Cranberry-derived compounds, including a fraction known as proanthocyanidins (PACs) exhibit anti-microbial, anti-infective, and anti-adhesive properties against a number of disease-causing organisms. This thesis illustrates the effect of cranberry proanthocyanidins (CPACs) on the infection of epithelial cells by two enteric bacterial pathogens, enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) and Salmonella Typhimurium. Immunofluorescence data showed that actin pedestal formation, required for infection by enteropathogenic Escherichia coli (EPEC), was disrupted in the presence of CPACs. In addition, invasion of HeLa cells by Salmonella Typhimurium was significantly reduced. CPACs had no effect on bacterial growth, on the production of bacterial virulence proteins or the viability of host cells. Interestingly, we found that CPACs had a potent and dose-dependent effect on the host cell cytoskeleton that was evident even in uninfected cells. CPACs inhibited the phagocytosis of inert particles by a macrophage cell line, providing further evidence that actin-mediated host cell functions are disrupted in the presence of cranberry CPACs. Thus, although CPAC treatment inhibited Salmonella invasion and EPEC pedestal formation, our results suggest that this is likely primarily because of the perturbation of the host cell cytoskeleton by CPACs rather than an effect on bacterial virulence itself. Additional work suggests that while CPACs disrupt epithelial tight junctions in vitro, they are well tolerated in vivo. The use of CPACs for the treatment or prevention of enteric infection in vivo by Citrobacter rodentium was also evaluated, though no conclusions, positive or negative can be drawn thus far. These findings underline the difficulties of translating experimental results to living systems but have significant implications for the interpretation of experiments on the effects of CPACs on bacteria-host cell interactions. / Le fruit de la canneberge est depuis longtemps utilisé par la médecine traditionnelle dans le cadre d'infection urinaire, mais son mécanisme d'action reste mal connu. Récemment plusieurs études ont montré l'implication d'un composé majeur du fruit, le proanthocyanidine (CPAC), dans les propriétés antibactériennes et anti-infectieuses de la canneberge. Le travail présenté ici vise à évaluer l'effet du PAC sur les cellules épithéliales au cours de l'infection par deux bactéries intestinales : Salmonella Typhimurium et la souche d'Escherichia coli entéropathogène (ECEP). Nous avons montré par des techniques d'imagerie que le remodelage du cytosquelette d'actine des cellules hôtes, étape nécessaire à l'infection par les ECEP, était abolit en présence de CPAC, de même, une inhibition significative de l'infection de cellules HeLa par Salmonella Typhimurium est observée en présence du composé. L'absence d'effet du CPAC sur la prolifération bactérienne et sur la sécrétion de facteurs de virulence dans les deux systèmes expérimentaux suggère un impact du composé sur la permissivité des cellules hôtes. De façon concordante, nous avons montré un rôle critique du CPAC dans la polymérisation des filaments d'actine des cellules non-infectées. La phagocytose de particules inertes par une lignée macrophagique qui dépend d'un remodelage actif du cytosquelette est également inhibée par le CPAC, confirmant l'impact majeur du composé sur le fonctionnement cellulaire. Des expériences in vivo d'infection par Citrobater Rodentium (un modèle murin d'ECEP) n'ont pas permis de mettre en évidence d'effet significatif du CPAC sur l'incidence et la sévérité de la maladie malgré l'effet majeur observé in vitro sur les cellules épithéliales. L'ensemble de ces travaux apporte un nouvel éclairage sur l'effet du CPAC dans les interactions entre les pathogènes et les cellules hôtes, il souligne également les différences entre des systèmes expérimentaux in vitro et les mécanismes prenant place dans des organismes complexes in vivo. Des expériences supplémentaires prenant en compte différents paramètres comme le PH intestinal semblent nécessaires pour évaluer définitivement l'impact du CPAC sur les infections entériques.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.104671 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Harmidy, Kevin |
| Contributors | Nathalie Tufenkji (Internal/Supervisor), Samantha Gruenheid (Internal/Cosupervisor2) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Engineering (Department of Chemical Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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