Epidemiological aspects of American cutaneous leishmaniasis and phlebotomine sandfly population, in the municipality of Monte Negro, State of Rondônia, Brazil

INTRODUCTION: This work was carried out on the purpose of identifying the species of phlebotomine sandflies in the municipality of Monte Negro, state of Rondonia, Brazil, that may have been transmitting the American cutaneous leishmaniasis (ACL), and concisely describe epidemiological aspects of disease. METHODS: The epidemiologic and socioeconomical indicators were obtained from government institutions and the local Municipal Secretary of Health. Phlebotomine sandflies were captured using CDC light traps between July 2006 to July 2008. The total of 1,240 of female sandflies were examined by PCR method directed to k-DNA. RESULTS: There has been a significant decrease in the incidence of ACL of about 50% over the last ten years in the municipality. A total of 1,935 specimens of 53 sandfly species were captured, three of the genus Brumptomyia genus and 50 of the genus Lutzomyia. The predominant species was Lutzomyia acanthopharynx, Lutzomyia whitmani, Lutzomyia geniculata and Lutzomyia davisi. None were positive for Leishmania sp. CONCLUSIONS: Four sandflies species were found in the State of Rondonia for the first time: Brumptomyia brumpti, Lutzomyia tarapacaensis, Lutzomyia melloi and Lutzomyia lenti. The presence of Lutzomyia longipalpis, was also captured. Socioeconomical improvement of Brazilian economy and the increase of environmental surveillance in the last 15 years collaborated in the decrease of people exposed to vectors, reducing the incidence of ACL.

APPLICABILITY OF kDNA-PCR FOR ROUTINE DIAGNOSIS OF AMERICAN TEGUMENTARY LEISHMANIASIS IN A TERTIARY REFERENCE HOSPITAL.

This study evaluated the applicability of kDNA-PCR as a prospective routine diagnosis method for American tegumentary leishmaniasis (ATL) in patients from the Instituto de Infectologia Emílio Ribas (IIER), a reference center for infectious diseases in São Paulo - SP, Brazil. The kDNA-PCR method detected Leishmania DNA in 87.5% (112/128) of the clinically suspected ATL patients, while the traditional methods demonstrated the following percentages of positivity: 62.8% (49/78) for the Montenegro skin test, 61.8% (47/76) for direct investigation, and 19.3% (22/114) for in vitro culture. The molecular method was able to confirm the disease in samples considered negative or inconclusive by traditional laboratory methods, contributing to the final clinical diagnosis and therapy of ATL in this hospital. Thus, we strongly recommend the inclusion of kDNA-PCR amplification as an alternative diagnostic method for ATL, suggesting a new algorithm routine to be followed to help the diagnosis and treatment of ATL in IIER.

Vakzinierung gegen die murine kutane Leishmaniose mit TAT-LACK transduzierten dendritischen Zellen

