Frequency and molecular characterisation of Entamoeba histolytica , Entamoeba dispar , Entamoeba moshkovskii , and Entamoeba hartmanni in the context of water scarcity in northeastern Brazil

This study aimed to estimate the frequency, associated factors, and molecular characterisation of Entamoeba histolytica , Entamoeba dispar, Entamoeba moshkovskii , and Entamoeba hartmanni infections. We performed a survey (n = 213 subjects) to obtain parasitological, sanitation, and sociodemographic data. Faecal samples were processed through flotation and centrifugation methods. E. histolytica, E. dispar, E. moshkovskii, and E. hartmanni were identified by nested-polymerase chain reaction (PCR). The overall prevalence of infection was 22/213 (10.3%). The infection rate among subjects who drink rainwater collected from roofs in tanks was higher than the rate in subjects who drink desalinated water pumped from wells; similarly, the infection rate among subjects who practice open defecation was significantly higher than that of subjects with latrines. Out of the 22 samples positive for morphologically indistinguishable Entamoeba species, the differentiation by PCR was successful for 21. The species distribution was as follows: 57.1% to E. dispar, 23.8% to E. histolytica, 14.3% to E. histolytica and E. dispar, and 4.8% E. dispar and E. hartmanni. These data suggest a high prevalence of asymptomatic infection by the group of morphologically indistinguishable Entamoeba histolytica/dispar/moshkovskii complex and E. hartmanni species. In this context of water scarcity, the sanitary and socioenvironmental characteristics of the region appear to favour transmission.

Diagnóstico e epidemiologia da Entamoeba histolytica em residentes do município de Juruti-Pará

Amebíase é a infecção no homem causada pelo protozoário Entamoeba histolytica, apresentam quadros sem manifestações clínicas até graves de elevada morbimortalidade e sendo responsável por milhões de casos de disenteria e abscessos hepáticos a cada ano. Os dados epidemiológicos da amebíase no Brasil estão sendo reavaliados desde que a Entamoeba histolytica (patogênica) foi considerada espécie distinta da Entamoeba dispar (não patogênica). Neste estudo, realizou- se o diagnóstico da amebíase por meio de métodos parasitológicos, pesquisa de antígenos e método molecular em amostras fecais de pacientes residentes no município de Juruti, Pará, Brasil. Foram analisadas 188 amostras, com positividade em 28 (14,89 %) no método imunológico, que foi considerado como padrão ouro. A infecção por E. histolytica foi maior no grupo etário acima de 14 anos (8,51%) que no grupo de 0-14 anos (6,38%), porém sem significância estatística (p > 0,05). Houve discordância nos resultados dos métodos ELISA e coproscópico em 41 amostras (21,81%), com maior número de positivos no teste imunoenzimático. O diagnóstico pelo método de PCR apresentou positividade de 5,88% (3/51), resultado inferior ao observado na microscopia (7,84% - 4/51) e teste de ELISA (11,76% - 6/51). Assim, nossos resultados sugerem que a amebíase intestinal é um problema de saúde pública no município de Juruti.

Prevalência de parasitas intestinais em crianças a frequentar a escola primária no Bairro Lucrécia, no Lubango, Angola, e sua relação com o estado nutricional e anemia

Introdução: Os parasitas intestinais são responsáveis por morbilidade em crianças de todo mundo, em especial nos países de baixa renda. Os estudos têm vindo a demonstrar o seu impacto negativo no estado nutricional e o seu contributo na etiologia da anemia. Pretendeu-se determinar a prevalência de parasitas intestinais em crianças dos 5 aos 12 anos de idade, a frequentar a escola primária no Bairro Lucrécia, no Lubango, Angola, e explorar a sua relação com o estado nutricional e anemia. Material e Métodos: Foi efectuado um estudo observacional, transversal e analítico, cuja colheita de dados se realizou entre Setembro e Outubro de 2010. A amostra foi constituída por 328 crianças. Realizou-se a detecção microscópica de parasitas intestinais e identificação molecular dos parasitas Entamoeba histolytica e Entamoeba dispar. O estado nutricional foi avaliado através dos z-scores do peso para a idade, da estatura para a idade e do IMC para a idade. A concentração de hemoglobina foi determinada através de um hemoglobinómetro portátil. Resultados: A prevalência de parasitas intestinais patogénicos foi de 44,2%, destacando-se Ascaris lumbricoides com 22,0%, Giardia lamblia com 20,1% e Hymenolepis nana com 8,8%. Na microscopia foi encontrada uma prevalência de Entamoeba histolytica/dispar de 13,7%, tendo sido posteriormente identificada, por diagnóstico molecular, uma prevalência de 13,1% para E. dispar e 0,3% para E. histolytica. A prevalência de baixo peso, subnutrição crónica e subnutrição aguda foi de, respectivamente, 36,1%, 41,5% e 30,2%. A probabilidade das crianças terem subnutrição crónica ou subnutrição aguda aumentou com o facto de terem 10 anos ou mais. As crianças co-infectadas por protozoários e helmintas apresentaram uma maior probabilidade de terem subnutrição crónica. A prevalência de anemia foi de 21,6%, encontrando-se a mesma significativamente associada à infecção por H. nana. A probabilidade das crianças estarem anémicas aumentou com o facto de terem menos de 10 anos. Adicionalmente nas crianças desparasitadas com albendazol ou mebendazol há 2 meses e meio ou menos verificou-se uma maior prevalência de infecção por G. lamblia (28,6%) em comparação com as desparasitadas há mais de 2 meses e meio (13,7%), tendo sido essa diferença estatisticamente significativa. Discussão e Conclusões: Emergiu deste estudo a importância da co-infecção com helmintas e protozoários no aumento da probabilidade das crianças terem subnutrição crónica e foi encontrada uma associação estatisticamente significativa entre a infecção por H. nana e a anemia. Será importante desenhar futuros estudos que investiguem o poder patogénico do H. nana e o modo como é efectuada a desparasitação com albendazol ou mebendazol, pois ao ser eficaz contra a infecção por A. lumbricoides, poderá aumentar a susceptibilidade à infecção por G. lamblia.

