Good bug, bad bug: in the case of enteric inflammatory disease does the epithelium decide?

Many studies demonstrate that intestinal inflammation is either initiated or exaggerated by a component of the normal microbiota, most likely commensal bacteria or products derived from these organisms. We review the nature of human inflammatory bowel disease, the evidence for the involvement of the normal bacterial flora in these disorders and the relevance of maintaining the integrity of the epithelial barrier. Moreover, we, and others, have shown abnormal mitochondria structure in tissue resections from patients with inflammatory bowel disease and tissues from rodents that demonstrated psychological stress-induced increases in epithelial permeability. Thus, we also consider the possibility that a defect in epithelial mitochondrial function would predispose an individual to respond to their commensal bacteria flora - no longer considering them as a beneficial passive inhabitant, but rather perceiving them as a threatening and pro-inflammatory stimulus. In support of this postulate, we discuss our recent findings from an in vitro model showing that the human colon-derived T84 cell line exposed to the metabolic stressor, dinitrophenol, and the non-pathogenic, non-invasive, Escherichia coli (strain HB101) display a loss of barrier function, increased signal transduction and increased production of the chemokine, interleukin 8.

Capillostrongyloides arapaimae sp. n. (Nematoda: Capillariidae), a new intestinal parasite of the arapaima Arapaima gigas from the Brazilian Amazon

A new nematode species, Capillostrongyloides arapaimae sp. n., is described from the intestine and pyloric caeca of the arapaima, Arapaima gigas (Schinz), from the Mexiana Island, Amazon river delta, Brazil. It is characterized mainly by the length of the spicule (779-1,800 µm), the large size of the body (males and gravid females 9.39-21.25 and 13.54-27.70 mm long, respectively) and by the markedly broad caudal lateral lobes in the male. It is the third species of genus Capillostrongyloides reported to parasitize Neotropical freshwater fishes.

IgA1 levels in milk and serum samples from intestinal parasite-infected or normal puerperae

In this study, IgA1 levels in the milk and serum of puerperae were compared and a correlation was established between the levels of this immunoglobulin and the occurrence of parasitism. Eighty-three paired milk and serum samples were obtained from puerperal and IgA1 levels were analyzed. In addition, the presence of intestinal parasites in stool samples from these puerperae was determined. Twelve puerperae tested positive for intestinal parasites and all their samples presented an IgA1 ELISA Index > 1. There was a correlation between serum and milk IgA1 levels and puerperae with any parasite in their stool (r = 0.6723; p = 0.0166). This finding may reinforce the importance of breast-feeding for the protection of neonates.

Small intestinal inflammation following oral infection with Toxoplasma gondii does not occur exclusively in C57BL/6 mice: review of 70 reports from the literature

Small intestinal immunopathology following oral infection with tissue cysts of Toxoplasma gondii has been described in C57BL/6 mice. Seven days after infection, mice develop severe small intestinal necrosis and succumb to infection. The immunopathology is mediated by local overproduction of Th1-type cytokines, a so-called "cytokine storm". The immunopathogenesis of this pathology resembles that of inflammatory bowel disease in humans, i.e., Crohn's disease. In this review, we show that the development of intestinal pathology following oral ingestion of T. gondii is not limited to C57BL/6 mice, but frequently occurs in nature. Using a Pubmed search, we identified 70 publications that report the development of gastrointestinal inflammation following infection with T. gondii in 63 animal species. Of these publications, 53 reports are on accidental ingestion of T. gondii in 49 different animal species and 17 reports are on experimental infections in 19 different animal species. Thus, oral infection with T. gondii appears to cause immunopathology in a large number of animal species in addition to mice. This manuscript reviews the common features of small intestinal immunopathology in the animal kingdom and speculates on consequences of this immunopathology for humankind.

Primary culture of intestinal epithelial cells as a potential model for Toxoplasma gondii enteric cycle studies

The primary culture of intestinal epithelial cells from domestic cats is an efficient cellular model to study the enteric cycle of Toxoplasma gondii in a definitive host. The parasite-host cell ratio can be pointed out as a decisive factor that determines the intracellular fate of bradyzoites forms. The development of the syncytial-like forms of T. gondii was observed using the 1:20 bradyzoite-host cell ratio, resulting in similar forms described in in vivo systems. This alternative study potentially opens up the field for investigation into the molecular aspects of this interaction. This can contribute to the development of new strategies for intervention of a main route by which toxoplasmosis spreads.

