Antimicrobial and Efflux Pump Inhibitory Activity of Caffeoylquinic Acids from Artemisia absinthium against Gram-Positive Pathogenic Bacteria

Background: Traditional antibiotics are increasingly suffering from the emergence of multidrug resistance amongst pathogenic bacteria leading to a range of novel approaches to control microbial infections being investigated as potential alternative treatments. One plausible antimicrobial alternative could be the combination of conventional antimicrobial agents/antibiotics with small molecules which block multidrug efflux systems known as efflux pump inhibitors. Bioassay-driven purification and structural determination of compounds from plant sources have yielded a number of pump inhibitors which acted against gram positive bacteria. Methodology/Principal Findings: In this study we report the identification and characterization of 4′,5′-O-dicaffeoylquinic acid (4′,5′-ODCQA) from Artemisia absinthium as a pump inhibitor with a potential of targeting efflux systems in a wide panel of Gram-positive human pathogenic bacteria. Separation and identification of phenolic compounds (chlorogenic acid, 3′,5′-ODCQA, 4′,5′-ODCQA) was based on hyphenated chromatographic techniques such as liquid chromatography with post column solid-phase extraction coupled with nuclear magnetic resonance spectroscopy and mass spectroscopy. Microbial susceptibility testing and potentiation of well know pump substrates revealed at least two active compounds; chlorogenic acid with weak antimicrobial activity and 4′,5′-ODCQA with pump inhibitory activity whereas 3′,5′-ODCQA was ineffective. These intitial findings were further validated with checkerboard, berberine accumulation efflux assays using efflux-related phenotypes and clinical isolates as well as molecular modeling methodology. Conclusions/Significance: These techniques facilitated the direct analysis of the active components from plant extracts, as well as dramatically reduced the time needed to analyze the compounds, without the need for prior isolation. The calculated energetics of the docking poses supported the biological information for the inhibitory capabilities of 4′,5′-ODCQA and furthermore contributed evidence that CQAs show a preferential binding to Major Facilitator Super family efflux systems, a key multidrug resistance determinant in gram-positive bacteria.National Institutes of Health (U.S.) (grant R01GM59903)National Institutes of Health (U.S.) (grant R01AI050875)Netherlands Organization for Scientific Research (VICI grant 700.56.442)Massachusetts Technology Transfer Center (MTTC)National Institutes of Health (U.S.) (grant 5U54MH084690-02

Effets de la composition et de la structure de matrices polyosidiques sur la libération des arômes