Estudo epidemiológico da amebíase no Estado do Pará utilizando diferentes metodologias para diagnóstico

A epidemiologia da amebíase está sendo reavaliada desde que a E. histolytica (patogênica) foi considerada espécie distinta de E. dispar (não patogênica). Neste estudo, investigou-se a freqüência da amebíase em uma amostra de residentes do Pará por diferentes técnicas de diagnóstico e avaliou-se a patogenia do parasito. Os participantes (n = 845) forneceram material fecal e destes, 191 foram entrevistados quanto aos sintomas de diarréia, cólicas intestinais, constipação, náuseas e vômito. Foram também analisados 8 exsudatos de pacientes com suspeita de amebíase hepática. As amostras foram observadas sob microscopia de luz e a confirmação de E. histolytica feita a partir da pesquisa de antígenos. Um total de 98 amostras fecais e todos os exsudatos foram semeados em meio Pavlova para isolamento e posterior caracterização bioquímica e molecular (identificação de espécie e genotipagem). Isolados de outras regiões do Brasil foram também genotipados. A positividade obtida foi de 29,35% (248/845) e não houve correlação com a faixa etária. A microscopia revelou baixa sensibilidade (45,26%; 74/334), porém elevada especificidade (87,03%; 260/334) quando comparada ao ELISA. Houve relação significativa (OR 4,4026) entre a presença de sintomas e a positividade no ELISA, sendo a diarréia (58,82%) e a cólica intestinal (58,82%) os sintomas mais relatados. Nenhum exsudato foi positivo no exame a fresco, porém 7 foram positivos no ELISA. Obteve-se 22 isolados de material fecal e a caracterização da HE foi possível em 13, dos quais 7 E. histolytica e 6 E. dispar. O DNA de 22 isolados e dos exsudatos foram testados para identificação molecular de espécie e genotipagem. Do total, 16 cultivos (9 cepas mistas, 4 E. dispar e 3 E. histolytica) e 5 exsudatos (todos E. histolytica) amplificaram na PCR. A genotipagem identificou adicional positividade para E. histolytica em um exsudato e revelou diferentes polimorfismos de comprimento para o locus 1-2 de E. histolytica e E. dispar do Pará e de outras regiões do Brasil e um caso de co-infecção por diferentes genótipos de E. dispar. Nossos resultados revelam que a amebíase invasiva é um importante problema de saúde pública em nossa população e grande variedade de genótipos de E. histolytica contribuem para a doença no Brasil.

Investigação da prevalência da amebíase em escolares do município de Imperatriz-MA

A amebíase é uma infecção causada pela Entamoeba histolytica e considerada uma importante causa de morbi-mortalidade no mundo. Estudos relatam uma prevalência elevada da amebíase em regiões tropicais, principalmente em comunidades que vivem em precárias condições sanitárias. O estudo epidemiológico da amebíase tem sido reavaliado desde que a E. histolytica, forma patogênica, foi distinta da E. dispar, forma não patogênica. O objetivo desta pesquisa foi estimar a prevalência de E. histolytica na população de escolares da rede municipal da cidade de Imperatriz (MA). Realizou-se um estudo de corte transversal que envolveu 405 escolares. As amostras foram analisadas através de exame parasitológico, pelo método de sedimentação espontânea, para triagem das amostras positivas para o complexo E. histolytica/E .dispar. Os exames positivos para o complexo E. histolytica/E. dispar foram posteriormente submetidos à reação em cadeia da polimerase (PCR) para diferenciação das espécies. Na PCR foi utilizado para amplificação inicial de um fragmento de 1076 pb, um conjunto de primers externo E1 e E2, seguida por uma PCR Multiplex usando os primers Eh-L/Eh-R e Ed-L/Ed-R para amplificação da E. histolytica e E. dispar, respectivamente. Não foi diagnosticado pela PCR amostras positivas para E.histolytica. A prevalência da E. dispar na população de escolares foi de 2,7% (11/405). A PCR se mostrou importante ferramenta para o diagnóstico diferencial das Entamoebas. Porém, estudos de prevalência da amebíase devem ser impulsionados em população com características diferenciadas, a fim de contribuir de forma efetiva para definir a situação epidemiológica desta infecção na cidade de Imperatriz.

