. The 72 hour adipate reaction with molecular sieve gave the highest molecular weight polymer (Mn 6,500 and Mw 9,400). The glutarate gave the maximum molecular weight polyester after 24 hours (Mn 5,700 and Mw 9,500). Occasionally the glutarate reaction produced very high molecular weight polyester-enzyme complexes. Toluene generally gave lower molecular weight products than diethyl ether. Dichloromethane and tetrahydrofuran gave mainly dimers and trimers. Alternative enzyme and diol systems were also investigated. These yielded no polymeric products. The molecular weights of the polyesters were determined by 1H NMR end-group analysis and by GPC. The molecular weights determined by NMR were on average about twice as great as those determined by GPC. The synthesis of the following diesters is described: i)Bis(2,2,2-trichloroethyl) succinate, glutarate, adipate, trans-3-hexenedioate, and trans-3,4-epoxyadipate. ii) Diphenyl glutarate and adipate.iii)Bis(2,2,2-fluoroethyl) glutarate and trans-3-hexendioate.iv) Divinyl glutarate. v) N,N'Glutaryl dicyclohexanone oxime.The polytransesterification of all the above esters with diols was investigated. The easily synthesised bis(2,2,2-trichloroethyl) glutarate and adipate gave the best results and the work was concentrated on these two esters.

Novel biodegradable fibres for applications in tissue engineering and drug delivery

The preparation and characterisation of novel biodegradable polymer fibres for application in tissue engineering and drug delivery are reported. Poly(e-caprolactone) (PCL) fibres were produced by wet spinning from solutions in acetone under low shear (gravity flow) conditions. The tensile strength and stiffness of as-spun fibres were highly dependent on the concentration of the spinning solution. Use of a 6% w/v solution resulted in fibres having strength and stiffness of 1.8 MPa and 0.01 GPa respectively, whereas these values increased to 9.9 MPa and 0.1 GPa when fibres were produced from 20% w/v solutions. Cold drawing to an extension of 500% resulted in further increases in fibre strength (up to 50 MPa) and stiffness (0.3 GPa). Hot drawing to 500% further increased the fibre strength (up to 81 MPa) and stiffness (0.5 GPa). The surface morphology of as-spun fibres was modified, to yield a directional grooved pattern by drying in contact with a mandrel having a machined topography characterised by a peak-peak separation of 91 mm and a peak height of 30 mm. Differential scanning calorimetery (DSC) analysis of as-spun fibres revealed the characteristic melting point of PCL at around 58°C and a % crystallinity of approximately 60%. The biocompatibility of as-spun fibres was assessed using cell culture. The number of attached 3T3 Swiss mouse fibroblasts, C2C12 mouse myoblasts and human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) on as-spun, 500% cold drawn, and gelatin coated PCL fibres were observed. The results showed that the fibres promoted cell proliferation for 9 days in cell culture and was slightly lower than on tissue culture plastic. The morphology of all cell lines was assessed on the various PCL fibres using scanning electron microscopy. The cell function of HUVECs growing on the as-spun PCL fibres was evaluated. The ability HUVECs to induce an immune response when stimulated with lipopolysaccaride (LPS) and thereby to increase the amount of cell surface receptors was assessed by flow cytometry and reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR). The results showed that PCL fibres did not inhibit this function compared to TCP. As-spun PCL fibres were loaded with 1 % ovine albumin (OVA) powder, 1% OVA nanoparticles and 5% OVA nanoparticles by weight and the protein release was assessed in vitro. PCL fibres loaded with 1 % OVA powder released 70%, 1% OVA nanoparticle released 60% and the 5% OVA nanoparticle released 25% of their protein content over 28 days. These release figures did not alter when the fibres were subjected to lipase enzymatic degradation. The OVA released was examined for structural integrity by SDS-PAGE. This showed that the protein molecular weight was not altered after incorporation into the fibres. The bioactivity of progesterone was assessed following incorporation into PCL fibres. Results showed that the progesterone released had a pronounced effect on MCF-7 breast epithelial cells, inhibiting their proliferation. The PCL fibres display high fibre compliance, a potential for controlling the fibre surface architecture to promote contact guidance effects, favorable proliferation rate of fibroblasts, myoblasts and HUVECs and the ability to release pharmaceuticals. These properties recommended their use for 3-D scaffold production in soft tissue engineering and the fibres could also be exploited for controlled presentation and release of biopharmaceuticals such as growth factors.

