A comparative evaluation of endemic and non-endemic region of visceral leishmaniasis (Kala-azar) in India with ground survey and space technology

In visceral leishmaniasis, phlebotomine vectors are targets for control measures. Understanding the ecosystem of the vectors is a prerequisite for creating these control measures. This study endeavours to delineate the suitable locations of Phlebotomus argentipes with relation to environmental characteristics between endemic and non-endemic districts in India. A cross-sectional survey was conducted on 25 villages in each district. Environmental data were obtained through remote sensing images and vector density was measured using a CDC light trap. Simple linear regression analysis was used to measure the association between climatic parameters and vector density. Using factor analysis, the relationship between land cover classes and P. argentipes density among the villages in both districts was investigated. The results of the regression analysis indicated that indoor temperature and relative humidity are the best predictors for P. argentipes distribution. Factor analysis confirmed breeding preferences for P. argentipes by landscape element. Minimum Normalised Difference Vegetation Index, marshy land and orchard/settlement produced high loading in an endemic region, whereas water bodies and dense forest were preferred in non-endemic sites. Soil properties between the two districts were studied and indicated that soil pH and moisture content is higher in endemic sites compared to non-endemic sites. The present study should be utilised to make critical decisions for vector surveillance and controlling Kala-azar disease vectors.

Comparison of spoligotyping, mycobacterial interspersed repetitive units typing and IS6110-RFLP in a study of genotypic diversity of Mycobacterium tuberculosis in Delhi, North India

The aim of the present study was to compare polymerase chain reaction (PCR)-based methods - spoligotyping and mycobacterial interspersed repetitive units (MIRU) typing - with the gold-standard IS6110 restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis in 101 isolates of Mycobacterium tuberculosis to determine the genetic diversity of M. tuberculosis clinical isolates from Delhi, North India. Spoligotyping resulted in 49 patterns (14 clusters); the largest cluster was composed of Spoligotype International Types (SITs)26 [Central-Asian (CAS)1-Delhi lineage], followed by SIT11 [East-African-Indian (EAI) 3-Indian lineage]. A large number of isolates (75%) belonged to genotypic lineages, such as CAS, EAI and Manu, with a high specificity for the Indian subcontinent, emphasising the complex diversity of the phylogenetically coherent M. tuberculosis in North India. MIRU typing, using 11 discriminatory loci, was able to distinguish between all but two strains based on individual patterns. IS6110-RFLP analysis (n = 80 strains) resulted in 67 unique isolates and four clusters containing 13 strains. MIRUs discriminated all 13 strains, whereas spoligotyping discriminated 11 strains. Our results validate the use of PCR-based molecular typing of M. tuberculosis using repetitive elements in Indian isolates and demonstrate the usefulness of MIRUs for discriminating low-IS6110-copy isolates, which accounted for more than one-fifth of the strains in the present study.

Chikungunya virus outbreak in Kerala, India, 2007: a seroprevalence study

India was affected by a major outbreak of chikungunya fever caused by Chikungunya virus (CHIKV) during 2006-2007. Kerala was the worst affected state during 2007 with a contribution of 55.8% suspected cases in the country. However, except for clinically reported case records, no systematic information is available on infection status of CHIKV in the region. Hence, we carried out a post-epidemic survey to estimate seroprevalence status [immunoglobulin G (IgG)] in the community using commercially available indirect immunofluorescence test. This methodology had been reported to be highly specific and sensitive for CHIKV infection. The study area selected was the worst affected mid-highlands region of Kerala which harbour vast area of rubber plantations. The study evidenced 68% of the population to be seropositive for CHIKV IgG. Males were found more affected than females (χ2 = 9.86; p = 0.002). Among males, prevalence was significantly higher in the age classes 21-30 (χ2 = 5.46; p = 0.019) and 31-40 (χ2 = 5.84; p = 0.016) years. This may be due to high occupational risk of the male population engaged in plantation activities exposed to infective bites of Aedes albopictus. The current study provides an insight into the magnitude of CHIKV outbreak in Kerala.