Applicazione della spettrometria di massa MALDI-TOF in microbiologia clinica

Riassunto La spettrometria di massa (MS) nata negli anni ’70 trova oggi, grazie alla tecnologia Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF), importanti applicazioni in diversi settori: biotecnologico (per la caratterizzazione ed il controllo di qualità di proteine ricombinanti ed altre macromolecole), medico–clinico (per la diagnosi di laboratorio di malattie e per lo sviluppo di nuovi trattamenti terapeutici mirati), alimentare ed ambientale. Negli ultimi anni, questa tecnologia è diventata un potente strumento anche per la diagnosi di laboratorio in microbiologia clinica, rivoluzionando il flusso di lavoro per una rapida identificazione di batteri e funghi, sostituendo l’identificazione fenotipica convenzionale basata su saggi biochimici. Attualmente mediante MALDI-TOF MS sono possibili due diversi approcci per la caratterizzazione dei microrganismi: (1) confronto degli spettri (“mass spectra”) con banche dati contenenti profili di riferimento (“database fingerprints”) e (2) “matching” di bio-marcatori con banche dati proteomiche (“proteome database”). Recentemente, la tecnologia MALDI-TOF, oltre alla sua applicazione classica nell’identificazione di microrganismi, è stata utilizzata per individuare, indirettamente, meccanismi di resistenza agli antibiotici. Primo scopo di questo studio è stato verificare e dimostrare l’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF MS mediante approccio di comparazione degli spettri di differenti microrganismi di interesse medico per i quali l’identificazione risultava impossibile a causa della completa assenza o presenza limitata, di spettri di riferimento all’interno della banca dati commerciale associata allo strumento. In particolare, tale scopo è stato raggiunto per i batteri appartenenti a spirochete del genere Borrelia e Leptospira, a miceti filamentosi (dermatofiti) e protozoi (Trichomonas vaginalis). Secondo scopo di questo studio è stato valutare il secondo approccio identificativo basato sulla ricerca di specifici marcatori per differenziare parassiti intestinali di interesse medico per i quali non è disponibile una banca dati commerciale di riferimento e la sua creazione risulterebbe particolarmente difficile e complessa, a causa della complessità del materiale biologico di partenza analizzato e del terreno di coltura nei quali questi protozoi sono isolati. Terzo ed ultimo scopo di questo studio è stata la valutazione dell’applicabilità della spettrometria di massa con tecnologia MALDI-TOF per lo studio delle resistenze batteriche ai carbapenemi. In particolare, è stato messo a punto un saggio di idrolisi dei carbapenemi rilevata mediante MALDI-TOF MS in grado di determinare indirettamente la produzione di carbapenemasi in Enterobacteriaceae. L’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF mediante l’approccio di comparazione degli spettri è stata dimostrata in primo luogo per batteri appartenenti al genere Borrelia. La banca dati commerciale dello strumento MALDI-TOF MS in uso presso il nostro laboratorio includeva solo 3 spettri di riferimento appartenenti alle specie B. burgdorferi ss, B. spielmani e B. garinii. L’implementazione del “database” con specie diverse da quelle già presenti ha permesso di colmare le lacune identificative dovute alla mancanza di spettri di riferimento di alcune tra le specie di Borrelia più diffuse in Europa (B. afzelii) e nel mondo (come ad esempio B. hermsii, e B. japonica). Inoltre l’implementazione con spettri derivanti da ceppi di riferimento di specie già presenti nel “database” ha ulteriormente migliorato l’efficacia identificativa del sistema. Come atteso, il ceppo di isolamento clinico di B. lusitaniae (specie non presente nel “database”) è stato identificato solo a livello di genere corroborando, grazie all’assenza di mis-identificazione, la robustezza della “nuova” banca dati. I risultati ottenuti analizzando i profili proteici di ceppi di Borrelia spp. di isolamento clinico, dopo integrazione del “database” commerciale, indicano che la tecnologia MALDI-TOF potrebbe essere utilizzata come rapida, economica ed affidabile alternativa ai metodi attualmente utilizzati per identificare ceppi appartenenti a questo genere. Analogamente, per il genere Leptospira dopo la creazione ex-novo della banca dati “home-made”, costruita con i 20 spettri derivati dai 20 ceppi di riferimento utilizzati, è stata ottenuta una corretta identificazione a livello di specie degli stessi ceppi ri-analizzati in un esperimento indipendente condotto in doppio cieco. Il dendrogramma costruito con i 20 MSP-Spectra implementati nella banca dati è formato da due rami principali: il primo formato dalla specie non patogena L. biflexa e dalla specie a patogenicità intermedia L. fainei ed il secondo che raggruppa insieme le specie patogene L. interrogans, L. kirschneri, L. noguchii e L. borgpetersenii. Il secondo gruppo è ulteriormente suddiviso in due rami, contenenti rispettivamente L. borgpetersenii in uno e L. interrogans, L. kirschneri e L. noguchii nell’altro. Quest’ultimo, a sua volta, è suddiviso in due rami ulteriori: il primo comprendente la sola specie L. noguchii, il secondo le specie L. interrogans e L. kirshneri non separabili tra loro. Inoltre, il dendrogramma costruito con gli MSP-Spectra dei ceppi appartenenti ai generi Borrelia e Leptospira acquisiti in questo studio, e appartenenti al genere Brachyspira (implementati in un lavoro precedentemente condotto) mostra tre gruppi principali separati tra loro, uno per ogni genere, escludendo possibili mis-identificazioni tra i 3 differenti generi di spirochete. Un’analisi più approfondita dei profili proteici ottenuti dall’analisi ha mostrato piccole differenze per ceppi della stessa specie probabilmente dovute ai diversi pattern proteici dei distinti sierotipi, come confermato dalla successiva analisi statistica, che ha evidenziato picchi sierotipo-specifici. È