Anàlisi microscòpica de l'esperma ejaculada i de la maduració epididimària dels espermatozoides de Sus domesticus

El present treball analitza la morfologia espermàtica de l'ejaculat de Sus domesticus, la histologia del conducte epididimari i la qualitat de l'esperma epididimari. El material d'estudi prové de mascles reproductors porcins de les races Landrace i Pietrain, sans i sexualment madurs. La metodologia emprada es basa en l'examen al microscopi òptic (camp dar, contrast de fases i contrast interferencial) i al microscopi electrònic (de rastreig i de transmissió). Per a l'anàlisi estadística de les dades s'ha utilitzat el test de la X2 de Pearson (p<0,01). L'estudi de la morfologia espermàtica de l'ejaculat permet distingir diversos tipus de gàmetes que s'han classificat en tres grups: espermatozoides madurs, espermatozoides immadurs i espermatozoides aberrants, així com algunes cèI.lules somàtiques. L'espermatozoide madur de Sus domesticus és un gàmeta típic de mamífer (format per tres parts: cap, peça de connexió i cua) en que destaquen: la forma oval i plana del cap, el desenvolupament d'una protuberància acrosòmica apical en una de les cares del cap i la presencia dels cossos laminars en la peça de connexió. L'espermatozoide immadur es caracteritza per la presencia de la gota citoplasmàtica, el major desenvolupament de la protuberància acrosòmica apical i per la flexibilitat del cap. Els espermatozoides aberrants es descriuen i classifiquen segons la morfologia externa i la morfologia interna, distingint-se una amplia gama de malformacions que afecten les diverses parts de l'espermatozoide. Les cèl·lules somàtiques presents en l'ejaculat ofereixen les característiques pròpies d'un macròfag i se les ha observat englobant espermatozoides immadurs. L'estudi de l'estructura i la ultraestructura de les tres regions anatòmiques de l'epidídim (caput, corpus i cauda) revela que: a) l'epiteli epididimari és pseudoestratificat amb esterocilis, b) cada regió epididimària presenta uns valors característics en relació al diàmetre intern del conducte, a l'alçada de l'epiteli, a la longitud dels esterocilis i al nombre de cèl·lules somàtiques luminals, i c) l'epiteli epididimari esta format per cinc tipus cel·lulars: les cèl·lules principals, les cèl·lules basals, les cèl·lules dares, les cèl·lules estretes i les cèl·lules basòfiles. Dels resultats obtinguts es pot deduir que: a) aquests cinc tipus cel·lulars es distribueixen al llarg del conducte epididimari de forma no homogènia, b) les cèl·lules basals, les cèl·lules principals, les cèI.Iules dares i les cèl·lules estretes són diversos estadis del desenvolupament d'un mateix tipus cel·lular especialitzat en la secreció i reabsorció cel·lular, i c) les cèl·lules basòfiles són les precursores de les cèl·lules somàtiques luminals. La qualitat de l'esperma procedent de les tres regions de l'epidídim ha estat analitzada a partir dels següents paràmetres espermàtics: vitalitat, resistència osmòtica dels acrosomes, estabilitat cefàlica, morfologia, malformacions i aglutinació. La vitalitat espermàtica disminueix progressivament al llarg del conducte epididimari. La resistència osmòtica dels acrosomes s'assoleix en la regió corporal de l'epidídim. L'estabilitat cefàlica dels espermatozoides és més elevada en les dues primeres regions de l'epidídim que en la regió caudal. Cada regió de l'epidídim es caracteritza per una morfologia espermàtica específica: a) el caput es caracteritza per l'elevat percentatge d'espermatozoides immadurs amb gota citoplasmàtica proximal, b) el corpus es caracteritza per l'elevat percentatge d'espermatozoides immadurs amb gota citoplasmàtica distal, i c) el cauda es caracteritza per l'elevat percentatge d'espermatozoides madurs. S'han estudiat les següents malformacions d'origen epididimari: espermatozoides de cua doblegada per l'anell de Jensen (origen en el cauda), espermatozoides de cua enrotllada i espermatozoides de cues fusionades (origen en el corpus). Els espermatozoides perden la capacitat de doblegar la cua per la peça intermèdia a mesura que avancen pel conducte epididimari. L'aglutinació espermàtica tendeix a augmentar progressivament al llarg del conducte epididimari, si bé, no s'han observat variacions significatives en els diversos tipus d'aglutinació. La maduració epididimaria dels espermatozoides de Sus domesticus és un procés lent i complex, i la qualitat de l'ejaculat depèn de que aquesta maduració hagi estat completa. La presencia en l'esperma ejaculat de formes gamètiques pròpies de l'esperma epididimari és un signe d'una incompleta maduració dels espermatozoides; i, pot considerar-se com un paràmetre indicador d'estrés del mascle reproductor, tant més quant més s'assembli a la morfologia espermàtica de la regió cefàlica de l'epidídim.

