Adenovirus-based exogenous gene expression in mammalian cells

Thesis (Ph.D.)--Brock University, 2010.

Le rôle et la régulation du pyroglutamylated RF-amide peptide dans le tissu adipeux lors de l’obésité

L’obésité est définie comme un surplus de masse adipeuse. Cette condition représente un problème de santé publique devenu pandémique dans les pays industrialisés. Elle prédispose à des maladies potentiellement mortelles comme le diabète de type 2, les maladies cardiovasculaires et la stéatose hépatique non-alcoolique. L’accumulation du tissu adipeux intra-abdominal, formé d’adipocytes, est corrélée avec la résistance à l’insuline. L’augmentation de la masse adipeuse se fait par l’hyperplasie des préadipocytes, la différenciation des préadipocytes en adipocytes et l’hypertrophie des adipocytes. La différenciation des préadipocytes se fait selon l’adipogenèse qui est régulée par une multitude de facteurs, mais qui est inhibée pas les stimuli inflammatoires qui sont aussi responsables de la résistance à l’insuline et de l’apparition des problèmes de santé liés à l’obésité. Nous avons identifié un nouveau système de régulation autocrine/paracrine de l’adipogenèse dans les cellules du tissu adipeux. Le pyroglutamylated RF-amide peptide (QRFP), qui était connu pour son rôle dans la régulation de l’appétit, est un activateur de l’adipogenèse par l’activation de son récepteur, le G protein-coupled receptor 103 (GPR103). Le QRFP est exprimé dans les macrophages et les adipocytes alors que le GPR103 de sous-type b est exprimé dans les adipocytes seulement. Un traitement des adipocytes avec le QRFP augmente le captage des acides gras, l’accumulation de lipides ainsi que l’expression et l’activité de l’enzyme LPL. Le QRFP augmente aussi l’expression des gènes des transporteurs d’acides gras CD36 et FATP1, de l’enzyme activatrice d’acides gras ACSL1 et des facteurs de transcription PPAR-γ et C/EBP-α, qui sont tous impliqués dans l’adipogenèse. En plus de ses effets sur l’adipogenèse, le QRFP possède aussi un effet inhibiteur sur l’activité lipolytique induite par les catécholamines. Nous avons montré que l’expression du QRFP est diminuée dans le tissu adipeux des souris obèses. Selon nos résultats, cette diminution pourrait être expliquée par une augmentation des endotoxines circulantes chez les obèses, appelée endotoxémie métabolique, qui agirait, entre autres, par l’induction des interférons dans les macrophages. Les voies de signalisation de ces effets ont aussi été identifiées. Nous avons montré un autre exemple de stimulus inflammatoire qui régule les signaux adipogènes à la baisse.