stato, infatti, possibile mediante la creazione di un modello statistico dedicato ottenere un “pattern” di picchi discriminanti in grado di differenziare a livello di sierotipo sia i ceppi di L. interrogans sia i ceppi di L. borgpetersenii saggiati, rispettivamente. Tuttavia, non possiamo concludere che i picchi discriminanti da noi riportati siano universalmente in grado di identificare il sierotipo dei ceppi di L. interrogans ed L. borgpetersenii; i picchi trovati, infatti, sono il risultato di un’analisi condotta su uno specifico pannello di sierotipi. È stato quindi dimostrato che attuando piccoli cambiamenti nei parametri standardizzati come l’utilizzo di un modello statistico e di un programma dedicato applicato nella routine diagnostica è possibile utilizzare la spettrometria di massa MALDI-TOF per una rapida ed economica identificazione anche a livello di sierotipo. Questo può significativamente migliorare gli approcci correntemente utilizzati per monitorare l’insorgenza di focolai epidemici e per la sorveglianza degli agenti patogeni. Analogamente a quanto dimostrato per Borrelia e Leptospira, l’implementazione della banca dati dello spettrometro di massa con spettri di riferimento di miceti filamentosi (dermatofiti) si è rilevata di particolare importanza non solo per l’identificazione di tutte le specie circolanti nella nostra area ma anche per l’identificazione di specie la cui frequenza nel nostro Paese è in aumento a causa dei flussi migratori dalla zone endemiche (M. audouinii, T. violaceum e T. sudanense). Inoltre, l’aggiornamento del “database” ha consentito di superare la mis-identificazione dei ceppi appartenenti al complesso T. mentagrophytes (T. interdigitale e T. mentagrophytes) con T. tonsurans, riscontrata prima dell’implementazione della banca dati commerciale. Il dendrogramma ottenuto dai 24 spettri implementati appartenenti a 13 specie di dermatofiti ha rivelato raggruppamenti che riflettono quelli costruiti su base filogenetica. Sulla base dei risultati ottenuti mediante sequenziamento della porzione della regione ITS del genoma fungino non è stato possibile distinguere T. interdigitale e T. mentagrophytes, conseguentemente anche gli spettri di queste due specie presentavano picchi dello stesso peso molecoalre. Da sottolineare che il dendrogramma costruito con i 12 profili proteici già inclusi nel database commerciale e con i 24 inseriti nel nuovo database non riproduce l’albero filogenetico per alcune specie del genere Tricophyton: gli spettri MSP già presenti nel database e quelli aggiunti delle specie T. interdigitale e T. mentagrophytes raggruppano separatamente. Questo potrebbe spiegare le mis-identificazioni di T. interdigitale e T. mentagrophytes con T. tonsurans ottenute prima dell’implementazione del database. L’efficacia del sistema identificativo MALDI-TOF è stata anche dimostrata per microrganismi diversi da batteri e funghi per i quali la metodica originale è stata sviluppata. Sebbene tale sistema identificativo sia stato applicato con successo a Trichomonas vaginalis è stato necessario apportare modifiche nei parametri standard previsti per l’identificazione di batteri e funghi. Le interferenze riscontrate tra i profili proteici ottenuti per i due terreni utilizzati per la coltura di questo protozoo e per i ceppi di T. vaginalis hanno, infatti, reso necessario l’utilizzo di nuovi parametri per la creazione degli spettri di riferimento (MSP-Spectra). L’importanza dello sviluppo del nuovo metodo risiede nel fatto che è possibile identificare sulla base del profilo proteico (e non sulla base di singoli marcatori) microorganismi cresciuti su terreni complessi che potrebbero presentare picchi nell'intervallo di peso molecolare utilizzato a scopo identificativo: metaboliti, pigmenti e nutrienti presenti nel terreno possono interferire con il processo di cristallizzazione e portare ad un basso punteggio identificativo. Per T. vaginalis, in particolare, la “sottrazione” di picchi dovuti a molecole riconducibili al terreno di crescita utilizzato, è stata ottenuta escludendo dall'identificazione l'intervallo di peso molecolare compreso tra 3-6 kDa, permettendo la corretta identificazione di ceppi di isolamento clinico sulla base del profilo proteico. Tuttavia, l’elevata concentrazione di parassita richiesta (105 trofozoiti/ml) per una corretta identificazione, difficilmente ottenibile in vivo, ha impedito l’identificazione di ceppi di T. vaginalis direttamente in campioni clinici. L’approccio identificativo mediante individuazione di specifici marcatori proteici (secondo approccio identificativo) è stato provato ed adottato in questo studio per l’identificazione e la differenziazione di ceppi di Entamoeba histolytica (ameba patogena) ed Entamoeba dispar (ameba non patogena), specie morfologiacamente identiche e distinguibili solo mediante saggi molecolari (PCR) aventi come bersaglio il DNA-18S, che codifica per l’RNA della subunità ribosomiale minore. Lo sviluppo di tale applicazione ha consentito di superare l’impossibilità della creazione di una banca dati dedicata, a causa della complessità del materiale fecale di partenza e del terreno di coltura impiagato per l’isolamento, e di identificare 5 picchi proteici in grado di differenziare E. histolytica da E. dispar. In particolare, l’analisi statistica ha mostrato 2 picchi specifici per E. histolytica e 3 picchi specifici per E. dispar. L’assenza dei 5 picchi discriminanti trovati per E. histolytica e E. dispar nei profili dei 3 differenti terreni di coltura utilizzati in questo studio (terreno axenico LYI-S-2 e terreno di Robinson con e senza E. coli) permettono di considerare questi picchi buoni marcatori in grado di differenziare le due specie. La corrispondenza dei picchi con il PM di due specifiche proteine di E. histolytica depositate in letteratura (Amoebapore A e un “unknown putative protein” di E. histolytica ceppo di riferimento HM-1:IMSS-A) conferma la specificità dei picchi di E. histolytica identificati