β-defensin-2 in breast milk displays a broad antimicrobial activity against pathogenic bacteria

• Main Authors: Joanna Baricelli, Miguel A. Rocafull, Desiree Vázquez, Betsi Bastidas, Estalina Báez-Ramirez, Luz E. Thomas
• Format: Article
• Language: English
• Published: Elsevier 2015-01-01
• Series: Jornal de Pediatria
• Online Access: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021755714001211

Objective: To describe the antimicrobial activity of β-defensin-2 produced in the mammary gland and secreted in human breast milk. Methods: The peptide production was performed by DNA cloning. β-defensin-2 levels were quantified in 61 colostrum samples and 39 mature milk samples from healthy donors, by an indirect enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Using halo inhibition assay, this study assessed activity against seven clinical isolates from diarrheal feces of children between 0 and 2 years of age. The activity of β-defensin-2 against three opportunistic pathogens that can cause nosocomial infections was determined by microdilution test. Results: The peptide levels were higher in colostrum (n = 61) than in mature milk samples (n = 39), as follows: median and range, 8.52 (2.6-16.3) μg/ml versus 0.97 (0.22-3.78), p < 0.0001; Mann-Whitney test. The recombinant peptide obtained showed high antimicrobial activity against a broad range of pathogenic bacteria. Its antibacterial activity was demonstrated in a disk containing between 1–4 μg, which produced inhibition zones ranging from 18 to 30 mm against three isolates of Salmonella spp. and four of E. coli. β-defensin-2 showed minimum inhibitory concentrations (MICs) of 0.25 μg/mL and 0.5 μg/mL for S. marcescen and P. aeruginosa, respectively, while a higher MIC (4 μg/mL) was obtained against an isolated of multidrug-resistant strain of A. baumannii. Conclusions: To the authors’ knowledge, this study is the first to report β-defensin-2 levels in Latin American women. The production and the activity of β-defensin-2 in breast milk prove its importance as a defense molecule for intestinal health in pediatric patients. Resumo: Objetivo: Descrever a atividade antimicrobiana da defensina-beta 2 na glândula mamária e secretada no leite materno humano. Métodos: A produção de peptídeos foi realizada por clonagem de DNA. Os níveis de defensina-beta 2 foram quantificados em 61 amostras de colostro e 39 de leite maduro de doadoras saudáveis pelo teste ELISA indireto. Por um ensaio de halo de inibição, avaliamos a atividade contra sete isolados clínicos diarreicos de crianças entre 0 e 2 anos. A atividade da defensina 2 contra três patógenos oportunistas que podem causar infecções nosocomiais foi determinada pelo teste de microdiluição. Resultados: Os níveis de peptídeos estavam significativamente maiores nas amostras de colostro (n = 61) que de leite maduro (n = 39), como segue: 8,52 (2,6-16,3 μg/mL) mediana e faixa em comparação a 0,97 (0,22-3,78), p < 0,0001; teste de Mann-Whitney. O peptídeo recombinante foi obtido da alta atividade antimicrobiana demonstrada contra uma ampla gama de bactérias patogênicas. Sua atividade antibacteriana foi demonstrada em um disco contendo entre 1-4 μg, que produziu zonas de inibição entre 18 e 30 mm contra três isolados de Salmonella spp. e quatro de E. coli. A defensina-beta 2 demonstrou concentrações inibitórias mínimas (CIMs) de 0,25 μg/mL e 0,5 μg/mL para S. marcescen and P. aeruginosa, ao passo que uma CIM maior (4 μg/mL) foi obtida contra um isolado de cepa multirresistente de A. baumannii. Conclusões: Até onde sabemos, este estudo é o primeiro a relatar níveis de defensina em mulheres da América Latina. A produção e a atividade da defensina 2 no leite materno comprovam sua importância como uma molécula de defesa para a saúde intestinal em pacientes pediátricos. Keywords: Antimicrobial cationic peptides, hBD2, Lactancy, Defensins, Anti-infective agents, Breast milk, Palavras-chave: Peptídeos catiônicos antimicrobianos, hBD2, Lactação, Defensinas, Agentes anti-infecciosos, Leite materno