G551D CF mice display an abnormal host response and have impaired clearance of Pseudomonas lung disease

Several cystic fibrosis (CF) mouse models demonstrate an increased susceptibility to Pseudomonas aeruginosa lung infection, characterized by excessive inflammation and high rates of mortality. Here we developed a model of chronic P. aeruginosa lung disease in mice homozygous for the murine CF transmembrane conductance regulator G551D mutation that provides an excellent model for CF lung disease. After 3 days of infection with mucoid P. aeruginosa entrapped in agar beads, the G551D animals lost substantially more body weight than non-CF control animals and were less able to control the infection, harboring over 40-fold more bacteria in the lung. The airways of infected G551D animals contained altered concentrations of the inflammatory mediators tumor necrosis factor-alpha, KC/N51, and macrophage inflammatory protein-2 during the first 2 days of infection, suggesting that an ineffective inflammatory response is partly responsible for the clearance defect.

The multicopper oxidase of Pseudomonas aeruginosa is a ferroxidase with a central role in iron acquisition

Recently it has been observed that multicopper oxidases are present in a number of microbial genomes, raising the question of their function in prokaryotes. Here we describe the analysis of an mco mutant from the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa. Unlike wild-type Pseudomonas aeruginosa, the mco mutant was unable to grow aerobically on minimal media with Fe(II) as sole iron source. In contrast, both the wild-type and mutant strain were able to grow either anaerobically via denitrification with Fe(II) or aerobically with Fe(III). Analysis of iron uptake showed that the mco mutant was impaired in Fe(II) uptake but unaffected in Fe(III) uptake. Purification and analysis of the MCO protein confirmed ferroxidase activity. Taken together, these data show that the mco gene encodes a multicopper oxidase that is involved in the oxidation of Fe(II) to Fe(III) subsequent to its acquisition by the cell. In view of the widespread distribution of the mco gene in bacteria, it is suggested that an iron acquisition mechanism involving multicopper oxidases may be an important and hitherto unrecognized feature of bacterial pathogenicity.

Differential regulation of twitching motility and elastase production by Vfr in Pseudomonas aeruginosa

Vfr, a homolog of Escherichia coli cyclic AMP (cAMP) receptor protein, has been shown to regulate quorum sensing, exotoxin A production, and regA transcription in Pseudomonas aeruginosa. We identified a twitching motility-defective mutant that carries a transposon insertion in vfr and confirmed that vfr is required for twitching motility by construction of an independent allelic deletion-replacement mutant of vfr that exhibited the same phenotype, as well as by the restoration of normal twitching motility by complementation of these mutants with wild-type vfr. Vfr-null mutants exhibited severely reduced twitching motility with barely detectable levels of type IV pili, as well as loss of elastase production and altered pyocyanin production. We also identified reduced-twitching variants of quorum-sensing mutants (PAK lasl::Tc) with a spontaneous deletion in vfr (S. A. Beatson, C. B. Whitchurch, A. B. T. Semmler, and J. S. Mattick, J. Bacteriol., 184:3598-3604,2002), the net result of which was the loss of five residues (EQERS) from the putative cAMP-binding pocket or Vfr. This allele (VfrDeltaEQERS) was capable of restoring elastase and pyocyanin production to wild-type levels in vfr-null mutants but not their defects in twitching motility. Furthermore, structural analysis of Vfr and VfrDeltaEQERS in relation to E. coli CRP suggests that Vfr is capable of binding both cAMP and cyclic GMP whereas VfrDeltaEQERS is only capable of responding to cAMP. We suggest that Vfr controls twitching motility and quorum sensing via independent pathways in response to these different signals, bound by the same cyclic nucleotide monophosphate-binding pocket.