Intestinal parasites and genotyping of Giardia duodenalis in children: first report of genotype B in isolates from human clinical samples in Mexico

Giardia duodenalis is one of the most prevalent enteroparasites in children. This parasite produces several clinical manifestations. The aim of this study was to determine the prevalence of genotypes of G. duodenalis causing infection in a region of southeastern Mexico. G. duodenalis cysts were isolated (33/429) from stool samples of children and molecular genotyping was performed by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) analysis, targeting the triosephosphate isomerase ( tpi ) and glutamate dehydrogenase ( gdh ) genes. The tpi gene was amplified in all of the cyst samples, either for assemblage A (27 samples) or assemblage B (6 samples). RFLP analysis classified the 27 tpi -A amplicons in assemblage A, subgenotype I. Samples classified as assemblage B were further analysed using PCR-RFLP of the gdh gene and identified as assemblage B, subgenotype III. To our knowledge, this is the first report of assemblage B of G. duodenalis in human clinical samples from Mexico.

Metagenomics, paratransgenesis and the Anopheles microbiome: a portrait of the geographical distribution of the anopheline microbiota based on a meta-analysis of reported taxa

Anophelines harbour a diverse microbial consortium that may represent an extended gene pool for the host. The proposed effects of the insect microbiota span physiological, metabolic and immune processes. Here we synthesise how current metagenomic tools combined with classical culture-dependent techniques provide new insights in the elucidation of the role of the Anopheles-associated microbiota. Many proposed malaria control strategies have been based upon the immunomodulating effects that the bacterial components of the microbiota appear to exert and their ability to express anti-Plasmodium peptides. The number of identified bacterial taxa has increased in the current “omics” era and the available data are mostly scattered or in “tables” that are difficult to exploit. Published microbiota reports for multiple anopheline species were compiled in an Excel® spreadsheet. We then filtered the microbiota data using a continent-oriented criterion and generated a visual correlation showing the exclusive and shared bacterial genera among four continents. The data suggested the existence of a core group of bacteria associated in a stable manner with their anopheline hosts. However, the lack of data from Neotropical vectors may reduce the possibility of defining the core microbiota and understanding the mosquito-bacteria interactive consortium.

Paralisia cerebral tetraplégica e constipação intestinal: avaliação da reeducação intestinal com uso de massagens e dieta laxante

A constipação intestinal afeta 74% dos indivíduos com paralisia cerebral. O objetivo deste estudo foi avaliar resultados das intervenções de enfermagem no tratamento da constipação intestinal associada à paralisia cerebral. Trata-se de um estudo quantitativo, prospectivo e comparativo (antes-depois). A amostra foi composta por 50 pacientes com paralisia cerebral tetraplégica e constipação intestinal. As principais orientações conservadoras foram: consumo diário de alimentos laxantes e óleos vegetais, aumento da ingestão hídrica e execução de manobras intestinais diárias. Houve alívio total ou parcial da constipação em 90% dos participantes, com melhora de aspectos da qualidade de vida, como sono, apetite e irritabilidade, além de diminuição significativa de sangramento retal, fissura anal, retenção voluntária de fezes, choro e dor ao evacuar. Apenas 10% necessitaram de medicações laxantes. Recomenda-se que medidas conservadoras sejam preferencialmente utilizadas para o tratamento da constipação intestinal associada à paralisia cerebral e que medicamentos sejam apenas adjuvantes, quando necessário.

Variações qualitativas e quantitativas na microbiota do solo e na fixação biológica do nitrogênio sob diferentes manejos com soja

Neste estudo foram avaliados atributos qualitativos e quantitativos da microbiota do solo, visando monitorar alterações por diferentes manejos do solo e das culturas. As avaliações foram feitas em um ensaio a campo, conduzido há 14 anos em Londrina, PR, sob plantio convencional (PC) ou plantio direto (PD) e com sucessão (S) (soja/trigo) ou rotação (R) (tremoço/milho/aveia-preta/soja/trigo/soja/trigo/soja) de culturas, quando todos os sistemas estavam com soja no estádio de florescimento pleno. Os incrementos no C e N da biomassa microbiana (CBM e NBM) no PD foram de 114 e 157 %, respectivamente, em comparação ao PC; além disso, o quociente metabólico (qCO2) foi inferior em 37 % no PD, indicando maior eficiência metabólica da microbiota do solo. Não foram detectadas diferenças nesses atributos em função dos sistemas de rotação e sucessão de culturas. A diversidade genética da comunidade bacteriana total do solo foi superior no PD e inferior no PC com sucessão de culturas. Em relação à fixação biológica do N2, a massa, o N total e a fração de N-ureídos acumulados na parte aérea e a eficiência dos nódulos em fixar N2 foram superiores no PD. A diversidade genética dos rizóbios foi afetada, principalmente, pelo manejo das culturas, sendo superior com a rotação, provavelmente pelo maior número de espécies de plantas. Contudo, com a rotação ocorreu decréscimo na eficiência do processo de fixação biológica do N2, o que pode estar relacionado com os teores mais elevados de N no solo, ou com a menor pressão de seleção por bactérias eficientes. Desse modo, para microrganismos do solo com função específica, como os rizóbios, a diversidade genética pode ser distinta da funcionalidade.

