Simple and clean determination of tetracyclines by flow injection analysis

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Tetracyclines inhibit microglial activation and are neuroprotective in global brain ischemia

Ischemic stroke is the most common life-threatening neurological disease and has limited therapeutic options. One component of ischemic neuronal death is inflammation. Here we show that doxycycline and minocycline, which are broad-spectrum antibiotics and have antiinflammatory effects independent of their antimicrobial activity, protect hippocampal neurons against global ischemia in gerbils. Minocycline increased the survival of CA1 pyramidal neurons from 10.5% to 77% when the treatment was started 12 h before ischemia and to 71% when the treatment was started 30 min after ischemia. The survival with corresponding pre- and posttreatment with doxycycline was 57% and 47%, respectively. Minocycline prevented completely the ischemia-induced activation of microglia and the appearance of NADPH-diaphorase reactive cells, but did not affect induction of glial acidic fibrillary protein, a marker of astrogliosis. Minocycline treatment for 4 days resulted in a 70% reduction in mRNA induction of interleukin-1β-converting enzyme, a caspase that is induced in microglia after ischemia. Likewise, expression of inducible nitric oxide synthase mRNA was attenuated by 30% in minocycline-treated animals. Our results suggest that lipid-soluble tetracyclines, doxycycline and minocycline, inhibit inflammation and are neuroprotective against ischemic stroke, even when administered after the insult. Tetracycline derivatives may have a potential use also as antiischemic compounds in humans.

The anti-inflammatory action of tetracyclines

For six decades tetracyclines have been successfully used for their broad spectrum antibiotic effects. However, non-antibiotic effects of tetracyclines have been reported. The anti-inflammatory effects of tetracycline drugs have been investigated in the context of a range of inflammatory diseases including sepsis and a number of neurodegenerative diseases. This thesis investigates the effects of a range of clinically important tetracyclines (oxytetracycline, doxycycline, minocycline and tigecycline) on the ability of the J774.2 cell line to produce nitric oxide when stimulated with the bacterial cell wall component, LPS. The proteome of J774.2 cells was analysed in response to LPS stimulation (1 µg/ml) with and without prior treatment with minocycline (50µg/ml), this allows the unbiased analysis of the cellular proteome in response to minocycline and LPS, protein spots of interest were excised and identified by nano-electrospray ionisation-linear ion trap mass spectroscopy. All of the tetracyclines that were investigated inhibited LPS-induced nitric oxide production in a dose dependent manner and this was due to the inhibition of inducible nitric oxide synthase expression. This is the first report to show that tigecycline inhibits inducible nitric oxide expression and nitric oxide production. Using two-dimensional gel electrophoresis and total protein staining eleven proteins were identified as being modulated by LPS. Of these eleven proteins; expression of some, but not all was modulated when the cells received a prior treatment with minocycline suggesting that minocycline does not completely block LPS-induced macrophage activation but probably specifically acts on particular inflammatory signaling pathways in macrophages. Three protein spots with a similar molecular weight but different pI values identified in this proteomic study were identified as ATP synthase ß chain. These different protein spots probably correspond to different phosphorylation states of the protein, suggesting that minocycline affects the balance of protein kinase and protein phosphatase activity in the immune response.

Anti-infectives

18.1 Antibiotics 18.1.1 Introduction to bacteria 18.1.2 Introduction to antibiotics 18.1.3 Inhibitors of bacterial cell wall synthesis 18.1.3.1 β-Lactams 18.1.3.2 Glycopeptides 18.1.4 Inhibitors of bacterial protein synthesis 18.1.4.1 Tetracyclines 18.1.4.2 Aminoglycosides 18.1.4.3 Chloramphenicol 18.1.4.4 Macrolides 18.1.4.5 Lincosamides 18.1.4.6 Oxalazidones 18.1.5 Inhibitors of DNA synthesis 18.2. Anti-tuberculotic drugs 18.2.1 Introduction 18.2.2 Isoniazid 18.2.3 Ethambutol 18.2.4 Rifamycin 18.2.5 Pyrazinamide 18.3. Anti-viral drugs 18.3.1 Introduction to viruses 18.3.2 Drugs used to treat herpesviruses 18.3.3 Drugs used to treat the flu 18.3.4 Drugs used to treat HIV/AIDS 18.4. Antifungal drugs 18.4.1 Introduction to Fungi 18.4.2 Antifungal drugs