Estructura i ultraestructura testicular del mascle reproductor porcí (Sus domesticus)

El present treball analitza al microscopi òptic i al microscopi electrònic de transmissió el testicle de Sus domesticus (raça Landrace - varietat anglesa) a partir de mascles reproductors porcins adults i sans. L'objectiu principal de tots els centres d'Inseminació Artificial Porcina i de les Explotacions de Selecció i Multiplicació Porcina és garantir una excel·lent qualitat espermàtica al llarg de la vida reproductiva útil d'un mascle reproductor porcí. Així doncs, un millor coneixement dels patrons estructural i ultraestructural normals del testicle permetrà diagnosticar amb facilitat quina ha estat l'estructura o funció testicular afectada quan s'observa una disminució de la qualitat del semen. Les anàlisis seminals i hormonals són certament crucials en la valoració d'aquests mascles, però, no són totalment informatives de les alteracions testiculars, ja que és necessari conèixer l'organització microscòpica. Diversos estudis sobre testicle han demostrat que els marcadors més sensibles per a l'avaluació de la funció testicular són els següents: (1) la grandària testicular, (2) el gruix i l'organització de la càpsula testicular, (3) el percentatge de túbuls seminífers i de teixit intersticial en el parènquima testicular, (4) el diàmetre dels túbuls seminífers, (5) l'alçada i la composició de cèl·lules germinals de l'epiteli seminífer, (6) el gruix i l'organització de la làmina pròpia i, (7) la morfologia i la grandària de les cèl·lules de Leydig. El primer objectiu concret del present estudi ha estat, per tant, caracteritzar tots aquests paràmetres testiculars en mascles porcins sans i adults. L'organització estructural del testicle i les mesures quantitatives utilitzades com a marcadors no mostren diferències significatives ni entres els mascles porcins (P > 0,01), ni entre el testicle dret i l'esquerre (P > 0,01). Els testicles, de 330,80  16,99 g de pes, estan envoltats per una càpsula, de 2.375,13  246,68 m de gruix, la qual es divideix en tres capes: la túnica vaginalis constitueix l'1,82  0,78 % de la càpsula i està composta per una capa mesotelial externa i una capa interna de teixit conjuntiu dens; la túnica albuginea representa el 37,31  3,27 % i és de teixit conjuntiu dens i, la túnica vasculosa constitueix el 64,24 4,40 % i és de teixit conjuntiu lax. En el parènquima testicular els túbuls seminífers i el teixit intersticial representen el 72,44  2,12 % i el 27,46  2,12 %, respectivament. Els túbuls seminífers, de 226,23  18,08 m de diàmetre, es troben fortament recargolats i empaquetats, i estan compostos per la làmina pròpia i l'epiteli seminífer. La làmina pròpia, de 4-4,5 m de gruix, està formada per la làmina basal i dues capes de cèl·lules peritubulars. L'epiteli seminífer, amb una alçada mitjana de 66,11  10,62 m, és columnar i estratificat amb cèl·lules de Sertoli i diferents generacions d'espermatogònies, espermatòcits i espermàtides. El teixit intersticial és un teixit conjuntiu lax amb abundants cèl·lules de Leydig polièdriques fortament empaquetades (ca. 15 x 12 m). El segon objectiu concret d'aquest estudi ha estat estudiar des del punt de vista morfològic i morfomètric (alçada, longitud, freqüència relativa d'aparició i durada) els estadis del cicle de l'epiteli seminífer en els mascles porcins de la raça Landrace (varietat anglesa), classificats d'acord amb el mètode de la morfologia tubular. Els estadis premeiòtics ( I, II i III) ocupen el 31,9 % del cicle espermatogènic i es caracteritzen, principalment, per la presència de cèl·lules en les fase inicials de la meiosi I. Les primeres etapes de la meiosi I no afecten els paràmetres morfomètrics de l'epiteli seminífer ja que els valors obtinguts per l'alçada de l'epiteli seminífer, la freqüència relativa, la longitud i la durada d'aquests estadis són molt variables. Els estadis meiòtics (IV i V) representen el 16,4 % del cicle espermatogènic i estan constituïts, principlament, per cèl·lules en un estat avançat de la meiosi I i /o cèl·lules en meiosi II. Les últimes fases de la meiosi I i també de la meiosi II tenen lloc ràpidament, la qual cosa resulta en una baixa freqüència relativa d'aparició i, per tant, en una baixa durada dels estadis meiòtics. Els estadis postmeiòtics (VI, VII i VIII) ocupen el 50,6 % del cicle espermatogènic. L'esdeveniment més important que té lloc en aquests estadis és la fase de maduració de l'espermiogènesi. En la fase de maduració, les espermàtides experimenten diverses modificacions morfològiques i estructurals que donen lloc, finalment, als espermatozoides. La complexitat d'aquests processos fa que els estadis postmeiòtics presentin valors més grans de freqüència relativa, longitud i durada. El tercer objectiu concret d'aquest treball ha estat descriure a nivell ultraestructural el procés d'espermiogènesi, i relacionar les transformacions que experimenten les espermàtides en fase d'elongació amb els canvis ultraestructurals que tenen lloc en les diferents cèl·lules que constitueixen el testicle (cèl·lules germinals, de Sertoli i de Leydig, principalment). L'espermiogènesi del mascle porcí de la raça Landrace (varietat anglesa) s'ha dividit en 9 passos que vénen definits per 9 tipus diferents d'espermàtides. Al llarg de l'espermiogènesi no s'observen diferències ultraestructurals significatives (P > 0,01) ni entre els mascles porcins ni entre el testicle esquerre i dret en les cèl·lules que constitueixen el testicle.

