Enterotoxigenic potential of Staphylococcus aureus isolated from Artisan Minas cheese from the Serra da Canastra - MG, Brazil

This study aimed to evaluate the presence of enterotoxigenic S. aureus in the endogenous starter and in Artisan Minas cheeses from the Serra da Canastra. Sixteen samples of endogenous starters and cheese were collected during the rainy and dry seasons. The isolation and enumeration of S. aureus were performed using the PetrifilmTM-Rapid S. aureus Plate Count method. The presence of enterotoxin in the cheese samples was analyzed by the Optimal Sensitivity Plate (OSP) method and the ELFA-VIDAS®-Staph enterotoxin-II assay. S. aureus strains were tested for their ability to produce enterotoxins using the Optimal Sensitivity Plate (OSP) method and the polymerase chain reaction (PCR) assay for the classical enterotoxin genes. The Optimal Sensitivity Plate (OSP) method data showed that staphylococcal enterotoxin A (SEA) was detected in 75% of the cheese samples, but no toxin was detected with the ELFA-VIDAS method. It was found that 12.5% of the isolated strains produced staphylococcal enterotoxin A (SEA) and staphylococcal enterotoxin C (SEC). When using the the polymerase chain reaction (PCR) assay, only one isolate was found to harbor an enterotoxin gene, contrary our expectations. However, discrepancies between the immunological and molecular assays are not uncommon. Despite the fact that most isolates did not produce classical enterotoxins, high S. aureus counts in the cheese samples causes concern since there is a risk of the presence of non-classical enterotoxins.

Étude d'un variant de la toxine STb produite par Escherichia coli

Les E. coli entérotoxinogènes (ETEC) sont souvent la cause de diarrhée post-sevrage chez le porc. Deux types d’entérotoxines sont retrouvées chez les ETEC, soit les thermolabiles, comme la toxine LT, et les thermostables, comme EAST-1, STa et STb. Cette dernière est composée de 48 acides aminés et est impliquée dans la pathologie causée par les ETEC. Pour la première fois un variant de la toxine STb fut découvert dans une étude. Nous avons alors émis l’hypothèse qu’il y a présence de variants dans la population de souches ETEC du Québec. Dans les 100 souches STb+ analysées, 23 possédaient le gène de la toxine avec une variation dans la séquence génétique : l’asparagine était présente en position 12 remplaçant ainsi l’histidine. Une corrélation entre la présence du variant et la présence de facteurs de virulence retrouvés dans ces 100 souches ETEC étudiées a été effectuée. Ce variant semble fortement associé à la toxine STa puisque toutes les souches variantes ont hybridé avec le gène codant pour cette dernière. Étant donné sa présence répandue dans la population de souches ETEC du Québec, nous avons de plus émis l’hypothèse que ce variant a des caractéristiques biologiques altérées par rapport à la toxine sauvage. L’analyse par dichroïsme circulaire a montré que le variant et la toxine sauvage ont une structure secondaire ainsi qu’une stabilité similaires. Par la suite, l’attachement au récepteur de la toxine, le sulfatide, a été étudié par résonnance plasmonique de surface (biacore). Le variant a une affinité au sulfatide légèrement réduite comparativement à la toxine sauvage. Puisque l’internalisation de la toxine fut observée dans une étude précédente et qu’elle semble liée à la toxicité, nous avons comparé l’internalisation du variant et de la toxine sauvage à l’intérieur des cellules IPEC-J2. L’internalisation du variant dans les cellules est légèrement supérieure à l’internalisation de la toxine sauvage. Ces résultats suggèrent que le variant est biochimiquement et structurellement comparable à la toxine sauvage.

Étude des voies d’internalisation de l’entérotoxine STb d’Escherichia coli dans des lignées cellulaires