Quorum sensing is not required for twitching motility in Pseudomonas aeruginosa

It has been reported that mutations in the quorum-sensing genes lasI and rhlI in Pseudomonas aeruginosa result in, among many other things, loss of twitching motility (A. Glessner, R. S. Smith, B. H. Iglewski, and J. B. Robinson, J. Bacteriol. 181:1623-1629, 1999). We constructed knockouts of lasI and rhlI and the corresponding regulatory genes lasR and rhlR and found no effect on twitching motility. However, twitching-defective variants accumulated during culturing of lasI and rhlI mutants. Further analysis showed that the stable twitching-defective variants of lasI and rhlI mutants had arisen as a consequence of secondary mutations in vfr and algR, respectively, both of which encode key regulators affecting a variety of phenotypes, including twitching motility. In addition, when grown in shaking broth culture, lasI and rhlI mutants, but not the wild-type parent, also accumulated unstable variants that lacked both twitching motility and swimming motility and appeared to be identical in phenotype to the S1 and S2 variants that were recently reported to occur at high frequencies in P. aeruginosa strains grown as a biofilm or in static broth culture (E. Deziel, Y. Comeau, and R. Villemur, J. Bacteriol. 183:1195-1204, 2001). These results indicate that mutations in one regulatory system may create distortions that select during subsequent culturing for compensatory mutations in other regulatory genes within the cellular network. This problem may have compromised some past studies of regulatory hierarchies controlled by quorum sensing and of bacterial regulatory systems in general.

Estudo da corrosão dos aços AISI 1010 e AISI 316L em soluções com elevado teor de cloreto e em ácido naftênico

A mudança no mercado global do petróleo nos últimos anos, com o declínio das reservas de óleo leve, têm forçado a busca por novos campos petrolíferos em ambientes mais remotos, como nos campos localizados na camada pré-sal, e a exploração de óleos pesados que possuem elevado teor de ácidos naftênicos. Isso acarreta em grandes desafios para a previsão do desempenho de materiais frente às novas condições ambientais em que estão inseridos. No presente trabalho, o comportamento da corrosão do aço carbono AISI 1010 e do aço inoxidável AISI 316L foi estudado em soluções aquosas com elevado teor de cloreto e em solução de ácido naftênico ciclopentanóico a fim de ter melhor entendimento da ação dessas espécies no processo de corrosão e simular a corrosão pela água de produção na indústria petrolífera. Foram aplicadas as técnicas de potencial de circuito aberto, polarização potenciodinâmica, voltametria cíclica, espectroscopia de impedância eletroquímica, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica, usadas, em cada caso, de acordo com a conveniência. O aumento da [Cl-] na faixa de 1,2–2,8 mol.L-1 não altera os processos catódicos e anódicos perto do Ecorr para os aços AISI 1010 e AISI 316L. Em condições de sobrepotenciais afastados do Ecorr, o aumento de [Cl-] aumenta os processos oxidativos de corrosão, o que é expresso pelas maiores densidades de corrente e carga anódica e aumento da perda de massa sofrida pelos eletrodos de ambos os aços. Portanto, os danos da corrosão são mais intensos quando se aumenta a [Cl-]. O aço AISI 1010 é ativo nas soluções de NaCl e a corrosão se propaga livremente de forma uniforme. Para o aço AISI 316L, uma ampla faixa de passividade pode ser vista nas soluções de NaCl; no Epit ocorre a ruptura do filme passivo e o crescimento de pites estáveis. Após 24 h de imersão em soluções de sulfato de sódio (branco) e de ácido naftênico ciclopentanóico ocorre crescimento de filme de óxido e as fases α-Fe2O3, Fe3O4 e δ-FeO(OH) foram identificadas nos espécimes de aço AISI 1010 e Fe3O4 foi identificado nos defeitos do filme prévio presente na superfície do aço AISI 316L. Os filmes formados em solução de ácido ciclopentanóico possuem menor resistência à polarização, maior rugosidade e maior taxa de corrosão quando comparado aos filmes crescidos na solução branco, para ambos os aços. A presença do ácido naftênico muda a forma como a reação de corrosão se procede e contribui para o aumento da corrosão. A corrosão naftênica foi mais pronunciada no aço carbono porque a presença dos elementos de liga no aço inox reduzem o número de sítios ativos ricos em Fe e tornam menos oportuna a ligação do Fe com o naftenato.

