A cluster-randomised intervention trial against Schistosoma japonicum in the Peoples' Republic of China: bovine and human transmission

Background Zoonotic schistosomiasis japonica is a major public health problem in China. Bovines, particularly water buffaloes, are thought to play a major role in the transmission of schistosomiasis to humans in China. Preliminary results (1998–2003) of a praziquantel (PZQ)-based pilot intervention study we undertook provided proof of principle that water buffaloes are major reservoir hosts for S. japonicum in the Poyang Lake region, Jiangxi Province. Methods and Findings Here we present the results of a cluster-randomised intervention trial (2004–2007) undertaken in Hunan and Jiangxi Provinces, with increased power and more general applicability to the lake and marshlands regions of southern China. The trial involved four matched pairs of villages with one village within each pair randomly selected as a control (human PZQ treatment only), leaving the other as the intervention (human and bovine PZQ treatment). A sentinel cohort of people to be monitored for new infections for the duration of the study was selected from each village. Results showed that combined human and bovine chemotherapy with PZQ had a greater effect on human incidence than human PZQ treatment alone. Conclusions The results from this study, supported by previous experimental evidence, confirms that bovines are the major reservoir host of human schistosomiasis in the lake and marshland regions of southern China, and reinforce the rationale for the development and deployment of a transmission blocking anti-S. japonicum vaccine targeting bovines.

Use of Bayesian geostatistical prediction to estimate local variations in Schistosoma haematobium infection in western Africa

Objective We aimed to predict sub-national spatial variation in numbers of people infected with Schistosoma haematobium, and associated uncertainties, in Burkina Faso, Mali and Niger, prior to implementation of national control programmes. Methods We used national field survey datasets covering a contiguous area 2,750 × 850 km, from 26,790 school-aged children (5–14 years) in 418 schools. Bayesian geostatistical models were used to predict prevalence of high and low intensity infections and associated 95% credible intervals (CrI). Numbers infected were determined by multiplying predicted prevalence by numbers of school-aged children in 1 km2 pixels covering the study area. Findings Numbers of school-aged children with low-intensity infections were: 433,268 in Burkina Faso, 872,328 in Mali and 580,286 in Niger. Numbers with high-intensity infections were: 416,009 in Burkina Faso, 511,845 in Mali and 254,150 in Niger. 95% CrIs (indicative of uncertainty) were wide; e.g. the mean number of boys aged 10–14 years infected in Mali was 140,200 (95% CrI 6200, 512,100). Conclusion National aggregate estimates for numbers infected mask important local variation, e.g. most S. haematobium infections in Niger occur in the Niger River valley. Prevalence of high-intensity infections was strongly clustered in foci in western and central Mali, north-eastern and northwestern Burkina Faso and the Niger River valley in Niger. Populations in these foci are likely to carry the bulk of the urinary schistosomiasis burden and should receive priority for schistosomiasis control. Uncertainties in predicted prevalence and numbers infected should be acknowledged and taken into consideration by control programme planners.

Suppression of mRNAs encoding tegument tetraspanins from schistosoma mansoni results in impaired tegument turnover

Schistosomes express a family of integral membrane proteins, called tetraspanins (TSPs), in the outer surface membranes of the tegument. Two of these tetraspanins, Sm-TSP-1 and Sm-TSP-2, confer protection as vaccines in mice, and individuals who are naturally resistant to S. mansoni infection mount a strong IgG response to Sm-TSP-2. To determine their functions in the tegument of S. mansoni we used RNA interference to silence expression of Sm-tsp-1 and Sm-tsp-2 mRNAs. Soaking of parasites in Sm-tsp dsRNAs resulted in 61% (p = 0.009) and 74% (p = 0.009) reductions in Sm-tsp-1 and Sm-tsp-2 transcription levels, respectively, in adult worms, and 67%–75% (p = 0.011) and 69%–89% (p = 0.004) reductions in Sm-tsp-1 and Sm-tsp-2 transcription levels, respectively, in schistosomula compared to worms treated with irrelevant control (luciferase) dsRNA. Ultrastructural morphology of adult worms treated in vitro with Sm-tsp-2 dsRNA displayed a distinctly vacuolated and thinner tegument compared with controls. Schistosomula exposed in vitro to Sm-tsp-2 dsRNA had a significantly thinner and more vacuolated tegument, and morphology consistent with a failure of tegumentary invaginations to close. Injection of mice with schistosomula that had been electroporated with Sm-tsp-1 and Sm-tsp-2 dsRNAs resulted in 61% (p = 0.005) and 83% (p = 0.002) reductions in the numbers of parasites recovered from the mesenteries four weeks later when compared to dsRNA-treated controls. These results imply that tetraspanins play important structural roles impacting tegument development, maturation or stability.

