scholarly journals Yersiniabactin producing AIEC promote inflammation-associated fibrosis in gnotobiotic Il10−/− mice

2019 ◽  
Author(s):  
Melissa Ellermann ◽  
Raad Z Gharaibeh ◽  
Laura Fulbright ◽  
Belgin Dogan ◽  
Lyndsey N Moore ◽  
...  
Keyword(s):  
Escherichia Coli ◽  
Pathogenicity Island ◽  
Therapeutic Strategies ◽  
Siderophore Production ◽  
Direct Link ◽  
Significant Complication ◽  
Cognate Receptor ◽  
Microbial Dysbiosis ◽  
Deficient Mice

AbstractFibrosis is a significant complication of intestinal disorders associated with microbial dysbiosis and pathobiont expansion, notably Crohn’s disease (CD). Mechanisms that favor fibrosis are not well understood and therapeutic strategies are limited. Here we demonstrate that colitis susceptible Il10-deficient mice develop inflammation-associated fibrosis when mono-associated with adherent/invasive Escherichia coli (AIEC) that harbor the yersiniabactin (Ybt) pathogenicity island. Inactivation of Ybt siderophore production in AIEC nearly abrogated fibrosis development in inflamed mice. In contrast, inactivation of Ybt import through its cognate receptor FyuA enhanced fibrosis severity. This corresponded with increased colonic expression of profibrogenic genes prior to the development of histological disease, therefore suggesting causality. FyuA-deficient AIEC also exhibited greater localization within sub-epithelial tissues and fibrotic lesions that was dependent on Ybt biosynthesis and corresponded with increased fibroblast activation in vitro. Together, these findings suggest that Ybt establishes a pro-fibrotic environment in the host in the absence of binding to its cognate receptor and indicates a direct link between intestinal AIEC and the induction of inflammation-associated fibrosis.

scholarly journals Yersiniabactin-Producing Adherent/Invasive Escherichia coli Promotes Inflammation-Associated Fibrosis in Gnotobiotic Il10−/− Mice

2019 ◽  
Vol 87 (11) ◽  
Author(s):  
Melissa Ellermann ◽  
Raad Z. Gharaibeh ◽  
Laura Fulbright ◽  
Belgin Dogan ◽  
Lyndsey N. Moore ◽  
...  
Keyword(s):  
Escherichia Coli ◽  
Pathogenicity Island ◽  
Therapeutic Strategies ◽  
Direct Link ◽  
Content Type ◽  
Significant Complication ◽  
Cognate Receptor ◽  
Microbial Dysbiosis ◽  
Deficient Mice

ABSTRACT Fibrosis is a significant complication of intestinal disorders associated with microbial dysbiosis and pathobiont expansion, notably Crohn’s disease (CD). Mechanisms that favor fibrosis are not well understood, and therapeutic strategies are limited. Here we demonstrate that colitis-susceptible Il10-deficient mice develop inflammation-associated fibrosis when monoassociated with adherent/invasive Escherichia coli (AIEC) that harbors the yersiniabactin (Ybt) pathogenicity island. Inactivation of Ybt siderophore production in AIEC nearly abrogated fibrosis development in inflamed mice. In contrast, inactivation of Ybt import through its cognate receptor FyuA enhanced fibrosis severity. This corresponded with increased colonic expression of profibrogenic genes prior to the development of histological disease, therefore suggesting causality. fyuA-deficient AIEC also exhibited greater localization within subepithelial tissues and fibrotic lesions that was dependent on Ybt biosynthesis and corresponded with increased fibroblast activation in vitro. Together, these findings suggest that Ybt establishes a profibrotic environment in the host in the absence of binding to its cognate receptor and indicate a direct link between intestinal AIEC and the induction of inflammation-associated fibrosis.

scholarly journals Hemolytically Active (Acylated) Alpha-Hemolysin Elicits Interleukin-1β (IL-1β) but Augments the Lethality of Escherichia coli by an IL-1- and Tumor Necrosis Factor-Independent Mechanism

1998 ◽  
Vol 66 (9) ◽  
pp. 4215-4221 ◽  
Author(s):  
Thomas G. Gleason ◽  
C. Webster Houlgrave ◽  
Addison K. May ◽  
Traves D. Crabtree ◽  
Robert G. Sawyer ◽  
...  
Keyword(s):  
Escherichia Coli ◽  
Tumor Necrosis Factor ◽  
Tumor Necrosis ◽  
Interleukin 1 ◽  
E Coli ◽  
Alpha Hemolysin ◽  
Deficient Mice ◽  
Necrosis Factor