Estudi estructural, ultraestructural i histoquímic de les glàndules sexuals accessòries del mascle reproductor porcí (Sus domesticus)

El present treball analitza al microscopi òptic i al microscopi electrònic de transmissió les glàndules sexuals accessòries de Sus domesticus (raça Landrace - varietat anglesa) a partir de mascles reproductors porcins adults i sans. Un millor coneixement dels patrons estructural i ultraestructural normals de las glàndules sexuals accessòries permetrà diagnosticar amb facilitat quina ha estat l'estructura o la funció glandular afectada en mascles en els que s'observa una disminució de la qualitat del semen. Per altra banda, els estudis anatomopatològics s'han de complementar amb tècniques histoquímiques que generalment permeten confirmar o excloure un diagnòstic histopatològic previ. Les glàndules sexuals accessòries del mascle reproductor porcí estan molt desenvolupades i inclouen les glàndules vesiculars, la pròstata i les glàndules bulbouretrals. L'epiteli secretor de les glàndules vesiculars està format per cèl·lules columnars, cèl·lules basals i mastòcits. Les cèl·lules columnars es caracteritzen per presentar tres morfologies diferents que es consideren diferents estadis d'un mateix tipus cel·lular: les cèl·lules principals, les cèl·lules clares i les cèl·lules denses. Les cèl·lules principals secreten activament glicoproteïnes N- i O- glicosilades amb residus d'α-L-fucosa, α(16)fucosa, α-D-mannosa, α-D-glucosa, α- i -D-N-acetilgalactosamina, -D-galactosa-(13)-D-N-acetilgalactosamina, α-D-galactosa, galactosa-(14)-N-acetilglucosamina, D-N-acetilglucosamina i àcid neuramínic. Aquestes glicoproteïnes afavoreixen les interaccions entre l'espermatozoide i l'occit i regulen la permeabilitat de la membrana espermàtica. La pròstata està formada per dues porcions glandulars, el cos de la pròstata (BP) y la pròstata disseminada (DP), entre las quals s'observen diferencies estructurals, ultraestructurals, histoquímiques i funcionals. En ambdues porcions, l'epiteli secretor està constituït per cèl·lules columnars principals, denses i cèl·lules basals, i també per cèl·lules cúbiques en el BP i per cèl·lules mucoses en la DP. En ambdues porcions glandulars, se sintetitzen i secreten N- i O- glicoproteïnes neutres i àcides. Aquestes glicoproteïnes s'alliberen mitjançant un mecanisme regulat en el BP y mitjançant un mecanisme regulat i un constitutiu en la DP. Les glucoproteïnes luminals del BP contenen residus de fucosa, mannosa, α- i -D-N-acetilgalactosamina, galactosa-(14)-N-acetilglucosamina, D-N-acetilglucosamina i àcid neuramínic. En la DP les glicoproteïnes presenten, a més, -D-galactosa-(13)-D-N-acetilgalactosamina i α-D-galactosa. Les glicoproteïnes secretades en el BP i en la DP per via regulada, participen en el control de l'estabilitat del plasmalemma dels espermatozoides, eviten la resposta immune uterina i l'aglutinació dels espermatozoides i afavoreixen la seva motilitat progressiva. Les glicoproteïnes secretades per