In der murinen kutanen Leishmaniose ist die Ausheilung der Infektion mit dem Auftreten von schützenden CD4+ Th1- sowie CD8+ Tc1-Immunantworten assoziiert. Daher sollte eine wirksame Vakzine beide T-Zell-Populationen induzieren. Im Rahmen dieser Dissertation konnte gezeigt werden, daß mit TAT-LACK Fusionsproteinen effektiv gegen eine progressiv verlaufende Infektion mit Leishmania major in empfindlichen BALB/c sowie resistenten C57BL/6 Mäusen vakziniert werden kann. TAT-LACK konnte hierbei sowohl im DC- als auch im proteinbasierten Ansatz protektive Immunität verleihen. Das TAT-Peptid ist in der Lage, Proteine direkt in das Zytosol von DC zu schleusen und so den für die CD8+ T-Zell-Antworten erforderlichen MHC Klasse I Präsentationsweg einzuschlagen. Stammesspezifische Untersuchungen des inflammatorischen Infiltrates in Läsion und Lymphknoten bestätigten die physiologische Relevanz von DC und CD8+ T-Zellen im Verlauf einer etablierten Leishmania-Infektion in beiden Mausstämmen und rechtfertigten somit den Einsatz einer DC basierten Vakzine, die vermehrt CD8+ T-Zellen induzieren sollte. Tatsächlich konnte mit TAT-LACK transduzierten DC in beiden Mausstämmen effektiv gegen eine progressiv verlaufende Leishmania-Infektion vakziniert werden. Der Vakzinierungserfolg ließ sich anhand verringerter Läsionsvolumina, reduzierter Parasitenlasten und einer Verschiebung des Zytokinprofils in Richtung einer Th1 dominierten Immunantwort bestätigen. In allen Ansätzen war die i.d. Vakzinierung mit TAT-LACK transduzierten DC der Injektion von LACK gepulsten DC überlegen. Experimente mit DC aus IL-12p40 defizienten Mäusen belegten die IL-12 Abhängigkeit der Vakzine. Mit Hilfe von in vitro Restimulierungsexperimenten konnte nachgewiesen werden, daß nach Applikation TAT-LACK transduzierter DC in beiden Mausstämmen vermehrt CD8+ T-Zellen induziert werden. Des weiteren waren TAT-LACK transduzierte DC in Restimulationsexperimenten stärkere Aktivatoren der CD8+ T-Zell-Proliferation als LACK gepulste DC. Depletionsexperimente bestätigten die T-Zell-Abhängigkeit der Vakzine. Weitere in vivo Versuche belegten zudem die protektive Wirkung von TAT-LACK Fusionsproteinen im direkten, proteinbasierten Vakzinierungsansatz. Floreszenzmikroskopische Analysen der Epidermis bestätigten hierbei Aktivierung und Auswanderung von LC nach i.d. TAT-LACK Applikation.

Die Beeinflussung einer Th2-Zell-vermittelten Immunantwort durch Interleukin-1-alpha am Beispiel des murinen allergischen Asthmas

Dass durch IL-1α die Th1-vermittelte Immunreaktion der kutanen Leishmaniasis beeinflusst werden kann, konnte unsere Arbeitsgruppe bereits zeigen. Daran anknüpfend war das Ziel meiner Dissertation zu prüfen, ob sich diese Erkenntnisse im Modell des murinen allergischen Asthmas reproduzieren lassen, auch im Sinne eines zukünftigen therapeutischen Nutzens für die Behandlung dieser epidemiologisch hochrelevanten Erkrankung. Daneben sollte die Verwendung der gesamten murinen Lunge als Quelle für Untersuchungsmaterial erschlossen werden. Zu diesem Zweck wurden bei BALB/c Mäusen ein (OVA)/Alum-induziertes allergisches Asthma in Gegenwart oder Abwesenheit von IL-1α generiert. Anschließend wurde eine broncheoalveoläre Lavage (BAL) durchgeführt, bzw. die komplette linke Lunge gewonnen und prozessiert. Der Einfluss von IL-1α auf den Phänotyp der Th2-vermittelten Immunantwort ließ sich auf zytomorphologischer, durchflusszytometrischer und Zytokin-Ebene nachweisen. So zeigte ein Teil unserer Ergebnisse, dass nach der frühen Gabe eine Tendenz zur Verlagerung des Gewichtes der Abwehrreaktion von Th2 in Richtung Th1 besteht. Ebenso fanden sich Hinweise für eine relative Augmentation der Th2-Antwort durch den Einsatz von IL-1α zu einem späteren Zeitpunkt. Eine absolute Verstärkung der Th2-Reaktion auf OVA durch IL-1α konnten wir nicht messen. Hier scheint mit OVA allein schon eine maximale Ausprägung erreicht zu sein. Neben den Th1/Th2-Effekten wurden auch einige gegenläufige Beobachtungen gemacht, welche nicht a priori durch das Th1/Th2-Paradigma zu erklären sind, sondern den Einfluß von IL-1α auf andere Systeme belegen, wie z. B. die Wirkung auf CCL28 und regulatorische T-Zellen. Für die Gewinnung von inflammatorischen Zellen aus der kompletten Lunge und deren weitere Untersuchung konnten wir eine Methode entwickeln und standardisieren, welche relativ einfach in der Durchführung ist und zuverlässig eine im Verhältnis zur BAL hohe Zellzahl liefert, was wiederum ein breites Spektrum an weiteren Untersuchungen erlaubt. Durch den Vorgang der mechanischen und enzymatischen Prozessierung scheinen die funktionellen Eigenschaften der Zellen nicht wesentlich beeinträchtigt zu sein. Der Einsatz von IL-1α resultierte letztendlich in einem Mischbild an hervorgerufenen Veränderungen und es bedarf noch weiterer Studien, um die unterschiedlichen induzierten Mechanismen sauber voneinander zu trennen und den therapeutischen Nutzen von IL-1α im allergischen Asthma zu evaluieren.

