Microbiota intestinal y su relación con agentes oportunistas vinculados a las epidemias / Gut microbiota and its relationship with opportunistic agents linked to epidemics

Resumen Existen epidemias silenciosas asociadas al estrés y a los malos hábitos de alimentación, tan importantes como las epidemias tradicionales asociadas a la pobreza, a problemas geográficos y climáticos. Numerosos estudios se suman al importante papel de un patrón estable de la microbiota intestinal que favorece el estado saludable en los seres humanos y por lo tanto, su posible implicación en la incidencia y prevalencia de enfermedades que pueden convertirse en epidémicas. En esta revisión se analiza el estado actual de la relación entre los factores demográficos, geográficos, ambientales, patrones de consumo de alimentos con la microbiota intestinal y la aparición de epidemias de origen microbiano, metabólico e inmunológico. Se apoya la iniciativa promovida internacionalmente para la creación de plataformas metagenómicas que contribuyan al estudio del patrón de la microbiota intestinal, el seguimiento epidemiológico y la prevención de las enfermedades epidémicas asociadas con su alteración, así como el diseño de métodos rápidos y económicos para la complementación de estos estudios.

Abstract Silent epidemics associated with stress and unhealthy eating habits are as important as traditional epidemics related to poverty, geographical and climate problems. Many studies incorporate the important role of a stable pattern of gut microbiota that favours the human health status and therefore, its possible implication in incidence and prevalence of diseases that can become epidemics. In this review, the current state-of-art is analysed in terms of relationship between demographic, geographic, environmental factors, and habits with the gut microbiota pattern and the onset of epidemics of microbial, metabolic and immunological origin. The internationally promoted initiative for the creation of metagenomic platforms contributing to studies of the gut microbiota pattern for the epidemiological monitoring and prevention of epidemic diseases associated with its alteration is fostered, as well as the design of rapid and economic methods to complement these studies.

Resumo Existem epidemias silenciosas associadas ao estresse, maus hábitos alimentares, tão importantes quanto as epidemias tradicionais associadas à pobreza, problemas geográficos e climáticos. Numerosos estudos contribuem para o importante papel de um padrão estável de microbiota intestinal que favorece o estado saudável em seres humanos e, portanto, sua possível comprometimento na incidência e prevalência de doenças que podem se tornar epidêmicas. Esta revisão analisa o estado atual da relação entre fatores demográficos, geográficos, ambientais, padrões de consumo de alimentos com a microbiota intestinal e o aparecimento de epidemias de origem microbiana, metabólica e imunológica. É fornecido apoio à iniciativa promovida internacionalmente para a criação de plataformas metagenômicas que contribuam para o estudo do padrão da microbiota intestinal, monitoramento epidemiológico e prevenção de doenças epidêmicas associadas à sua alteração, bem como o desenho de métodos rápidos e baratos para a complementação desses estudos.

Una vacuna de vesículas de membrana externa de Vibrio cholerae es aún una promesa: Caracterización proteómica / Outer membrane vesicle vaccine from Vibrio cholerae is still a promise: Proteomic characterization

Las epidemias de cólera afectan a un gran número de países africanos, asiáticos y del Caribe. Los cambios climatológicos y las constantes migraciones hacen que esta enfermedad se extienda, por lo que resulta necesario disponer de vacunas protectoras. En el presente trabajo se caracterizó una nueva vacuna de vesículas de membrana externa (VMEs) obtenidas de Vibrio cholerae O1 biotipo El Tor serotipo Ogawa cepa C7258, en el Instituto Finlay de vacunas (Cuba), a través de métodos proteómicos. Se identificaron 53 proteínas presentes en las VME (4 proteínas por banda electroforética) separadas por electroforesis unidimensional (1D) y digeridas con tripsina. Los fragmentos obtenidos fueron separados por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) acoplada a espectrometría de masa, secuenciados e identificados mediante bases de datos de proteínas Swiss-Prot y TrEMBL. El patrón proteico obtenido presentó algunas de las proteínas (12 proteínas citoplasmáticas y 5 proteínas de membrana externa) sugeridas dentro del proteoma de buena calidad para candidatos vacunales. Se estudiaron las mejores condiciones para la separación de las proteínas a través de electroforesis bidimensional. Las VME evaluadas cuentan con una composición fundamentada en proteínas necesarias para garantizar una respuesta inmune que proteja contra Vibrio cholerae O1 biotipo El Tor serotipo Ogawa.