via constitutiva en la DP protegeixen i lubrifiquen la uretra pelviana. L'epiteli secretor de les glàndules bulbouretrals està format per cèl·lules piramidals principals i denses. Les cèl·lules principals sintetitzen i secreten principalment O-glicoproteïnes àcides carboxilades i sulfatades amb residus glicosídics d'N-acetilgalactosamina, -D-galactosa-(13)-D-N-acetilgalactosamina, α-D-galactosa, D-N-acetilglucosamina i àcid neuramínic. Aquests residus proporcionen resistència a la proteolisi a les O-glicoproteïnes secretades, les quals participen en la lubrificació y protecció de l'epiteli, i intervenen en el control de la permeabilitat del plasmalemma dels espermatozoides i en el transport d'ions al seu través.

New insights into boar sperm function and survival from integrated field and laboratory studies

En aquesta tesi s'han dut a terme dos tipus d'estudis diferents. L'objectiu del primer era la preservació del semen de porcí a 15ºC i el del segon eren els co-cultius homòlegs de cèl·lules epitelials de l'oviducte i espermatozoides de porcí. Pel que fa al primer estudi, s'ha observat que l'addició de la prostaglandina F2α i àcid hialurònic a les dosis seminals no malmena la qualitat espermàtica i que la tolerància dels espermatozoides als canvis d'osmolalitat del medi es pot correlacionar proves de fertilitat i prolificitat.. Respecte el segon, s'ha determinat que les cèl·lules oviductals afecten els paràmetres espermàtics i que la presència d'espermatozoides sobreexpressa els gens que codifiquen per les proteïnes de xoc tèrmic. Així, se suggereix que aquestes proteïnes tenen algun paper en els processos reproductius que tenen lloc a l'oviducte, malgrat que s'hagi observat, mitjançant la tècnica de la interferència de l'RNA, que la HSP90AA1 no està implicada en el perllongament de la viabilitat espermàtica.

L'emmagatzematge intraovàric d'esperma en Helicolenus dactylopterus (Pisces: Scorpaeniformes)

El penegal, Helicolenus dactylopterus dactylopterus (Pisces: Scorpaeniformes), és una espècie que habita profunditats d'entre els 200 i 1000 m i presenta una clara distribució batimètrica en funció de la seva talla. Presenta fecundació interna i a l'interior de l'ovari conté estructures d'emmagatzematge que permeten emmagatzemar l'esperma durant períodes de temps considerablement llargs. Les cèl·lules sexuals masculines es mantenen viables gràcies a diverses substàncies nutritives que obtenen de la bossa citoplasmàtica i de l'epiteli criptal que delimita les estructures d'emmagatzematge. Aquest epiteli és també responsable de la seva protecció. Un cop els ous han assolit la maduresa, els espermatozoides són alliberats al lumen ovàric i es dóna la fertilització. És una espècie zigòpara: allibera òvuls fecundats que han estat retinguts al tracte reproductiu femení durant un curt període de temps i, per tant, els embrions són alliberats en estadis molt primerencs de desenvolupament. Així, el penegal presenta una estratègia reproductiva evidentment eficaç.