Points quantiques : caractérisation et applications en sciences pharmaceutiques

L’imagerie médicale a longtemps été limitée à cause des performances médiocres des fluorophores organiques. Récemment la recherche sur les nanocristaux semi-conducteurs a grandement contribué à l’élargissement de la gamme d’applications de la luminescence dans les domaines de l’imagerie et du diagnostic. Les points quantiques (QDs) sont des nanocristaux de taille similaire aux protéines (2-10 nm) dont la longueur d’onde d’émission dépend de leur taille et de leur composition. Le fait que leur surface peut être fonctionnalisée facilement avec des biomolécules rend leur application particulièrement attrayante dans le milieu biologique. Des QDs de structure « coeur-coquille » ont été synthétisés selon nos besoins en longueur d’onde d’émission. Dans un premier article nous avons modifié la surface des QDs avec des petites molécules bi-fonctionnelles portant des groupes amines, carboxyles ou zwitterions. L’effet de la charge a été analysé sur le mode d’entrée des QDs dans deux types cellulaires. À l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques spécifiques à certains modes d’internalisation, nous avons déterminé le mode d’internalisation prédominant. L’endocytose par les radeaux lipidiques représente le mode d’entrée le plus employé pour ces QDs de tailles similaires. D’autres modes participent également, mais à des degrés moindres. Des disparités dans les modes d’entrée ont été observées selon le ligand de surface. Nous avons ensuite analysé l’effet de l’agglomération de différents QDs sur leur internalisation dans des cellules microgliales. La caractérisation des agglomérats dans le milieu de culture cellulaire a été faite par la technique de fractionnement par couplage flux-force (AF4) associé à un détecteur de diffusion de la lumière. En fonction du ligand de surface et de la présence ou non de protéines du sérum, chacun des types de QDs se sont agglomérés de façon différente. À l'aide d’inhibiteur des modes d’internalisation, nous avons corrélé les données de tailles d’agglomérats avec leur mode d’entrée cellulaire. Les cellules microgliales sont les cellules immunitaires du système nerveux central (CNS). Elles répondent aux blessures ou à la présence d’inflammagènes en relâchant des cytokines pro-inflammatoires. Une inflammation non contrôlée du CNS peut conduire à la neurodégénérescence neuronale et est souvent observée dans les cas de maladies chroniques. Nous nous sommes intéressés au développement d’un nanosenseur pour mesurer des biomarqueurs du début de l’inflammation. Les méthodes classiques pour étudier l’inflammation consistent à mesurer le niveau de protéines ou molécules relâchées par les cellules stressées (par exemple monoxyde d’azote, IL-1β). Bien que précises, ces méthodes ne mesurent qu’indirectement l’activité de la caspase-1, responsable de la libération du l’IL-1β. De plus ces méthode ne peuvent pas être utilisées avec des cellules vivantes. Nous avons construit un nanosenseur basé sur le FRET entre un QD et un fluorophore organique reliés entre eux par un peptide qui est spécifiquement clivé par la caspase-1. Pour induire l’inflammation, nous avons utilisé des molécules de lipopolysaccharides (LPS). La molécule de LPS est amphiphile. Dans l’eau le LPS forme des nanoparticules, avec des régions hydrophobes à l’intérieure. Nous avons incorporé des QDs dans ces régions ce qui nous a permis de suivre le cheminement du LPS dans les cellules microgliales. Les LPS-QDs sont internalisés spécifiquement par les récepteurs TLR-4 à la surface des microglies. Le nanosenseur s’est montré fonctionnel dans la détermination de l’activité de la caspase-1 dans cellules microgliales activées par le LPS. Éventuellement, le senseur permettrait d’observer en temps réel l’effet de thérapies ciblant l’inflammation, sur l’activité de la caspase-1.

Le rôle du récepteur B1 des kinines dans l'insulite et dans les complications du diabète de type 1 dans un modèle de choc spectique

Les kinines sont des peptides vasoactifs et des neuromédiateurs centraux impliqués dans le contrôle cardiovasculaire, la douleur et l’inflammation. Leurs actions sont relayées par deux types de récepteurs couplés aux protéines G : le récepteur B2 (RB2), constitutif, et le récepteur B1 (RB1), inductible en présence de lésions tissulaires, de cytokines pro-inflammatoires, d’endotoxines bactériennes et dans certaines pathologies tel que le diabète. Le diabète sucré augmente à l’échelle mondiale et son étiologie est complexe; il aggrave les infections sévères et augmente la mortalité par hyperbactériémie résistante à un contrôle thérapeutique et une prise en charge en soins intensifs. Les décès surviennent dans la grande majorité des cas à la suite de l'apparition d'une coagulation intra- vasculaire disséminée (CIVD). Ce projet a pour but d’étudier le rôle du RB1 dans la CIVD dans un modèle de diabète de type 1 induit par la streptozotocine (STZ) (Article 1) et dans l’insulite (Article 2). La CIVD est produite par l’injection de lipopolysaccharide (LPS, 2 mg/kg, i.p.), 4 jours après le traitement à la STZ (65 mg/kg, i.p.). Dans le premier article, nous avons montré une augmentation significative de l'œdème et de la perméabilité vasculaire par le bleu d’Évans dans le rein, le poumon, le coeur et le foie chez les rats traités au LPS et/ou à la STZ, une situation qui favorise une hémoconcentration et le développement d'un état d'hypercoagulabilité. Nous avons aussi montré la présence d'indices de thrombus et de lésions tissulaires dans l'étude histologique ainsi qu’une augmentation de l'expression du RB1 dans le coeur, le rein et les plaquettes sanguines. Un traitement avec l’antagoniste du RB1, le SSR240612, a corrigé l’apparition de ces anomalies et a rendu normale la glycémie chez les rats STZ et l’hyperthermie induite par le LPS. De même, le SSR240612 a nettement amélioré la survie des animaux. Les bénéfices du SSR240612 ont été reproduits par l’inhibition de la iNOS avec le 1400W et de la COX-2 avec l’acide niflumique, suggérant que les médiateurs de ces enzymes pro-inflammatoires agissent en aval du RB1.Dans le deuxième article, le rat STZ est traité du jour 4 au jour 7 avec le SSR240612 (10 mg/kg/jr per os). Cet antagoniste du RB1 bloque l’infiltration du pancréas par les macrophages et les lymphocytes TCD4+ qui sont porteurs du RB1. L’antagoniste prévient aussi l’augmentation de l’expression de la iNOS, du TNF-α, du RB1 et du TRPV1 dans le pancréas des rats diabétiques. Le traitement avec l’antagoniste du RB1 a limité la perte des cellules β des îlots de Langerhans et a corrigé l’hypoinsulinémie et l’hyperglycémie. Ces deux études mettent en lumière un rôle important du RB1 dans la létalité associée au choc septique, à la thrombose et à l’insulite. Par conséquent, le RB1 représente une cible thérapeutique prometteuse dans le traitement du diabète et de ses complications.