Studying MHC I-dependent CD8 + T cell responses in the model of murine cutaneous leishmaniasis

Der Ausheilung von Infektionen mit Leishmania major liegt die Sekretion von IFN- von sowohl CD4+ als auch CD8+ T Zellen zugrunde.rnAktuell konnte in der Literatur nur ein Epitop aus dem parasitären LACK Protein für eine effektive CD4+ T Zell-vermittelte Immunantwort beschrieben werden. Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand daher darin, mögliche MHC I abhängige CD8+ T Zell Antworten zu untersuchen. rnFür diesen Ansatz wurde als erstes der Effekt einer Vakzinierung mit LACK Protein fusioniert an die Protein-Transduktionsdomäne des HIV-1 (TAT) analysiert. Die Effektivität von TAT-LACK gegenüber CD8+ T Zellen wurde mittels in vivo Protein-Vakzinierung von resistenten C57BL/6 Mäusen in Depletions-Experimenten gezeigt.rnDie Prozessierung von Proteinen vor der Präsentation immunogener Peptide gegenüber T Zellen ist unbedingt erforderlich. Daher wurde in dieser Arbeit die Rolle des IFN--induzierbaren Immunoproteasoms bei der Prozessierung von parasitären Proteinen und Präsentation von Peptiden gebunden an MHC I Moleküle durch in vivo und in vitro Experimente untersucht. Es konnte in dieser Arbeit eine Immunoproteasom-unabhängige Prozessierung aufgezeigt werden.rnWeiterhin wurde Parasitenlysat (SLA) von sowohl Promastigoten als auch Amastigoten fraktioniert. In weiterführenden Experimenten können diese Fraktionen auf immunodominante Proteine/Peptide hin untersucht werden. rnLetztlich wurden Epitop-Vorhersagen für CD8+ T Zellen mittels computergestützer Software von beiden parasitären Lebensformen durchgeführt. 300 dieser Epitope wurden synthetisiert und werden in weiterführenden Experimenten zur Charakterisierung immunogener Eigenschaften weiter verwendet. rnIn ihrer Gesamtheit trägt die vorliegende Arbeit wesentlich zum Verständnis über die komplexen Mechanismen der Prozessierung und letztendlich zur Identifikation von möglichen CD8+ T Zell Epitopen bei. Ein detailiertes Verständnis der Prozessierung von CD8+ T Zell Epitopen von Leishmania major über den MHC Klasse I Weg ist von höchster Bedeutung. Die Charakterisierung sowie die Identifikation dieser Peptide wird einen maßgeblichen Einfluss auf die weiteren Entwicklungen von Vakzinen gegen diesen bedeutenden human-pathogenen Parasiten mit sich bringen. rn

Presenza e diffusione della Leishmaniosi e dei suoi vettori in provincia di Rieti

Nel presente studio ci si è proposti di valutare la presenza e diffusione della leishmaniosi in una provincia dell’Italia centrale (Rieti) che, per caratteristiche ambientali (prevalentemente montuosa, clima freddo-secco) poco sembra prestarsi al ciclo della malattia. A questo scopo sono stati calcolati: i) sieroprevalenza grezza nella popolazione canina (2006-2013) e prevalenza media annuale ii) casi di leishmaniosi viscerale (LV) e cutanea (LC) (2000-2013). Catture di flebotomi sono state effettuate per due stagioni consecutive (2011-2012) per ogni sito sono stati registrati i dati climatici (temperatura, umidità etc.) ed altitudine. I flebotomi sono stati sottoposti a ricerca di Leishmania mediante PCR. La sieroprevalenza grezza per leishmania varia da 0 a 76,9% e la prevalenza media annuale non presenta un trend lineare. Sono stati registrati 6 casi di LV tutti in pazienti italiani tutti residenti in provincia di Rieti. I flebotomi sono stati rilevati in 5 dei 6 siti monitorati fino agli 800 m s.l.m., seppur con basse densità. Sono state identificate le seguenti specie: P. perniciosus (6,4 %), P. perfiliewi (1,8%), P. mascittii (0,1%) e S. minuta (91,7 %). E’ stata rilevata una correlazione statisticamente significativa (r=0,69, p<0,001) tra numero di flebotomi e temperatura giornaliera (Tmed°C) ed una correlazione negativa significativa (r= -0,51, p<0,05) con l’umidità relativa (Umed%). La ricerca di leishmania ha dato esito negativo in tutti i flebotomi analizzati. Questi rilievi suggeriscono l’endemia della leishmaniosi nella provincia di Rieti.