L’entérotoxine stable à la chaleur STb est produite par les Escherichia coli entérotoxinogènes (ETEC). Son rôle dans la diarrhée post-sevrage porcine est établi. L’internalisation de STb a été observée dans des cellules épithéliales intestinales humaines et de rat. Cependant, le mécanisme d’internalisation n’est pas totalement compris, particulièrement dans le jéjunum porcin, la cible in vivo de STb. Par la cytométrie en flux, nous avons examiné l’internalisation de STb couplée à un marqueur fluorescent dans les cellules épithéliales intestinales porcines IPEC-J2 et les fibroblastes murins NIH3T3. Nos résultats révèlent que l’internalisation de STb est températureindépendante dans les IPEC-J2 tandis qu’elle est température-dépendante dans les NIH3T3, où la réorganisation de l’actine est aussi nécessaire. Toutefois, les niveaux de sulfatide, le récepteur de STb, sont semblables à la surface des deux lignées. Le sulfatide est internalisé à 37°C de façon similaire entre les deux types cellulaires. La rupture des lipid rafts, les microdomaines membranaires contenant le sulfatide, par la méthyl-βcyclodextrine ou la génistéine, n’affecte pas l’internalisation de STb dans les deux lignées. Notre étude indique que le mécanisme d’internalisation de STb est dépendant du type cellulaire. L’activité de la cellule hôte peut être requise ou non. Le récepteur de STb, le sulfatide, n’est pas directement impliqué dans ces mécanismes. L’internalisation activité cellulaire-dépendante suggère une endocytose, nécessitant la réorganisation de l’actine mais pas les lipid rafts. L’internalisation de STb est donc un processus complexe dépendant du type cellulaire, qu’il apparait plus relevant d’étudier dans des modèles cellulaires représentatifs des conditions in vivo.

Caractérisation de l'activité biologique de l'entérotoxine STb d'Escherichia coli à l'aide de membranes lipidiques artificielles et de cellules en culture

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Rôle de l'autophagie dans la dissémination du VIH-1 par les cellules dendritiques dérivées des monocytes circulants

Les cellules myéloïdes incluant les monocytes, les macrophages et les cellules dendritiques (DCs, dendritic cells) contribuent à la pathogénèse de l’infection à VIH-1 en participant à la dissémination du virus, mais également en représentant des réservoirs viraux potentiels. Leurs fonctions sont exploitées par le VIH-1 afin d’assurer sa propagation à travers l’organisme. Notamment, une infection à VIH-1 est associée à une altération de la présentation antigénique et la perte de lymphocytes T CD4+ spécifiques à des antigènes. L’autophagie est un processus catabolique universel impliqué dans la régulation de la présentation antigénique subséquente à la neutralisation/destruction du pathogène. Des études récentes suggèrent que le VIH-1 altère le mécanisme d’autophagie afin d’assurer sa survie. Le premier volet de ce projet de maîtrise a visé la caractérisation des effets du VIH-1 sur l’autophagie dans les DCs dérivées de monocytes circulants (MDDC, monocyte-derived dendritic cells) et l’identification des stratégies thérapeutiques pour contrecarrer ces effets. Les objectifs spécifiques ont été de : (i) caractériser l’expression de marqueurs de maturation sur des MDDC exposées au VIH-1 in vitro, (ii) quantifier l’expression des protéines liées à la régulation positive (i.e., ATG5, LC3, p62) et négative (i.e., mTOR) de l’autophagie dans les MDDC exposées au VIH, (iii) déterminer le rôle de l’autophagie dans la trans infection du VIH-1 aux lymphocytes T CD4+ et (iv) explorer l’impact de l’autophagie sur la présentation antigénique par les MDDC infectées à VIH-1 in vitro. Nos résultats démontrent qu’une exposition des MDDC au VIH-1 in vitro altère dramatiquement leur maturation et leur habileté à induire la prolifération des cellules T autologues en réponse à Staphylococcus aureus et Cytomegalovirus (CMV) mais pas la réponse induite par Staphylococcal enterotoxin B (SEB). Nous démontrons que l’exposition des MDDC au VIH s’associe à une augmentation de l’expression de la protéine mTOR totale et de sa forme phosphorylée (phospho-mTOR) et de la protéine p62. Le traitement des MDDC à la rapamycine diminue l’expression de mTOR et réduit la capacité de trans infection du VIH-1 par les MDDC, sans toutefois restaurer leur potentiel immunogène. En effet, nous observons que la rapamycine réduit l’expression de CD83 par les MDDC et augmente l’expression de CCR7, indiquant ainsi que l’effet immunosuppresseur documenté de la rapamycine est associé à une défaillance de maturation des MDDC. Le second volet de ce projet de recherche s’est intéressé à la contribution des cellules myéloïdes à la persistance virale chez les sujets infectés par le VIH-1 sous thérapie antirétrovirale. Les objectifs spécifiques ont été : (i) d’évaluer la présence de différentes formes d’ADN viral dans les monocytes circulants de patients infectés par le VIH-1 et (ii) de mesurer l’intégration et la réplication virale dans des macrophages dérivés de monocytes (MDM) de patients infectés sous ART. Nos résultats indiquent que les monocytes portent des formes précoces de transcription virale inverse (ADN du VIH RU5) et que, malgré une charge virale plasmatique indétectable sous ART, les MDM supportent la réplication virale. Ces données très préliminaires apportent des évidences en faveur de la contribution des cellules myéloïdes à la persistance virale sous ART et représentent une ouverture pour un projet de recherche plus complexe dans le futur. En somme, nos résultats démontrent que le VIH-1 altère le potentiel immunogène des MDDC et que la rapamycine peut être employée pour limiter la trans infection des lymphocytes T CD4+ par les MDDC. Néanmoins, l’incapacité de la rapamycine à rétablir le potentiel immunogène des MDDC incite à identifier de nouvelles stratégies manipulant l’autophagie pour une restauration optimale de la compétence immunitaire chez les sujets infectés à VIH-1. Les cellules myéloïdes jouent un rôle primordial dans la dissémination et la persistance virale et doivent donc être ciblées par les stratégies actuelles d’éradication des réservoirs du VIH sous ART.