Model systems for the study of drug hypersensitivity

I. It was not possible to produce anti-tetracycline antibody in laboratory animals by any of the methods tried. Tetracycline protein conjugates were prepared and characterized. It was shown that previous reports of the detection of anti-tetracycline antibody by in vitro-methods were in error. Tetracycline precipitates non-specifically with serum proteins. The anaphylactic reaction reported was the result of misinterpretation, since the observations were inconsistent with the known mechanism of anaphylaxis and the supposed antibody would not sensitize guinea pig skin. The hemagglutination reaction was not reproducible and was extremely sensitive to minute amounts of microbial contamination. Both free tetracyclines and the conjugates were found to be poor antigens.

II. Anti-aspiryl antibodies were produced in rabbits using 3 protein carriers. The method of inhibition of precipitation was used to determine the specificity of the antibody produced. ε-Aminocaproate was found to be the most effective inhibitor of the haptens tested, indicating that the combining hapten of the protein is ε-aspiryl-lysyl. Free aspirin and salicylates were poor inhibitors and did not combine with the antibody to a significant extent. The ortho group was found to participate in the binding to antibody. The average binding constants were measured.

Normal rabbit serum was acetylated by aspirin under in vitro conditions, which are similar to physiological conditions. The extent of acetylation was determined by immunochemical tests. The acetylated serum proteins were shown to be potent antigens in rabbits. It was also shown that aspiryl proteins were partially acetylated. The relation of these results to human aspirin intolerance is discussed.

III. Aspirin did not induce contact sensitivity in guinea pigs when they were immunized by techniques that induce sensitivity with other reactive compounds. The acetylation mechanism is not relevant to this type of hypersensitivity, since sensitivity is not produced by potent acetylating agents like acetyl chloride and acetic anhydride. Aspiryl chloride, a totally artificial system, is a good sensitizer. Its specificity was examined.

IV. Protein conjugates were prepared with p-aminosalicylic acid and various carriers using azo, carbodiimide and mixed anhydride coupling. These antigens were injected into rabbits and guinea pigs and no anti-hapten IgG or IgM response was obtained. Delayed hypersensitivity was produced in guinea pigs by immunization with the conjugates, and its specificity was determined. Guinea pigs were not sensitized by either injections or topical application of p-amino-salicylic acid or p-aminosalicylate.

Studies on the chemical control of psychrophilic bacterial spoilage of fish. 2 - The effect of antibiotics on the growth of psycrophilic bacteria isolated from marine fish

Among the various antibiotics tried, tetracyclines particularly chlorotetracycline (CTC), chloramphenicol and chlorostrep were found to be fairly effective at 8 and 10 p.p.m. levels. The order of sensitivity to CTC among the six genera studied was found to be Achromobacter

Caracterização molecular de isolados de Enterobacteriaceae produtores de beta-lactamases de espectro alargado (ESBLs) provenientes de suiniculturas de produção intensiva e extensiva de Portugal

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

A competitive enzyme-linked immunosorbent assay for determination of chloramphenicol

Chloramphenicol is a broad-spectrum antibiotic shown to have specific activity against a wide variety of organisms that are causative agents of several disease conditions in domestic animals. Chloramphenicol has been banned for use in food-producing animals for its serious adverse toxic effects in humans. Due to the harmful effects of chloramphenicol residues livestock products should be free of any traces of these residues. Several analytical methods are available for chloramphenicol analysis but sensitive methods are required in order to ensure that no traces of chloramphenicol residues are present in edible animal products. In order to prevent the illegal use of chloramphenicol, regulatory control of its residues in food of animal origin is essential. A competitive enzyme-linked immunosorbent assay for chloramphenicol has been locally developed and optimized for the detection of chloramphenicol in sheep serum. In the assay, chloramphenicol in the test samples and that in chloramphenicol-horseradish peroxidase conjugate compete for antibodies raised against the drug in camels and immobilized on a microtitre plate. Tetramethylbenzidine-hydrogen peroxide (TMB/H2O2) is used as chromogen-substrate system. The assay has a detection limit of 0.1 ng/mL of serum with a high specificity for chloramphenicol. Cross-reactivity with florfenicol, thiamphenicol, penicillin, tetracyclines and sulfamethazine was not observed. The assay was able to detect chloramphenicol concentrations in normal sheep serum for at least 1 week after intramuscular injection with the drug at a dose of 25 mg/kg body weight (b.w.). The assay can be used as a screening tool for chloramphenicol use in animals.