Neue wasserlösliche Cystein-Protease-Inhibitoren mit Aziridin-2,3-dicarbonsäure-Baustein

Die Leishmaniose gehört zu den „vernachlässigten tropischen Erkrankungen“. Sie wird durch parasitäre Protozoen der Gattung Leishmania ausgelöst. Weltweit sind ca. 12 Mio. Menschen infiziert, ca. 70 Tausend erliegen ihr jährlich. Die aktuelle Therapie wird überschattet von Toxizitäts- und Teratogenitätsproblemen und von aufkommenden Resistenzen. Die von den Leishmanien exprimierten Cysteinproteasen spielen vielfältige Rollen bei Wachstum und Vermehrung der Erreger. Aufgrund der evolutionären Verwandtschaft der Enzyme sind die parasitären Cysteinproteasen strukturell den humanen sehr ähnlich. Die Herausforderung bei der Entwicklung antiparasitärer Wirkstoffe, basierend auf der Hemmung dieser Proteasen, besteht deshalb darin, sehr selektive Inhibitoren zu entwickeln, die die Wirtsproteasen nicht, oder nur in einem vertretbaren Rahmen, inhibieren. Das Ziel dieser Arbeit war die Weiterentwicklung der Aziridin-2,3-dicarbonsäure-basierten Cysteinproteaseinhibitoren RV122C bzw. CS09 hinsichtlich Selektivität und Aktivität gegenüber der parasitären Cathepsin-L-ähnlichen Cystein-Protease LmCPB2.8 durch Design, incl. Docking, Synthese und Testung. Neben der gezielten Variation nicht essenzieller Gruppen wurde molekulares Docking mittels AutoDock Vina an Cruzain als verwandtes Modellenzym durchgeführt, um durch Variationen K.O.-Kandidaten für die Differenzierung zwischen zwei postulierten Bindungsmodi zu finden. Die Ergebnisse der Enzymassays zeigen eine Verbesserung der Hemmeigenschaften bei gleichzeitig verbesserter Selektivität sowie erhöhter ligand efficiency und ligand lipophilic efficiency für Derivate mit sterisch anspruchsvolleren Ester-Resten und für Derivate mit einer freien Carbonsäurefunktion am Aziridin-Ring (Halbester).

An autochthonous case of cutaneous bovine leishmaniasis in Switzerland

The present case report describes a novel etiological agent of cutaneous leishmaniasis that appears for the first time in a cow. A similar agent had recently been described as causing autochthonous infections in horses of Germany and Switzerland. The infection in the cow was initially diagnosed upon clinical and immunohistological findings. Subsequent comparative sequence analysis of diagnostic PCR products from the internal transcribed spacer 1 (ITS1) of ssrRNA classified the respective isolate as neither Old World nor New World Leishmania species, but yielded complete identity of the analysed sequence with the above mentioned horse cases and 98% identity to Leishmania sp. siamensis, an organism recently identified in a visceral leishmaniasis patient from Thailand. The potential transmitting vectors for all these cases have not yet been identified. Future investigations will have to elucidate the veterinary-epidemiological relevance of this etiological agent, as well as biological parameters such as transmission mode and geographical origin and distribution.