Analyse de la distribution d'Escherichia coli, utilisée comme un marqueur microbiologique, dans un réseau de production porcin.

La présence d’Escherichia coli pathogènes en élevages porcins entraine des retards de croissance et la mortalité. La transmission des E. coli pathogènes entre les élevages et l'abattoir d’un même réseau de production n'est pas bien décrite. La détection des gènes de virulence des E. coli pathogènes pourrait permettre d’identifier un marqueur de contamination dans le réseau. L’objectif de cette étude a été d’identifier un marqueur de contamination E. coli dans un réseau de production porcine défini afin de décrire certains modes de transmission des E. coli pathogènes. Pour ce faire, une région géographique comprenant 10 fermes d’engraissement, un abattoir et un réseau de transport a été sélectionnée. Trois lots de production consécutifs par ferme ont été suivis pendant 12 mois. Des échantillons environnementaux ont été prélevés à l’intérieur et à l’extérieur des fermes (3 visites d’élevage), dans la cour de l’abattoir (2 visites lors de sorties de lot) et sur le camion de transport. La détection des gènes de virulence (eltB, estA, estB, faeG, stxA, stx2A, eae, cnf, papC, iucD, tsh, fedA) dans les échantillons a été réalisée par PCR multiplexe conventionnelle. La distribution temporelle et spatiale des gènes de virulence a permis d’identifier le marqueur de contamination ETEC/F4 défini par la détection d’au moins un gène d’entérotoxine ETEC (estB, estA et eltB) en combinaison avec le gène de l’adhésine fimbriaire (faeG). La distribution des échantillons positifs ETEC/F4 qualifie la cour de l’abattoir comme un réservoir de contamination fréquenté par les transporteurs, vecteurs de contamination entre les élevages. Ceci suggère le lien microbiologique entre l’élevage, les transporteurs et l’abattoir jouant chacun un rôle dans la dissémination des microorganismes pathogènes et potentiellement zoonotiques en production porcine.

Virulence Potential And Antibiotic Susceptibility Pattern Of Motile Aeromonads Associated With Freshwater Ornamental Fish Culture Systems: A Possible Threat To public Health

Aeromonas spp. are ubiquitous aquatic organisms, associated with multitude of diseases in several species of animals, including fishes and humans. In the present study, water samples from two ornamental fish culture systems were analyzed for the presence of Aeromonas. Nutrient agar was used for Aeromonas isolation, and colonies (60 No) were identified through biochemical characterization. Seven clusters could be generated based on phenotypic characters, analyzed by the programme NTSYSpc, Version 2.02i, and identified as: Aeromonas caviae (33.3%), A. jandaei (38.3%) and A. veronii biovar sobria (28.3%). The strains isolated produced highly active hydrolytic enzymes, haemolytic activity and slime formation in varying proportions. The isolates were also tested for the enterotoxin genes (act, alt and ast), haemolytic toxins (hlyA and aerA), involved in type 3 secretion system (TTSS: ascV, aexT, aopP, aopO, ascF–ascG, and aopH), and glycerophospholipid-cholesterol acyltransferase (gcat). All isolates were found to be associated with at least one virulent gene. Moreover, they were resistant to frequently used antibiotics for human infections. The study demonstrates the pathogenic potential of Aeromonas, associated with ornamental fish culture systems suggesting the emerging threat to public health

Bacillus subtilis natto: a non-toxic source of poly-γ-glutamic acid that could be used as a cryoprotectant for probiotic bacteria