Delimitation of kala-azar risk areas in the district of Vaishali in Bihar (India) using a geo-environmental approach

Remote sensing and geographical information technologies were used to discriminate areas of high and low risk for contracting kala-azar or visceral leishmaniasis. Satellite data were digitally processed to generate maps of land cover and spectral indices, such as the normalised difference vegetation index and wetness index. To map estimated vector abundance and indoor climate data, local polynomial interpolations were used based on the weightage values. Attribute layers were prepared based on illiteracy and the unemployed proportion of the population and associated with village boundaries. Pearson's correlation coefficient was used to estimate the relationship between environmental variables and disease incidence across the study area. The cell values for each input raster in the analysis were assigned values from the evaluation scale. Simple weighting/ratings based on the degree of favourable conditions for kala-azar transmission were used for all the variables, leading to geo-environmental risk model. Variables such as, land use/land cover, vegetation conditions, surface dampness, the indoor climate, illiteracy rates and the size of the unemployed population were considered for inclusion in the geo-environmental kala-azar risk model. The risk model was stratified into areas of "risk"and "non-risk"for the disease, based on calculation of risk indices. The described approach constitutes a promising tool for microlevel kala-azar surveillance and aids in directing control efforts.

Appraisal of Phlebotomus argentipes habitat suitability using a remotely sensed index in the kala-azar endemic focus of Bihar, India

Visceral leishmaniasis, or kala-azar, is recognised as a serious emerging public health problem in India. In this study, environmental parameters, such as land surface temperature (LST) and renormalised difference vegetation indices (RDVI), were used to delineate the association between environmental variables and Phlebotomus argentipes abundance in a representative endemic region of Bihar, India. The adult P. argentipes were collected between September 2009-February 2010 using the hand-held aspirator technique. The distribution of P. argentipes was analysed with the LST and RDVI of the peak and lean seasons. The association between environmental covariates and P. argentipes density was analysed a multivariate linear regression model. The sandfly density at its maximum in September, whereas the minimum density was recorded in January. The regression model indicated that the season, minimum LST, mean LST and mean RDVI were the best environmental covariates for the P. argentipes distribution. The final model indicated that nearly 74% of the variance of sandfly density could be explained by these environmental covariates. This approach might be useful for mapping and predicting the distribution of P. argentipes, which may help the health agencies that are involved in the kala-azar control programme focus on high-risk areas.

Sandfly species diversity in association with human activities in the Kani tribe settlements of the Western Ghats, Thiruvananthapuram, Kerala, India

Sandfly prevalence in the Kani tribe settlements of Western Ghats in India was investigated. A total of 1,279 sandflies comprising 17 species was obtained. Sandfly abundance showed a negative correlation (r = -0.97, p = 0.003) with increase in altitudinal ranges from 0-1,000 m. When sandfly samples were grouped according to landscape characteristics of the location, the estimated Shannon-Weiner index (H) and species richness index (S) were high and species evenness index (J) was low in settlements located at 0-300 m altitudinal range. On the contrary, the values of H and J were high, while S was low at 301-600 m altitudinal range. With further increase in altitude, species diversity, S and J were low. Though the relative abundance of sandflies decreased with increase in altitude, the influence of altitudinal variation could not be attributed to determine sandfly diversity, since the number of sampling units were not uniform at all the altitudinal gradients due to nonavailability of suitable resting shelters. Sandfly species showed great aggregation at 0-300 m altitude interval, where not only the number of settlements were maximum (n = 19), but also the environmental conditions favoured sandfly abundance due to the concentration of tribal settlements, human dwellings and his activities.

Whole genome sequence of Klebsiella pneumoniae U25, a hypermucoviscous, multidrug resistant, biofilm producing isolate from India

Klebsiella pneumoniae U25 is a multidrug resistant strain isolated from a tertiary care hospital in Chennai, India. Here, we report the complete annotated genome sequence of strain U25 obtained using PacBio RSII. This is the first report of the whole genome of K. pneumoniaespecies from Chennai. It consists of a single circular chromosome of size 5,491,870-bp and two plasmids of size 211,813 and 172,619-bp. The genes associated with multidrug resistance were identified. The chromosome of U25 was found to have eight antibiotic resistant genes [blaOXA-1,blaSHV-28, aac(6’)1b-cr,catB3, oqxAB, dfrA1]. The plasmid pMGRU25-001 was found to have only one resistant gene (catA1) while plasmid pMGRU25-002 had 20 resistant genes [strAB, aadA1,aac(6’)-Ib, aac(3)-IId,sul1,2, blaTEM-1A,1B,blaOXA-9, blaCTX-M-15,blaSHV-11, cmlA1, erm(B),mph(A)]. A mutation in the porin OmpK36 was identified which is likely to be associated with the intermediate resistance to carbapenems in the absence of carbapenemase genes. U25 is one of the few K. pneumoniaestrains to harbour clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) systems. Two CRISPR arrays corresponding to Cas3 family helicase were identified in the genome. When compared to K. pneumoniaeNTUHK2044, a transposase gene InsH of IS5-13 was found inserted.