ABSTRACT Many pathogenic Escherichia coli produce the toxin alpha-hemolysin (Hly), and lipopolysaccharide (LPS), interleukin-1 (IL-1), and tumor necrosis factor (TNF) have all been recognized as important effector molecules during infections by gram-negative organisms. Despite the characterization of many in vitro effects of hemolysin, no direct relationship has been established between hemolysin, LPS, proinflammatory cytokine production, and E. coli-induced mortality. Previously, we have shown in vivo that hemolysin elicits a distinct IL-1α spike by 4 h into a lethal hemolytic E. coli infection. Using three transformedE. coli strains, WAF108, WAF270, and WAH540 (which produce no Hly [Hlynull], acylated Hly [Hlyactive], or nonacylated Hly [Hlyinactive], respectively), we sought to determine the specific roles of hemolysin acylation, LPS, IL-1, and TNF in mediating the lethality of E. coli infection in mice. WAF270 was 100% lethal in BALB/c, C3H/HeJ, and C57BL/6 mice; in mice pretreated with antibody to the type 1 IL-1 receptor; in type 1 IL-1 receptor-deficient mice; and in dual (type 1 IL-1 receptor-type 1 TNF receptor)-deficient mice at doses which were nonlethal (0%) with both WAF108 and WAH540. At lethal doses, WAF270 killed by 6 ± 2.3 h while WAF108 and WAH540 killed at 36 ± 9.4 and 36 ± 13.8 h, respectively. These differences in mortality were not due to IL-1 or TNF release, and the enhanced expression of LPS, which corresponded to Hly expression, was not likely the primary factor causing mortality. We demonstrate that bacterial fatty acid acylation of hemolysin is required in order for it to elicit IL-1 release by monocytes and to confer its virulence on E. coli.

Multinucleated Osteoclast Formation In Vivo and In Vitro by P2X7 Receptor-Deficient Mice

2003 ◽  
Vol 13 (2-4) ◽  
pp. 12 ◽  
Author(s):  
Alison Gartland ◽  
Katherine A. Buckley ◽  
Robert A. Hipskind ◽  
M. J. Perry ◽  
J. H. Tobias ◽  
...  
Keyword(s):  
P2x7 Receptor ◽  
Osteoclast Formation ◽  
Deficient Mice

Mechanisms involved in effects of antimicrobial peptides, bactenectins ChBac3.4, ChBac5, and mini-ChBac7.5Nb, on bacterial cells

2017 ◽  
pp. 43-50
Author(s):  
О.В. Шамова ◽  
М.С. Жаркова ◽  
П.М. Копейкин ◽  
Д.С. Орлов ◽  
Е.А. Корнева
Keyword(s):  
Escherichia Coli ◽  
Antimicrobial Activity ◽  
Innate Immunity ◽  
Infectious Diseases ◽  
Metabolic Activity ◽  
Capra Hircus ◽  
Bacterial Cells ◽  
Antibiotic Resistant ◽  
Resistant Strains