Estudo da Influência do Número de Acidez Total e Teor de Enxofre Total nas Frações Destiladas no Processo de Corrosão em Aços do Tipo AISI 1020 e AISI 316

Os danos causados pelos processos corrosivos em equipamentos presentes nas refinarias de petróleo, durante as destilações, foram descritos inicialmente em 1920. Inúmeras são as referências reportando estudos de processos corrosivos envolvendo tanto os ácidos naftênicos como os compostos sulfurados; em contrapartida, raras são as fontes de estudo envolvendo simultaneamente ambos. Neste trabalho, escolheram-se dois tipos de óleos: um óleo A - com alto teor de enxofre e um petróleo B com elevada acidez. Fez-se então um blend 50/50 em volume obtendo assim o óleo C para verificar a influência tanto da acidez quanto dos teores de enxofre nos processos corrosivos pelos cortes destes óleos. Após a destilação das três amostras, os derivados obtidos foram caracterizados e submetidos aos testes laboratoriais de corrosão. Os cortes do petróleo A apresentaram teores de enxofre e taxas de corrosão crescentes em função do aumento da temperatura final dos derivados, apresentando uma corrosão máxima de 1,66 mm/ano e produtos de corrosão como troilita (FeS) e pirrota (Fe1-xS). As frações de B apresentaram altos valores de NAT na faixa de temperatura de 220-400 °C, enquanto as taxas de corrosão foram de 0,83 mm/ano para esta faixa de temperatura; os produtos de corrosão encontrados foram o óxido de ferro (Fe2O3) e goetite (α-FeOOH). Por fim, os derivados do blend C, apresentaram propriedades intermediárias aos cortes anteriores o que corroborou para taxas de corrosão menores de 0,50 mm/ano até uma temperatura de 300 °C, expondo assim, a eficiência em utilizar a técnica de misturas de petróleos para o refino.

Hidropsia endolinfática experimental sob ação de inibidor da óxido nítrico sintase tipo II: avaliação com emissões otoacústicas e eletrococleografia

No modelo experimental de hidropsia endolinfática há redução na amplitude das emissões otoacústicas produtos de distorção (EOAPD) e elevação nos limiares eletrofisiológicos na eletrococleografia. Estudos mostraram que há expressão da óxido nítrico sintase tipo II (ONS II) na cóclea com hidropsia, sugerindo a participação do óxido nítrico (ON) na patogênese desta doença. O objetivo deste trabalho foi avaliar a ação de um inibidor da ONS II nas EOAPD e eletrococleografia em cobaias com hidropisia endolinfática experimental. MATERIAL E MÉTODOS: Foram estudadas 16 cobaias nas quais se induziu hidropsia endolinfática experimental por obliteração do ducto e saco endolinfático na orelha direita durante 16 semanas, divididas em dois grupos: oito cobaias recebendo um inibidor da ONS II, a aminoguanidina, por via oral e um grupo de oito cobaias como controle. Comparamos as amplitudes das EOAPD nas médias geométricas de freqüências de 1062, 2187, 4375 e 7000Hz, os limiares eletrofisiológicos nas freqüências de 1000, 2000, 4000 e 6000Hz e a relação entre os potenciais de somação e de ação (PS/PA) entre os grupos. RESULTADOS: Não houve diferença significante nas EOAPD e na relação PS/PA entre os grupos. O grupo que recebeu a aminoguanidina apresentou menor elevação nos limiares eletrofisiológicos nas freqüências de 2000 (p<0,05) e 6000 Hz (p<0,05) na 12ª semana e nas freqüências de 1000 (p<0,05), 2000 (p<0,001), 4000 (p<0,001) e 6000Hz (p<0,001) na 16ª semana. CONCLUSÕES: O inibidor da ONS II reduziu a elevação dos limiares eletrofisiológicos na eletrococleografia na hidropsia endolinfática experimental.