Cholera epidemics affect a large number of African, Asian and Caribbean countries. The climate changes and the constant migrations cause this disease to spread, making it is necessary to obtain protective vaccines. In the present work, a new vaccine of outer membrane vesicles (OMV) from V. cholerae O1 El Tor biotype Ogawa serotype strain C7258 at Finlay Institute of vaccines (Cuba) was characterized by proteomic methods. A total of 53 proteins present in the OMV (approximate ratio of 4 proteins by electrophoresis band) were identified, separated by one dimension electrophoresis and digested by tripsin method. The fragments were separated by high performance liquid chromatography (HPLC) coupled to mass spectrometry, sequenced and identified, using Swiss-Prot and TrEMBL protein databases. The pattern showed some proteins (12 cytoplasmic proteins and 5 outer membrane proteins) suggested within the highest quality proteome for vaccine candidate. The best conditions for proteins separation by two dimension electrophoresis were studied. The OMV composition was based on proteins described to the immunity response and protection against V. cholerae O1 El Tor biotype Ogawa serotype.

As epidemias de cólera afetam um grande número de países africanos, asiáticos e caribenhos. As mudanças climáticas e as constantes migrações fazem com que esta doença se espalhe, portanto é necessário ter vacinas protectoras. No presente trabalho, uma nova vacina de vesículas de membrana externa (VMEs) obtidas de Vibrio cholerae 01 biotipo El Tor sorotipo Ogawa cepa C7258, no Instituto de Vacinas Finlay (Cuba), através de métodos proteômicos. Foram identificadas 53 proteínas presentes nas VME (4 proteínas por banda eletroforética) separadas por eletroforese unidimensional (1D) e digeridas com tripsina. Os fragmentos obtidos foram separados por cromatografia de alta resolução (HPLC) acoplada a espectrometria de massa, sequenciados e identificados usando bancos de dados de proteínas Swiss-Prot e TrEMBL. O padrão proteico obtido apresentou algumas das proteínas (12 proteínas citoplasmáticas e 5 proteínas de membrana externa) sugeridas dentro do proteoma de boa qualidade para candidatos vacinais. As melhores condições para a separação de proteínas através de eletroforese bidimensional foram estudadas. As VME avaliados possuem uma composição baseada em proteínas necessárias para garantir uma resposta imune que proteja contra Vibrio cholerae O1 biotipo El Tor sorotipo Ogawa.

Microbiota intestinal y salud en humanos: obesidad y diabetes mellitus tipo 2 / Gut microbiota and healthy in human: obesity and type 2 diabetes mellitus

