Philip Domenico

Activities of Bismuth Thiols against Staphylococci and Staphylococcal Biofilms

ABSTRACT Indwelling medical devices are associated with infectious complications. Incorporating antimicrobials into indwelling materials may reduce bacterial colonization. Bismuth thiols are antibiofilm agents with up to 1,000-fold-greater antibacterial activity than other bismuth salts. Staphylococci are particularly sensitive, as determined by agar diffusion and broth dilution susceptibility testing. Bismuth-ethanedithiol inhibited 10 methicillin-resistantStaphylococcus epidermidis strains at 0.9 to 1.8,Staphylococcus aureus ATCC 25923 at 2.4, and S. epidermidis ATCC 12228 at 0.1 μM Bi3+. Antiseptic-resistant S. aureus was sensitive to bismuth-2-3-dimercaptopropanol (BisBAL) at ≤7 μM Bi3+. Hydrogel-coated polyurethane rods soaked in BisBAL inhibited S. epidermidis for 39 days (inhibitory zone diameter in agar, ≥30 mm for >25 days). Slime from 16 slime-producing S. epidermidis strains was inhibited significantly by bismuth-3,4-dimercaptotoluene (BisTOL), but not by AgNO3, at subinhibitory concentrations. In conclusion, bismuth-thiols are bacteriostatic and bactericidal against staphylococci, including resistant organisms, but are also inhibitors of slime at subinhibitory concentrations. At subinhibitory concentrations, BisTOL may be useful in preventing the colonization and infection of indwelling intravascular lines, since staphylococci are important pathogens in this setting.

Bacterial or viral meningitis? Measuring lactate in CSF can help you know quickly.

Measurement of cerebrospinal fluid (CSF) lactate is a useful test when properly applied to the appropriate clinical situation and can offer information other CSF parameters cannot provide. Except for Grams stain of CSF, lactate level is the most important CSF parameter in the early differentiation of viral (aseptic) and bacterial purulent meningitis.

Quantitative extraction and purification of exopolysaccharides from Klebsiella pneumoniae

Abstract Klebseilla pneumoniae (O1:K2) exopolysaccharides were extracted with a zwitterionic detergent in citrate buffer (pH 4.5). The mild procedure released nearly 95% of the capsular polysaccharide and 60–70% of the lipopolysaccharide. Variable amounts of protein were extracted with the polysaccharides, while very little of the nucleic acid was found in the extract. Gel filtration chromatography of the polysaccharide extract, without a buffer exchange step, resulted in high recovery purification of capsular and lipopolysaccharides. The extraction led to minimal cell disruption, was shown by the light and electron microscopy, by studies of viability, and by plasmid DNA isolation. Plasmids isolated before detergent extraction were seen to smear on agarose gels, due to interaction with polysaccharides, while plasmids from extracted cells exhibited tight banding patterns. Both ionic and hydrophobic interactions appear responsible for the structural stability of the K. pneumoniae capsule.

Salicylate or bismuth salts enhance opsonophagocytosis of Klebsiella pneumoniae.

SummaryAfter treatment of encapsulatedKlebsiella pneumoniae with salicylate or bismuth compounds, phagocytic uptake by human peripheral white blood cells or rat alveolar macrophages was assessed. Without salicylate pretreatment of bacteria, a 30–60% net increase in viable bacteria resulted in phagocytic assays after a 1 hour incubation. With salicylate pretreatment, dose-related decreases in bacterial counts were seen, achieving a maximal reduction of 60% with 240 µM salicylate pretreatment. Bacterial variants producing less capsule were more serum sensitive and more readily phagocytosed. Micrographs of Giemsa-stained cells revealed phagocytic uptake of multiple bacteria after salicylate pretreatment, but virtually no uptake of untreated bacteria. Opsonization with polyclonal antiserum decreased bacterial cell counts by 20% without and by 90% with salicylate pretreatment of bacteria. Pretreatment of bacteria with bismuth salts also enhanced opsonophagocytosis of encapsulated bacteria. Thus, agents known to reduce capsule expression inK. pneumoniae also enhance phagocytic uptake of bacteria.ZusammenfassungDie Aufnahme von bekapseltenKlebsiella pneumoniae durch menschliche Leukozyten des peripheren Blutes oder Alveolarmakrophagen von Ratten nach Vorbehandlung mit Salizylat oder Wismutverbindungen wurde untersucht. Ohne Vorbehandlung mit Salizylat nahm die Zahl der lebenden Bakterien nach 1 h Inkubation in Phagozytoseassays um 30–60% zu. Bei Salizylatvorbehandlung war eine dosisabhängige Abnahme der Bakterienzahlen festzustellen, mit 240 µM Salizylatvorbehandlung war der Effekt mit einer 60%igen Reduktion der Keimzahlen am größten. Varianten des Stammes, die eine geringere Kapselbildung aufwiesen, waren stärker empfindlich gegen Serum und wurden besser phagozytiert. In Giemsa gefärbten Zellen zeigte sich mikroskopisch, daß nach Salizylatbehandlung zahlreiche Bakterien phagozytiert wurden, unbehandelte Bakterien hingegen kaum. Durch Opsonisierung mit polyklonalem Antiserum nahmen die Bakterienzahlen ohne zusätzliche Salizylatbehandlung um 20% und mit Vorbehandlung um 90% ab. Auch durch Wismutsalze konnte die Opsonophagozytose bekapselter Bakterien verstärkt werden. Folglich führen Substanzen, die die Kapselexpression beiK. pneumoniae vermindern, auch zur Erhöhung der Phagozytose solcher Stämme.