It is common practice to freeze dry probiotic bacteria to improve their shelf life. However, the freeze drying process itself can be detrimental to their viability. The viability of probiotics could be maintained if they are administered within a microbially produced biodegradable polymer - poly-γ-glutamic acid (γ-PGA) - matrix. Although the antifreeze activity of γ-PGA is well known, it has not been used for maintaining the viability of probiotic bacteria during freeze drying. The aim of this study was to test the effect of γ-PGA (produced by B. subtilis natto ATCC 15245) on the viability of probiotic bacteria during freeze drying and to test the toxigenic potential of B. subtilis natto. 10% γ-PGA was found to protect Lactobacillus paracasei significantly better than 10% sucrose, whereas it showed comparable cryoprotectant activity to sucrose when it was used to protect Bifidobacterium breve and Bifidobacterium longum. Although γ-PGA is known to be non-toxic, it is crucial to ascertain the toxigenic potential of its source, B. subtilis natto. Presence of six genes that are known to encode for toxins were investigated: three component hemolysin (hbl D/A), three component non-haemolytic enterotoxin (nheB), B. cereus enterotoxin T (bceT), enterotoxin FM (entFM), sphingomyelinase (sph) and phosphatidylcholine-specific phospholipase (piplc). From our investigations, none of these six genes were present in B. subtilis natto. Moreover, haemolytic and lecithinase activities were found to be absent. Our work contributes a biodegradable polymer from a non-toxic source for the cryoprotection of probiotic bacteria, thus improving their survival during the manufacturing process.

Within-host evolution of Staphylococcus aureus during asymptomatic carriage

Background Staphylococcus aureus is a major cause of healthcare associated mortality, but like many important bacterial pathogens, it is a common constituent of the normal human body flora. Around a third of healthy adults are carriers. Recent evidence suggests that evolution of S. aureus during nasal carriage may be associated with progression to invasive disease. However, a more detailed understanding of within-host evolution under natural conditions is required to appreciate the evolutionary and mechanistic reasons why commensal bacteria such as S. aureus cause disease. Therefore we examined in detail the evolutionary dynamics of normal, asymptomatic carriage. Sequencing a total of 131 genomes across 13 singly colonized hosts using the Illumina platform, we investigated diversity, selection, population dynamics and transmission during the short-term evolution of S. aureus. Principal Findings We characterized the processes by which the raw material for evolution is generated: micro-mutation (point mutation and small insertions/deletions), macro-mutation (large insertions/deletions) and the loss or acquisition of mobile elements (plasmids and bacteriophages). Through an analysis of synonymous, non-synonymous and intergenic mutations we discovered a fitness landscape dominated by purifying selection, with rare examples of adaptive change in genes encoding surface-anchored proteins and an enterotoxin. We found evidence for dramatic, hundred-fold fluctuations in the size of the within-host population over time, which we related to the cycle of colonization and clearance. Using a newly-developed population genetics approach to detect recent transmission among hosts, we revealed evidence for recent transmission between some of our subjects, including a husband and wife both carrying populations of methicillin-resistant S. aureus (MRSA). Significance This investigation begins to paint a picture of the within-host evolution of an important bacterial pathogen during its prevailing natural state, asymptomatic carriage. These results also have wider significance as a benchmark for future systematic studies of evolution during invasive S. aureus disease.

Aeromonas detection and their toxins from drinking water from reservoirs and drinking fountains

Aeromonads are inhabitants of aquatic ecosystems and are described as being involved in intestinal disturbances and other infections. A total of 200 drinking water samples from domestic and public reservoirs and drinking fountains located in Sao Paulo (Brazil), were analyzed for the presence of Aeromonas. Samples were concentrated by membrane filtration and enriched in APW. ADA medium was used for Aeromonas isolation and colonies were confirmed by biochemical characterization. Strains isolated were tested for hemolysin and toxin production. Aeromonas was detected in 12 samples (6.0%). Aeromonas strains (96) were isolated and identified as: A. caviae (41.7%), A. hydrophila (15.7%), A. allosacharophila (10.4%), A. schubertii (1.0%) and Aeromonas spp. (31.2%). The results revealed that 70% of A. caviare, 66.7% of A. hydrophila, 80% of A. allosacharophila and 46.6% of Aeromonas spp. were hemolytic. The assay for checking production of toxins showed that 17.5% of A. caviae, 73.3% of A. hydrophila, 60% of A. allosacharophila, 100% of A. schubertii, and 33.3% of Aeromonas spp. were able to produce toxins. The results demonstrated the pathogenic potential of Aeromonas, indicating that the presence of this emerging pathogen in water systems is a public health concern.