Phosphoinositide (PI) 3-kinase assays

The regulation of phosphoinositide (PI) 3-kinase activities has been linked to many normal and disease-related processes, including cell survival, cell growth and proliferation, cell differentiation, cell motility, and intracellular vesicle trafficking. However, as the family of enzymes has now grown to include eight true members, in three functional classes, plus several related protein kinases that are also inhibited by the widely used PI 3-kinase selective inhibitors, wortmannin and LY294002, extended methodologies are required to identify which type of kinase is involved in a particular cellular process, or protein complex, under study. A robust in vitro PI 3-kinase assay, suitable for use with immunoprecipitates, or purified proteins, is described here together with a series of modifications of substrate and assay conditions that will aid researchers in the identification of the particular class and isoform of PI 3-kinase that is involved in a signaling process under investigation.

S-nitrosylation of proteins at the leading edge of migrating trophoblasts by inducible nitric oxide synthase promotes trophoblast invasion

Nitric oxide regulates many important cellular processes including motility and invasion. Many of its effects are mediated through the modification of specific cysteine residues in target proteins, a process called S-nitrosylation. Here we show that S-nitrosylation of proteins occurs at the leading edge of migrating trophoblasts and can be attributed to the specific enrichment of inducible nitric oxide synthase (iNOS/NOS2) in this region. Localisation of iNOS to the leading edge is co-incidental with a site of extensive actin polymerisation and is only observed in actively migrating cells. In contrast endothelial nitric oxide synthase (eNOS/NOS3) shows distribution that is distinct and non-colocalised with iNOS, suggesting that the protein S-nitrosylation observed at the leading edge is caused only by iNOS and not eNOS. We have identified MMP-9 as a potential target for S-nitrosylation in these cells and demonstrate that it co-localises with iNOS at the leading edge of migrating cells. We further demonstrate that iNOS plays an important role in promoting trophoblast invasion, which is an essential process in the establishment of a successful pregnancy.

PDGF regulates the actin cytoskeleton through hnRNP-K-mediated activation of the ubiquitin E-3-ligase MIR

PDGF is a potent chemotactic mitogen and a strong inductor of fibroblast motility. In Swiss 3T3 fibroblasts, exposure to PDGF but not EGF or IGF-1 causes a rapid loss of actin stress fibers (SFs) and focal adhesions (FAs), which is followed by the development of retractile dendritic protrusions and induction of motility. The PDGF-specific actin reorganization was blocked by inhibition of Src-kinase and the 26S proteasome. PDGF induced Src-dependent association between the multifunctional transcription/translation regulator hnRNP-K and the mRNA-encoding myosin regulatory light-chain (MRLC)-interacting protein (MIR), a E3-ubiquitin ligase that is MRLC specific. This in turn rapidly increased MIR expression, and led to ubiquitination and proteasome-mediated degradation of MRLC. Downregulation of MIR by RNA muting prevented the reorganization of actin structures and severely reduced the migratory and wound-healing potential of PDGF-treated cells. The results show that activation of MIR and the resulting removal of diphosphorylated MRLC are essential for PDGF to instigate and maintain control over the actin-myosin-based contractile system in Swiss 3T3 fibroblasts. The PDGF induced protein destabilization through the regulation of hnRNP-K controlled ubiquitin-ligase translation identifies a novel pathway by which external stimuli can regulate phenotypic development through rapid, organelle-specific changes in the activity and stability of cytoskeletal regulators.