Screening of bacteria to produce polyhydroxyalkanoates from xylose

Although xylose is a major constituent of lignocellulosic feedstock and the second most abundant sugar in nature, only 22% of 3,152 screened bacterial isolates showed significant growth in xylose in 24 h. Of those 684, only 24% accumulated polyhydroxyalkanoates after 72 h. A mangrove isolate, identified as Bacillus sp. MA3.3, yielded the best results in literature thus far for Gram-positive strains in experiments with glucose and xylose as the sole carbon source. When glucose or xylose were supplied, poly-3-hydroxybutyrate (PHB) contents of cell dry weight were, respectively, 62 and 64%, PHB yield 0.25 and 0.24 g g(-1) and PHB productivity (P(PHB)) 0.10 and 0.06 g l(-1) h(-1). This 40% P(PHB) difference may be related to the theoretical ATP production per 3-hydroxybutyrate (3HB) monomer calculated as 3 mol mol(-1) for xylose, less than half of the ATP/3HB produced from glucose (7 mol mol(-1)). In PHB production using sugar mixtures, all parameters were strongly reduced due to carbon catabolite repression. PHB production using Gram-positive strains is particularly interesting for medical applications because these bacteria do not produce lipopolysaccharide endotoxins which can induce immunogenic reactions. Moreover, the combination of inexpensive substrates and products of more value may lead to the economical sustainability of industrial PHB production.

Análise imuno-histoquímica das proteínas VEGF e HIF-1α na doença periodontal

Periodontal disease is a complex inflammatory and infectious condition that immune host, front of the microbial aggressions, can lead to disease progression, resulting in tissue destruction. The tissue damage induces the release of regulatory molecules, which protective roles and / or destructive, including proteins VEGF (vascular endothelial growth factor vascular) and HIF-1 α (hypoxia-induced factor α -1). Thus, this study investigated, quantitatively and comparatively, the immunohistochemical expression of VEGF (vascular endothelial growth factor) and HIF-1 α (hypoxia induced factor 1-α), proteins involved in inflammation, angiogenesis and hypoxia, in human gingival tissues. Therefore, 75 samples of gingival tissues were examined. Thirty samples were chronic periodontitis, 30 with chronic gingivitis and 15 healthy gingival. After sections analysis, positives and negatives inflammatory and endothelial cells in the connective tissue were counted and converted into percentage. Data were statistically analyzed using Kruskal-Wallis test and Spearman correlation. The results showed that both proteins marked. It was observed higher immunoreactivity for HIF-1 α at chronic gingivitis and periodontitis specimens compared to healthy sites, however, no statistically significant differences were observed among them (p>0.05). The VEGF immunostaining showed similarity among the cases of periodontitis, gingivitis and healthy gingiva. Moderate and positive correlation statistically significant differences were verified for the expressions of VEGF and HIF-1α in gingival health (r = 0,529, p = 0.04). Thus, it can be conclude that possibly the route of HIF-1 α, is activated in periodontal disease may have involvement of the protein in pathogenesis and progression of disease, and that activation of VEGF, can be in addition to being triggered transcription by HIF-1 α may be also influenced by other additional factors such as the action of periodontal microorganisms endotoxins

Lipopolysaccharide infusion up-regulates hepcidin mRNA expression in equine liver

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Antigenicity of Primary Endodontic Infection against Macrophages by the Levels of PGE(2) Production

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Efficacy of Endodontic Treatment for Endotoxin Reduction in Primarily Infected Root Canals and Evaluation of Cytotoxic Effects

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

In vitro evaluation of the action of irrigating solutions associated with intracanal medications on Escherichia coli and its endotoxin in root canals