Clonal Relationship among Atypical Enteropathogenic Escherichia coli Strains Isolated from Different Animal Species and Humans

Forty-nine typical and atypical enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) strains belonging to different serotypes and isolated from humans, pets (cats and dogs), farm animals (bovines, sheep, and rabbits), and wild animals (monkeys) were investigated for virulence markers and clonal similarity by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) and multilocus sequence typing (MLST). The virulence markers analyzed revealed that atypical EPEC strains isolated from animals have the potential to cause diarrhea in humans. A close clonal relationship between human and animal isolates was found by MLST and PFGE. These results indicate that these animals act as atypical EPEC reservoirs and may represent sources of infection for humans. Since humans also act as a reservoir of atypical EPEC strains, the cycle of mutual infection of atypical EPEC between animals and humans, mainly pets and their owners, cannot be ruled out since the transmission dynamics between the reservoirs are not yet clearly understood.

Effect of renoguanylin on hydrogen/bicarbonate ion transport in rat renal tubules

Renoguanylin (REN) is a recently described member of the guanylin family, which was first isolated from eels and is expressed in intestinal and specially kidney tissues. In the present work we evaluate the effects of REN on the mechanisms of hydrogen transport in rat renal tubules by the stationary microperfusion method. We evaluated the effect of 1 mu M and 10 mu M of renoguanylin (REN) on the reabsorption of bicarbonate in proximal and distal segments and found that there was a significant reduction in bicarbonate reabsorption. In proximal segments, REN promoted a significant effect at both 1 and 10 mu M concentrations. Comparing control and REN concentration of 1 mu M, JHCO(3)(-) . nmol cm(-2) s(-1) -1,76 +/- 0.11(control) x 1,29 +/- 0,08(REN) 10 mu m: P<0.05, was obtained. In distal segments the effect of both concentrations of REN was also effective, being significant e.g. at a concentration of 1 mu M (JHCO(3)(-), nmol cm(-2) s(-1) -0.80 +/- 0.07(control) x 0.60 +/- 0.06(REN) 1 mu m; P<0.05), although at a lower level than in the proximal tubule. Our results suggest that the action of REN on hydrogen transport involves the inhibition of Na(+)/H(+) exchanger and H(+)-ATPase in the luminal membrane of the perfused tubules by a PKG dependent pathway. (c) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Quantitative Detection of Enterotoxigenic Bacteroides fragilis Subtypes Isolated from Children with and without Diarrhea

A rapid real-time PCR ( RT-PCR) approach was developed to detect the bft gene subtypes in Bacteroides fragilis isolated from fecal samples. DNA obtained from diarrhea (110) and nondiarrhea (150) samples was evaluated. Subtype 1 was observed in 9 (8.2%) diarrhea and 7 (4.7%) nondiarrhea samples. Subtype 2 was not detected in any DNA samples, and subtype 3 was observed in only 1 diarrhea sample. The presence of the bft-1 gene did not show any statistically significant differences between the groups of children. This technique could be used to evaluate a possible correlation between disease and the presence of B. fragilis enterotoxin.

Structure and Calcium-Binding Activity of LipL32, the Major Surface Antigen of Pathogenic Leptospira sp.

Leptospixosis, a spirochaetal zoonotic disease caused by Leptospira, has been recognized as an important emerging infectious disease. LipL32 is the major exposed outer membrane protein found exclusively in pathogenic leptospires, where it accounts for up to 75% of the total outer membrane proteins. It is highly immunogenic, and recent studies have implicated LipL32 as an extracellular matrix binding protein, interacting with collagens, fibronectin, and laminin. In order to better understand the biological role and the structural requirements for the function of this important lipoprotein, we have determined the 2.25-angstrom-resolution structure of recombinant LipL32 protein corresponding to residues 21-272 of the wild-type protein (LipL32(21-272)). The LipL32(21-272) monomer is made of a jelly-roll fold core from which several peripheral secondary structures protrude. LipL32(21-272) is structurally similar to several other jelly-roll proteins, some of which bind calcium ions and extracellular matrix proteins. Indeed, spectroscopic data (circular dichroism, intrinsic tryptophan fluorescence, and extrinsic 1-amino-2-naphthol-4-sulfonic acid fluorescence) confirmed the calcium-binding properties of LipL32(21-272). Ca(2+) binding resulted in a significant increase in the thermal stability of the protein, and binding was specific for Ca(2+) as no structural or stability perturbations were observed for Mg(2+), Zn(2+), or Cu(2+). Careful examination of the crystal lographic structure suggests the locations of putative regions that could mediate Ca(2+) binding as well as binding to other interacting host proteins, such as collagens, fibronectin, and lamixidn. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Role of phospholipase A(2) and tyrosine kinase in Clostridium difficile toxin A-induced disruption of epithelial integrity, histologic inflammatory damage and intestinal secretion

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)