Lp95, a novel leptospiral protein that binds extracellular matrix components and activates e-selectin on endothelial cells

Objectives: The study of a predicted outer membrane leptospiral protein encoded by the gene LIC12690 in mediating the adhesion process. Methods: The gene was cloned and expressed in Escherichia coli BL21 (SI) strain by using the expression vector pAE. The recombinant protein tagged with N-terminal hexahistidine was purified by metal-charged chromatography and used to assess its ability to activate human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). Results: The recombinant leptospiral protein of 95 kDa, named Lp95, activated E-selectin in a dose-dependent fashion but not the intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1). In addition, we show that pathogenic and non-pathogenic Leptospira are both capable to stimulate endothelium E-selectin and ICAM-1, but the pathogenic L. interrogans serovar Copenhageni strain promotes a statistically significant higher activation than the non-pathogenic L. biflexa serovar Patoc (P < 0.01). The Lp95 was identified in vivo in the renal tubules of animal during experimental infection with L. interrogans. The whole Lp95 as well as its fragments, the C-terminal containing the domain of unknown function (DUF), the N-terminal and the central overlap regions bind laminin and fibronectin ECM molecules, being the binding stronger with the DUF containing fragment. Conclusion: This is the first leptospiral protein capable to mediate the adhesion to ECM components and the activation of HUVECS, thus suggesting its participation in the pathogenesis of Leptospira. (C) 2009 The British Infection Society. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

SEROLOGIC SURVEY FOR SELECTED INFECTIOUS DISEASES IN FREE-RANGING BRAZILIAN TAPIRS (TAPIRUS TERRESTRIS) IN THE CERRADO OF CENTRAL BRAZIL

From September 2000 to January 2002, a serologic survey was conducted in a population of free-ranging Brazilian tapirs (Tapirus terrestris) inhabiting Emas National Park and surrounding areas in Goias state. central Brazil, as part of an ecologic study. Ten tapirs were immobilized with a tiletamine-zolazepam combination. and blood samples were collected. All sera were negative for Leptospira spp.. Brucella abortus, and equine infectious anemia; and one of 10 animals was positive for Toxoplasma goudii. This report represents the first serologic survey for selected infectious diseases in a free-ranging population or Brazilians tapirs in central Brazil.

Leptospiral antibodies in Flying Foxes in Australia

The sera of 271 pteropid bats (or flying foxes) collected from Queensland, New South Wales, Western Australia, and the Northern Territory were screened against it reference panel of 21 Leptospira spp. using the microscopic agglutination test (MAT). Sera were collected from December 1997 through August 1999. The MAT panel represented those serovars previously isolated in Australia. as well as exotic serovar found in neighboring countries. Leptospiral antibodies were detected in 75 (28%) of the sera and represented seven serovars, one of which. L. interrogans serovar cynopteri has been regarded as exotic to Australia. Sixty sera were reactive to one serovar, 12 sera were reactive to two serovars, and three sera were reactive to three serovars. The L. kirschneri serovar australis was most frequently identified (60.2%). The findings suggest a previously unrecognized role of pteropid bats in the natural history of leptospirosis. The potential exists for establishment of infection in new host species, the transmission of new serovars to known host species, and for changes in virulence of leptospires as a result of passage through these species.

A study of "white spotted kidneys" in cattle

A study was performed at an abattoir in Australia, in an attempt to correlate focal chronic interstitial nephritis (FCIN) producing the so-called white spotted kidney, with Leptospira spp. and other pathogens in cattle. Samples of kidneys, urine and blood were collected immediately after slaughter from 46 two-year-old heifers, and 72 cows and bulls with gross lesions consistent with FCIN. The same samples were also collected from nine heifers and 12 cows with no gross kidney lesions. Aqueous humour was also collected from the eye of 17 of the adult animals. The sera were processed by a microscopic agglutination test for leptospira antibodies, while all the other samples were cultured for Leptospira spp. and also processed for routine aerobic and anaerobic culture for other pathogens. Sub-samples from all the kidneys were fixed in 10% buffered formalin and processed histologically. Antibody titers of 1:400 or higher for Lepstospira borgpeterseni serovar hardjo were found in six adult animals with FCIN and in one adult animal with no gross kidney changes, while antibody titers of 1:400 to L borgpeterseni serovar tarassovi were found in only one animal with FCIN. L. borgpeterseni serovar hardjo was isolated from the urine and kidney of one adult animal and from the urine of another adult animal, both with FCIN. No pathogens were isolated from any of the other samples. The histological lesions were consistent in most cases with FCIN. The results suggest that neither Leptospira spp. nor active infection by other bacteria are associated with c the so-called white spotted kidneys. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Characterization of Treponema phagedenis-like spirochetes isolated from papillomatous digital dermatitis lesions in dairy cattle