Objective: The purpose of this study was to evaluate the efficacy of auxiliary chemical substances and intracanal medications on Escherichia coli and its endotoxin in root canals. Material and Methods: Teeth were contaminated with a suspension of E. coli for 14 days and divided into 3 groups according to the auxiliary chemical substance used: G1) 2.5% sodium hypochlorite (NaOCl); G2) 2% chlorhexidine gel (CLX); G3) pyrogen-free solution. After, these groups were subdivided according to the intracanal medication (ICM): A) Calcium hydroxide paste (Calen (R)), B) polymyxin B, and C) Calcium hydroxide paste+2% CLX gel. For the control group (G4), pyrogen-free saline solution was used without application of intracanal medication. Samples of the root canal content were collected immediately after biomechanical preparation (BMP), at 7 days after BMP, after 14 days of intracanal medication activity, and 7 days after removal of intracanal medication. The following aspects were evaluated for all collections: a) antimicrobial activity; b) quantification of endotoxin by the limulus Amebocyte lysate test (LAL). Results were analyzed by the kruskal-wallis and Dunn's tests at 5% significance level. Results: The 2.5% NaOCl and CLX were able to eliminate E. coli from root canal lumen and reduced the amount of endotoxin compared to saline. Conclusions: It was concluded that 2.5% NaOCl and CLX were effective in eliminating E. coli. Only the studied intracanal medications were to reduce the amount of endotoxin present in the root canals, regardless of the irrigant used.

Action of propolis and medications against Escherichia coli and endotoxin in root canals

This study evaluated the action of propolis and intracanal medications against Escherichia coli and endotoxin. Forty-eight dental roots were contaminated with E. coli. The root canals were instrumented with propolis and divided into groups according to the type of intracanal medication: Ca(OH)(2), polymyxin B, or Ca(OH)(2) + 2% chlorhexidine gel. In the control group, saline solution was used without application of intracanal medication. Counts of colony-forming units were carried out and the endotoxin was quantified by the chromogenic Limulus amobocyte lysate assay. The results were evaluated by analysis of variance and the Dunn test (5%). Root canal irrigation with propolis was effective to completely eliminate E. coli and reduce the amount of endotoxins. All intracanal medications contributed to the significant decrease in endotoxins. Only intracanal medications may reduce the amount of endotoxins in the root canals. The greatest efficacy was observed for medications containing Ca(OH)(2). (Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2010;110:e70-e74)

Cara inchada of cattle, an infectious, apparently soil antibiotics-dependant periodontitis in Brazil

O objetivo desta revisão das pesquisas sobre a cara inchada dos bovinos (CI), realizadas no decorrer dos últimos 30 anos, é de elucidar melhor a sua etiologia. A CI geralmente tem sido considerada de origem nutricional, causada primariamente por deficiência ou desequilíbrio mineral. A doença caracteriza-se por uma periodontite rapidamente progressiva, que afeta os tecidos peridentários a nível dos premolares e molares no período de erupção dos dentes e que se inicia geralmente em bezerros jovens. A doença causou grandes perdas econômicas aos pecuaristas da Região Centro-Oeste do Brasil, nas décadas de 1960 e 1970, com a ocupação de novas terras para criação de gado. O freqüente abaulamento lateral dos ossos maxilares nos bezerros, que deu à doença o nome popular de cara inchada, foi demonstrado ser conseqüente à periostite crônica ossificante resultante da alveolite purulenta da CI. Das lesões peridentárias foi isolado, em grande número, Bacteroides melaninogenicus, sempre junto com Actinomyces (Corynebacterium) pyogenes. Bactérias classificadas como pertencentes ao grupo sacarolí-tico e não-sacarolítico dos pigmentados de negro Bacteroides melaninogenicus e Bacteroides spp também foram isoladas, em pequeno número, de bovinos jovens sadios de fazendas CI-negativas. Ensaios in vitro mostraram que os antibióticos estreptomicina e actinomicina, bem como os sobrenadantes de cultivos de actinomicetos do solo de fazendas CI-positivas, aplicadas nas bactérias ensaiadas em concentrações subinibidoras, aumentaram significativamente (até 10 vezes) a aderência de B.melaninogenicus a células epiteliais da gengiva bovina. Esses antibióticos são produzidos no solo em conseqüência de um aumento do número de actinomicetos, incluindo os do gênero Streptomyces, quando há modificação de sua microbiota em áreas previamente ocupadas por mata virgem ou vegetação natural de Cerrado, que foram cultivadas pela primeira vez na formação de pastagem para o gado. em face da epidemiologia da CI, há fortes evidências de que a ingestão desses antibióticos pelos bovinos, junto com a forrageira, seja importante fator desencadeante para o desenvolvimento da periodontite. Através do aumento da aderência de B. melaninogenicus ao epitélio da gengiva marginal, em face da ingestão dos antibióticos pelos animais, as bactérias conseguem colonizar, formar a placa bacteriana e tornar-se patogênicas. Há evidência de que o fator desencadeante (aparentemente, os antibióticos) esteja também presente no leite de vacas-mães de bezerros afetados pela CI. Foi demonstrado que as bactérias envolvidas na periodontite produzem enzimas e endotoxinas capazes de ação destrutiva sobre os tecidos peridentários. A epidemiologia da CI, com a diminuição de sua incidência e o seu desaparecimento no decorrer dos anos, pode ser explicada pelo fato de que o prévio equílibrio da microbiota no solo virgem foi alcançado novamente e a produção dos antibióticos se reduziu. Desta maneira, a CI deve ser considerada como uma periodontite infecciosa multifatorial, causada sobretudo por bactérias anaeróbias pertencentes ao grupo Bacteroides melaninogenicus e, ao que tudo indica, desencadeada pela ingestão contínua, com a forrageira, de concentrações subinibidoras de antibióticos de solos recentememente cultivados. Esta hipótese é reforçada pela observação recente de novos surtos de CI, em áreas anteriormente positivas para a doença, em conseqüência da reforma de pastagens e capineiras após muitos anos. A natureza infecciosa da CI-periodontite foi confirmada através de experimento, em que virginiamicina mostrou-se eficaz no tratamento oral de bovinos afetados pela doença. Os antibióticos espiramicina e virginiamicina, usados como aditivos em suplementos minerais no campo, mostraram-se eficientes na prevenção da CI.