Impactos da aplicação de biossólidos na microbiota de solos tropicais

A aplicação de biossólidos de Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs) em solos agrícolas e florestais tem sido uma das práticas alternativas preconizadas para a reciclagem desses resíduos orgânicos. No entanto, alguns biossólidos de ETEs podem conter metais e, ou, xenobiontes que poderiam afetar a microbiota. Neste trabalho, os impactos da aplicação de biossólidos das ETEs de Barueri e Franca (SP), com alta e baixa concentração de metais, respectivamente, na microbiota de um solo argiloso (Nitossolo Vermelho eutroférrico típico) e um arenoso (Neossolo Quartzarênico órtico típico) foram determinados em condições de microcosmos. Imediatamente após a adição de diferentes doses de biossólidos ao solo, e depois de 4, 8, 16, 32 e 64 dias de incubação, a respiração basal (RB), C na biomassa microbiana (CB), quociente metabólico (qCO2) e relação CB/C-orgânico do solo (CB/Corg) foram avaliados. No geral, a RB foi maior nos solos com maiores quantidades de biossólidos, sendo os maiores acréscimos verificados logo após a aplicação dos biossólidos. No solo arenoso, decréscimos significativos do CB foram observados nos tratamentos com as doses mais elevadas de biossólidos. O qCO2 foi maior nos solos com doses mais elevadas de biossólidos, mas diminuiu com o aumento do período de incubação. Independentemente do tipo de solo, CB/Corg foi maior nos solos que não receberam biossólidos, em relação aos solos que receberam biossólidos ricos em metais. A relação CB/Corg nos solos tratados com biossólidos ricos em metais diminuiu significativamente entre 4 e 16 dias de incubação, não sofrendo alterações posteriormente. Esses dados indicam que a aplicação de biossólidos nos solos analisados, independentemente do teor de metais, pode causar um estresse transiente na comunidade microbiana, dependendo da dose aplicada, e que alterações na estrutura das comunidades microbianas podem estar ocorrendo.

Atividade respiratória da microbiota e conteúdo de glicose em resposta à adição de fósforo em solo de Cerrado

A atividade metabólica dos microrganismos é um dos principais processos reguladores das transformações de nutrientes no solo. No entanto, a atividade microbiana do solo é influenciada por fatores como a disponibilidade de nutrientes, incluindo o P. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da adição de P (de 50 a 500 mg kg-1 de P no solo) na atividade respiratória da microbiota e nos teores de glicose extra e intracelular em um Latossolo Vermelho distrófico fase Cerrado. As amostras de solo foram avaliadas quanto ao C liberado (C-CO2) pela atividade microbiana; pelo C orgânico total e pela glicose extra e intracelular. Durante o período de incubação (31 dias), a adição de P aumentou a atividade respiratória diária de 6,30 para 23,59 (mg kg-1 dia-1 de C-CO2 no solo), quando comparado com o controle. No entanto, a relação entre C-CO2 liberado por dia, por unidade de P adicionado, diminuiu, mostrando uma redução da eficiência na utilização do P adicionado. O teor de glicose extracelular no solo foi menor do que o encontrado intracelularmente. Ao final de 31 dias de incubação, o teor de glicose intracelular reduziu-se em decorrência da adição de P no solo, sugerindo maior consumo de glicose pelos microrganismos nas condições de adição do nutriente. Houve correlação negativa (r= -0,98, p < 0,01) entre a respiração diária e a glicose intracelular. Aos 31 dias de incubação, o CO total do solo diminuiu com a adição de 500 mg kg-1 de P no solo. A estreita relação entre o aumento da atividade e a diminuição de glicose intracelular sugere que a resposta da microbiota à adição de P pode estar associada ao conteúdo do açúcar no solo.

