Mice Fed an Obesogenic Western Diet, Administered Antibiotics, and Subjected to a Sterile Surgical Procedure Develop Lethal Septicemia with Multidrug-Resistant Pathobionts

Despite antibiotics and sterile technique, postoperative infections remain a real and present danger to patients. Recent estimates suggest that 50% of the pathogens associated with postoperative infections have become resistant to the standard antibiotics used for prophylaxis. Risk factors identified in such cases include obesity and antibiotic exposure. To study the combined effect of obesity and antibiotic exposure on postoperative infection, mice were allowed to gain weight on an obesogenic Western-type diet (WD), administered antibiotics and then subjected to an otherwise recoverable sterile surgical injury (30% hepatectomy). The feeding of a WD alone resulted in a major imbalance of the cecal microbiota characterized by a decrease in diversity, loss of Bacteroidetes, a bloom in Proteobacteria, and the emergence of antibiotic-resistant organisms among the cecal microbiota. When WD-fed mice were administered antibiotics and subjected to 30% liver resection, lethal sepsis, characterized by multiple-organ damage, developed. Notable was the emergence and systemic dissemination of multidrug-resistant (MDR) pathobionts, including carbapenem-resistant, extended-spectrum β-lactamase-producing Serratia marcescens, which expressed a virulent and immunosuppressive phenotype. Analysis of the distribution of exact sequence variants belonging to the genus Serratia suggested that these strains originated from the cecal mucosa. No mortality or MDR pathogens were observed in identically treated mice fed a standard chow diet. Taken together, these results suggest that consumption of a Western diet and exposure to certain antibiotics may predispose to life-threating postoperative infection associated with MDR organisms present among the gut microbiota. IMPORTANCE Obesity remains a prevalent and independent risk factor for life-threatening infection following major surgery. Here, we demonstrate that when mice are fed an obesogenic Western diet (WD), they become susceptible to lethal sepsis with multiple organ damage after exposure to antibiotics and an otherwise-recoverable surgical injury. Analysis of the gut microbiota in this model demonstrates that WD alone leads to loss of Bacteroidetes, a bloom of Proteobacteria, and evidence of antibiotic resistance development even before antibiotics are administered. After antibiotics and surgery, lethal sepsis with organ damage developed in in mice fed a WD with the appearance of multidrug-resistant pathogens in the liver, spleen, and blood. The importance of these findings lies in exposing how the selective pressures of diet, antibiotic exposure, and surgical injury can converge on the microbiome, resulting in lethal sepsis and organ damage without the introduction of an exogenous pathogen

Quantification multiplexée de biomarqueurs protéiques chez l'invertébré Gammarus fossarum: nouvelles perspectives pour la surveillance environnementale

International audienceModulations of molecular biomarkers can be related to an exposure to chemical compounds and provide early warning indicators of possible hazard on the ecosystem. However, routine use of these tools in biomonitoring faces several drawbacks, especially in invertebrates: lack of robust speciesspecific quantification methods and needs of numerous biomarker-specific protocols. This leads to very expensive biomonitoring strategies in time, cost and biological samples. Recently, “proteogenomics” emerged as a relevant strategy for the discovery of proteins in non-model organisms. With this approach, our consortium created a database consisting of 1873 experimentally validated proteins of the amphipod crustacean Gammarus fossarum, a sentinel species used for freshwater biomonitoring. The objective of the present study was to setup an innovative approach that allowed a fast, specific and simultaneous quantification of several proteins of interest in this invertebrate species. We applied a mass spectrometry multiplexed quantitation methodology (Selected Reaction Monitoring) to study 55 protein biomarker candidates. Identification of specific proteotypic peptides, in agreement with putative physiological roles of the associated proteins, and assessment of their interest as biomarkers in G. fossarum were achieved by studying their exact quantitative changes through male and female reproductive cycles and after exposure to stresses/contaminations (food privation, exposure to model chemical compounds in the laboratory and in situ caging).The levels of 21 biomarkers of interest (sex-specific proteins and/or with key physiological functions) were successfully monitored simultaneously in biological samples during the physiological processes and their sensitivity to toxic contamination was demonstrated both in laboratory and during field monitoring. For example, the laboratory contamination with environmental concentrations of cadmium modulated the concentrations of some biomarkers as the Na+K+ATPase (cellular pump), catalase (oxidative defense) and GST (detoxification) proteins. This breakthrough methodology in ecotoxicology is a valid alternative to currently used protocols