Radiographic and microbiologic evaluation of posttreatment apical and periapical repair of root canals of dogs' teeth with experimentally induced chronic lesion

The objective of the present study was to evaluate radiographically and bacteriologically apical and periapical repair in dogs' teeth with induced chronic periapical lesions with the use of two different operative techniques (techniques 1 and 2). The study was conducted on 40 root canals of upper and lower premolars from two dogs aged approximately 12 months. Periapical lesions were induced by leaving the root canals exposed to the oral environment for 5 days and then sealing them with zinc oxide-eugenol for 45 days. After this period, radiographic examination revealed the occurrence of a radiolucent lesion and endodontic treatment was started. The two techniques did not differ in terms of chemomechanical preparation, final filling, or type of cement, but differed in terms of irrigating solution and the presence of an antibacterial dressing. Thus 4% to 6% hypochlorite and hydrogen peroxide (10 volumes) were used in technique 1 during chemomechanical preparation and an antibacterial dressing based on calcium hydroxide was applied between sessions, whereas Dakin's fluid (0.5% sodium hypochlorite solution) and a final filling with no antibacterial dressing were used in technique 2. After chemomechanical preparation, the root canals were filled with gutta-percha cones and Sealapex (Sealapex-Sybron, Kerr, Sao Paulo, Brazil), and the animals were killed 270 days after the final filling. Blocks were cut into 6-μm sections and stained by the Brown and Brenn method. Radiographic, histomicrobiologic and statistical analysis permitted us to conclude the following: radiographically there was a marked reduction or even the disappearance of the radiolucent area present before treatment with greater success in the group treated with technique 1 (group I) than in the group treated with technique 2 (group II); the extent of bacterial invasion of dentinal tubules was greater and more intense in group II than in group I; and the amount of microorganisms detected in the ramifications of the apical delta and in the lumen of the root canal was intense in group II and mild or absent in group I. © 1994.

Diversity of cry genes and genetic characterization of Bacillus thuringiensis isolated from Brazil

Two hundred and eighteen Bacillus thuringiensis isolates from Brazil were characterized by the presence of crystal protein genes by PCR with primers specific to different cry and cyt genes. Among these isolates, 95 were selected according to their geographic origin for genetic characterization with the 16S rRNA gene, RAPD, and plasmid profile. Isolates containing cryl genes were the most abundant (48%) followed by the cry11 and cyt (7%) and cry8 genes (2%). Finally, 40.3% of the isolates did not produce any PCR product. The plasmid profile and RAPD analysis showed a remarkable diversity among the isolates of B. thuringiensis not observed in the 16S rRNA gene. These results suggest that the genetic diversity of B. thuringiensis species results from the influence of different ecological factors and spatial separation between strains generated by the conquest of different habitats.