mediante analisi MALDI-TOF MS. Lo stesso riscontro non è stato possibile per i picchi di E. dispar in quanto nessuna proteina del PM di interesse è presente in GenBank. Tuttavia, va ricordato che non tutte le proteine E. dispar sono state ad oggi caratterizzate e depositate in letteratura. I 5 marcatori hanno permesso di differenziare 12 dei 13 ceppi isolati da campioni di feci e cresciuti in terreno di Robinson confermando i risultati ottenuti mediante saggio di Real-Time PCR. Per un solo ceppo di isolamento clinico di E. histolytica l’identificazione, confermata mediante sequenziamento della porzione 18S-rDNA, non è stata ottenuta mediante sistema MALDI-TOF MS in quanto non sono stati trovati né i picchi corrispondenti a E. histolytica né i picchi corrispondenti a E. dispar. Per questo ceppo è possibile ipotizzare la presenza di mutazioni geno/fenotipiche a livello delle proteine individuate come marcatori specifici per E. histolytica. Per confermare questa ipotesi sarebbe necessario analizzare un numero maggiore di ceppi di isolamento clinico con analogo profilo proteico. L’analisi condotta a diversi tempi di incubazione del campione di feci positivo per E. histolytica ed E. dipar ha mostrato il ritrovamento dei 5 picchi discriminanti solo dopo 12 ore dall’inoculo del campione nel terreno iniziale di Robinson. Questo risultato suggerisce la possibile applicazione del sistema MALDI-TOF MS per identificare ceppi di isolamento clinico di E. histolytica ed E. dipar nonostante la presenza di materiale fecale che materialmente può disturbare e rendere difficile l’interpretazione dello spettro ottenuto mediante analisi MALDI-TOF MS. Infine in questo studio è stata valutata l’applicabilità della tecnologia MALDI-TOF MS come saggio fenotipico rapido per la determinazione di ceppi produttori di carbapenemasi, verificando l'avvenuta idrolisi del meropenem (carbapeneme di riferimento utilizzato in questo studio) a contatto con i ceppi di riferimento e ceppi di isolamento clinico potenzialmente produttori di carbapenemasi dopo la messa a punto di un protocollo analitico dedicato. Il saggio di idrolisi del meropenem mediante MALDI-TOF MS ha dimostrato la presenza o l’assenza indiretta di carbapenemasi nei 3 ceppi di riferimento e nei 1219 (1185 Enterobacteriaceae e 34 non-Enterobacteriaceae) ceppi di isolamento clinico inclusi nello studio. Nessuna interferenza è stata riscontrata per i ceppi di Enterobacteriaceae variamente resistenti ai tre carbapenemi ma risultati non produttori di carbapenemasi mediante i saggi fenotipici comunemente impiegati nella diagnostica routinaria di laboratorio: nessuna idrolisi del farmaco è stata infatti osservata al saggio di idrolisi mediante MALDI-TOF MS. In un solo caso (ceppo di K. pneumoniae N°1135) è stato ottenuto un profilo anomalo in quanto presenti sia i picchi del farmaco intatto che quelli del farmaco idrolizzato. Per questo ceppo resistente ai tre carbapenemi saggiati, negativo ai saggi fenotipici per la presenza di carbapenemasi, è stata dimostrata la presenza del gene blaKPC mediante Real-Time PCR. Per questo ceppo si può ipotizzare la presenza di mutazioni a carico del gene blaKPC che sebbene non interferiscano con il suo rilevamento mediante PCR (Real-Time PCR positiva), potrebbero condizionare l’attività della proteina prodotta (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia negativi) riducendone la funzionalità come dimostrato, mediante analisi MALDI-TOF MS, dalla presenza dei picchi relativi sia all’idrolisi del farmaco sia dei picchi relativi al farmaco intatto. Questa ipotesi dovrebbe essere confermata mediante sequenziamento del gene blaKPC e successiva analisi strutturale della sequenza amminoacidica deducibile. L’utilizzo della tecnologia MALDI-TOF MS per la verifica dell’avvenuta idrolisi del maropenem è risultato un saggio fenotipico indiretto in grado di distinguere, al pari del test di Hodge modificato impiegato comunemente nella routine diagnostica in microbiologia, un ceppo produttore di carbapenemasi da un ceppo non produttore sia per scopi diagnostici che per la sorveglianza epidemiologica. L’impiego del MALDI-TOF MS ha mostrato, infatti, diversi vantaggi rispetto ai metodi convenzionali (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia) impiegati nella routine diagnostica di laboratorio i quali richiedono personale esperto per l’interpretazione del risultato e lunghi tempi di esecuzione e di conseguenza di refertazione. La semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questa tecnica un metodo accurato e rapido. Inoltre, il metodo risulta conveniente dal punto di vista economico, con un costo totale stimato di 1,00 euro per ceppo analizzato. Tutte queste considerazioni pongono questa metodologia in posizione centrale in ambito microbiologico anche nel caso del rilevamento di ceppi produttori di carbapenemasi. Indipendentemente dall’approccio identificativo utilizzato, comparato con i metodi convenzionali il MALDI-TOF MS conferisce in molti casi un guadagno in termini di tempo di lavoro tecnico (procedura pre-analititca per la preparazione dei campioni) e di tempo di ottenimento dei risultati (procedura analitica automatizzata). Questo risparmio di tempo si accentua quando sono analizzati in contemporanea un maggior numero di isolati. Inoltre, la semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questo un metodo di identificazione accurato e rapido risultando più conveniente anche dal punto di vista economico, con un costo totale di 0,50 euro (materiale consumabile) per ceppo analizzato. I risultati ottenuti dimostrano che la spettrometria di massa MALDI-TOF sta diventando uno strumento importante in microbiologia clinica e sperimentale, data l’elevata efficacia identificativa, grazie alla disponibilità sia di nuove banche dati commerciali sia di aggiornamenti delle stesse da parte di diversi utenti, e la possibilità di rilevare con successo anche se in modo indiretto le antibiotico-resistenze.