Synthesis of new Aβ-ligands useful in diagnosis of Alzheimer's disease

Alzheimer’s disease is a chronic progressive neurodegenerative disease and is the most common form of dementia (estimated 50−60% of all cases), associated with loss of memory (in particular episodic memory), cognitive decline, and behavioural and physical disability, ultimately leading to death. Alzheimer’s disease is a complex disease, mostly occurring sporadically with no apparent inheritance and being the age the main risk factor. The production and accumulation of amyloid-beta peptide in the central nervous system is a key event in the development of Alzheimer’s disease. This project is devoted to the synthesis of amyloid-beta ligands, fluorophores and blood brain barrier-transporters for diagnosis and therapy of Alzheimer’s disease. Different amyloid-beta ligands will be synthesized and their ability to interact with amyloid-beta plaques will be studied with nuclear magnetic resonance techniques and a process of lead optimization will be performed. Many natural and synthetic compounds able to interact as amyloid-beta ligands have been identified. Among them, a set of small molecules in which aromatic moieties seem to play a key role to inhibit amyloid-beta aggregation, in particular heteroaromatic polycyclic compounds such as tetracyclines. Nevertheless tetracyclines suffer from chemical instability, low water solubility and possess, in this contest, undesired anti-bacterial activity. In order to overcome these limitations, one of our goals is to synthesize tetracyclines analogues bearing a polycyclic structure with improved chemical stability and water solubility, possibly lacking antibacterial activity but conserving the ability to interact with amyloid-beta peptides. Known tetracyclines have in common a fourth cycle without an aromatic character and with different functionalisations. We aim to synthesize derivatives in which this cycle is represented by a sugar moiety, thus bearing different derivatisable positions or create derivatives in which we will increase or decrease the number of fused rings. In order to generate a potential drug-tool candidate, these molecules should also possess the correct chemical-physical characteristics. The glycidic moiety, not being directly involved in the binding, it assures further possible derivatizations, such as conjugation to others molecular entities (nanoparticles, polymeric supports, etc.), and functionalization with chemical groups able to modulate the hydro/lipophilicity. In order to be useful such compounds should perform their action within the brain, therefore they have to be able to cross the blood brain barrier, and to be somehow detected for diagnostic purposes.

Étude de la diversité génétique d’isolats québécois de Mycoplasma hyopneumoniae provenant d’infections simples ou mixtes et caractérisation de leur sensibilité aux antimicrobiens