Extratores de fósforo em solos da Amazônia tratados com fertilizantes fosfatados

Com o objetivo de avaliar a disponibilidade de fósforo em amostras de solos representativos da Amazônia, desenvolveu-se um experimento em casa de vegetação do Centro de Energia Nuclear na Agricultura, Piracicaba (SP), de outubro de 1993 a março de 1994, utilizando-se amostras da camada superficial de cinco solos (LA-médio, LA-argiloso, LA-muito argiloso, PV-argiloso e PV-muito argiloso). Foram usados, como fontes de P, superfosfato triplo, termofosfato yoorin em pó, termofosfato yoorin semi-acabado e fosfato natural da Carolina do Norte, nas doses de P equivalentes a 0, 40, 80 e 120 mg kg-1 de solo. Caupi e arroz foram usados como plantas-testes, e os resultados de produção de matéria seca e de P acumulado na parte aérea foram correlacionados com os de teores de P nas amostras de cada solo. A extração de P foi efetuada por meio dos métodos da resina trocadora de ânions, Mehlich-1, Mehlich-3 e Bray-I. Os resultados obtidos demonstraram que o extrator Mehlich-1 extraiu grandes quantidades de fósforo nos tratamentos com fosfato natural da Carolina do Norte. Independentemente da fonte de fósforo utilizada, o extrator Mehlich-3 apresentou as melhores correlações com o caupi e o arroz. Os extratores Mehlich-3 e Bray-I apresentaram maior sensibilidade às variações de solo. O extrator Mehlich-3 mostrou-se adequado na avaliação da disponibilidade de fósforo para as plantas, em diferentes condições de solos e fontes de fósforo.

Lixiviação de metais pesados em solos tratados com lodo de esgoto

Foi realizado um experimento em tubos de percolação, utilizando-se três solos, classificados como Areia Quartzosa (AQ), Latossolo Vermelho-Amarelo (LV) e Latossolo Vermelho-Escuro (LE), aos quais foram incorporadas sucessivas quantidades de lodo de esgoto, totalizando uma dose correspondente a 156,0 t ha-1 (base seca), num período de incubação de 310 dias. Após este período, os solos foram tratados com água ou com soluções de sais (KCl 0,9 mol L-1; KNO3 0,9 mol L-1; K2SO4 0,3 mol L-1 e Ca(NO3)2 0,3 mol L-1), adicionadas em quantidade correspondente a quatro vezes a capacidade de retenção de água dos solos. No líquido percolado pela passagem das soluções salinas, foram determinadas as quantidades de Cd, Cr, Cu, Ni e Zn presentes e, no percolado obtido com a passagem de água, além dos metais anteriormente citados, foram determinadas também as quantidades de Ca2+ e Mg2+. Os resultados permitiram observar que a adição de KCl provocou o arraste de 5% do Cd adicionado via lodo aos solos LV e LE; para os outros sais utilizados e para a água, esse arraste nunca foi superior a 2% do metal pesado adicionado via lodo. A retenção de Cd, Cu, Cr e Ni aumentou com a elevação dos teores de óxidos de Fe e Al presentes nos solos. Os elevados valores de pH e o aumento no teor de matéria orgânica proporcionado pela adição de lodo refletiram também na menor mobilidade dos metais. Os sais KCl e K2SO4 aumentaram a mobilidade de alguns dos metais estudados.

Degradação e adsorção de diuron em solos tratados com vinhaça

O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da adição de vinhaça, nas doses de 100 e 200 m³ ha-1, nos processos de degradação e adsorção do herbicida diuron em solos Terra Roxa Estruturada (TR) e Latossolo Vermelho-Amarelo (LV). Para o estudo da degradação, foi instalado um experimento em delineamento inteiramente casualizado, arranjado em fatorial 2 (solos) x 3 (vinhaça: 0, 100 e 200 m³ ha-1), que foi conduzido por 120 dias. A mineralização foi avaliada por radiorrespirometria. Após os 120 dias, a molécula original e seus metabólitos foram extraídos do solo e detectados em "radio-scanner". Paralelamente, foi realizado um ensaio para avaliação do efeito das doses de vinhaça juntamente com o herbicida na atividade microbiana, pH e C orgânico do solo. O experimento de adsorção foi realizado com os mesmos tratamentos empregados no estudo de degradação, utilizando cinco concentrações do herbicida. A degradação do diuron no solo TR foi maior na presença de vinhaça, o que não foi observado para o LV. A adição do resíduo contribuiu para o aumento da atividade microbiana e do pH. A adsorção do diuron foi baixa nos dois solos, não apresentando influência da adição da vinhaça.