High occurence of Entamoeba histolytica in the municipalities of Ariquemes and Monte Negro, state of Rondônia, Western Amazonia, Brazil

Introduction: Entamoeba histolytica infections were investigated in residents of the Ariquemes and Monte Negro municipalities in Rondônia State, Brazil. Methods: Stool samples of 216 individuals were processed by the spontaneous sedimentation method and analyzed by microscopy for detection of the E. histolytica/E. dispar complex, followed by the immunoassay method using an enzyme-linked immunosorbent assay-based kit for the E. histolytica stool antigen. Results: E. histolytica/E. dispar cysts were present in 61% (50/82) and 44% (59/134) of the samples from Ariquemes and Monte Negro respectively, with a significant difference in the occurrence of infection between the two populations [p < 0.05; χ2 = 5.2; odds ratio = 2.0 (1.1 - 3.6)]. The E. histolytica antigen detection rate was 36.6% (30/82) for stool samples from Ariquemes, and 19.4% (26/134) for stool taken from the residents of Monte Negro. The rate of the occurrence of amoebiasis was significantly higher in the population from Ariquemes [p < 0.05; χ2= 7.8; odds ratio = 2.4 (1.2 - 4.7)]. Discussion: Due to the high occurrence of E. histolytica infected residents diagnosed in the region and the unavailability in local clinics of a test to distinguish between the two Entamoeba species, physicians should consider treating E. histolytica/E.dispar infections. Conclusion: The results indicate that E. histolytica infection is highly endemic in the studied areas.

Evaluation of five commercial methods for the extraction and purification of DNA from human faecal samples for downstream molecular detection of the enteric protozoan parasites Cryptosporidium spp., Giardia duodenalis, and Entamoeba spp

High quality, pure DNA is required for ensuring reliable and reproducible results in molecular diagnosis applications. A number of in-house and commercial methods are available for the extraction and purification of genomic DNA from faecal material, each one offering a specific combination of performance, cost-effectiveness, and easiness of use that should be conveniently evaluated in function of the pathogen of interest. In this comparative study the marketed kits QIAamp DNA stool mini (Qiagen), SpeedTools DNA extraction (Biotools), DNAExtract-VK (Vacunek), PowerFecal DNA isolation (MoBio), and Wizard magnetic DNA purification system (Promega Corporation) were assessed for their efficacy in obtaining DNA of the most relevant enteric protozoan parasites associated to gastrointestinal disease globally. A panel of 113 stool specimens of clinically confirmed patients with cryptosporidiosis (n = 29), giardiasis (n = 47) and amoebiasis by Entamoeba histolytica (n = 3) or E. dispar (n = 10) and apparently healthy subjects (n = 24) were used for this purpose. Stool samples were aliquoted in five sub-samples and individually processed by each extraction method evaluated. Purified DNA samples were subsequently tested in PCR-based assays routinely used in our laboratory. The five compared methods yielded amplifiable amounts of DNA of the pathogens tested, although performance differences were observed among them depending on the parasite and the infection burden. Methods combining chemical, enzymatic and/or mechanical lysis procedures at temperatures of at least 56 °C were proven more efficient for the release of DNA from Cryptosporidium oocysts.