Salicylate-Enhanced Exposure of Klebsiella pneumoniae Subcapsular Components

SummaryThe capsular polysaccharide (CPS) ofKlebsiella pneumoniae is an important virulence factor. Salicylate, which inhibits CPS production, was used to expose subcapsular antigens and components that may play an important role in host defense. Salicylate treatment greatly increased phagocytosis of five O1 serotypes by human polymorphonuclear leukocytes with normal rabbit serum and rabbit antisera against purified O1 lipopolysaccharide (O1LPS) as opsonins (p<0.01 or <0.05). Similar results were obtained with rabbit antiserum against a non-encapsulated isogenic strain. To further determine how salicylate increases susceptibility to phagocytosis, the binding of monoclonal antibodies against O1LPS or the LPS core and the binding of complement component C3b were measured by ELISA. The data indicate that salicylate reduced the barrier of CPS in serotypes O1:K1, O1:K10, and O1:K16 and unmasked subcapsular antigenic components in serotypes O1:K2 and O1:K66 so that bound opsonins could react with receptors on phagocytes. Serum bactericidal assays supported this conclusion. Therefore, decapsulating agents such as salicylate accentuate phagocytosis ofK. pneumoniae by making subcapsular antigens and components accessible to immune and nonimmune host defences and vaccination with subcapsular antigens may exhibit optimal protection against lethal infection when combined with salicylate therapy.ZusammenfassungKapselpolysaccharid (CPS) vonKlebsiella pneumoniae ist ein bedeutender Virulenzfaktor. Salicylat hemmt dic CPS-Bildung. Es wurde verwendet, um eine stärkere Exposition subkapsulärer Antigene und Komponenten zu bewirken, die eine große Rolle in der Wirtsabwehr spielen dürften. Salicylat-Behandlung führte zu einer ausgeprägten Steigerung der Phagozytose von fünf O1-Serotypen durch menschliche polymorphkernige Leukozyten, wenn normales Kaninchenserum und Kaninchenserum gegen gereinigte O1 Lipopolysaccharide (O1LPS) als Opsonine verwendet wurden (p<0,01 oder <0,05). Ähnliche Beobachtungen wurden mit Kaninchenantiserum gegen einen nicht-kapseltragenden isogenen Stamm gemacht. Um weiter zu erforschen, wie Salicylat die Empfindlichkeit gegenüber Phagozytose steigert, wurde die Bildung monokonaler Antikörper gegen O1LPS oder das Core LPS und die Bindung der Komplement-Komponente C3b mittels ELISA ermittelt. Die Daten weisen darauf hin, daß Salicylat bei den Serotypen O1:K1, O1:K10 und O1:K16 die Schrankenfunktion des CPS reduziert und bei Serotypen O1:K2 und O1:K66 die subkapsulären Antigenkomponenten demaskiert, so daß gebundene Opsonine mit Rezeptoren auf den Phagozyten reagieren können. Die Behandlung mit Substanzen, die zu einer Dekapsulierung führen, wie Salicylat, verstärkt somit die Phagozytose vonK. pneumoniae, indem sie die subkapsulären Antigene und Komponenten den immunologischen und nicht immunologischen Abwehrmechanismen des Wirts zugänglicher macht. Eine Impfung mit subkapsulären Antigenen könnte einen optimalen Schutz gegen eine tödliche Infektion bewirken, wenn sie mit einer Salicylat-Therapie kombiniert wird.The capsular polysaccharide (CPS) ofKlebsiella pneumoniae is an important virulence factor. Salicylate, which inhibits CPS production, was used to expose subcapsular antigens and components that may play an important role in host defense. Salicylate treatment greatly increased phagocytosis of five O1 serotypes by human polymorphonuclear leukocytes with normal rabbit serum and rabbit antisera against purified O1 lipopolysaccharide (O1LPS) as opsonins (p<0.01 or <0.05). Similar results were obtained with rabbit antiserum against a non-encapsulated isogenic strain. To further determine how salicylate increases susceptibility to phagocytosis, the binding of monoclonal antibodies against O1LPS or the LPS core and the binding of complement component C3b were measured by ELISA. The data indicate that salicylate reduced the barrier of CPS in serotypes O1:K1, O1:K10, and O1:K16 and unmasked subcapsular antigenic components in serotypes O1:K2 and O1:K66 so that bound opsonins could react with receptors on phagocytes. Serum bactericidal assays supported this conclusion. Therefore, decapsulating agents such as salicylate accentuate phagocytosis ofK. pneumoniae by making subcapsular antigens and components accessible to immune and nonimmune host defences and vaccination with subcapsular antigens may exhibit optimal protection against lethal infection when combined with salicylate therapy. Kapselpolysaccharid (CPS) vonKlebsiella pneumoniae ist ein bedeutender Virulenzfaktor. Salicylat hemmt dic CPS-Bildung. Es wurde verwendet, um eine stärkere Exposition subkapsulärer Antigene und Komponenten zu bewirken, die eine große Rolle in der Wirtsabwehr spielen dürften. Salicylat-Behandlung führte zu einer ausgeprägten Steigerung der Phagozytose von fünf O1-Serotypen durch menschliche polymorphkernige Leukozyten, wenn normales Kaninchenserum und Kaninchenserum gegen gereinigte O1 Lipopolysaccharide (O1LPS) als Opsonine verwendet wurden (p<0,01 oder <0,05). Ähnliche Beobachtungen wurden mit Kaninchenantiserum gegen einen nicht-kapseltragenden isogenen Stamm gemacht. Um weiter zu erforschen, wie Salicylat die Empfindlichkeit gegenüber Phagozytose steigert, wurde die Bildung monokonaler Antikörper gegen O1LPS oder das Core LPS und die Bindung der Komplement-Komponente C3b mittels ELISA ermittelt. Die Daten weisen darauf hin, daß Salicylat bei den Serotypen O1:K1, O1:K10 und O1:K16 die Schrankenfunktion des CPS reduziert und bei Serotypen O1:K2 und O1:K66 die subkapsulären Antigenkomponenten demaskiert, so daß gebundene Opsonine mit Rezeptoren auf den Phagozyten reagieren können. Die Behandlung mit Substanzen, die zu einer Dekapsulierung führen, wie Salicylat, verstärkt somit die Phagozytose vonK. pneumoniae, indem sie die subkapsulären Antigene und Komponenten den immunologischen und nicht immunologischen Abwehrmechanismen des Wirts zugänglicher macht. Eine Impfung mit subkapsulären Antigenen könnte einen optimalen Schutz gegen eine tödliche Infektion bewirken, wenn sie mit einer Salicylat-Therapie kombiniert wird.