Geographical distribution of human Schistosoma japonicum infection in the Philippines : tools to support disease control and further elimination

S. japonicum infection is believed to be endemic in 28 of the 80 provinces of the Philippines and the most recent data on schistosomiasis prevalence have shown considerable variability between provinces. In order to increase the efficient allocation of parasitic disease control resources in the country, we aimed to describe the small scale spatial variation in S. japonicum prevalence across the Philippines, quantify the role of the physical environment in driving the spatial variation of S. japonicum, and develop a predictive risk map of S. japonicum infection. Data on S. japonicum infection from 35,754 individuals across the country were geo-located at the barangay level and included in the analysis. The analysis was then stratified geographically for Luzon, the Visayas and Mindanao. Zero-inflated binomial Bayesian geostatistical models of S. japonicum prevalence were developed and diagnostic uncertainty was incorporated. Results of the analysis show that in the three regions, males and individuals aged ≥ 20 years had significantly higher prevalence of S. japonicum compared with females and children <5 years. The role of the environmental variables differed between regions of the Philippines. S. japonicum infection was widespread in the Visayas whereas it was much more focal in Luzon and Mindanao. This analysis revealed significant spatial variation in prevalence of S. japonicum infection in the Philippines. This suggests that a spatially targeted approach to schistosomiasis interventions, including mass drug administration, is warranted. When financially possible, additional schistosomiasis surveys should be prioritized to areas identified to be at high risk, but which were underrepresented in our dataset.

Estudo imunológico e histopatológico da infecção experimental por Schistosoma mansoni em camundongos geneticamente selecionados para tolerância oral

A esquistossomose acomete 207 milhões de pessoas, com mais de 200 mil mortes anuais. Seu principal agente etiológico é o helminto Schistosoma e o principal modelo experimental, o camundongo. Linhagens de camundongos selecionadas geneticamente para susceptibilidade (TS) e resistência (TR) a tolerância imunológica constituem bons modelos para o estudo da resposta imunológica específica e inespecífica nas infecções. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a infecção experimental por S. mansoni nestes camundongos, evidenciando a imunopatologia por diversos parâmetros na fase aguda da infecção. TR e TS não diferiram quanto a penetração de cercárias, recuperação de vermes adultos, fecundidade/produtividade de ovos das fêmeas de S. mansoni, mas predominaram ovos mortos em TS. Quanto maior o número de casais, maior a probabilidade de troca de casais e regressão sexual da fêmea, além de pequena redução da produtividade de ovos. Análise ultraestrutural dos parasitos machos recuperados de TS apresentaram tubérculos edemaciados, espinhos encurtados e em menor densidade que os parasitos dos TR. O tegumento dos parasitos recuperados de TS apresentou-se desorganizado, intensamente vacuolizado e com tendência a se desprender da superfície e espinhos internalizados e células vitelínicas desorganizadas. TS desenvolveram granulomas hepáticos grandes, com fibras radiais e predomínio do estágio exsudativo-produtivo com características de fase produtiva (EP/P), enquanto camundongos TR desenvolveram granulomas menores, com fibras concêntricas e predomínio de granulomas exsudativo-produtivos. TS desenvolveu hepatomegalia mais acentuada na fase aguda da infecção e exacerbada esplenomegalia na fase crônica. A aspartato aminotransferase mais elevada nos TR foi coerente com a acentuada histólise nos granulomas iniciais dos TR. É possível que a histólise menor em TS tenha contribuído para sua intensa hepatomegalia na fase aguda. Leucócitos totais séricos aumentaram em TS, nas fases aguda e crônica, mas não em TR. TS apresentaram anemia durante a fase crônica da infecção, possivelmente devido ao desvio na hematopoiese medular para a produção de leucócitos ou apoptose das hemácias. A mieloperoxidase neutrofílica hepática e no íleo foi maior em TS e a peroxidase de eosinófilos foi mais elevada no íleo do TS. Ambas as linhagens produziram IFN-γ, mas os níveis funcionais de IFN-γ foram diferentes nas duas linhagens em cultura de células. É possível que a imunopatologia hepática grave na linhagem TS possa estar relacionada aos altos títulos IFN-γ. TS produziu IL-10 em maior quantidade, entretanto esta citocina não foi capaz de regular o crescimento exacerbado dos granulomas hepáticos. Altos títulos de IL-4 na linhagem TS também são coerentes com a exacerbação dos granulomas, pois, como a IL-13, a IL-4 induz síntese de colágeno e está relacionada ao desenvolvimento da fibrose no granuloma esquistossomótico. Observamos redução do percentual relativo de células T CD4+ hepáticas de animais infectados em ambas as linhagens e redução percentual nas subpopulações de linfócitos B na medula óssea (precursores, linfócitos B imaturos, maduros e plasmócitos) mais acentuada em TS que em TR, possivelmente devido a extensa mobilização de B imaturos induzida pela inflamação ou desvio da hematopoiese para síntese de granulócitos em TS. Quantitativamente, TR não alterou suas subpopulações de linfócitos B. TS e TR são bons modelos para estudo da resposta imunológica na infecção esquistossomótica experimental. Novos estudos são necessários para confirmar nossas propostas e compreender os mecanismos envolvidos na diferença da resposta imunológica dessas linhagens na relação schistosoma-hospedeiro.