Approche analytique et moléculaire innovante pour la découverte, le développement et l’application de biomarqueurs chez les gammaridés

National audienceLe développement de biomarqueurs moléculaires chez les invertébrés aquatiques d’intérêt en écotoxicologie n’a connu que peu d’avancées ces dernières années. Parmi les principaux verrous, on peut citer l’absence des méthodes spécifiques et directes pour la quantification des biomarqueurs, notamment protéiques. Le fort développement et la démocratisation des techniques « omics », notamment la protéomique, permet l’acquisition rapide des connaissances au niveau moléculaire sur les espèces non-modèles. A l’aide du protéome récemment décrit chez G. fossarum et de résultats préliminaires de réponse à des perturbateurs endocriniens (Trapp et al. 2014, Trapp et al. 2015), l’objectif du travail présenté a été de développer, chez notre espèce cible Gammarus fossarum, une méthode de quantification multiplex, pour la quantification simultanée de plusieurs protéines d’intérêt comme biomarqueurs de toxicité. Cette approche repose sur le couplage de la chromatographie liquide à la spectrométrie de masse tandem ciblée (LC-MRM/MS). Pour ceci, 30 protéines annotées ont été sélectionnées à partir du protéome de G. fossarum. Pour chaque protéine, un minimum de deux peptides rapporteurs ont été retenus pour la spécificité et la quantification absolue de la protéine concernée. La validation de ces protéines comme biomarqueurs a été réalisée en suivant leur modulation au cours de processus physiologiques en lien avec leur rôle fonctionnel présumé (ex cycle reproductif), et suite à l’exposition d’organismes à des contaminants modèles. Cette méthodologie innovante dans le domaine de l’écotoxicologie doit permettre à terme, de suivre les concentrations de différents biomarqueurs et de définir des signatures moléculaires spécifiques de perturbation biologique en réponse à l’exposition aux contaminants

Protéomique ciblée pour la quantification multiplexée de biomarqueurs protéiques chez le crustacé Gammarus fossarum : perspectives pour la surveillance environnementale

National audienceLe développement de biomarqueurs moléculaires chez les invertébrés aquatiques d'intérêt en écotoxicologie n'a connu que peu d'avancées ces dernières années. Parmi les principaux verrous, on peut citer l'absence de méthodes spécifiques et directes pour la quantification des biomarqueurs, notamment protéiques. Le fort développement et la démocratisation des techniques « omics », notamment la protégénoomique, permet l'acquisition rapide de connaissances au niveau moléculaire sur les espèces non-modèles. A l'aide du protéome récemment décrit chez G. fossarum (Trapp et al. 2014), l'objectif de cette étude a été de développer une approche pour quantifier simultanément plusieurs protéines d'intérêt, valider leurs rôles physiologiques et enfin de les appliquer en surveillance recourant à une approche active par encagement in situ. En transposant les méthodologies récentes développées en santé humaine, nous avons mis en place un dosage par spectrométrie de masse en mode « Selected Reaction Monitoring » pour quantifier simultanément 25 protéines candidates (protéines spécifiques du sexe et/ou de fonctions physiologiques comme la mue, l'immunité, l'osmoregulation). L'identification de peptides protéotypiques spécifiques pour chaque protéine, et donc leur pertinence en tant que biomarqueurs chez G. fossarum, a été réalisée en quantifiant leur teneur au cours du cycle de mue/reproduction mâle et femelle, lors d'un stress de privation alimentaire, ou encore suite à une exposition à des contaminations, au laboratoire et in situ. Une contamination en cadmium à 2µg/L et en plomb à 10µg/L a modulé les niveaux d'expression de certaines protéines annotées comme la prophenoloxidase (mue et système immunitaire), la catalase (défense oxydative) et la GST (détoxification). Lors des expositions sur 17 stations du réseau de surveillance de l'agence de l'eau RMC, des protéines liées à la mue, telles que la chitinase et l'enzyme JHE-carboxylestérase, ont été significativement inhibées sur certains sites identifiés comme sous pression chimique. Cette méthodologie innovante en écotoxicologie offre une alternative valable aux protocoles actuellement utilisés pour le dosage de biomarqueurs, indirectes et couteux en temps et échantillons, ouvrant la voie à une application pratique des biomarqueurs protéiques dans pour la surveillance des milieux