Natural antibodies target virus-antibody complexes to organized lymphoid tissue

Natural antibodies (NA) specific for infectious pathogens are found at low titer (usually <1:40) in the serum of healthy, non-immunized, individuals. Therefore, NA are part of the first line of defence against blood borne microorganisms. They directly neutralize viral infections or lyse pathogens by activating the complement cascade. In addition, recent studies highlighted their role in the pooling of infectious pathogens and other antigens to the spleen. This prevents infection of vital target organs and enhances the induction of adaptive immune responses. Specific T and B-cell responses are exclusively induced in highly organized secondary lymphoid organs including lymph nodes and the spleen. As a consequence, mice with disrupted microorganisation of lymphoid organs have defective adaptive immunity. In addition, some pathogens including lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV), Leishmania and HIV developed strategies to destroy the splenic architecture in order to induce an acquired immunosuppression and to establish persistent infection. NA antibodies enhance early neutralizing antibodies in the absence of T help mainly by targeting antigen to the splenic marginal zone. In addition, by activating the complement cascade, NA enhance T cell and T-cell dependent B-cell responses. Therefore, natural antibodies are an important link between innate and adaptive immunity.

Lipid synthesis in protozoan parasites: a comparison between kinetoplastids and apicomplexans.

Lipid metabolism is of crucial importance for pathogens. Lipids serve as cellular building blocks, signalling molecules, energy stores, posttranslational modifiers, and pathogenesis factors. Parasites rely on a complex system of uptake and synthesis mechanisms to satisfy their lipid needs. The parameters of this system change dramatically as the parasite transits through the various stages of its life cycle. Here we discuss the tremendous recent advances that have been made in the understanding of the synthesis and uptake pathways for fatty acids and phospholipids in apicomplexan and kinetoplastid parasites, including Plasmodium, Toxoplasma, Cryptosporidium, Trypanosoma and Leishmania. Lipid synthesis differs in significant ways between parasites from both phyla and the human host. Parasites have acquired novel pathways through endosymbiosis, as in the case of the apicoplast, have dramatically reshaped substrate and product profiles, and have evolved specialized lipids to interact with or manipulate the host. These differences potentially provide opportunities for drug development. We outline the lipid pathways for key species in detail as they progress through the developmental cycle and highlight those that are of particular importance to the biology of the pathogens and/or are the most promising targets for parasite-specific treatment.

TREM-1 deficiency can attenuate disease severity without affecting pathogen clearance

Triggering receptor expressed on myeloid cells-1 (TREM-1) is a potent amplifier of pro-inflammatory innate immune reactions. While TREM-1-amplified responses likely aid an improved detection and elimination of pathogens, excessive production of cytokines and oxygen radicals can also severely harm the host. Studies addressing the pathogenic role of TREM-1 during endotoxin-induced shock or microbial sepsis have so far mostly relied on the administration of TREM-1 fusion proteins or peptides representing part of the extracellular domain of TREM-1. However, binding of these agents to the yet unidentified TREM-1 ligand could also impact signaling through alternative receptors. More importantly, controversial results have been obtained regarding the requirement of TREM-1 for microbial control. To unambiguously investigate the role of TREM-1 in homeostasis and disease, we have generated mice deficient in Trem1. Trem1(-/-) mice are viable, fertile and show no altered hematopoietic compartment. In CD4(+) T cell- and dextran sodium sulfate-induced models of colitis, Trem1(-/-) mice displayed significantly attenuated disease that was associated with reduced inflammatory infiltrates and diminished expression of pro-inflammatory cytokines. Trem1(-/-) mice also exhibited reduced neutrophilic infiltration and decreased lesion size upon infection with Leishmania major. Furthermore, reduced morbidity was observed for influenza virus-infected Trem1(-/-) mice. Importantly, while immune-associated pathologies were significantly reduced, Trem1(-/-) mice were equally capable of controlling infections with L. major, influenza virus, but also Legionella pneumophila as Trem1(+/+) controls. Our results not only demonstrate an unanticipated pathogenic impact of TREM-1 during a viral and parasitic infection, but also indicate that therapeutic blocking of TREM-1 in distinct inflammatory disorders holds considerable promise by blunting excessive inflammation while preserving the capacity for microbial control.