Características morfológicas de vermes adultos machos e fêmeas de Schistosoma mansoni recuperados de camundongos desnutridos e deficientes em óxido nítrico

Esquistossomose e desnutrição são graves problemas de saúde pública nos países em desenvolvimento. A esquistossomose provoca uma série de morbidades, que é influenciada, em grande maioria, pela natureza do estímulo à resposta imunológica e ao estado nutricional do hospedeiro. Durante a infecção esquistossomótica, a resposta imune produz citocinas que são liberadas e estimulam a produção de óxido nítrico. Numerosos estudos demonstraram que o estado nutricional e a resposta imune afetam as características fenotípicas dos vermes adultos. No entanto, se o óxido nítrico desempenha um papel neste fenômeno é desconhecido. Neste estudo, os camundongos do tipo selvagem (grupo controle) e camundongos knockout com deficiência na produção de óxido nítrico foram alimentados com uma dieta comercial (UNILAB) ou uma dieta básica regional, dieta com baixa concentração de proteína (7,87%). Por meio de um sistema digital de análise de imagem (Image Pro Plus, USA) e microscopia confocal, estudou-se a morfologia da ventosa oral, tegumento e o sistema reprodutor de vermes machos e fêmeas. Vermes machos e fêmeas recuperados de camundongos desnutridos com deficiência de oxido nítrico mostraram descamação do tegumento. A superfície dorsal de vermes desnutridos machos apresentaram tubérculos irregulares, distribuídos de forma desigual, e escassos. O sistema reprodutivo de vermes fêmeas desnutridas não demonstrou alterações morfológicas. No entanto, os machos deste grupo exibiram menor número de células no processo de diferenciação dentro dos lobos testiculares. Em conclusão, nossos resultados sugerem que a deficiência de produção de óxido nítrico não induz alterações morfológicas em nível do tegumento e do sistema reprodutor de vermes machos. Em contraste, a desnutrição é responsável por tais alterações morfológicas, principalmente no sistema reprodutivo e na ventosa oral.

Características morfológicas de vermes adultos de Schistosoma mansoni Sambon, 1907 recuperados de camundongos alimentados com dieta hiperlípidíca na fase crônica da infecção esquistossomótica. Análise por microscopia de campo claro e confocal