Protéomique ciblée pour la quantification multiplexée de biomarqueurs protéiques chez le crustacé Gammarus fossarum : perspectives pour la surveillance environnementale

National audienceLe développement de biomarqueurs moléculaires chez les invertébrés aquatiques d'intérêt en écotoxicologie n'a connu que peu d'avancées ces dernières années. Parmi les principaux verrous, on peut citer l'absence de méthodes spécifiques et directes pour la quantification des biomarqueurs, notamment protéiques. Le fort développement et la démocratisation des techniques « omics », notamment la protégénoomique, permet l'acquisition rapide de connaissances au niveau moléculaire sur les espèces non-modèles. A l'aide du protéome récemment décrit chez G. fossarum (Trapp et al. 2014), l'objectif de cette étude a été de développer une approche pour quantifier simultanément plusieurs protéines d'intérêt, valider leurs rôles physiologiques et enfin de les appliquer en surveillance recourant à une approche active par encagement in situ. En transposant les méthodologies récentes développées en santé humaine, nous avons mis en place un dosage par spectrométrie de masse en mode « Selected Reaction Monitoring » pour quantifier simultanément 25 protéines candidates (protéines spécifiques du sexe et/ou de fonctions physiologiques comme la mue, l'immunité, l'osmoregulation). L'identification de peptides protéotypiques spécifiques pour chaque protéine, et donc leur pertinence en tant que biomarqueurs chez G. fossarum, a été réalisée en quantifiant leur teneur au cours du cycle de mue/reproduction mâle et femelle, lors d'un stress de privation alimentaire, ou encore suite à une exposition à des contaminations, au laboratoire et in situ. Une contamination en cadmium à 2µg/L et en plomb à 10µg/L a modulé les niveaux d'expression de certaines protéines annotées comme la prophenoloxidase (mue et système immunitaire), la catalase (défense oxydative) et la GST (détoxification). Lors des expositions sur 17 stations du réseau de surveillance de l'agence de l'eau RMC, des protéines liées à la mue, telles que la chitinase et l'enzyme JHE-carboxylestérase, ont été significativement inhibées sur certains sites identifiés comme sous pression chimique. Cette méthodologie innovante en écotoxicologie offre une alternative valable aux protocoles actuellement utilisés pour le dosage de biomarqueurs, indirectes et couteux en temps et échantillons, ouvrant la voie à une application pratique des biomarqueurs protéiques dans pour la surveillance des milieux

Protéomique shotgun et ciblée multiplexée pour la définition de biomarqueurs chez les espèces non-modèles d'intérêt en surveillance environnementale

International audienceBiomarkers related to exposure to chemical compounds can be monitored to predict possible hazard on health of sentinel organisms. The routine use of these tools in biomonitoring faces several drawbacks, especially in invertebrates: the lack of robust species-specific quantification methods and the use of numerous biomarker-specific protocols that lead to very expensive biomonitoring strategies in time, cost and biological samples. Recently, “proteogenomics” emerged as a relevant strategy for the discovery of proteins in non-model organisms. With the combination of high throughput genomic and proteomic methodologies, Trapp et al. built a protein sequence database consisting of 1873 specific proteins of the amphipod crustacean Gammarus fossarum, a species of interest for freshwater biomonitoring. Based on this protein database, the objective of the present study was to develop an approach that allowed a fast, specific and simultaneous quantification of multiple proteins of interest in this species. Following recent methodologies for the development of biomarkers in human disease diagnosis, we implemented a quantitative multiplexed targeted proteomics assay (using Selected Reaction Monitoring mass spectrometry) to study 55 protein biomarker candidates. Identification of specific proteotypic peptides and assessment of their interest as biomarkers in G. fossarum were achieved by following their quantitative changes through male and female reproductive cycles and after exposure to stresses, such as food privation and exposure to contamination through laboratory and in situ (caged organisms) assays. The levels of 21 biomarkers of interest (sex-specific proteins and/or with key physiological functions) were simultaneously monitored in several biological samples during their physiological processes. Their sensitivity to toxic contamination was demonstrated both in laboratory and during field monitoring. For example, the laboratory contamination with environmental concentrations of cadmium modulated the expression levels of some biomarkers annotated as the Na+K+ATPase (cellular pump), catalase (oxidative defense) and GST (detoxification) proteins. This breakthrough methodology in ecotoxicology offers a valid alternative to the currently used protocols, paving the way for future practical applications of protein biomarkers in chemical risk assessment and environmental monitoring