Adverse gastrointestinal effects of arginine and related amino acids

Oral supplements of arginine and citrulline increase local nitric oxide (NO production in the small intestine and this may be harmful under certain circumstances. Gastrointestinal toxicity was therefore reviewed with respect to the intestinal physiology of arginine, citrulline, ornithine, and cystine (which shares the same transporter) and the many clinical trials of supplements of the dibasic amino acids or N-acetylcysteine (NAC. The human intestinal dibasic amino acid transport system has high affinity and low capacity. L-Arginine (but not lysine, ornithine, or D-arginine) induces water and electrolyte secretion that is mediated by NO, which acts as an absorbagogue at low levels and as a secretagogue at high levels. The action of many laxatives is NO mediated and there are reports of diarrhea following oral administration of arginine or ornithine ihine. The clinical data cover a wide span of arginine intakes f rom 3 g/d to > 100 g/d, but the standard of reporting adverse effects (e.g. nausea, vomiting, and diarrhea) was variable. Single doses of 3-6 g rarely provoked side effects and healthy athletes appeared to be more susceptible than diabetic patients to gastrointestinal symptoms at individual doses >9 g. This may relate to an effect of disease on gastrointestinal motility and pharmacokinetics. Most side effects of arginine and NAC occurred at single doses of >9 g in adults >140 mg/kg) often when part of a daily regime of similar to>30 g/d (>174 mmol/d). In the case of arginine, this compares with the laxative threshold of the nonabsorbed disaccharide alcohol, lactitol (74 g or 194 mmol). Adverse effects seemed dependent on the dosage regime and disappeared if divided doses were ingested (unlike lactitol). Large single doses of poorly absorbed amino acids seem to provoke diarrhea. More research is needed to refine dosage strategies that reduce this phenomenon. It is suggested that dipeptide forms of arginine may meet this criterion.

PASSCLAIM - gut health and immunity

Background The gut and immune system form a complex integrated structure that has evolved to provide effective digestion and defence against ingested toxins and pathogenic bacteria. However, great variation exists in what is considered normal healthy gut and immune function. Thus, whilst it is possible to measure many aspects of digestion and immunity, it is more difficult to interpret the benefits to individuals of variation within what is considered to be a normal range. Nevertheless, it is important to set standards for optimal function for use both by the consumer, industry and those concerned with the public health. The digestive tract is most frequently the object of functional and health claims and a large market already exists for gut-functional foods worldwide. Aim To define normal function of the gut and immune system and describe available methods of measuring it. Results We have defined normal bowel habit and transit time, identified their role as risk factors for disease and how they may be measured. Similarly, we have tried to define what is a healthy gut flora in terms of the dominant genera and their metabolism and listed the many, varied and novel methods for determining these parameters. It has proved less easy to provide boundaries for what constitutes optimal or improved gastric emptying, gut motility, nutrient and water absorption and the function of organs such as the liver, gallbladder and pancreas. The many tests of these functions are described. We have discussed gastrointestinal well being. Sensations arising from the gut can be both pleasant and unpleasant. However, the characteristics of well being are ill defined and merge imperceptibly from acceptable to unacceptable, a state that is subjective. Nevertheless, we feel this is an important area for future work and method development. The immune system is even more difficult to make quantitative judgements about. When it is defective, then clinical problems ensure, but this is an uncommon state. The innate and adaptive immune systems work synergistically together and comprise many cellular and humoral factors. The adaptive system is extremely sophisticated and between the two arms of immunity there is great redundancy, which provides robust defences. New aspects of immune function are discovered regularly. It is not clear whether immune function can be "improved". Measuring aspects of immune function is possible but there is no one test that will define either the status or functional capacity of the immune system. Human studies are often limited by the ability to sample only blood or secretions such as saliva but it should be remembered that only 2% of lymphocytes circulate at any given time, which limits interpretation of data. We recommend assessing the functional capacity of the immune system by: measuring specific cell functions ex vivo, measuring in vivo responses to challenge, e. g. change in antibody in blood or response to antigens, determining the incidence and severity of infection in target populations during naturally occurring episodes or in response to attenuated pathogens.