Crescimento e acúmulo de crômio em alface cultivada em dois latossolos tratados com CrCl3 e resíduos de curtume

Resíduos sólidos de curtume e CrCl3 foram aplicados em dois solos, Latossolo Roxo eutrófico (LRe) unidade Ribeirão Preto e Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA) unidade Laranja Azeda, que se diferenciaram, dentre outros atributos, pelo teor de manganês facilmente redutível. Os resíduos utilizados foram lodo do efluente de caleiro com concentração 0,06 g kg-1 de crômio (LCL) e um lodo do decantador primário (LCR), contendo 17,4 g kg-1 de crômio, ambos na matéria seca, aplicados em doses correspondentes a 10, 20 e 30 Mg ha-1 e 19, 38 e 57 Mg ha-1 (base seca), respectivamente, de acordo com o teor de nitrogênio total de cada um. O CrCl3 foi aplicado nas doses de 330, 660 e 990 kg ha-1 de Cr, equivalentes às doses do metal aplicadas na forma de lodo (LCR). Realizou-se o experimento em vasos alocados em casa de vegetação (blocos ao acaso), que foram monitorados quanto à formação de Cr6+, aos 1, 6, 14, 28, 54 e 86 dias da instalação. Após o 56° dia de incubação, foi transplantada uma muda de alface (Lactuca sativa L.) para cada vaso, cultivada por um período de trinta dias. A oxidação do Cr3+ a Cr6+ foi verificada apenas para o LRe nos tratamentos que receberam doses crescentes de CrCl3. A formação de Cr6+ teve máximo entre 0,72 e 1,16% do Cr3+ aplicado, após um dia de incubação, decrescendo com o tempo, não sendo detectada a sua presença, para nenhuma das doses, após o 54° dia. A aplicação dos resíduos elevou a condutividade elétrica do extrato de saturação (2:1) de 1,40 a 5,07 Ds m-1 e a RAS de 3,05 a 14,12, afetando o desenvolvimento da alface e causando a morte das plantas nas doses mais altas, sendo tais efeitos mais pronunciados no LVA. A concentração de crômio na parte aérea das plantas aumentou, nem sempre de forma proporcional, com o aumento das doses aplicadas na forma de lodo ou sal, com efeito mais acentuado para o LVA do que para o LRe. A aplicação de resíduos de curtume no experimento, para ambos os solos, mostrou-se mais limitante pelo seu conteúdo de sais do que pela presença de crômio.

Lixiviação de íons inorgânicos em solos repetidamente tratados com biossólido

A lixiviação de nitratos e dos metais K, Ca, Mg, Cd, Cu, Cr, Ni, Pb e Zn, em solos repetidamente tratados com biossólido, foi avaliada num experimento em vasos, segundo um delineamento em blocos ao acaso, com quatro tratamentos e quatro repetições, subdividindo as parcelas em aplicações. A adição de biossólidos foi feita aos vasos com capacidade para 0,5 m³ de terra, que continham Latossolo Amarelo distrófico (LAd) e Latossolo Vermelho distrófico (LVd), a cada dois meses, num total de 388 Mg ha-1. Após a aplicação do resíduo, foi feita sua incorporação na camada de 0-0,20 m do solo contido nos vasos. As aplicações de biossólidos foram sempre precedidas de amostragem de solo. Toda a água drenada através dos vasos, oriunda da precipitação atmosférica, num período de 12 meses, foi quantificada e amostrada para determinação do teor dos metais presentes, enquanto o teor de NO3- foi determinado apenas nas amostras coletadas após a primeira e a última aplicação do biossólido. As repetidas aplicações de biossólidos, em doses médias de 78 Mg ha-1, proporcionaram aumento da condutividade elétrica dos solos e das quantidades lixiviadas, pela ordem, de K > Mg > Ca. A quantidade de N-NO3- lixiviada atingiu valores de até 96 mg L-1, o que indica que a quantidade de biossólido a ser aplicada no solo agrícola depende do teor de N contido no resíduo. Não foi observada lixiviação de metais pesados, o que demonstra o poder de acumulação desses metais nos Latossolos utilizados.