Антимикробные пептиды (АМП) системы врожденного иммунитета - соединения, играющие важную роль в патогенезе инфекционных заболеваний, так как обладают свойством инактивировать широкий спектр патогенных бактерий, обеспечивая противомикробную защиту живых организмов. В настоящее время АМП рассматриваются как потенциальные соединения-корректоры инфекционной патологии, вызываемой антибиотикорезистентными бактериями (АБР). Цель данной работы состояла в изученим механизмов антибактериального действия трех пептидов, принадлежащих к семейству бактенецинов - ChBac3.4, ChBac5 и mini-ChBac7.5Nb. Эти химически синтезированные пептиды являются аналогами природных пролин-богатых АМП, обнаруженных в лейкоцитах домашней козы Capra hircus и проявляющих высокую антимикробную активность, в том числе и в отношении грамотрицательных АБР. Методы. Минимальные ингибирующие и минимальные бактерицидные концентрации пептидов (МИК и МБК) определяли методом серийных разведений в жидкой питательной среде с последующим высевом на плотную питательную среду. Эффекты пептидов на проницаемость цитоплазматической мембраны бактерий для хромогенного маркера исследовали с использованием генетически модифицированного штамма Escherichia coli ML35p. Действие бактенецинов на метаболическую активность бактерий изучали с применением маркера резазурина. Результаты. Показано, что все исследованные пептиды проявляют высокую антимикробную активность в отношении Escherichia coli ML35p и антибиотикоустойчивых штаммов Escherichia coli ESBL и Acinetobacter baumannii in vitro, но их действие на бактериальные клетки разное. Использован комплекс методик, позволяющих наблюдать в режиме реального времени динамику действия бактенецинов в различных концентрациях (включая их МИК и МБК) на барьерную функцию цитоплазматической мембраны и на интенсивность метаболизма бактериальных клеток, что дало возможность выявить различия в характере воздействия бактенецинов, отличающихся по структуре молекулы, на исследуемые микроорганизмы. Установлено, что действие каждого из трех исследованных бактенецинов в бактерицидных концентрациях отличается по эффективности нарушения целостности бактериальных мембран и в скорости подавления метаболизма клеток. Заключение. Полученная информация дополнит существующие фундаментальные представления о механизмах действия пролин-богатых пептидов врожденного иммунитета, а также послужит основой для биотехнологических исследований, направленных на разработку на базе этих соединений новых антибиотических препаратов для коррекции инфекционных заболеваний, вызываемых АБР и являющимися причинами тяжелых внутрибольничных инфекций. Antimicrobial peptides (AMPs) of the innate immunity are compounds that play an important role in pathogenesis of infectious diseases due to their ability to inactivate a broad array of pathogenic bacteria, thereby providing anti-microbial host defense. AMPs are currently considered promising compounds for treatment of infectious diseases caused by antibiotic-resistant bacteria. The aim of this study was to investigate molecular mechanisms of the antibacterial action of three peptides from the bactenecin family, ChBac3.4, ChBac5, and mini-ChBac7.5Nb. These chemically synthesized peptides are analogues of natural proline-rich AMPs previously discovered by the authors of the present study in leukocytes of the domestic goat, Capra hircus. These peptides exhibit a high antimicrobial activity, in particular, against antibiotic-resistant gram-negative bacteria. Methods. Minimum inhibitory and minimum bactericidal concentrations of the peptides (MIC and MBC) were determined using the broth microdilution assay followed by subculturing on agar plates. Effects of the AMPs on bacterial cytoplasmic membrane permeability for a chromogenic marker were explored using a genetically modified strain, Escherichia coli ML35p. The effect of bactenecins on bacterial metabolic activity was studied using a resazurin marker. Results. All the studied peptides showed a high in vitro antimicrobial activity against Escherichia coli ML35p and antibiotic-resistant strains, Escherichia coli ESBL and Acinetobacter baumannii, but differed in features of their action on bacterial cells. The used combination of techniques allowed the real-time monitoring of effects of bactenecin at different concentrations (including their MIC and MBC) on the cell membrane barrier function and metabolic activity of bacteria. The differences in effects of these three structurally different bactenecins on the studied microorganisms implied that these peptides at bactericidal concentrations differed in their capability for disintegrating bacterial cell membranes and rate of inhibiting bacterial metabolism. Conclusion. The obtained information will supplement the existing basic concepts on mechanisms involved in effects of proline-rich peptides of the innate immunity. This information will also stimulate biotechnological research aimed at development of new antibiotics for treatment of infectious diseases, such as severe in-hospital infections, caused by antibiotic-resistant strains.

Безопасность соединений из группы терпенов ментанового ряда in vitro и in vivo

2020 ◽  
Vol 83 (4) ◽  
pp. 24-30
Author(s):  
Ирина Владимировна Акулина ◽  
Светлана Ивановна Павлова ◽  
Ирина Семеновна Степаненко ◽  
Назира Сунагатовна Карамова ◽  
Александр Владиславович Сергеев ◽  
...  
Keyword(s):  
Escherichia Coli

Проведено токсикологическое исследование соединений с антибактериальными свойствами из группы терпенов ментанового ряда в условиях in vitro и in vivo: лимонена (B34), его производного (+)-1,2-оксида лимонена (B60) и серосодержащего монотерпенового соединения 2-(1’-гидрокси-4’-изопренил-1’-метилциклогексил-2’-тио)метилэтаноата (B65). В условиях in vitro (культура опухолевых клеток HeLa) изучаемые монотерпены в диапазоне концентраций 2 – 200 мкг/мл обладали цитотоксичностью. Ингибирующая концентрация (ИК50) для B34 составила 231 (167 – 295) мкг/мл, для B60 – 181 (105 – 257) мкг/мл, ИК50 B65 – 229 (150 – 308) мкг/мл. Исследование генотоксичности показало, что B34 и B65 в диапазоне концентраций 50 – 1000 мкг/мл не индуцируют SOS мутагенез в клетках Escherichia coli PQ37, тогда как B60 в концентрациях 500 и 1000 мкг/мл проявляет генотоксичность. In vivo в остром эксперименте на беспородных мышах установлена низкая токсичность B34 и его производных при различных путях введения. Наименьший показатель острой токсичности имеет B65, в связи с чем дополнительно на крысах проведено изучение его хронической токсичности. Ежедневное внутрижелудочное введение B65 в разовых дозах, составляющих 1/10 и 1/20 ЛД50 (1000 мг/кг и 500 мг/кг), в течение 1 мес не вызывало гибели животных, значимых нарушений общего состояния, изменения динамики массы тела, морфопатологических изменений. Внутрижелудочное введение B65 крысам в высокой токсической дозе 2000 мг/кг (1/5 ЛД50) в течение месяца вызывает патоморфологические изменения структуры печени.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document