Influence of the Photorhabdus luminescens phosphomannose isomerase gene, manA, on mannose utilization, exopolysaccharide structure, and biofilm formation

Extracellular polysaccharide (EPS) is produced by diverse bacterial pathogens and fulfills assorted roles, including providing a structural matrix for biofilm formation and more specific functions in virulence, such as protection against immune defenses. We report here the first investigation of some of the genes important for biofilm formation in Photorhabdus luminescens and demonstrate the key role of the phosphomannose isomerase gene, manA, in the structure of functional EPS. Phenotypic analyses of a manA-deficient mutant showed the importance of EPS in motility, insect virulence, and biofilm formation on abiotic surfaces as well as the requirement of this gene for the use of mannose as the sole carbon source. Conversely, this defect had no apparent impact on symbiosis with the heterorhabditid nematode vector. A more detailed analysis of biofilm formation revealed that the manA mutant was able to attach to surfaces with the same efficiency as that of the wild-type strain but could not develop the more extended biofilm matrix structures. A compositional analysis of P. luminescens EPS reveals how the manA mutation has a major effect on the formation of a complete, branched EPS.

Exposure of Escherichia coli and Salmonella enterica serovar Typhimurium to triclosan induces a species-specific response, including drug detoxification

Objectives: The use of triclosan within various environments has been linked to the development of multiple drug resistance (MDR) through the increased expression of efflux pumps such as AcrAB-ToIC. In this work, we investigate the effect of triclosan exposure in order to ascertain the response of two species to the presence of this widely used biocide. Methods: The transcriptomes of Salmonella enterica serovar Typhimurium SL1344 and Escherichia coli K-12 MG1655 after exposure to the MIC of triclosan (0.12 mg/L) were determined in microarray experiments. Phenotypic validation of the transcriptomic data included RT-PCR, ability to form a biofilm and motility assays. Results: Despite important differences in the triclosan-dependent transcriptomes of the two species, increased expression of efflux pump component genes was seen in both. Increased expression of soxS was observed in Salmonella Typhimurium, however, within E. coli, decreased expression was seen. Expression of fabBAGI in Salmonella Typhimurium was decreased, whereas in E. coli expression of fabABFH was increased. Increased expression of ompR and genes within this regulon (e.g. ompC, csgD and ssrA) was seen in the transcriptome of Salmonella Typhimurium. An unexpected response of E. coli was the differential expression of genes within operons involved in iron homeostasis; these included fhu, fep and ent. Conclusions: These data indicate that whilst a core response to triclosan exposure exists, the differential transcriptome of each species was different. This suggests that E. coli K-12 should not be considered the paradigm for the Enterobacteriaceae when exploring the effects of antimicrobial agents.

Phenotypic and proteomic characterization of multiply antibiotic-resistant variants of Salmonella entetica serovar typhimurium selected following exposure to disinfectants

In previous work, Salmonella enterica serovar Typhimurium strain SL1344 was exposed to sublethal concentrations of three widely used farm disinfectants in daily serial passages for 7 days in an attempt to investigate possible links between the use of disinfectants and antimicrobial resistance. Stable variants OXCR1, QACFGR2, and TOPR2 were obtained following treatment with an oxidizing compound blend, a quaternary ammonium disinfectant containing formaldehyde and glutaraldehyde, and a tar acid-based disinfectant, respectively. All variants exhibited ca. fourfold-reduced susceptibility to ciprofloxacin, chloramphenicol, tetracycline, and ampicillin. This coincided with reduced levels of outer membrane proteins for all strains and high levels of AcrAB-To1C for OXCR1 and QACFGR2, as demonstrated by two-dimensional high-performance liquid chromatography-mass spectrometry. The protein profiles of OXCR1 and QACFGR2 were similar, but they were different from that of TOPR2. An array of different proteins protecting against oxidants, nitroaromatics, disulfides, and peroxides were overexpressed in all strains. The growth and motility of variants were reduced compared to the growth and motility of the parent strain, the expression of several virulence proteins was altered, and the invasiveness in an enteric epithelial cell line was reduced. The colony morphology of OXCR1 and QACFGR2 was smooth, and both variants exhibited a loss of modal distribution of the lipopolysaccharide O-antigen chain length, favoring the production of short O-antigen chain molecules. Metabolic changes were also detected, suggesting that there was increased protein synthesis and a shift from oxidative phosphorylation to substrate level phosphorylation. In this study, we obtained evidence that farm disinfectants can select for strains with reduced susceptibility to antibiotics, and here we describe changes in protein expression in such strains.