Mycoplasma hyopneumoniae est l’agent causal de la pneumonie enzootique. On le retrouve dans plusieurs élevages de porcs à travers le monde. Même si ce micro-organisme est présent dans plusieurs troupeaux canadiens, peu d’informations sont présentement disponibles sur les isolats québécois. Un total de 160 poumons de porcs possédant des lésions de pneumonie ont été récupérés à l’abattoir, mis en culture et testés par PCR pour M. hyopneumoniae et Mycoplasma hyorhinis. D’autres pathogènes bactériens communs du porc et les virus du syndrome reproducteur et respiratoire porcin (VSRRP), de l’influenza et le circovirus porcin de type 2 (CVP2) ont été également testés. Quatre-vingt-dix pourcent des échantillons étaient positifs pour M. hyopneumoniae et 5.6% l’étaient seulement pour M. hyorhinis. Dans ces échantillons positifs pour M. hyopneumoniae, la concentration de ce mycoplasme variait de 1.17 x 105 à 3.37 x 109 génomes/mL. Vingt-cinq poumons positifs en culture ou par PCR en temps réel pour M. hyopneumoniae ont été sélectionnés, parmi ceux-ci 10 étaient en coinfection avec Pasteurella multocida, 12 avec Streptococcus suis, 9 avec CVP2 et 2 avec le VSRRP. Les analyses des nombres variables de répétitions en tandem à de multiples loci (MLVA) et PCR-polymorphisme de longueur de fragments de restriction (PCR-RFLP) de M. hyopneumoniae ont démontré une forte diversité des isolats de terrain. Par contre, il semble y avoir plus d’homogénéité à l’intérieur d’un même élevage. L’analyse MLVA a également démontré que près de la moitié des isolats possédaient moins de 55% d’homologie avec les souches vaccinales et de référence utilisées dans la présente étude. L’absence d’amplification du locus 1 de M. hyopneumoniae en MLVA a été significativement associée à une baisse de la concentration de bactérie et de la sévérité des lésions. Pour tous les isolats de M. hyopneumoniae, des concentrations minimales inhibitrices (CMI) de faibles à intermédiaires ont été obtenues envers tous les antimicrobiens testés. Les isolats possédant des CMI intermédiaires envers les tétracyclines, les macrolides et les lincosamides ont été testés pour la présence des gènes de résistance tetM, ermB et pour des mutations ponctuelles dans les gènes des protéines L4, L22 et de l’ARNr 23S. Aucun de ces gènes n’a été détecté mais la mutation ponctuelle G2057A a été identifiée. Cette mutation est responsable de la résistance intrinsèque de M. hyopneumoniae face aux macrolides à 14 carbones. Ces résultats indiquent qu’il ne semble pas y avoir de résistance acquise aux antimicrobiens parmi ces isolats. En conclusion, cette recherche a permis d’obtenir de nouvelles données scientifiques sur les isolats québécois de M. hyopneumoniae.

Essai d’amélioration du taux de rétention de la tétracycline dans un polymère à empreinte moléculaire formé de co-polymères fonctionnalisés de l’acide lactique

Le vétérinaire aide le producteur laitier à garder son troupeau en santé. Lorsqu’une vache est malade, il peut prescrire des antibiotiques. Le cas échéant, le lait de la vache traitée aux antibiotiques est jeté. Il n’est donc pas vendu pour consommation. Tout le lait produit est analysé avant d’être pasteurisé et transformé afin de s’assurer que les produits laitiers ne contiennent pas de résidus d’antibiotiques. Si les analyses indiquent que le lait renferme des traces d’antibiotiques, il est jeté et le producteur en cause doit assumer la perte. Les épreuves de dépistage actuelles de ces résidus médicamenteux sont onéreuses et inapplicables sur le terrain. Pour résoudre cette problématique aux pieds de la vache, la solution proposée dans ce projet est la fabrication d’un kit de détection basé sur les polymères à empreinte moléculaire. Il s’agit de polymères dont la conformation moléculaire est complémentaire à celle des antibiotiques. Dans ce projet, il est question d’améliorer l’efficacité des épreuves de dépistages des résidus de tétracyclines en augmentant le nombre de sites d’interaction entre l’antibiotique et des polyesters. Trois polymères sont utilisés portant respectivement des groupements aromatiques, carboxyliques et hydroxyles. Une étude antérieure dans notre laboratoire avait déjà donné un pourcentage de rétention de tétracycline de 50% pour une composition de 1/3 PLAOH- 1/3 PLACOOH- 1/3 PLAOBn. Avec des ajustements, le pourcentage passe à 38.93 % pour une composition de 1/4 PLAOH- 1/2 PLACOOH- 1/4 PLAOPh, de 44.81 % pour une composition de 1/4 PLACOOH- 1/2 PLAOH- 1/4 PLAOPh, de 66.34 %pour une composition de 1/4 PLAOH- 1/4 PLACOOH- 1/2 PLAOPh et de 78.07 % pour une composition de 1/6 PLAOH- 1/6 PLACOOH- 2/3 PLAOPh. Notre hypothèse était que la présence accrue du groupement phényle augmenterait le nombre de sites d’interaction spécifique avec l’antibiotique augmentant ainsi le pourcentage de rétention de l’antibiotique à travers les MIP. Les résultats ont confirmé cette hypothèse.