Diplôme : Dr. d'UniversitéIt is well admitted that an addition of texture agent to the food matrices induces in general a decrease in the aroma perception. However, we know just a few about the mechanisms of the interactions texture / aroma and it is not ensured. In order to better understand the mechanisms involved, the release of aroma compounds as a function of time has been measured on matrices exhibiting different mechanical properties and structural levels. These factors have been previously characterized. First, a range of matrices differing by their rheological properties and textures has been established. The nature and the concentration of the gelling agent (iota- and kappa-carrageenans) and of the additional salts were modified. The rheological characterization of the iota-carrageenan matrices around the gelling point and the analyze, by µDSC, of the process of conformational transition allowed us to show that an intermediate state exists between the gel and disorder, on a range of 12-13°C. On this temperature range, the rheological behaviour of the ungelled matrices seems to be directly related to the helicity rate of the polysaccharide in the solution. Secondly, aroma release and perception from two gels of different consistency were studied. Matrices were compared for their odour and aroma intensity. No significant difference was perceived in odour intensity. However, the in-mouth difference was influenced by both matrix composition and aroma compound nature. When a significant difference occurred between the two samples, the firmless matrix was always perceived as more intense in aroma. From the kinetics of aroma release in the gas phase, partition and "apparent" mass transfer coefficients of aroma compounds were determined. Gelling agent addition leads to a decrease of both coefficients for all the tested compounds (esters and aldehyds). Nevertheless, no significant differences were obtained between the two gels for the two coefficients and thus, sensory differences are not completely explained by those physico-chemical results. In a third time, the release curves of two esters and of the linalool have been studied for matrices of differing physical states : a macromolecular solution and two gels with varying consistencies. These three polyosidic matrices contained the same concentration of polymer but a different one of salt. We noticed differences between the different matrices for each compound. This allowed us to discuss the distinct effects of the addition of the polyoside, of its organization in tridimensionnal network and of the densification of this network. These effects depend on the chemical nature of the compound and apparently, for a same one, on the length of the aliphatic chain. These results, in these three matrices, have been confronted to the auto-diffusion coefficients of the aroma compounds measured by NMR.S'il est admis que l'ajout d'agent texturant à la matrice alimentaire entraîne très souvent une diminution de la perception de l'arôme, les mécanismes des interactions texture / arôme restent peu connus ou controversés. Pour tenter de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu, la libération au cours du temps de composés d'arôme a été suivie à partir de matrices de propriétés mécaniques et de degré de structuration préalablement caractérisés. Dans un premier temps, une gamme de matrices de propriétés rhéologiques et de textures différentes a été établie en faisant varier la nature et la teneur en agent gélifiant (iota- et kappa-carraghénanes), ainsi que la nature et la concentration en sels ajoutés. La caractérisation rhéologique des matrices de iota-carraghénanes au voisinage du point de gélification et le suivi, par µDSC, du processus de transition conformationnelle, ont permis de montrer l'existence d'un état intermédiaire entre l'état totalement gélifié et un état totalement désordonné sur une plage de 12-13°C. Sur cette plage de température, le comportement rhéologique des matrices non gélifiées semble directement lié au taux d'hélicité du polysaccharide en solution. Dans un deuxième temps, la libération et la perception des arômes ont été étudiées à partir de deux gels de la gamme établie, de consistance différente. Les matrices ont été comparées au nez et en bouche. La perception au nez n'a montré aucune différence entre les deux gels. En bouche, les différences perçues sont dépendantes de la nature de l'arôme et de la composition des matrices étudiées. Lorsque des différences existent, la matrice la plus liquide est toujours perçue comme plus intense en arôme. A partir des courbes de libération dans la phase gazeuse au cours du temps, les coefficients de partage et de transfert de masse " apparents " des composés d'arôme ont été déterminés. L'ajout d'agent gélifiant entraîne une diminution des deux coefficients pour l'ensemble des composés testés (esters et aldéhydes). En revanche, l'absence de différences significatives pour ces deux coefficients entre les deux matrices gélifiées, ne permet pas d'expliquer les différences observées en analyse sensorielle. Dans un troisième temps, les cinétiques de libération de deux esters et du linalol ont été étudiées pour des matrices d'état physique différent : une solution macromoléculaire et deux gels de consistance différente. Ces trois matrices polyosidiques étaient de même concentration en polymère mais de teneur en sel différente. Les différences observées pour chaque composé entre les différentes matrices ont permis de mettre en évidence les effets respectifs de l'ajout du polyoside, de son organisation en réseau ainsi que de la densification de ce réseau. Ces effets sont différents selon la classe chimique du composé et, pour une même classe, semblent dépendant de la longueur de la chaîne carbonée. Ces résultats ont été confrontés aux coefficients d'autodiffusion des composés d'arômes dans ces trois matrices mesurés par RMN

Effets de la composition et de la structure de matrices polyosidiques sur la libération des arômes

L'ajout d'agent texturant à la matrice alimentaire entraîne très souvent une diminution de la perception de l'arôme mais les mécanismes mis en jeu restent peu connus ou controversés. En premier lieu, une gamme de matrices de propriétés rhéologiques et de texture différentes, a été établie en faisant varier la nature et la teneur en agent gélifiant et en sel ajouté. Dans un deuxième temps, la libération et la perception des arômes ont été étudiées à partir de deux gels de consistance différente. A partir des cinétiques de libération des arômes, les coefficients de partage et de transfert de masse " apparents " ont été déterminés. Dans un troisième temps, les cinétiques de libération ont été étudiées pour des matrices d'état physique différent : une solution épaissie et deux gels de consistance différente. Les différences observées ont permis de mettre en évidence les effets respectifs de l'ajout du polyoside, de son organisation en réseau ainsi que de la densification de ce réseau.An addition of texture agent to the food matrices induces in general a decrease in the aroma perception. However, we know just a few about the mechanisms involved and it is not ensured. First, changing the nature and the concentration of the gelling agent and of the additional salts, a range of matrices differing by their rheoligical properties and textures was established. Secondly, aroma release and perception from two gels of different consistency were studied. From the kinetics of aroma release, partition and "apparent" mass transfer coefficients were determined. In a third time, the release curves were studied for matrices of differing physical states: a thickened solution and two gels with varying consistencies. The obtained differences allowed us to discuss the distinct effects of the addition of the polysaccharide, of its organization in tridimensionnal network and of the densification of this network.DIJON-BU Sciences Economie (212312102) / SudocSudocFranceF

Influence of type and amount of gelling agent on flavour perception : physicochemical effect or interaction between senses ?

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Flavour release in carrageenan gels as a function of time and structure of the matrices : an application for the gas sensor array technology

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Flavour release as a function of time and structure of matrices : an application for gas sensor technology

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Flavor release from carrageenan matrices: a kinetic approach

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Flavor release from carrageenan matrices: a kinetic approach

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Influence of type and amount of gelling agent on flavour perception : physicochemical effect or interaction between senses ?

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Flavour release as a function of time and structure of matrices : an application for gas sensor technology

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