Thermodynamics of metal ion binding and denaturation of a calcium binding protein from Entamoeba histolytica

The thermodynamics of tie binding of calcium and magnesium ions to a calcium binding protein from Entamoeba histolytica was investigated by isothermal titration calorimetry (ITC) in 20 mM MOPS buffer (pH 7.0) at 20 degrees C. Enthalpy titration curves of calcium show the presence of four Ca2+ binding sites, There exist two low-affinity sites for Ca2+, both of which are exothermic in nature and with positive cooperative interaction between them. Two other high affinity sites for Ca2+ exist of which one is endothermic and the other exothermic, again with positive cooperative interaction. The binding constants for Ca2+ at the four sites have been verified by a competitive binding assay, where CaBP competes with a chromophoric chelator 5, 5'-Br-2 BAPTA to bind Ca2+ and a Ca2+ titration employing intrinsic tyrosine fluorescence of the protein, The enthalpy of titration of magnesium in the absence of calcium is single site and endothermic in nature. In the case of the titrations performed using protein presaturated with magnesium, the amount of heat produced is altered. Further, the interaction between the high-affinity sites changes to negative cooperativity. No exchange of heat was observed throughout the addition of magnesium in the presence of 1 mM calcium, Titrations performed on a cleaved peptide comprising the N-terminus and the central linker show the existence of two Ca2+ specific sites, These results indicate that this CaBP has one high-affinity Ca-Mg site, one high-affinity Ca-specific site, and two low-affinity Ca-specific sites. The thermodynamic parameters of the binding of these metal ions were used to elucidate the energetics at the individual site(s) and the interactions involved therein at various concentrations of the denaturant, guanidine hydrochloride, ranging from 0.05 to 6.5 M. Unfolding of the protein was also monitored by titration calorimetry as a function of the concentration of the denaturant. These data show that at a GdnHCl concentration of 0.25 M the binding affinity for the Mg2+ ion is lost and there are only two sites which can bind to Ca2+, with substantial loss cooperativity. At concentrations beyond 2.5 M GdnHCl, at which the unfolding of the tertiary structure of this protein is observed by near UV CD spectroscopy, the binding of Ca2+ ions is lost. We thus show that the domain containing the two low-affinity sites is the first to unfold in the presence of GdnHCl. Control experiments with change in ionic strength by addition of KCI in the range 0.25-1 M show the existence of four sites with altered ion binding parameters.

Characterization of the restriction enzyme-like endonuclease encoded by the Entamoeba histolytica non-long terminal repeat retrotransposon EhLINE1

The genome of the human pathogen Entamoeba histolytica, a primitive protist, contains non-long terminal repeat retrotransposable elements called EhLINEs. These encode reverse transcriptase and endonuclease required for retrotransposition. The endonuclease shows sequence similarity with bacterial restriction endonucleases. Here we report the salient enzymatic features of one such endonuclease. The kinetics of an EhLINE1-encoded endonuclease catalyzed reaction, determined under steady-state and single-turnover conditions, revealed a significant burst phase followed by a slower steady-state phase, indicating that release of product could be the slower step in this reaction. For circular supercoiled DNA the K-m was 2.6 x 10-8 m and the k(cat) was 1.6 x 10-2 sec-1. For linear E. histolytica DNA substrate the K-m and k(cat) values were 1.3 x 10-8 m and 2.2 x 10-4 sec-1 respectively. Single-turnover reaction kinetics suggested a noncooperative mode of hydrolysis. The enzyme behaved as a monomer. While Mg2+ was required for activity, 60% activity was seen with Mn2+ and none with other divalent metal ions. Substitution of PDX12-14D (a metal-binding motif) with PAX(12-14)D caused local conformational change in the protein tertiary structure, which could contribute to reduced enzyme activity in the mutated protein. The protein underwent conformational change upon the addition of DNA, which is consistent with the known behavior of restriction endonucleases. The similarities with bacterial restriction endonucleases suggest that the EhLINE1-encoded endonuclease was possibly acquired from bacteria through horizontal gene transfer. The loss of strict sequence specificity for nicking may have been subsequently selected to facilitate spread of the retrotransposon to intergenic regions of the E. histolytica genome.

Characterization of the Entamoeba histolytica Ornithine Decarboxylase-Like Enzyme

Background: The polyamines putrescine, spermidine, and spermine are organic cations that are required for cell growth and differentiation. Ornithine decarboxylase (ODC), the first and rate-limiting enzyme in the polyamine biosynthetic pathway, is a highly regulated enzyme. Methodology and Results: To use this enzyme as a potential drug target, the gene encoding putative ornithine decarboxylase (ODC)-like sequence was cloned from Entamoeba histolytica, a protozoan parasite causing amoebiasis. DNA sequence analysis revealed an open reading frame (ORF) of similar to 1,242 bp encoding a putative protein of 413 amino acids with a calculated molecular mass of 46 kDa and a predicted isoelectric point of 5.61. The E. histolytica putative ODC-like sequence has 33% sequence identity with human ODC and 36% identity with the Datura stramonium ODC. The ORF is a single-copy gene located on a 1.9-Mb chromosome. The recombinant putative ODC protein (48 kDa) from E. histolytica was heterologously expressed in Escherichia coli. Antiserum against recombinant putative ODC protein detected a band of anticipated size similar to 46 kDa in E. histolytica whole-cell lysate. Difluoromethylornithine (DFMO), an enzyme-activated irreversible inhibitor of ODC, had no effect on the recombinant putative ODC from E. histolytica. Comparative modeling of the three-dimensional structure of E. histolytica putative ODC shows that the putative binding site for DFMO is disrupted by the substitution of three amino acids-aspartate-332, aspartate-361, and tyrosine-323-by histidine-296, phenylalanine-305, and asparagine-334, through which this inhibitor interacts with the protein. Amino acid changes in the pocket of the E. histolytica enzyme resulted in low substrate specificity for ornithine. It is possible that the enzyme has evolved a novel substrate specificity. Conclusion: To our knowledge this is the first report on the molecular characterization of putative ODC-like sequence from E. histolytica. Computer modeling revealed that three of the critical residues required for binding of DFMO to the ODC enzyme are substituted in E. histolytica, resulting in the likely loss of interactions between the enzyme and DFMO.