Four spirochete strains were isolated from papillomatous digital dermatitis (PDD) lesions in Iowa dairy cattle and compared with two previously described spirochete strains isolated from dairy cattle in California. These six strains shared an identical 16S ribosomal DNA sequence that was 98% similar to Treponema phagedenis and 99% similar to the uncultivated PDD spirochete sequence DDLK-4. The whole-cell protein profiles resolved by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis of these six strains were similar. However, these strains showed differences in the antigenic diversity of lipopolysaccharide (LPS). Genetic diversity was also detected by pulsed-field gel electrophoresis of genomic DNA digests, revealing differences among five of the six strains. Serum immunoglobulin G antibodies from dairy cattle with active PDD lesions reacted with the LPS of all but one PDD spirochete strain. Likewise, peripheral blood mononuclear cells from cattle with active PDD lesions produced blastogenic responses to one of the two California isolates. Both antibody and lymphocyte blastogenic responses were reduced in convalescent dairy cattle, suggesting the immune response to these spirochetes has short duration. These results demonstrate genetic and antigenic diversity among T. phagedenis-like treponemes and provide further evidence for the involvement of these spirochetes in the pathogenesis of PDD.

Levantamento soroepidemiológico de leptospirose em trabalhadores do serviço de saneamento ambiental em localidade urbana da região sul do Brasil

A pesquisa de aglutininas anti-Leptospira, pela técnica de soroaglutinação microscópica, em soros de trabalhadores dos serviços de águas, bueiros e galerias, esgotos, coleta de lixo e limpeza pública, do Município de Pelotas, RS, Brasil, revelou 10,4% de reagentes a um ou mais sorovares; não houve diferenças significantes entre as proporções de reagentes de cada um dos setores de trabalho. Foram identificados 12 sorovares diferentes; castelonis e australis, apesar de mais freqüentes, não apresentaram diferenças estatisticamente significantes com os demais. Constatou-se que 86,9% das amostras apresentavam títulos aglutinantes compreendidos entre 100 e 400; as proporções de soros com títulos iguais a 100 e 400 foram superiores às dos títulos 800, 1.600 e 3.200 (p < 0,05).

Implementação de métodos moleculares para o diagnóstico precoce de leptospirose humana

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Biotecnologia

Isolation and characterization of partially purified leptospiral antigens

The methanol extract of Leptospira interrogans serovar canicola was purified by precipitation with acetone or acetone and chloroform. The antigenicity of the antigen was not altered by heating or treatment with pepsin and pronase. However the antigenicity was lost when the antigen was treated with periodic acid. Chemical analysis revealed the presence of 40% carbohydrate (22% methylpentose, 28%; hexoses),4% protein, 20% lipid and 2,7% phosphate. The complement fixation test with sera from patients with leptospirosis agreed with the microscopic agglutination reaction.

