Dynamics of motor nerve terminal remodeling unveiled using SNARE-cleaving botulinum toxins: the extent and duration are dictated by the sites of SNAP-25 truncation

Nerve sprouts emerge from motor nerve terminals following blockade of exo-endocytosis for more than 3 days by botulinum neurotoxin (BoNT), and form functional synapses, albeit temporary. Upon restoration of synaptic activity to the parent terminal 7 and 90 days after exposure to BoNT/F or A respectively, a concomitant retraction of the outgrowths was observed. BoNT/E caused short-term neuroparalysis, and dramatically accelerated the recovery of BoNT/A-paralyzed muscle by further truncation of SNAP-25 and its replenishment with functional full-length SNARE. The removal of 9 C-terminal residues from SNAP-25 by BoNT/A leads to persistence of the inhibitory product due to the formation of a nonproductive SNARE complex(es) at release sites, whereas deletion of a further 17 amino acids permits replenishment and a speedy recovery. (C) 2003 Elsevier Science (USA). All rights reserved.

Adenovirus F protein as a delivery vehicle for botulinum B.

BACKGROUND: Immunization with recombinant carboxyl-terminal domain of the heavy chain (Hc domain) of botulinum neurotoxin (BoNT) stimulates protective immunity against native BoNT challenge. Most studies developing a botulism vaccine have focused on the whole Hc; however, since the principal protective epitopes are located within beta-trefoil domain (Hcbetatre), we hypothesize that immunization with the Hcbetatre domain is sufficient to confer protective immunity. In addition, enhancing its uptake subsequent to nasal delivery prompted development of an alternative vaccine strategy, and we hypothesize that the addition of targeting moiety adenovirus 2 fiber protein (Ad2F) may enhance such uptake during vaccination. RESULTS: The Hcbetatre serotype B immunogen was genetically fused to Ad2F (Hcbetatre/B-Ad2F), and its immunogenicity was tested in mice. In combination with the mucosal adjuvant, cholera toxin (CT), enhanced mucosal IgA and serum IgG Ab titers were induced by nasal Hcbetatre-Ad2F relative to Hcbetatre alone; however, similar Ab titers were obtained upon intramuscular immunization. These BoNT/B-specific Abs induced by nasal immunization were generally supported in large part by Th2 cells, as opposed to Hcbetatre-immunized mice that showed more mixed Th1 and Th2 cells. Using a mouse neutralization assay, sera from animals immunized with Hcbetatre and Hcbetatre-Ad2F protected mice against 2.0 LD50. CONCLUSION: These results demonstrate that Hcbetatre-based immunogens are highly immunogenic, especially when genetically fused to Ad2F, and Ad2F can be exploited as a vaccine delivery platform to the mucosa.

Botulinum toxin A for the treatment of keloids

Keloids are the result of excessive scar tissue formation. Besides their poor aesthetic appearance, keloids can be associated with severe clinical symptoms such as pain, itching, and rigidity. Unfortunately, most therapeutic approaches remain clinically unsatisfactory. Recently, injections with botulinum toxin A (BTA) were proposed for the treatment of established keloids in a clinical trial. In this study, we aimed to verify the effects of intralesional BTA for the treatment of therapy-resistant keloids using objective measurements. In addition, the underlying molecular mechanisms were investigated using cultured keloid-derived fibroblasts.

Ocorrência e distribuição de esporos de Clostridium botulinum tipos C e D em áreas de criação de búfalos na Baixada Maranhense

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Esporos e toxinas de Clostridium botulinum dos tipos C e D em cacimbas no Vale do Araguaia, Goiás

Foram avaliadas a ocorrência e distribuição de esporos e toxinas de Clostridium botulinum tipos C e D em 300 cacimbas empregadas como bebedouro de bovinos em 130 propriedades rurais localizadas em 12 municípios do Vale do Araguaia, Estado de Goiás. A presença de esporos foi determinada indiretamente pelo cultivo em meio de cultura, seguido da inoculação e neutralização em camundongo das amostras de sedimento do interior das cacimbas, e do solo superficial e fezes de bovinos, coletadas ao seu redor. A presença de toxina foi avaliada diretamente pela inoculação em camundongo do sedimento filtrado das cacimbas, também seguida da neutralização em camundongo com antitoxinas C e D. A presença de esporos de C. botulinum foi significativamente maior (p<0,05) nas fezes de bovinos (31%), quando comparadas com os resultados das amostras de solo superficial (19%) e dos sedimentos (10%). Foram detectadas toxinas botulínicas dos tipos C, D, ou classificadas como pertencentes ao complexo CD, em seis amostras (2%) das 300 cacimbas. Das 130 propriedades trabalhadas, em 122(93,85%) foram encontrados esporos ou toxinas de Clostridium botulinum em pelo menos uma das variáveis pesquisadas, enquanto somente 8(6,15%) não apresentaram qualquer contaminação A idade e profundidade das cacimbas estiveram associadas com a freqüência de detecção de esporos e toxinas. Assim, quanto mais velhas e rasas, maior a freqüência do isolamento de esporos e toxinas. A contaminação das cacimbas do Vale do Araguaia goiano com esporos e toxinas do Clostridium botulinum tipos C e D demonstra o risco potencial permanente e crescente para a ocorrência da intoxicação botulínica de origem hídrica nos bovinos.