Physiological effect of the alterations of plasmids derived from Neisseria gonorrhoeae

SummaryTransfer of plasmid DNA from penicillinase-producingNeisseria gonorrhoeae toEscherichia coli produced relatively small colonies that became pigmented in the presence of the dye, congo red. Mutations to large, non-pigmented colonies were frequent, and were the result of a variety of alterations in these plasmids. Miniplasmid formation was the major alteration that led to non-pigmented colonies. However, deletions in any of three putative replication regions resulted in non-pigmented colonies. These altered plasmids mediated significantly less β-lactamase production than that of the parent plasmid. A new origin of replication was discovered and mapped within the miniplasmid. This origin was responsible for: 1) high plasmid copy number, 2) stability of inheritance, and 3) the majority of β-lactamase produced in culture. The evolution of gonococcal plasmids may be followed inE. coli, since less defective plasmids produce nonpigmented colonies on congo red agar medium.ZusammenfassungTransfer von Plasmid-DNA Penicillinase-produzierenderNeisseria gonorrhoeae aufEscherichia coli führte zur Entwicklung relativ kleiner Kolonien, die in Anwesenheit des Farbstoffes Kongorot pigmentiert waren. Häufig traten Mutationen zu großen, nicht pigmentierten Kolonien auf, sie waren das Ergebnis einer Reihe von Änderungen in diesen Plasmiden. Die Entstehung von Miniplasmiden war die entscheidende Änderung, die zur Bildung nicht pigmentierter Kolonien führte. Doch kam es bei Deletion in jeder der vermutlichen Replikationsregionen zur Bildung nicht pigmentierter Kolonien. Diese veränderten Plasmide wirkten in signifikant geringerem Ausmaß als Mediatoren der β-Laktamaseproduktion als das Eltern-Plasmid. Es wurde ein neuer Replikationsort entdeckt und durch Mapping im Miniplasmid lokalisiert. Er war verantwortlich für eine 1) hohe Plasmid-Copyzahl, 2) Stabilität in der Vererbung und 3) den größten Anteil der in Kultur gebildeten ß-Laktamase. Es ist möglich, die Evolution der Gonokokkenplasmide inE. coli nachzuvollziehen, denn weniger defekte Plasmide bilden in Kongorot-Agarmedium nichtpigmentierte Kolonien.