Autophosphorylation of Ser(428) of EhC2PK Plays a Critical Role in Regulating Erythrophagocytosis in the Parasite Entamoeba histolytica

The protozoan parasite Entamoeba histolytica can invade both intestinal and extra intestinal tissues resulting in amoebiasis. During the process of invasion E. histolytica ingests red blood and host cells using phagocytic processes. Though phagocytosis is considered to be a key virulence determinant, the mechanism is not very well understood in E. histolytica. We have recently demonstrated that a novel C2 domain-containing protein kinase, EhC2PK is involved in the initiation of erythrophagocytosis. Because cells overexpressing the kinase-dead mutant of EhC2PK displayed a reduction in erythrophagocytosis, it appears that kinase activity is necessary for initiation. Biochemical analysis showed that EhC2PK is an unusual Mn2+-dependent serine kinase. It has a trans-autophosphorylated site at Ser(428) as revealed by mass spectrometric and biochemical analysis. The autophosphorylation defective mutants (S428A, KD Delta C) showed a reduction in auto and substrate phosphorylation. Time kinetics of in vitro kinase activity suggested two phases, an initial short slow phase followed by a rapid phase for wild type protein, whereas mutations in the autophosphorylation sites that cause defect (S428A) or conferred phosphomimetic property (S428E) displayed no distinct phases, suggesting that autophosphorylation may be controlling kinase activity through an autocatalytic mechanism. A reduction and delay in erythrophagocytosis was observed in E. histolytica cells overexpressing S428A and KD Delta C proteins. These results indicate that enrichment of EhC2PK at the site of phagocytosis enhances the rate of trans-autophosphorylation, thereby increasing kinase activity and regulating the initiation of erythrophagocytosis in E. histolytica.

A Novel C-Terminal Homologue of Aha1 Co-Chaperone Binds to Heat Shock Protein 90 and Stimulates Its ATPase Activity in Entamoeba histolytica

Cytosolic heat shock protein 90 (Hsp90) has been shown to be essential for many infectious pathogens and is considered a potential target for drug development. In this study, we have carried out biochemical characterization of Hsp90 from a poorly studied protozoan parasite of clinical importance, Entamoeba histolytica. We have shown that Entamoeba Hsp90 can bind to both ATP and its pharmacological inhibitor, 17-AAG (17-allylamino-17-demethoxygeldanamycin), with K-d values of 365.2 and 10.77 mu M, respectively, and it has a weak ATPase activity with a catalytic efficiency of 4.12 x 10(-4) min(-1) mu M-1. Using inhibitor 17-AAG, we have shown dependence of Entamoeba on Hsp90 for its growth and survival. Hsp90 function is regulated by various co-chaperones. Previous studies suggest a lack of several important co-chaperones in E. histolytica. In this study, we describe the presence of a novel homologue of co-chaperone Aha1 (activator of Hsp90 ATPase), EhAha1c, lacking a canonical Aha1 N-terminal domain. We also show that EhAha1c is capable of binding and stimulating ATPase activity of EhHsp90. In addition to highlighting the potential of Hsp90 inhibitors as drugs against amoebiasis, our study highlights the importance of E. histolytica in understanding the evolution of Hsp90 and its co-chaperone repertoire. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Heat Shock Protein 90 regulates encystation in Entamoeba

Enteric protozoan Entamoeba histolytica is a major cause of debilitating diarrheal infection worldwide with high morbidity and mortality. Even though the clinical burden of this parasite is very high, this infection is categorized as a neglected disease. Parasite is transmitted through feco-oral route and exhibit two distinct stages namely - trophozoites and cysts. Mechanism and regulation of encystation is not clearly understood. Previous studies have established the role of Heat shock protein 90 (Hsp90) in regulating stage transition in various protozoan parasites like Giardia, Plasmodium, Leishmania, and Toxoplasma. Our study for the first time reports that Hsp90 plays a crucial role in life cycle of Entamoeba as well. We identify Hsp90 to be a negative regulator of encystation in Entamoeba. We also show that Hsp90 inhibition interferes with the process of phagocytosis in Entamoeba. Overall, we show that Hsp90 plays an important role in virulence and transmission of Entamoeba.

Larval development of the sidestriped shrimp (Pandalopsis dispar Rathbun) (Crustacea, Decapoda, Pandalidae) reared in the laboratory

Larval development of the sidestriped shrimp (Pandalopsis dispar) is described from larvae reared in the laboratory. The species has five zoeal stages and one postlarval stage. Complete larval morphological characteristics of the species are described and compared with those of related species of the genus. The number of setae on the margin of the telson in the first and second stages is variable: 11+12, 12+12, or 11+11. Of these, 11+12 pairs are most common. The present study confirms that what was termed the fifth stage in the original study done by Berkeley in 1930 was the sixth stage and that the fifth stage in the Berkeley’s study is comparable to the sixth stage that is described in the present study. The sixth stage has a segmented inner flagellum of the antennule and fully developed pleopods with setae. The ability to distinguish larval stages of P. dispar from larval stages of other plankton can be important for studies of the effect of climate change on marine communities in the Northeast Pacific and for marine resource management strategies.