Characterization of antimicrobial resistance in Aeromonas and Vibrio isolated in Canada from fish and seafood

Plusieurs études ont examiné la sensibilité aux antimicrobiens chez les bactéries d’organismes provenant de produits issus de l’aquaculture ou de leur environnement. Aucune information n’est cependant disponible concernant la résistance aux antimicrobiens dans les bactéries de la flore de poissons ou de fruits de mer vendus au détail au Canada. C’est particulièrement vrai en ce qui a trait aux bactéries des genres Aeromonas et Vibrio, dont certaines espèces sont des agents pathogènes zoonotiques connus. Au cours de cette étude, la sensibilité aux antimicrobiens d’isolats d’Aeromonas spp. et de Vibrio spp. provenant de poissons et de crevettes domestiques et importés a été mesurée à l’aide de techniques de micro dilution en bouillon et/ou de diffusion sur disque. Les classes d’antimicrobiens examinés comprenaient les tétracyclines (TET), les inhibiteurs de la voie des folates (sulfadiméthoxine-triméthoprime, SXT), le florfenicol (FLO), et les quinolones (acide nalidixique / enrofloxacine, NA/ENO). Des valeurs seuils épidémiologiques pour Aeromonas et Vibrio ont été établies en utilisant la méthode d’interprétation normalisée des données de résistance provenant de diffusion sur disque. La recherche de gènes de résistance associés au profil de résistance des isolats a été effectuée en utilisant des PCRs et des puces ADN. Le nombre d’isolats résistants aux divers antimicrobiens parmi les 201 isolats d’Aeromonas et les 185 isolats de Vibrio étaient respectivement les suivants: TET (n=24 et 10), FLO (n=1 et 0), SXT (n=2 et 8), NA (n=7 et 5) et ENO (n= 5 et 0). Diverses associations de gènes tet(A), tet(B), tet(E), floR, sul1, sul2, et intI1 ont été détectées, les gènes tet(E), intI1, sul2 et tet(B) étant les plus communs. Les espèces d’Aeromonas et de Vibrio isolées de poissons au détail et de fruits de mer peuvent héberger une variété de gènes de résistance, bien que peu fréquemment. Le risque que représente ces gènes de résistance reste à évaluer en considérant le potentiel infectieux des bactéries, l’utilisation des ces agents antimicrobiens pour le traitement des maladies en aquaculture et en médecine humaine et leur rôle en tant que réservoir de la résistance antimicrobienne.

Suivi physique et densitométrique aux rayons X des effets sur l'os de la chlortétracycline chez le porc

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Étude de la résistance aux antibiotiques des entérocoques d'origine animale du Québec

