The effect of oral administration of the antibacterial peptide MPX on intestinal inflammation of mice in experimental infection with Escherichia coli strain O157: H7

Abstract

Escherichia coli is a gram-negative bacterium, an intestinal pathogen that can cause intestinal inflammation. Antimicrobial peptides are a class of small molecule peptides, which has good antibacterial activity against avarietyofgram-positiveandnegativebacteria. Inthisregard,theauthorsaimed to study the effect of the antimicrobial peptide MPX, which was administered orally, on the intestinal wall of mice infected with the intestinal barrier function, which were infected with E. coli. Synthesis and purification of the antimicrobial peptide MPX(H-INWKGIAAMAKKLL-NH2) was performed by Jier Sheng Hua (Shanghai, China). Mass spectrometry and liquid chromatography (HPLC) were used for this purpose. Escherichia Coli (O157: H7 ATCC 43889) was isolated from human faeces in which haemolytic uremic syndrome was reported. Solid LB agar (Solarbio, China) was used to isolate enterohemorrhagic E. coli. The culture was obtained from the Chinese Institute of Veterinary Drug Control (Beijing, China). The results of necropsy found that using of an orally administered MPX could alleviate the damage of E. coli to the liver, spleen, and the lungs were less affected. According to H&E results in case of an orally administered MPX group considerably relieved duodenum and organs on day 7 and day 28. qRT-PCR results showed orally administered MPX could reduce the inflammation-related factors in the mRNA expression of IL-2 and IL-6 and TNF-α on day 7 and day 28. In addition, orally administered MPX could significantly increase them RNA expression of tight junction proteins Occludin andZo-1 on day 7 and day 28. The results of immune histochemistry further showed that an orally administered MPX could increase the mRNA expression of MUC2 in jejunum. The above results showed that orally administered MPX could alleviate the attack of E. coli on the intestinal tract of mice, relieve intestinal inflammation, and improve the intestinal barrier function. This study lays a theoretical foundation for adding antimicrobial peptides to food. In orally administered MPX authors can see reducing the mRNA expression of inflammation-related factors, thereby alleviating the intestinal inflammation caused by E. coli infection in mice. Authors can add that orally administered MPX shows an increase in mRNA expression of tight junction protein in intestines and improves the intestinal barrierfunction.This study lays the foundation for adding antimicrobial peptides to food to relieve inflammation and improve barrier function in clinical practices.

Escherichia coli – це грамнегативна бактерія, кишковий патоген, який може викликати запалення кишечника. Антимікробні пептиди – це клас пептидів з невеликою молекулою, які мають хорошу антибактеріальну активність проти різноманітних грампозитивних і негативних бактерій. Метою цієї роботи було дослідити вплив перорального введення антимікробного пептиду MPX на запалення кишечника та функцію кишкового бар'єру у мишей, інфікованих E.coli. MPX(H-INWKGIAAMAKKLL-NH2) був синтезований та очищений компанією Ji er Sheng Hua (Шанхай, Китай). Для очищення MPX використовували високоефективну рідинну хроматографію (ВЕРХ) і мас-спектрометрію. Кишкова паличка (ентерогеморагічна Escherichia coli O157:H7ATCC43889) була виділена з фекалій пацієнта з гемолітико-уремічним синдромом та отримана з Китайського інституту ветеринарного контролю над лікарськими засобами (Пекін, Китай). Для отримання ізольованих чистих E.coli культур використовували агар LB (Solarbio, Китай). Результати розтину показали, що пероральне введення MPX може полегшити ураження кишковою паличкою печінки, селезінки та легень, ці органи менш постраждали. Результати H&E показали, що застосування MPX при пероральному введенні значно полегшує вплив E. coli на дванадцятипалу кишку та органи на 7-й та 28-й день. qRT-PCR результати показали, що пероральне введення MPX може зменшити фактори, пов'язані із запаленням, експресію мРНКIL-2,IL-6 і TNF-α на 7 і28 день. Крім того, пероральне введення MPX може значно збільшити експресію мРНК білків щільного з'єднання Occludin і Zo- 1 на 7 і 28 день. Результати імуногістохімії також показали, що пероральне введення MPX може збільшити експресію мРНКMUC2 в порожній кишці. Наведені вище результати показали, що пероральний прийом MPX може послабити вплив кишкової палички на кишковий тракт мишей,зменшити кишкове запалення та покращити функцію кишкового бар'єру. Це дослідження закладає теоретичну основу для додавання антимікробних пептидів до кормів. Пероральний прийом MPX може зменшити експресію мРНК факторів, пов'язаних із запаленням, тим самим полегшуючи кишкове запалення, викликане інфекцією E. coli у мишей. Крім того, пероральне введення MPX може збільшити експресію мРНК білка щільного з'єднання в кишечнику та покращити бар'єрну функцію кишечника. Це дослідження закладає основу для додавання антимікробних пептидів у корм для зняття запалення та покращення бар'єрної функції в клінічній практиці.