Botulism by Clostridium botulinum type C in goats associated with osteophagia

An outbreak of botulism was detected in goats in the semiarid region of Brazil. In a flock of 460 goats, 38 does were affected and 37 died. Kids and younger goats were not affected. The main clinical signs were flaccid tetraparesis leading to tetraplegia that was often accompanied by twisted neck, tongue paralysis, and muscle tremors. At the time of the visit, 4 out of 11 affected goats were recumbent. Ambulatory goats had uncoordinated and swaying gaits with hypometria and weakness, mainly of the hind limbs. Two recumbent and four ambulatory goats showed twisted neck. Two recumbent goats were euthanized and necropsied. Non-significant gross and histologic lesions were observed. Samples of the liver, gut and rumen content were collected from the two goats and examined for botulinum toxins using the mouse serum neutralization test. The three samples from one goat were positive for type C toxin. Marked osteophagia was observed when the goats had access to bones in the pasture, and the farmer mentioned that osteophagia was common among goats of the flock. A sample of the plant Hybantus ipecaconha, the most abundant forage available for the goats, contained 2800 mg/kg of Ca and 450 mg/kg of P. One soil sample contained 58.12 mg/kg of Ca and 2.02 mg/kg of P. It was concluded that in this outbreak, botulism was associated with osteophagia probably due to phosphorus deficiency. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Ocorrência de Clostridium botulinum tipos C e D em criatórios de bovinos no município de Cocalinho, Vale do Araguaia, Mato Grosso

In order to assess the occurrence and distribution of spores and toxins of Clostridium botulinum types C and D in three farms in Cocalinho, at the Araguaia River valley, State of Mato Grosso, Brazil, we analyzed sediment samples from 40 water holes, soil and cattle feces, collected around water holes. Sediments were analyzed by direct method, whilst feces, soil and also sediment samples were individually analyzed by indirect method. The detection of spores and botulinum toxins in the filtered material was performed by bioassay in Swiss Webster mice strain, as well as the serum-neutralization of the positive materials for typing. Samples of cattle feces showed the largest positive rate for C. botulinum, with 25/40 (62.5%), followed by soil, 12/40 (30%), and by sediment, 13/40 (32.5%). From the 40 cattle feces samples, 25 (62.00%) were positive for Clostridium botulinum; six samples were identified as type C, other six as type D, and 13 samples were classified as CD complex. From the equal number (40) of soil samples, 12 (30%) were positive for C. botulinum; two samples were identified as type C, other three as type D, and seven samples were classified as CD complex. Regarding the 40 sediment samples, 13 (32.5%) were positive for C. botulinum; two samples were identified as type C, other three as type D, and eight samples were classified as CD complex. No botulism toxin was detected by indirect method.

Getting muscles moving again after botulinum toxin: novel therapeutic challenges

The use of botulinum neurotoxins for the treatment of muscle hyperactivity and spasticity disorders has been remarkably successful, owing to the abilities of the toxins to elicit prolonged localized paralysis and the rarity of serious adverse effects. However, botulinum toxins are the most deadly protein toxins known, and existing antidotes possess limited effectiveness. Paradoxically, in situ, the intoxicated motoneuron does not die. It reacts by emanating a sprouting network known to implement new functional synapses, leading to resumption of neurotransmission. Recent studies have highlighted ways of accelerating this natural recovery process to overcome paralysis successfully. Developing new therapeutic strategies and treatments for botulism will require more research into the molecular understanding of this 'naturally occurring' recovery process.

Toxina botulinica como profilaxis de migraña

La migraña es el síndrome de cefalea primaria mejor conocido. Es una cefalea incapacitante de curso fluctuante. Con importante impacto en la calidad de vida de los pacientes y de altos costos económicos para estos ya que se presenta generalmente en los años más productivos de la persona, así como altos costos para el sistema. La meta es la supresión de las crisis por lo cual una de las piedras angulares del tratamiento es la profilaxis de los ataques. Para esto se han estudiado múltiples medicamentos, en los últimos años la toxina botulínica ha despertado entusiasmo. El objetivo de este trabajo era, mediante una revisión sistemática de la literatura, establecer si la toxina botulínica es un medicamento eficaz en la prevención de las crisis migrañosas.