RESUMEN Introducción La cantidad y la diversidad bacteriana intestinal están relacionadas con las enfermedades metabólicas e inflamatorias. El objetivo de este trabajo fue caracterizar la composición de la microbiota intestinal en heces y su relación con variables bioquímicas y el patrón de consumo de alimentos en individuos sanos, obesos y pacientes con diabetes mellitus tipo 2, en Mallorca (España). Métodos Las bacterias en heces se caracterizaron por PCR tiempo real. El ADN se aisló a partir de sujetos sanos (23), obesos (no diabéticos) (24) y diabéticos tipo 2 (no obesos) y se amplificó con cebadores específicos para identificar Roseburia, Clostridium leptum, Lactobacillus y Clostridium coccoides-Eubacterium rectale (Firmicutes); Prevotella y Bacteroides (Bacteroidetes); Bifidobacterium (Actinobacteria) y el cebador Universal (para total de bacterias), para la amplificación de la región V4 del gen 16S rRNA. Los resultados se analizaron estadísticamente utilizando SPSS v.21. Resultados En una población rural y urbana de Baleares, se detectaron niveles de insulina significativamente superiores en obesos (12,2 + 1,3 md/dL). En diabéticos, los niveles de triglicéridos, glucosa en sangre, hemoglobina glucosilada y albúmina en orina fueron superiores que en controles y obesos (por encima del rango normal). La mayor dispersión de las variables bioquímicas en sangre se identificó con: Clostridium coccoide-Eubacterium rectale, Bacteroides y Bifidobacterium, como posibles marcadores en obesos y diabéticos y Prevotella y Lactobacillus, como marcadores de salud. El contenido total de bacterias es mayor en controles y la relación entre reinos bacterianos es menor en este grupo. Los patrones de consumo de alimentos fueron diferentes en los tres grupos lo cual está relacionado con la variación en los patrones bacterianos. Conclusión La variabilidad en el consumo de alimentos estuvo relacionada con cinco marcadores bacterianos principales que contribuyeron a la mayor variabilidad de marcadores bioquímicos entre grupos de sujetos: Clostridium coccoide-Eubacterium rectale, Bacteroides, Bifidobacterium, Prevotella y Lactobacillus, en una población de Mallorca (España). Gut microbiota and healthy in human: obesity and type 2 diabetes mellitus.

ABSTRACT Introduction The amount and bacterial diversity in the bowel are associated to metabolic and inflammatory diseases. The aim was to characterize the gut microbiota composition in faeces and food consumption pattern in healthy, obese and Type 2 diabetes mellitus subjects from Majorca (Spain). Methods Bacteria in faeces were characterized by Real-time PCR. DNA was isolated from healthy subjects (23), obese patients (not diabetic) (24) and type 2 diabetic patients (12) and amplified with specific primers for the identification of Roseburia, Clostridium leptum, Lactobacillus and Clostridium coccoides-Eubacterium rectale (Firmicutes); Prevotella and Bacteroides (Bacteroidetes); Bifidobacterium (Actinobacteria); and Universal primer (for all bacteria), referred to amplification of 16S rRNA gene V4 region. Results were statistically analyzed by SPSS v.21. Results A rural and urban population from Balearic Islands was tested. The insulin levels were highest in obese group (12.2 + 1.3 md/dL) while the triglyceride, blood glucose, glycosylated haemoglobin and urine albumin levels were highest in diabetic group. The major dispersion of the blood variables was identified to a bacteria core: Clostridium coccoide-Eubacterium rectale, Bacteroides and Bifidobacterium as possible markers for obese and diabetic patients; and Prevotella and Lactobacillus levels as markers of health. The total amount of bacteria is the highest in control group, such as the ratio between phyla is the lowest. The food consumptiom patterns were different among which is related to the variation in the bacterial patterns. Conclusion The variability in the foods consumption among groups was related to five bacterial markers which contributed to the major variability in blood markers: Clostridium coccoide-Eubacterium rectale, Bacteroides, Bifidobacterium, Prevotella y Lactobacillus; in a population from Majorca, Spain.

Caracterización proteómica de vesículas de membrana externa extraídas de Shigella sonnei / Proteomic characterisation of outer membrane vesicle extracted from Shigella sonnei

Las vacunas compuestas por vesículas de membrana externa (VMEs) previenen de manera exitosa la enfermedad meningocócica del serogrupo B. Esta plataforma tecnológica de obtención puede ser aplicada para otros patógenos bacterianos Gram negativos. Una vacuna de VMEs desarrollada contra Shigella sonnei fue obtenida a través de una extracción de componentes celulares y su caracterización por electroforesis en geles de poliacrilamida unidimensional (1D). Se estudiaron las mejores condiciones de solubilización de las muestras, separación electroforética e identificación a través de espectrometría de masas acoplada a cromatografía de alta presión después del corte de las bandas y su tratamiento enzimático con tripsina. En esta etapa se identificaron un total de 57 proteínas en 23 bandas (2,5 proteínas por banda escindida), 47 de las proteínas no repetidas. Las proteínas inmunogénicas presentes en VMEs de S. sonnei fueron cuantificadas en cuanto a masa molecular por 1D-Western blotting en membranas de nitrocelulosa con anticuerpos obtenidos a partir de ratones inmunizados con las VMEs. Como que las bandas electroforéticas 1D contenían más de una proteína, se estudiaron las mejores condiciones de separación por el método de electroforesis bidimensional (2D) para el establecimiento del mapa proteico; tal que el incremento del tamaño de las tiras, el tiempo de focalización y la aplicación catódica garantizaron la mayor resolución(AU)