Les entérocoques font partie de la flore normale intestinale des animaux et des humains. Plusieurs études ont démontré que les entérocoques d’origine animale pouvaient représenter un réservoir de gènes de résistance aux antibiotiques pour la communauté humaine et animale. Les espèces Enterococcus faecalis et Enterococcus faecium sont importantes en santé publique; elles sont responsables d’environ 12% de toutes les infections nosocomiales aux États-Unis. Au Canada, les cas de colonisation et/ou d’infections à entérocoques résistants à la vancomycine ont plus que triplé de 2005 à 2009. Un total de 387 isolats E. faecalis et E. faecium aviaires, et 124 isolats E. faecalis porcins ont été identifiés et analysés pour leur susceptibilité aux antibiotiques. De hauts pourcentages de résistance envers les macrolides et les tétracyclines ont été observés tant chez les isolats aviaires que porcins. Deux profils phénotypiques prédominants ont été déterminés et analysés par PCR et séquençage pour la présence de gènes de résistance aux antibiotiques. Différentes combinaisons de gènes de résistance ont été identifiées dont erm(B) et tet(M) étant les plus prévalents. Des extractions plasmidiques et des analyses par hybridation ont permis de déterminer, pour la première fois, la colocalisation des gènes erm(B) et tet(M) sur un plasmide d’environ 9 kb chez des isolats E. faecalis porcins, et des gènes erm(B) et tet(O) sur un plasmide de faible poids moléculaire d’environ 11 kb chez des isolats E. faecalis aviaires. De plus, nous avons démontré, grâce à des essais conjugatifs, que ces plasmides pouvaient être transférés. Les résultats ont révélé que les entérocoques intestinaux aviaires et porcins, lesquels peuvent contaminer la viande à l’abattoir, pouvaient représenter un réservoir de gènes de résistance envers la quinupristine-dalfopristine, la bacitracine, la tétracycline et les macrolides. Afin d’évaluer l’utilisation d’un antisérum polyclonal SA dans l’interférence de la résistance à de fortes concentrations de bacitracine (gènes bcrRAB), lors d’un transfert conjugatif répondant aux phéromones, un isolat multirésistant E. faecalis aviaire a été sélectionné. Après induction avec des phéromones produites par la souche réceptrice E. faecalis JH2-2, l’agrégation de la souche donatrice E. faecalis 543 a été observée ainsi que des fréquences de transfert élevées en bouillon lors d’une courte période de conjugaison. Le transfert conjugatif des gènes asa1, traB et bcrRAB ainsi que leur colocalisation a été démontré chez le donneur et un transconjugant T543-1 sur un plasmide de 115 kb par électrophorèse à champs pulsé (PFGE) et hybridation. Une CMI de > 2 048 µg/ml envers la bacitracine a été obtenue tant chez le donneur que le transconjuguant tandis que la souche réceptrice JH2-2 démontrait une CMI de 32 µg/ml. Le séquençage des gènes asa1, codant pour la substance agrégative, et traB, une protéine régulant négativement la réponse aux phéromones, a révélé une association de cet élément génétique avec le plasmide pJM01. De plus, cette étude présente qu’un antisérum polyclonal SA peut interférer significativement dans le transfert horizontal d’un plasmide répondant aux phéromones codant pour de la résistance à de fortes doses de bacitracine d’une souche E. faecalis aviaire multirésistante. Des isolats cliniques E. faecium d’origine humaine et canine ont été analysés et comparés. Cette étude rapporte, pour la première fois, la caractérisation d’isolats cliniques E. faecium résistants à l’ampicilline (EFRA) d’origine canine associés à CC17 (ST17) au Canada. Ces isolats étaient résistants à la ciprofloxacine et à la lincomycine. Leur résistance envers la ciprofloxacine a été confirmée par la présence de substitutions dans la séquence en acides aminés des gènes de l’ADN gyrase (gyrA/gyrB) et de la topoisomérase IV (parC/parE). Des résistances élevées envers la gentamicine, la kanamycine et la streptomycine, et de la résistance envers les macrolides et les lincosamides a également été observées. La fréquence de résistance envers la tétracycline était élevée tandis que celle envers la vancomycine n’a pas été détectée. De plus, aucune résistance n’a été observée envers le linézolide et la quinupristine-dalfopristine. Les données ont démontré une absence complète des gènes esp (protéine de surface des entérocoques) et hyl (hyaluronidase) chez les isolats canins EFRA testés tandis qu’ils possédaient tous le gène acm (adhésine de liaison au collagène d’E. faecium). Aucune activité reliée à la formation de biofilm ou la présence d’éléments CRISPR (loci de courtes répétitions palindromiques à interespaces réguliers) n’a été identifiée chez les isolats canins EFRA. Les familles de plasmide rep6 and rep11 ont significativement été associées aux isolats d’origine canine. Les profils PFGE des isolats d’origine humaine et canine n'ont révélé aucune relation (≤ 80%). Ces résultats illustrent l'importance d'une utilisation judicieuse des antibiotiques en médecine vétérinaire afin d’éviter la dissémination zoonotique des isolats EFRA canins. Nous pensons que ces résultats contribueront à une meilleure compréhension des mécanismes de résistance aux antibiotiques et de leurs éléments mobiles ainsi qu’à de nouvelles stratégies afin de réduire le transfert horizontal de la résistance aux antibiotiques et des facteurs de virulence.