Resposta humoral de bovinos vacinados contra as toxinas botulínicas tipos C e D em diferentes faixas etárias

Foi verificada pelo teste de ELISA indireto a resposta humoral contra os toxoides botulínicos C e D em bovinos de diferentes idades. O estudo envolveu 90 animais, que foram divididos em três grupos (n = 30), de acordo com a sua faixa etária; inferior a 2 anos de idade (G1), entre 2 e 5 anos (G2) e superior a 5 anos (G3). Os grupos experimentais foram vacinados com duas doses de vacina antibotulínica bivalente (C e D) comercial, nos dias 0 e 42 após a primo-vacinação (booster). Na avaliação, quando realizada 30 dias após o booster, os animais do G3 apresentaram maior produção de anticorpos (p < 0,05) em relação aos demais grupos. Entre o G1 e G2 não houve diferença significativa na resposta humoral contra a toxina C, no entanto, contra a toxina D, os animais do G1 apresentaram maior produção de anticorpos. Todos os grupos produziram uma resposta significativa de anticorpos contra as toxinas botulínicas após a 2ª dose da vacina bivalente comercial, principalmente contra o tipo D.

Sensibilidade toxicológica e especificidade do teste de microfixação de complemento na detecção de toxinas botulínicas C e D em meio de cultura e fígado de camundongos

No presente estudo pretendeu-se verificar a sensibilidade toxicológica e especificidade do Teste de Microfixação de Complemento (MCF) na detecção de toxinas botulínicas C e D no sobrenadante de cultivos bacterianos e em fígados de camundongos inoculados com doses letais e subletais. As toxinas foram produzidas em meio de cultura Hemoline, tituladas através da determinação da DL50 pelo Bioensaio em Camundongo e diluídas nas concentrações de 10, 1, 0,1, 0,01 e 0,001 DL50. Desta forma, foram utilizadas em dois modelos experimentais, onde foi determinada a sensibilidade toxicológica do MCF no sobrenadante do meio de cultura com as diluições descritas acima e ainda em extratos hepáticos de camundongos com peso corporal de 20g, inoculados com as mesmas diluições. A tentativa de evidenciação das toxinas botulínicas nos extratos hepáticos de camundongos foi realizada através da sua extração após a morte pela administração das doses letais e ainda pelo sacrifício dos animais inoculados com doses subletais, em intervalos de 5 dias. Os resultados evidenciaram uma sensibilidade toxicológica para o MCF de 100% para os dois tipos de toxinas ao nível de 0,01 DL50, quando testados os sobrenadantes de meio de cultura, portanto 100 vezes superior ao Bioensaio em Camundongo. A sensibilidade toxicológica do MCF, quando examinados extratos hepáticos de camundongos inoculados com 1 e 10 DL50 de toxinas botulínicas C e D, foi inferior, com valores de 100, 80, 89 e 72%, respectivamente. Pelo teste foi possível detectar toxinas botulínicas tipos C e D nos extratos hepáticos de camundongos inoculados com doses subletais até 15 dias após a sua inoculação. A especificidade do MCF foi de 88 e 92%, quando testados extratos hepáticos de camundongos sadios, e confrontados com as antitoxinas C e D; e 100% no sobrenadante do meio de cultura. Os resultados apontam para uma possível utilização do teste como importante instrumento de pesquisa e ainda na eventual substituição dos testes in vivo pelas suas implicações éticas e limitações práticas.

Surtos de botulismo em bovinos no Brasil associados à ingestão de água contaminada

Botulismo em bovinos resulta da ingestão de toxina previamente formada. No presente trabalho são descritos sete surtos da intoxicação onde os dados clínico-patológicos, epidemiológicos e os achados laboratoriais indicaram a possível ingestão da toxina através da água contaminada. O coeficiente médio de mortalidade foi de 20,1%, com letalidade de 99,92%, e morbidade de 31,62%. Dos cerca de 9.000 bovinos envolvidos nos surtos, 2.844 morreram com quadro clínico predominantemente superagudo e agudo. A alta morbidade e mortalidade foram registradas num curto período de tempo e envolveram todas as categorias animais, com quadro clínico-patológico caracterizado por paresia e paralisia da musculatura da locomoção, deglutição e mastigação e ausência de lesões macroscópicas. As circunstâncias em que ocorreram os surtos estiveram relacionadas com a existência de carcaças de animais decompostas ou matéria orgânica vegetal na água de dessedentação. Foram detectadas toxinas botulínicas C e/ou D nas coleções de água, nas vísceras e no soro sangüíneo de parte considerável dos materiais examinados.