Carbono, nitrogênio, fósforo e enxofre em solos tratados com composto de lixo urbano

Foram estudados os efeitos da aplicação de composto de lixo urbano, proveniente da usina de compostagem São Matheus da cidade de São Paulo, na dose de 30 g dm-3 (60 t ha-1), na presença e ausência de calcário dolomítico e adubos minerais, sobre os teores de carbono orgânico, de nitrogênio total e de fósforo e enxofre disponíveis de 21 solos ácidos e cinco solos alcalinos, onde o calcário foi substituído por gesso. O experimento foi realizado em condições de casa de vegetação com os solos nas parcelas em blocos ao acaso, com três repetições e os tratamentos em subparcelas. O acúmulo de matéria orgânica, em virtude da aplicação do composto, foi evidente em solos com teores iniciais de carbono orgânico > 12 g dm-3 e de nitrogênio > 1,3 g dm-3, porém com relação C/N < 12. Nos demais solos, o acúmulo foi decorrente da interação entre a estabilidade da matéria orgânica do composto, da matéria orgânica nativa e as propriedades físicas e químicas dos solos. A aplicação do composto aumentou os teores de nitrogênio total e de enxofre disponível em todos os solos, porém o fósforo disponível somente foi aumentado nos solos ácidos. A aplicação do composto de lixo urbano como fertilizante orgânico é viável, porém seus efeitos sobre as propriedades químicas do solo devem ser monitorados.

Solubilidade de metais pesados em solos tratados com lodo de esgoto enriquecido

Os lodos de esgoto são materiais orgânicos ricos em nutrientes com potencial para o uso agrícola. A utilização desses materiais, no entanto, pode ser limitada pela presença de metais pesados na sua composição. Esta pesquisa teve por objetivos: (a) avaliar a solubilidade de Cd, Pb e Zn em dois tipos de solos tratados com lodo de esgoto enriquecido com esses metais; (b) verificar o efeito do tempo de contato nas mudanças da distribuição de Cd, Pb e Zn nas diferentes formas químicas de dois solos tratados com lodo de esgoto enriquecido com esses metais; (c) verificar a influência das frações inorgânicas e orgânicas do lodo na dinâmica destes metais no solo. O enriquecimento do lodo de esgoto consistiu em adicionar Cd, Pb e Zn a um lodo de esgoto urbano produzido na Estação de Tratamento da Ilha do Governador (ETIG), Rio de Janeiro (RJ). Após 20 dias de incubação, sob umidade constante (50 % g g-1), o lodo enriquecido foi utilizado para a instalação de experimentos em amostras de duas classes de solos: Latossolo Vermelho-Amarelo (LV) e Argissolo Vermelho-Amarelo (PV). Em laboratório, as amostras dos solos foram incubadas com quantidades equivalentes a 0; 20; 40 e 80 t ha-1 de lodo de esgoto enriquecido. Nos tempos de contato solo-lodo enriquecido de 4, 12, 16, 24 e 160 semanas, amostras de solos foram retiradas e submetidas à extração seqüencial de Cd, Pb e Zn. Observou-se, através da extração seqüencial, que compostos orgânicos solúveis formaram complexos, principalmente com cádmio e zinco, mantendo teores elevados destes elementos associados à fração solúvel em água durante todo o período experimental. A incorporação de compostos inorgânicos de Fe e Mn, através do lodo de esgoto, permitiu que o Cd, Pb e Zn se ligassem em sua maior parte, à fração extraível com hidroxilamina. Com o tempo de incubação, observou-se decréscimo dessa fração com aumento da fração residual, indicando decréscimo na solubilidade destes elementos, com o passar do tempo, reduzindo os riscos de contaminação.

Cinética de solubilização de metais pesados por ácidos orgânicos em solos tratados com lodo de esgoto

A presença de ligantes orgânicos na rizosfera tem importante papel no processo de solubilização de metais pesados em solos tratados com lodo de esgoto. Ácidos orgânicos de baixo peso molecular exsudados por raízes e, ou, liberados por microrganismos são considerados agentes mobilizadores desses metais. No presente estudo, determinou-se a cinética de solubilização de Cu, Cr, Ni e Zn em solos tratados com lodo de esgoto, utilizando solução com mistura de quatro ácidos orgânicos (acético, cítrico, lático e oxálico) preparada para obter concentração final de 0,05 e 0,10 mol L-1. A extração foi feita segundo o método de "batch". A solução 0,10 mol L-1 de ácidos orgânicos extraiu maiores quantidades de Cu, Cr, Ni e Zn do que a solução 0,05 mol L¹. A cinética de solubilização apresentou duas fases: uma inicial, com rápida liberação dos metais, seguida de outra mais lenta, tendendo ao equilíbrio. As constantes de velocidade de solubilização mais altas foram observadas para Ni e Zn, seguidos de Cu e Cr. Os valores para o reservatório lábil variaram entre 2 e 15 % do total de cada metal pesado estudado. A porcentagem que este reservatório representou, em relação ao total, obedeceu à ordem: Zn > Cu @ Ni > Cr.