Relationship between dietary-induced changes in intestinal commensal microflora and duodenojejunal myoelectric activity monitored by radiotelemetry in the rat in vivo

Interdigestive intestinal motility, and especially phase III of the migrating myoelectric/motor complex (MMC), is responsible for intestinal clearance and plays an important role in prevention of bacterial overgrowth and translocation in the gut. Yet previous results from gnotobiotic rats have shown that intestinal microflora can themselves affect the characteristics of the myoelectric activity of the gut during the interdigestive state. Given that the composition of the intestinal microflora can be altered by dietary manipulations, we investigated the effect of supplementation of the diet with synbiotics on intestinal microflora structure and the duodenojejunal myoelectric activity in the rat. To reduce animal distress caused by restraint and handling, which can itself affect GI motility, we applied radiotelemetry for duodenojejunal EMG recordings in conscious, freely moving rats. Thirty 16-month-old Spraque-Dawley rats were used. The diet for 15 rats (E group) was supplemented with chicory inulin, Lactobacillus rhamnosus and Bifidobacterium lactis. The remaining 15 rats were fed control diet without supplements (C group). Three rats from each group were implanted with three bipolar electrodes positioned at 2, 14 and 28 cm distal to the pylorus. After recovery, two 6 h recordings of duodenojejunal EMG were carried out on each operated rat. Subsequently, group C rats received feed supplements and group E rats received only control diet for 1 week, and an additional two 6 h recordings were carried out on each of these rats. Non-operated C and E rats were killed and samples of GI tract were collected for microbiological analyses. Supplementation of the diet with the pro- and prebiotics mixture increased the number of bifidobacteria, whereas it decreased the number of enterobacteria in jejunum, ileum, caecum and colon. In both caecum and colon, the dietary supplementation increased the number of total anaerobes and lactobacilli. Treatment with synbiotics increased occurrence of phase III of the MMC at all three levels of the small intestine. The propagation velocity of phase III in the whole recording segment was also increased from 3.7 +/- 0.2 to 4.4 +/- 0.2 cm min(-1) by dietary treatment. Treatment with synbiotics increased the frequency of response potentials of the propagated phase III of the MMC at both levels of the jejunum, but not in the duodenum. In both parts of the jejunum, the supplementation of the diet significantly decreased the duration of phase II of the MMC, while it did not change the duration of phase I and phase III. Using the telemetry technique it was demonstrated that changes in the gastrointestinal microflora exhibited an intestinal motility response and, more importantly, that such changes can be initiated by the addition of synbiotics to the diet.

Molecular mechanisms of oestrogen action on growth of human breast cancer cells in culture

Growth responses to oestrogen can be reproducibly obtained using a selection of oestrogen-receptor-containing human breast cancer cell lines, and molecular mechanisms have been shown to include modulation to growth factor/receptor/signalling pathways, cell-cycle proteins, apoptosis, differentiation, adhesion, motility and migration. Considerable progress has been made in understanding the molecular basis of oestrogen action on gene expression through the ligand-activated transcription factors human oestrogen receptor α (ERα) and ERβ and the resulting effects on global gene expression patterns, but the full profile of coordination of the alterations, which brings about changes in cell growth through genomic and non-genomic mechanisms remain to be fully elucidated. Oestrogen regulation of cell growth involves a complex cross-talk between oestrogen receptor and growth factor signalling pathways such that inhibition of one pathway may lead to stimulation of another, which may explain the remarkable ability of human breast cancer cells to escape from any mode of imposed growth inhibition be it oestrogen deprivation or administration of antioestrogen. Although studies on cell growth have focused to date on the effects of physiological oestrogens, many hundreds of environmental chemicals with oestrogenic properties have now been measured in the human breast. Whether or not the weight of evidence eventually establishes any causal link of complex mixtures of environmental oestrogenic chemicals with breast cancer, the presence of so many oestrogenic chemicals in the breast must influence resulting oestrogenic responses, and the impact of this additional oestrogenic burden needs to be taken into account in future studies on growth regulation of human breast cancer cells.