Outer membrane vesicles (OMVs) vaccines successfully prevent Group B meningococcal disease. This platform technology may be applied against other Gram negative bacterial pathogens. An OMV vaccine against Shigella sonnei was prepared by detergent extraction of cells and characterised by one-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (1D). The protein components were quantified by staining and scanning and the composition of bands were defined by coupled high-performance low chromatography/electrospray ionization tandem mass spectrometry after band excision and in-gel trypsin digestion. 57 proteins contained in 23 bands (2.5 proteins/split band) were detected, 47 of them were not repeated. The S. sonnei OMVs immunogenic proteins were identified by 1D-immunoblotting, after transfer of proteins to a nitrocellulose membrane and treatment with antibodies generated by immunisation of mice with the OMVs. The bands detected by 1D had more than a single proteins, that is why we studied the best conditions for molecular separation by two-dimension electrophoresis (2D) for establishing the protein map; such that the increase of strips size, time of isoelectric focusing (IEF) and cup-cathodic loading guaranteed the highest resolution(AU)

Caracterización proteómica de vesículas de membrana externa extraídas de Shigella sonnei / Proteomic characterisation of outer membrane vesicle extracted from Shigella sonnei

Las vacunas compuestas por vesículas de membrana externa (VMEs) previenen de manera exitosa la enfermedad meningocócica del serogrupo B. Esta plataforma tecnológica de obtención puede ser aplicada para otros patógenos bacterianos Gram negativos. Una vacuna de VMEs desarrollada contra Shigella sonnei fue obtenida a través de una extracción de componentes celulares y su caracterización por electroforesis en geles de poliacrilamida unidimensional (1D). Se estudiaron las mejores condiciones de solubilización de las muestras, separación electroforética e identificación a través de espectrometría de masas acoplada a cromatografía de alta presión después del corte de las bandas y su tratamiento enzimático con tripsina. En esta etapa se identificaron un total de 57 proteínas en 23 bandas (2,5 proteínas por banda escindida), 47 de las proteínas no repetidas. Las proteínas inmunogénicas presentes en VMEs de S. sonnei fueron cuantificadas en cuanto a masa molecular por 1D-Western blotting en membranas de nitrocelulosa con anticuerpos obtenidos a partir de ratones inmunizados con las VMEs. Como que las bandas electroforéticas 1D contenían más de una proteína, se estudiaron las mejores condiciones de separación por el método de electroforesis bidimensional (2D) para el establecimiento del mapa proteico; tal que el incremento del tamaño de las tiras, el tiempo de focalización y la aplicación catódica garantizaron la mayor resolución(AU)

Outer membrane vesicles (OMVs) vaccines successfully prevent Group B meningococcal disease. This platform technology may be applied against other Gram negative bacterial pathogens. An OMV vaccine against Shigella sonnei was prepared by detergent extraction of cells and characterised by one-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (1D). The protein components were quantified by staining and scanning and the composition of bands were defined by coupled high-performance low chromatography/electrospray ionization tandem mass spectrometry after band excision and in-gel trypsin digestion. 57 proteins contained in 23 bands (2.5 proteins/split band) were detected, 47 of them were not repeated. The S. sonnei OMVs immunogenic proteins were identified by 1D-immunoblotting, after transfer of proteins to a nitrocellulose membrane and treatment with antibodies generated by immunisation of mice with the OMVs. The bands detected by 1D had more than a single proteins, that is why we studied the best conditions for molecular separation by two-dimension electrophoresis (2D) for establishing the protein map; such that the increase of strips size, time of isoelectric focusing (IEF) and cup-cathodic loading guaranteed the highest resolution(AU)