Aspectos da caracterização antigénica e molecular da Leptospirose em áreas endémicas

RESUMO A Leptospirose é uma zoonose re-emergente causada por espiroquetídeos patogénicos do género Leptospira. Em Portugal, é reconhecida, desde 1931, como uma importante doença infecciosa humana, cuja notificação é obrigatória desde 1986 para todos os serovares. Porém, devido ao acentuado polimorfismo clínico e à dificuldade de um diagnóstico laboratorial especializado, esta patologia nem sempre é confirmada. Com efeito, o isolamento do agente é difícil e o método convencional de diagnóstico, baseado no teste serológico de referência TAM (Teste de Aglutinação Microscópica), não é muito sensível na primeira semana da doença. Assim, foram três os principais objectivos desta dissertação: actualizar o padrão epidemiológico da Leptospirose, após uma extensa revisão bibliográfica da doença (Capítulos 1 e 2); esclarecer os aspectos imunológicos relacionados com os marcadores antigénicos que mais influenciam a regulação da resposta humoral na infecção humana, em particular, em área endémica (Capítulo 3); e, por último, promover a identificação molecular de alguns isolados de Leptospira, avaliar o respectivo poder patogénico no modelo murino e contribuir para o diagnóstico precoce da doença humana (Capítulo 4). O primeiro dos temas investigados, com base no estudo retrospectivo de uma larga série de 4.618 doentes sintomáticos analisados representa uma caracterização única da epidemiologia da Leptospirose, em particular, na Região Centro do País, e nas ilhas de São Miguel e Terceira (Açores), nos últimos 18 e 12 anos, respectivamente. Foram confirmados 1.024 (22%) casos, com uma distribuição média de 57 casos/ano, sendo a maior frequência no sexo masculino (67%). As áreas analisadas corresponderam à maioria das notificações em Portugal, com uma taxa de incidência média anual nas ilhas muito superior à registada no continente (11,1 vs 1,7/100.000 habitantes, respectivamente). Os adultos em idade activa (25-54 anos) foram os mais afectados, nos meses de Dezembro e Janeiro. A doença foi causada por serovares de nove serogrupos presuntivos de Leptospira interrogans sensu lato, com predomínio de Icterohaemorrhagiae, Pomona e Ballum, em cerca de 66% dos casos. A seropositividade da Leptospirose esteve associada às formas anictérica e ictérica da doença, sendo evidente uma elevada sub-notificação ( 20 casos/ano). Foram detectados e analisados os diversos factores de risco, verificando-se um risco elevado de transmissão em áreas geográficas onde a circulação dos agentes zoonóticos se processa em ciclos silváticos e/ou domésticos bem estabelecidos. Este estudo confirma que a incidência da Leptospirose em Portugal tem aumentado nos últimos anos, particularmente, nos Açores, onde a seropositividade elevada e a ocorrência de casos fatais confirmam esta patologia como um problema emergente de Saúde Pública. No âmbito do Capítulo 3, investigaram-se os aspectos imunológicos da Leptospirose humana na Aspectos da caracterização antigénica e molecular da Leptospirose em áreas endémicas Região Centro e nas ilhas de São Miguel e Terceira, caracterizando as proteínas e os lipopolissacáridos (LPS) envolvidos durante as fases aguda (estádio único) e tardia da doença (três estádios), através do follow-up serológico de 240 doentes com confirmação clínica e laboratorial de Leptospirose. Foram incluídos no estudo 463 soros, 320 (69%) dos quais, obtidos durante a fase de convalescença (até 6 anos após o início dos sintomas). Soros de dadores de sangue (n=200) e de doentes com outras patologias infecciosas (n=60) foram usados como controlos. As amostras foram testadas pela técnica de Western Blot com lisados de oito estirpes patogénicas pertencentes aos serogrupos mais prevalentes. O reconhecimento dos antigénios leptospíricos, nos quatro estádios evolutivos, resultou da detecção de reactividade específica anti-IgM e anti IgG, nos diferentes immunoblots. Detectaram-se cinco proteínas major (45, 35, 32, 25 e 22 kDa) comuns a todos os serovares. Os soros estudados com as estirpes dos serogrupos homólogos, previamente identificados pela TAM, reagiram contra as proteínas de 45, 32 e 22 kDa, conhecidas como LipL45, LipL32 e LpL21, respectivamente, sendo estes, os antigénios imunodominantes durante o período estudado, nas duas regiões geográficas. Os doentes açorianos mostraram, ainda, uma reactividade elevada contra os LPS, cujo significado é discutido face aos resultados negativos dos soros controlo para os marcadores referidos. Esta investigação indica, pela primeira vez, uma forte persistência da resposta humoral e o importante papel protector da LipL45, Lip32 e LipL21, anos após o início dos sintomas. Por último, procedeu-se à identificação de estirpes Portuguesas, isoladas de murinos e de um caso humano fatal (L. inadai), numa perspectiva polifásica de intervenção. Utilizaram-se três testes fenotípicos (testes de crescimento sob diferentes temperaturas e na presença de 8-azaguanina, a par de um teste de alteração morfológica induzida pela adição de NaCl 1M). Paralelamente, efectuaram-se ensaios de amplificação do gene rrs (16S ARNr) de Leptospira spp por PCR (Polymerase Chain Reaction), utilizando um par de primers “universais” (331 pb) e um segundo par, que apenas amplifica o gene secY (285 pb) de estirpes patogénicas, para definição da identidade dos isolados em estudo. Da integração dos resultados obtidos, confirmou-se que estes ocupam uma posição taxonómica “intermédia” entre as leptospiras saprófitas e as patogénicas. Desenvolveu-se, ainda, uma investigação (complementar) “in vivo” do carácter taxonómico “intermédio” do referido isolado humano, por cultura e amplificação do respectivo ADN de tecidos de hamsters inoculados para o efeito. Esta metodologia molecular foi posteriormente utilizada, com sucesso, no diagnóstico precoce de doentes com Leptospirose, sendo uma mais-valia na confirmação laboratorial de infecção por Leptospira, na ausência de anticorpos específicos na fase inicial da doença.