Estudos em animais experimentais evidenciaram associações significativas entre esquistossomose mansoni e hipercolesterolemia. Estudos in vitro e in vivo já demonstraram que o colesterol é essencial para Schistosoma mansoni, embora este não tenha capacidade de sintetizá-lo. A captação é realizada a partir do ambiente (cultivo ou hospedeiro) através do tegumento. O colesterol está envolvido nos mecanismos de evasão do helminto contra a resposta imunológica, além de poder participar na modulação da sinalização celular e reprodução, estimulando os órgãos reprodutores dos helmintos adultos como observado na fase aguda da infecção experimental. Este trabalho tem como objetivo avaliar se o mesmo fenômeno ocorre na fase crônica. Os helmintos foram recuperados de dez camundongos submetidos à dieta hiperlipídica ou padrão (controle) foram corados pelo carmin cloridrico e montados, individualmente, em lâmina histológica com bálsamo do Canadá. A preparação foi analisada por microscopia de campo claro nos seguintes caracteres: tegumento e o sistema reprodutor nos vermes machos (lobos testiculares, vesícula seminal, lobos testiculares supranumerários e canal ginecóforo) e, nas fêmeas (ovário, oótipo, útero, ovo, glândulas vitelínicas e espermateca). Posteriormente, algumas lâminas foram separadas para visualização pela microscopia confocal dos órgãos do sistema reprodutores acima descritos. Apesar de ter sido observado uma maior quantidade de espermatozoides, uma maior quantidade de oócitos sendo liberados no grupo da dieta, não houve diferença estatística significativa (p>0,05) entre os grupos analisados. Houve um aumento na oogênese como observado na fase aguda. Dessa forma, o colesterol pode estar relacionado com a estimulação na atividade dos órgãos reprodutores dos helmintos adultos na fase crônica da infecção.

A DNA-sequence based phylogeny for triculine snails (Gastropoda : Pomatiopsidae : Triculinae), intermediate hosts for Schistosoma (Trematoda : Digenea): phylogeography and the origin of Neotricula

Partial (DNA) sequences were examined for one nuclear (28S rRNA gene) and one mitochondrial (16S rRNA) locus for nine species of pomatiopsid snail (Gastropoda: Rissooidea: Pomatiopsidae) from south-east Asia and south-west China. Fresh field samples were

A functionally atypical amidating enzyme from the human parasite Schistosoma mansoni

Many neuropeptide transmitters require the presence of a carboxy-terminal alpha-amide group for biological activity. Amidation requires conversion of a glycine-extended peptide intermediate into a C-terminally amidated product. This post-translational modification depends on the sequential action of two enzymes (peptidylglycine alpha-hydroxylating monooxygenase or PHM, and peptidyl-alpha-hydroxyglycine alpha-amidating lyase or PAL) that in most eukaryotes are expressed as separate domains of a single protein (peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase or PAM). We identified a cDNA encoding PHM in the human parasite Schistosoma mansoni. Transient expression of schistosome PHM (smPHM) revealed functional properties that are different from other PHM proteins; smPHM displays a lower pH-optimum and, when expressed in mammalian cells, is heavily N-glycosylated. In adult worms, PHM is found in the trans-Golgi network and secretory vesicles of both central and peripheral nerves. The widespread occurrence of PHM in the nervous system confirms the important role of amidated neuropeptides in these parasitic flatworms. The differences between schistosome and mammalian PHM suggest that it could be a target for new chemotherapeutics.

Structure and bioactivity of neuropeptide F from the human parasites Schistosoma mansoni and Schistosoma japonicum

The blood flukes Schistosoma mansoni and Schistosoma japonicum inflict immense suffering as agents of human schistosomiasis. Previous investigations have found the nervous systems of these worms contain abundant immunoreactivity to antisera targeting invertebrate neuropeptide Fs (NPFs) as well as structurally similar neuropeptides of the mammalian neuropeptide Y (NPY) family. Here, cDNAs encoding NPF in these worms were identified, and the mature neuropeptides from the two species differed by only a single amino acid. Both neuropeptides feature the characteristics common among NPFs; they are 36 amino acids long with a carboxyl-terminal Gly-Arg-X-Arg-Phe-amide and Tyr residues at positions 10 and 17 from the carboxyl terminus. Synthetic S. mansoni NPF potently inhibits the forskolin-stimulated accumulation of cAMP in worm homogenates, with significant effects at 10(-11) M. This is the first demonstration of an endogenous inhibition of cAMP by an NPF, and because this is the predominant pathway associated with vertebrate NPY family peptides, it demonstrates a conservation of downstream signaling pathways used by NPFs and NPY peptides.