CD14-Dependent Monocyte Isolation Enhances Phagocytosis of Listeria monocytogenes by Proinflammatory, GM-CSF-Derived Macrophages

Macrophages are an important line of defence against invading pathogens. Human macrophages derived by different methods were tested for their suitability as models to investigate Listeria monocytogenes (Lm) infection and compared to macrophage-like THP-1 cells. Human primary monocytes were isolated by either positive or negative immunomagnetic selection and differentiated in the presence of granulocyte macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) or macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) into pro- or anti-inflammatory macrophages, respectively. Regardless of the isolation method, GM-CSF-derived macrophages (GM-Mφ) stained positive for CD206 and M-CSF-derived macrophages (M-Mφ) for CD163. THP-1 cells did not express CD206 or CD163 following incubation with PMA, M- or GM-CSF alone or in combination. Upon infection with Lm, all primary macrophages showed good survival at high multiplicities of infection whereas viability of THP-1 was severely reduced even at lower bacterial numbers. M-Mφ generally showed high phagocytosis of Lm. Strikingly, phagocytosis of Lm by GM-Mφ was markedly influenced by the method used for isolation of monocytes. GM-Mφ derived from negatively isolated monocytes showed low phagocytosis of Lm whereas GM-Mφ generated from positively selected monocytes displayed high phagocytosis of Lm. Moreover, incubation with CD14 antibody was sufficient to enhance phagocytosis of Lm by GM-Mφ generated from negatively isolated monocytes. By contrast, non-specific phagocytosis of latex beads by GM-Mφ was not influenced by treatment with CD14 antibody. Furthermore, phagocytosis of Lactococcus lactis, Escherichia coli, human cytomegalovirus and the protozoan parasite Leishmania major by GM-Mφ was not enhanced upon treatment with CD14 antibody indicating that this effect is specific for Lm. Based on these observations, we propose macrophages derived by ex vivo differentiation of negatively selected human primary monocytes as the most suitable model to study Lm infection of macrophages.

Leishmaniasis and polyarthritis in the dog

Two cases of polyarthritis in the dog resulting from Leishmania species infection are reviewed. The clinical investigations, laboratory findings and serological tests are summarised. Leishmanial amastigotes were detected in synovial fluid samples of multiple joints with marked inflammatory signs. Diagnosis was made by biopsy of bone marrow, skin and synovial fluid. Both dogs were initially treated with pentavalent sodium stibogluconate. Other causes of canine polyarthritis were excluded.

Procerenone: a Fatty Acid Triterpenoid from the Fruit Pericarp of Omphalocarpum procerum (Sapotaceae)

Phytochemical investigation of a dichloromethane-methanol (1:1) extract of the fruit pericarp of Omphalocarpum procerum which exhibited antiplasmodial activity during preliminary screening led to the isolation of the new fatty ester triterpenoid 3β-hexadecanoyloxy-28-hydroxyolean-12-en-11-one (1), together with five known compounds 2-6. The structure of the new compound as well as those of the known compounds was established by means of spectroscopic methods and by comparison with previously reported data. Compounds 1- 4 were evaluated in-vitro for their cytotoxicity against L6 cell lines and antiprotozoal activities against Plasmodium falciparum, Leishmania donovani, Trypanosoma brucei rhodesiense and Trypanosoma cruzi (species responsible for human malaria, visceral leishmaniasis, African trypanosomiasis and Chagas disease, respectively). The tested compounds showed weak to moderate antiprotozoal activity and, no significant effect was detected regarding their cytotoxic potency.

T cell lipid peroxidation induces ferroptosis and prevents immunity to infection

The selenoenzyme glutathione peroxidase 4 (Gpx4) is a major scavenger of phospholipid hydroperoxides. Although Gpx4 represents a key component of the reactive oxygen species-scavenging network, its relevance in the immune system is yet to be defined. Here, we investigated the importance of Gpx4 for physiological T cell responses by using T cell-specific Gpx4-deficient mice. Our results revealed that, despite normal thymic T cell development, CD8(+) T cells from T(ΔGpx4/ΔGpx4) mice had an intrinsic defect in maintaining homeostatic balance in the periphery. Moreover, both antigen-specific CD8(+) and CD4(+) T cells lacking Gpx4 failed to expand and to protect from acute lymphocytic choriomeningitis virus and Leishmania major parasite infections, which were rescued with diet supplementation of high dosage of vitamin E. Notably, depletion of the Gpx4 gene in the memory phase of viral infection did not affect T cell recall responses upon secondary infection. Ex vivo, Gpx4-deficient T cells rapidly accumulated membrane lipid peroxides and concomitantly underwent cell death driven by ferroptosis but not necroptosis. These studies unveil an essential role of Gpx4 for T cell immunity.