Bacterial Indole as a Multifunctional Regulator of Klebsiella oxytoca Complex Enterotoxicity.

Gastrointestinal microbes respond to biochemical metabolites that coordinate their behaviors. Here, we demonstrate that bacterial indole functions as a multifactorial mitigator of Klebsiella grimontii and Klebsiella oxytoca pathogenicity. These closely related microbes produce the enterotoxins tilimycin and tilivalline; cytotoxin-producing strains are the causative agent of antibiotic-associated hemorrhagic colitis and have been associated with necrotizing enterocolitis of premature infants. We demonstrate that carbohydrates induce cytotoxin synthesis while concurrently repressing indole biosynthesis. Conversely, indole represses cytotoxin production. In both cases, the alterations stemmed from differ- ential transcription of npsA and npsB, key genes involved in tilimycin biosynthesis. Indole also enhances conversion of tilimycin to tilivalline, an indole analog with reduced cytotox- icity. In this context, we established that tilivalline, but not tilimycin, is a strong agonist of pregnane X receptor (PXR), a master regulator of xenobiotic detoxification and intestinal inflammation. Tilivalline binding upregulated PXR-responsive detoxifying genes and inhib- ited tubulin-directed toxicity. Bacterial indole, therefore, acts in a multifunctional manner to mitigate cytotoxicity by Klebsiella spp.: suppression of toxin production, enhanced con- version of tilimycin to tilivalline, and activation of PXR

Wirkung von Erythropoietin auf den Glukosestoffwechsel männlicher und weiblicher Mäuse

Hintergrund und Zielsetzung: Diabetes mellitus vom Typ 2 ist durch erhöhte Blutglukose definiert und wird durch Übergewicht sowie Bewegungsarmut gefördert. Weltweit sind viele Millionen Patienten von dieser Krankheit betroffen, was eine der großen medizinischen Herausforderungen der Gegenwart darstellt. Die vorliegende Arbeit basiert auf Befunden in adipösen Mäusen, die bei Haltung unter Hypoxie eine gewichtsunabhängige Verbesserung von Blutglukose und Insulinsensitivität gezeigt haben. Ein möglicher Vermittler dieser Effekte könnte das unter Hypoxie vermehrt produzierte und freigesetzte Peptid Erythropoietin (EPO) sein. Das primäre Ziel dieser Studie war daher zu erforschen, ob regelmäßige EPO-Injektionen zu einer gewichtsunabhängigen Verbesserung der Insulinsensitivität und zum Absinken der Blutglukose führen. Material und Methode: C57BL/6J-Mäuse, die durch Fettdiät (HFD) adipös waren, erhielten für zwei Monate wöchentlich drei intraperitoneale Injektionen von EPO (300 U/kg). Blutglukose, Glukosetoleranz, Plasmainsulin und andere Stoffwechselparameter wurden dokumentiert. Um mögliche geschlechtsspezifische Unterschiede zu erfassen, wurden weibliche und männliche Mäuse untersucht. Ergebnisse: Zufolge der EPO-Behandlung war der Hämatokrit in beiden Geschlechtern deutlich erhöht (Kontrolle vs. EPO, %: ♀ 43±1 vs. 63±2, p<0,0001; ♂ 44±1 vs. 69±1, p<0,0001). Verfütterung von HFD bewirkte bei weiblichen Mäusen deutlich geringere Adipositas als bei männlichen. Im Gegensatz zu vorangehenden Berichten hatte EPO allerdings keinerlei Wirkung auf das Körpergewicht der Mäuse (Kontrolle vs. EPO, Gewichtszunahme über zwei Monate, g: ♀ +8,4±0,5 vs. +7,3±0,8, n.s.; ♂ +4,9±0,7 vs. +5,1±0,5, n.s.). Die Injektionen führten dennoch in beiden Geschlechtern zu einer starken Verbesserung der Nüchternblutglukose (Kontrolle vs. EPO, mg/dl: ♀ 139±5 vs. 112±9, p=0,005; ♂ 173±7 vs. 108±9, p<0,0001) und Glukosetoleranz (Kontrolle vs. EPO, AUC, min*g/dl: ♀ 34±1 vs. 24±1, p<0,0001; ♂ 45±1 vs. 28±2, p<0,0001). Auch die Hyperinsulinämie der adipösen Mäuse wurde unter EPO-Injektionen vermindert (Kontrolle vs. EPO, pmol/l: ♀ 85±16 vs. 35±9, p=0,03; ♂ 712±152 vs. 185±32, p=0.009), was auf verbesserte Insulinsensitivität hinweist. Schlussfolgerung: In adipösen Mäusen hat regelmäßige Behandlung mit EPO sehr starke blutglukosesenkende Wirkung, wobei in der vorliegenden Studie erstmals nachgewiesen wurde, dass dies ein direkter Effekt ist, also nicht bloß die indirekte Wirkung eines etwaigen Gewichtsverlusts. EPO ist daher als möglicher Vermittler einer Hypoxie-bedingten Verbesserung der Glukosehomöostase anzusehen. Weibliche Mäuse entwickeln unter HFD deutlich weniger ausgeprägte Adipositas als männliche, die Effekte von EPO auf die Blutglukosehomöostase sind aber in beiden Geschlechtern gleichermaßen festzustellen

Fic Proteins of Campylobacter fetus subsp. venerealis Form a Network of Functional Toxin–Antitoxin Systems

Enzymes containing the FIC (filamentation induced by cyclic AMP) domain catalyze post-translational modifications of target proteins. In bacteria the activity of some Fic proteins resembles classical toxin–antitoxin (TA) systems. An excess of toxin over neutralizing antitoxin can enable bacteria to survive some stress conditions by slowing metabolic processes and promoting dormancy. The cell can return to normal growth when sufficient antitoxin is present to block toxin activity. Fic genes of the human and animal pathogen Campylobacter fetus are significantly associated with just one subspecies, which is specifically adapted to the urogenital tract. Here, we demonstrate that the fic genes of virulent isolate C. fetus subsp. venerealis 84-112 form multiple TA systems. Expression of the toxins in Escherichia coli caused filamentation and growth inhibition phenotypes reversible by concomitant antitoxin expression. Key active site residues involved in adenylylation by Fic proteins are conserved in Fic1, Fic3 and Fic4, but degenerated in Fic2. We show that both Fic3 and the non-canonical Fic2 disrupt assembly and function of E. coli ribosomes when expressed independently of a trans-acting antitoxin. Toxicity of the Fic proteins is controlled by different mechanisms. The first involves intramolecular regulation by an inhibitory helix typical for Fic proteins. The second is an unusual neutralization by heterologous Fic–Fic protein interactions. Moreover, a small interacting antitoxin called Fic inhibitory protein 3, which appears unrelated to known Fic antitoxins, has the novel capacity to bind and neutralize Fic toxins encoded in cis and at distant sites. These findings reveal a remarkable system of functional crosstalk occurring between Fic proteins expressed from chromosomal and extrachromosomal modules. Conservation of fic genes in other bacteria that either inhabit or establish pathology in the urogenital tract of humans and animals underscores the significance of these factors for niche-specific adaptation and virulence