Assessing the relevance of a multiplexed methodology for proteomic biomarker measurement in the invertebrate species Gammarus fossarum : A physiological and ecotoxicological study

We also thank Adeline Francois and Renaud Tutundjian for technical support.International audienceRecently, a protein sequence database was built specifically for the sentinel non-model species Gammarus fossarum using a proteogenomics approach. A quantitative multiplexed targeted proteomics assay (using Selected Reaction Monitoring mass spectrometry) was then developed for a fast and simultaneous quantification of dozens of biomarker peptides specific of this freshwater sentinel crustacean species. In order to assess the relevance of this breakthrough methodology in ecotoxicology, the response patterns of a panel of 26 peptides reporting for 20 proteins from the Gammarus fossarum proteome with putative key functional roles (homeostasis, osmoregulation, nutrition, reproduction, molting,…) were recorded through male and female reproductive cycles and after exposure to environmental concentrations of cadmium and lead in laboratory-controlled conditions. Based on these results, we validated the implication of annotated vtg-like peptides in the oogenesis process, and the implication of Na+/K+ ATPase proteins in the molt cycle of organisms. Upon metal (cadmium and lead) contamination, peptides belonging to proteins annotated as involved in antioxidant and detoxification functions, immunity and molting were significantly down-regulated. Overall, this multiplex assay allowed gaining relevant insights upon disruption of different main functions in the sentinel species Gammarus fossarum. This breakthrough methodology in ecotoxicology offers a valid and high throughput alternative to currently used protocols, paving the way for future practical applications of proteogenomics-derived protein biomarkers in chemical risk assessment and environmental monitoring

HPV vaccine acceptability in high-risk Greek men

HPV is associated with malignancy in men, yet there is a lack of data on HPV knowledge, vaccine acceptability, and factors affecting vaccine acceptability in Greek men. This study aims to identify determinants of knowledge and willingness to vaccinate against HPV among high-risk Greek men. Men (n = 298) between the ages of 18 and 55 were enrolled from the STI and HIV clinics at “Andreas Syggros” Hospital in Athens, Greece from July-October 2015. Participants completed a survey on demographics, economic factors, sexual history, HPV knowledge, and vaccine acceptability. The majority of participants were younger than 40 (76.6%) and unmarried (84.6%). Our sample was 31.2% MSM (men who have sex with men), and 20.1% were HIV-positive. Most participants (>90%) were aware that HPV is highly prevalent in both men and women; however, fewer identified that HPV causes cancers in both sexes (68%) and that vaccination protects men and women (67%). Amongst participants, 76.7% were willing to vaccinate themselves against HPV, 71.4% an adolescent son, and 69.3% an adolescent daughter. HIV-positive men were more likely to be willing to vaccinate themselves (OR 2.83, p =.015), a son (OR 3.3, p =.015) or a daughter (3.01, p =.020). Higher income levels were associated with increased willingness to vaccinate oneself (OR 1.32, p =.027), a son (1.33, p =.032) or daughter (1.34, p =.027). Although there is a HPV knowledge gap, HPV vaccine acceptability is high despite lack of vaccine promotion to Greek men. Future studies should include lower-risk men to adequately inform public health efforts. © 2018 Taylor & Francis