Antimicrobial Activity and Synergism of Lactoferrin and Lysozyme Against Cariogenic Microorganisms

The present study evaluated the antimicrobial in vitro effects of the salivary proteins lactoferrin and lysozyme on microorganisms involved in the carious process, obtaining their minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC). Streptococcus mutans (ATCC 25175) and Lactobacillus casei (ATCC 7469) were submitted to broth macrodilution of lysozyme at 80 mg/mL and lactoferrin at 200 mg/mL. The tubes were read in a spectrophotometer after they had been incubated at 37 °C for 18 h, in a carbon dioxide chamber, in order to read the MIC. A new subculture was carried on agar plates to obtain the MBC. The agar diffusion method was also tested, using BHI agar with 100 µL of the standardized microbial inocula. Filter-paper disks soaked in 10 µL of the solutions lactoferrin (200 µg/mL) and lysozyme (80 µg/mL) were placed on the agar surface. Inhibition halos were not observed on the plates, showing the absence of the antimicrobial effects of these proteins in this method. The bactericidal and bacteriostatic effects of lysozyme on L. casei were 50.3 mg/mL and 43.1 mg/mL respectively. The bactericidal and bacteriostatic effects on S. mutans were 68.5 mg/mL and 58.7 mg/mL. Lactoferrin did not induce any inhibitory effects on any microorganism, even in the concentration of 200 mg/mL. There was not a synergic antimicrobial effect of proteins, when they were tested together, even in the concentration of 42.8 mg/mL of lysozyme and 114 mg/mL of lactoferrin (the highest values evaluated). S. mutans and L. casei were only inhibited by lysozyme, not affected by lactoferrin and by the synergic use of both proteins.

O presente estudo avaliou, in vitro, o efeito antimicrobiano das proteínas salivares lactoferrina e lisozima sobre micro-organismos envolvidos no processo carioso, obtendo suas concentrações inibitórias mínimas (CIM) e bactericidas mínimas (CBM). Cepas de Streptococcus mutans (ATCC 25175) e Lactobacillus casei (ATCC 7469) foram submetidas a macrodiluição em caldo das soluções de lisozima a 80 mg/mL e lactoferrina a 200 mg/mL. A leitura dos tubos foi realizada em espectrofotômetro, após a incubação a 37 °C por 18 h em estufa de CO2, para verificação da CIM. Uma nova subcultura foi semeada em placas de ágar para a obtenção da CBM. O método de difusão em ágar foi também testado utilizando-se placas de Petri com ágar BHI com 100 µL do inóculo microbiano padronizado. Discos de filtro de papel embebidos com 10 µL das soluções de lactoferrina (200 µg/mL) e lisozima (80 µg/mL) foram colocados sobre a superfície do ágar. Não foi observado halo de inibição nas placas, demonstrando ausência de efeito antimicrobiano das proteínas neste teste. Os efeitos bactericida e bacteriostático da lisozima sobre L. casei foram 50,3 mg/mL e 43,1 mg/mL respectivamente. Os efeitos bactericida e bacteriostático sobre S. mutans foram 68,5 mg/mL e 58,7 mg/mL. A lactoferrina não induziu nenhum efeito inibitório sobre nenhuma bactéria, mesmo na concentração de 200 mg/mL. Não houve efeito antimicrobiano sinérgico das proteínas, quando testadas conjuntamente, e mesmo até em concentrações de 42,8 mg/mL de lisozima e 114 mg/mL de lactoferrina (os maiores valores avaliados). S. mutans e L. casei foram inibidos somente pela lisozima, não sendo afetados pela lactoferrina e pelo uso sinérgico de ambas proteínas.

Lysozyme plays a dual role against the dimorphic fungus Paracoccidioides brasiliensis / A lisozima desempenha um papel duplo contra o fungo dimórfico Paracoccidioides brasiliensis