Biodegradação de glifosato pela microbiota de solos cultivados com macieira

O glifosato é um herbicida sistêmico, pós-emergente, não seletivo do grupo dos organofosforados, sendo amplamente usado em pomares de macieira no sul do Brasil, podendo causar consequências negativas para microrganismos benéficos do solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade de biodegradação do glifosato pela microbiota de solos de pomares de macieira, com diferentes históricos de aplicação do produto. Para isso, amostras de solos da região de Vacaria, RS, foram utilizadas, cuja biodegradação do glifosato foi avaliada monitorando a liberação de CO2 pelos microrganismos durante 32 dias, bem como quantificando os resíduos de glifosato e seu metabólito, o ácido aminometilfosfônico (AMPA), no início e no final do período pela extração seguida de análise por cromatografia líquida de alta eficiência. Os resultados evidenciaram que houve degradação do glifosato pelos microrganismos edáficos durante o período avaliado com formação do metabólito AMPA. O glifosato diminuiu o número de bactérias do solo, porém favoreceu o aumento da atividade microbiana. As bactérias presentes nos solos com histórico de menor tempo de aplicação do herbicida apresentaram maior capacidade de degradação do produto, quando comparadas àquelas existentes em solos com maior período de aplicação de glifosato.

Solubilização Potencial de Fosfatos Mediada pela Microbiota Rizosférica de Eucalipto Cultivado em Topossequência Típica da Zona da Mata Mineira

O uso de fosfatos naturais, aliado ao adequado manejo de microrganismos do solo solubilizadores de fosfato, é uma alternativa para reduzir os custos da adubação fosfatada. No entanto, ambas as práticas requerem a avaliação prévia do potencial da microbiota rizosférica em solubilizar fontes de P pouco reativas em condições de campo. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial da microbiota do solo de solubilizar os fosfatos de Ca, Fe, Al, além dos fosfatos naturais de Araxá e Catalão em amostras de solo rizosférico e não rizosférico de plantio do hibrido Eucalyptus grandis × E. urophylla, localizados em três pontos de uma topossequência típica da Zona da Mata de Minas Gerais. Adicionalmente, avaliou-se a atividade de fosfatases ácidas e alcalinas sob as mesmas condições experimentais. A microbiota rizosférica das plantas do topo e da baixada apresentou maior potencial de solubilização de fosfato de Ca (5.745,09 e 6.452,80 μg de P, respectivamente), enquanto o solo da encosta não apresentou diferenças entre as fontes inorgânicas testadas. O fosfato de Catalão foi a fonte de fosfato natural com maior potencial de solubilização (1.209,71 μg de P) pela microbiota do solo nas condições avaliadas. O pH final do meio de cultura correlacionou-se negativamente com os valores de P solubilizado, indicando que a acidificação do ambiente foi um dos mecanismos de solubilização utilizados pela microbiota rizosférica in vitro. A atividade das fosfatases ácida e alcalina foi maior na rizosfera de plantas do topo, área com maior teor de matéria orgânica. Não foi observada correlação clara entre o potencial de solubilização de fosfato ou a atividade das fosfatases com o diâmetro médio à altura do peito das árvores do plantio. Este estudo demonstra o efeito da topografia no potencial de solubilização da microbiota do solo, que é influenciada positivamente pelo teor de matéria orgânica do solo.

Pó de forno de aciaria elétrica na microbiota do solo e no crescimento de soja

Devido à grande produção de resíduos de siderurgia, tem sido indicado seu aproveitamento na agricultura como fonte alternativa de micronutrientes. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação do pó de forno de aciaria elétrica na microbiota de solos e sua potencialidade no fornecimento de micronutrientes à soja. O experimento foi realizado em casa de vegetação, com delineamento inteiramente ao acaso, com dois tipos de solo (Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA) e Latossolo Vermelho (LV)) e quatro doses de pó de aciaria elétrica (0, 0,75, 1,50 e 3,00 g vaso-1 equivalendo a 0, 1, 2 e 4 t ha-1), com quatro repetições. Os solos foram corrigidos e fertilizados antes da adição do resíduo e semeadura de soja inoculada, em vasos de plástico de 1,5 L (duas plantas por vaso). Na floração, coletaram-se as plantas e amostras de solo de todos os tratamentos, para determinação da matéria seca da parte aérea e raízes, teores foliares de B, Cu, Fe, Mn, Zn, Cd e Pb, número de nódulos e sua matéria seca, atividade da nitrogenase dos nódulos, presença de diazotróficos associativos, respiração microbiana, C-biomassa microbiana e qCO2. Há respostas diferenciadas das comunidades microbianas dos solos LVA e LV ao resíduo de siderurgia aplicado, e essas comunidades demonstram maior sensibilidade ao efeito do resíduo de siderurgia do que os parâmetros de crescimento e nodulação da soja. O resíduo de siderurgia apresenta potencial de utilização como fonte de Zn à cultura da soja, nas doses de 0,5 e 1,4 t ha-1 em relação ao LVA e LV, respectivamente.