Gram-positive infections in patients with end-stage renal disease

Gram-positive microorganisms, specifically coagulase-negative staphylococci are the most common species recovered from clinical culture specimens of patients with end-stage renal disease. The propensity of coagulase-negative staphylococci (CNS) to cause infection in this patient group has been widely debated. However, it is still unclear how this usually avirulent commensal microorganism produces infection that contributes to high rates of morbidity and mortality in patients with end-stage renal disease. The aim of this thesis was to investigate the rate, geographical distribution, molecular and phenotypic mechanisms of Gram-positive microorganisms associated with infection in renal dialysis patients. In addition, it sought to assess the value of early serological diagnosis of dialysis catheter-associated infection and the effect of antimicrobial treatment regimens on the faecal carriage of enteric microorganisms. In this study, the incidence of haemodialysis catheter-associated infection was established with the Meditrend audit tool. This tool was used to assess the infection outcomes of catheter insertion and management procedures until the catheter was explanted. Introduction of a catheter management protocol decreased the incidence of catheter-related infection. Staphylococcal species recovered from episodes of haemodialysis catheter-associated infection and continuous ambulatory peritoneal dialysis (CAPD)-associated peritonitis were genotyped by determination of macrorestriction profiles with pulsed-field gel electrophoresis. This highlighted horizontal transfer of microorganisms between different patients and the environment. The phenotypic characteristics of these strains were also investigated to determine characteristics that could be used as markers for dialysis catheter-associated infection. The expression of elastase, lipase and esterase by CNS was significantly associated with infection. A rapid enzyme-linked immunosorbent assay incorporating a novel staphylococcal antigen (lipid S) was used to evaluate the early detection of anti-staphylococcal immunoglobulin gamma in patient sera. The comparison of culture positive and culture negative patients demonstrated a steady state of immune activation in both groups. However anti-lipid S serum antibody titres > 1000 were found to be a predictor of infection. The effect on faecal carriage of vancomycin resistant enterococci (VRE) and Clostridium difficile toxins in patients treated with CAPD when empiric cephalosporin therapy was substituted for piperacillin/tazobactam was investigated. The introduction of piperacillin/tazobactam demonstrated a decrease in the faecal carriage of VRE.

Characterisation of coagulase-negative staphylococci associated with endocarditis

Coagulase-negative staphylococci are major aetiological agents of prosthetic valve endocarditis and an occasional cause of native valve disease. It is currently unclear how this group of usually avirulent microorganisms produces an infection associated with high rates of morbidity and mortality. The aim of this thesis was to investigate whether there are specific genotypes and/or phenotypes of coagulase-negative staphylococci with a propensity to cause infective endocarditis and to investigate any identified virulence factors as markers of infection. In this study, strains of endocarditis-related coagulase-negative staphylococci were genotyped by determining their macrorestriction genomic profile using pulsed-field gel electrophoresis. The strains were also investigated for phenotypic characteristics that predisposed the microorganisms to infect heart valves. By comparing coagulase-negative staphylococcal strains recovered from endocarditis patients with isolates from other significant infections (prosthetic device-related osteomyelitis and catheter-associated sepsis), no specific genotype or phenotype with a predilection to cause endocarditis was identified. However, the majority of the endocarditis-associated and other infection strains expressed the potential virulence factors lipase and esterase. Another approach to the investigation of virulence determinants used patient's serum to screen a Staphylococcus epidermidis NCTC 11047 genomic DNA library for cellular and secreted staphylococcal products that were expressed in vivo. The characterisation of two clones, which reacted with serum collected from a S. epidermidis-related endocarditis patient identified a staphylococcal pyruvate dehydrogenase complex E2 subunit and a novel secreted protein with homology to a Staphylococcus aureus staphyloxanthin biosynthesis protein and a secreted protein of unknown function described in Staphylococcus carnosus. Investigation of the secreted protein previously undetected in S. epidermidis, termed staphylococcal secretory antigen (SsaA), identified a potential marker of S. epidermidis-related endocarditis.

The effects of substrate water availability on the isolation and growth of fungi

The work reported in this thesis was carried out to contribute to the knowledge of the effects of substrate water availability or water activity (a ) on fungal growth parameters and its implications in the preparationw of materials susceptible to biodeterioration. Fungi were isolated from soils of different ecological sites at a range of substrate aw levels controlled by sodium chloride (NaCl). Three groups of fungi were isolated : firstly, those isolated only at high a (aw about 0.997).secondly, those isolated at high and decreasing aw (aw 0.997 to 0.85) and finally, those isolated at only decreased aw (aw O.95 to 0.80). From these isolations, test fungi were selected to study the effects of pH, temperature, exo-enzyme production and biocide efficacy at decreased aw levels, with glycerol and NaCl as a controlling solutes. The linear extension rates of the fungi increased at all test pH values near optimum a of growth. Test fungi of the Aspergillus glaucus group were found to be most resistant to low aw. Growth and survival of vegetative and fruiting bodies at elevated temperatures were enhanced with the addition of a controlling solutes. A. flavus, A. fumigatus displayed high heat resistance and A. amstelodami, A. versicolor and Penicillium citrinum displayed low heat resistance at high aw levels and vice versa at low aw levels. Amylase, lipase and protease activities were studied at lowered aw , using modifications of the test tube method of Raute11a and Cowling. Amylase and protease production in most xerophilic fungi ceased around 0.80 aw , but lipase production in some xerophilic fungi, including A. glatlcus fungi, was up to and including 0.70 aw with g1ycero1.