In order to determine the role of lysozyme, an antimicrobial peptide belonging to the innate immune system, against the dimorphic fungus Paracoccidioides brasiliensis, co-cultures of the MH-S murine alveolar macrophages cell line with P. brasiliensis conidia were done; assays to evaluate the effect of physiological and inflammatory concentrations of lysozyme directly on the fungus life cycle were also undertaken. We observed that TNF-α-activated macrophages significantly inhibited the conidia to yeast transition (p = 0.0043) and exerted an important fungicidal effect (p = 0.0044), killing 27 percent more fungal propagules in comparison with controls. Nonetheless, after adding a selective inhibitor of lysozyme, the fungicidal effect was reverted. When P. brasiliensis propagules were exposed directly to different concentrations of lysozyme, a dual effect was observed. Physiologic concentrations of the enzyme facilitated the conidia-to-yeast transition process (p < 0.05). On the contrary, inflammatory concentrations impaired the normal temperature-dependant fungal transition (p < 0.0001). When yeast cells were exposed to lysozyme, irrespective of concentration, the multiple-budding ability was badly impaired (p < 0.0001). In addition, ultra-structural changes such as subcellular degradation, fusion of lipid vacuoles, lamellar structures and interruption of the fibrilar layer were observed in lysozyme exposed conidia. These results suggest that lysozyme appears to exert a dual role as part of the anti-P. brasiliensis defense mechanisms.

Com a finalidade de determinar o papel da lisozima, um peptídeo antimicrobiano que pertence ao sistema imune inato, contra o fungo dimórfico Paracoccidioides brasiliensis, foram feitas co-culturas de uma linha de macrófagos alveolares murinos (MH-S) com as conídias do fungo na presença ou não do TNF-α e/ou um inibidor da lisozima; também foram feitos ensaios que avaliaram o efeito das concentrações fisiológicas e inflamatórias de lisozima diretamente sobre o ciclo de vida do fungo. Observamos que os macrófagos ativados com a citoquina tiveram um efeito significativo na inibição da transição conídia/levedura (p = 0,0043) e exerceram um efeito fungicida importante (p = 0,0044), matando mais de 27 por cento das propágulas do fungo em comparação com os macrófagos não ativados. No entanto, após ser o inibidor seletivo da lisozima adicionado, o efeito fungicida foi revertido. Quando os propágulos do fungo foram expostos diretamente a diferentes concentrações da lisozima, um duplo efeito foi observado. Assim, as concentrações fisiológicas da enzima facilitaram o processo de transição conídia-levedura (p < 0,05). Contrariamente, as concentrações inflamatórias prejudicaram a transição fúngica (p < 0,0001). Quando as leveduras foram expostas a qualquer concentração de lisozima, sua capacidade de multi-brotação foi gravemente prejudicada (p < 0,0001). Além disso, mudanças ultra-estruturais, como a sub degradação, a fusão dos vacúolos dos lípidos, estruturas lamelares e interrupção da camada fibrilar foram observadas em conídios expostos à lisozima. Estes resultados sugerem que a lisozima poderia exercer um duplo papel no mecanismo antifúngico contra P. brasiliensis.

Recombinant expression of marine shrimp lysozyme in Escherichia coli

Shrimp Lysozyme (Lyz) is a key component of the antibacterial response as part of the innate defense in Crustacea; however, it has not been possible to purify this protein because of the very low amount present in the shrimp blood cells (hemocytes). In an effort to produce enough protein to study its function and biochemical properties we have overexpressed Lysozyme from marine shrimp (Penaeus vannamei) in E. coli. A bacterial protein expression system based on the T7 polymerase promoter was used. Although Lyz was produced as insoluble protein in inclusion bodies, its refolding led to an active protein with a yield of ~10 percent. Details of the protein recombinant expression techniques applied to this shrimp protein are presented.

Experimental studies on membrane permeability defects of drug-resistant bacteria.

Multiply antibiotic-, lysozyme-and bacitracin-resistant, representative strains of staphylococci, Escherichia coli, Shigella dysenteriae and Klebsiella pneumoniae were compared respectively with their parent cultures in respect of their membrane permeability as judged by fluorescence polarization spectroscopy, using a sensitive fluorescent probe. The cytoplasmic membrane of the drug-resistant mutants was found to be less fluid and permeable, compared to that from the sensitive wild types. The study constitutes an attempt to determine the physical basis for the mechanism of resistance of certain bacteria against certain drugs.

Formación y regeneración de protoplastos en streptomyces erythreus productora de eritromicina / Protoplast relese and regeneration in erythromycin producing streptomyces erythreus

Se establecen las condiciones necesarias para la formación de protoplastos en Streptomyces erythreus con el uso del tratamiento enzimático con lisozima, además del medio específico y de las condiciones más efectivas para la regeneración de los mismos