Aspectos da caracterização antigénica e molecular da Leptospirose em Áreas Endémicas

RESUMO A Leptospirose é uma zoonose re-emergente causada por espiroquetídeos patogénicos do género Leptospira. Em Portugal, é reconhecida, desde 1931, como uma importante doença infecciosa humana, cuja notificação é obrigatória desde 1986 para todos os serovares. Porém, devido ao acentuado polimorfismo clínico e à dificuldade de um diagnóstico laboratorial especializado, esta patologia nem sempre é confirmada. Com efeito, o isolamento do agente é difícil e o método convencional de diagnóstico, baseado no teste serológico de referência TAM (Teste de Aglutinação Microscópica), não é muito sensível na primeira semana da doença. Assim, foram três os principais objectivos desta dissertação: actualizar o padrão epidemiológico da Leptospirose, após uma extensa revisão bibliográfica da doença (Capítulos 1 e 2); esclarecer os aspectos imunológicos relacionados com os marcadores antigénicos que mais influenciam a regulação da resposta humoral na infecção humana, em particular, em área endémica (Capítulo 3); e, por último, promover a identificação molecular de alguns isolados de Leptospira, avaliar o respectivo poder patogénico no modelo murino e contribuir para o diagnóstico precoce da doença humana (Capítulo 4). O primeiro dos temas investigados, com base no estudo retrospectivo de uma larga série de 4.618 doentes sintomáticos analisados representa uma caracterização única da epidemiologia da Leptospirose, em particular, na Região Centro do País, e nas ilhas de São Miguel e Terceira (Açores), nos últimos 18 e 12 anos, respectivamente. Foram confirmados 1.024 (22%) casos, com uma distribuição média de 57 casos/ano, sendo a maior frequência no sexo masculino (67%). As áreas analisadas corresponderam à maioria das notificações em Portugal, com uma taxa de incidência média anual nas ilhas muito superior à registada no continente (11,1 vs 1,7/100.000 habitantes, respectivamente). Os adultos em idade activa (25-54 anos) foram os mais afectados, nos meses de Dezembro e Janeiro. A doença foi causada por serovares de nove serogrupos presuntivos de Leptospira interrogans sensu lato, com predomínio de Icterohaemorrhagiae, Pomona e Ballum, em cerca de 66% dos casos. A seropositividade da Leptospirose esteve associada às formas anictérica e ictérica da doença, sendo evidente uma elevada sub-notificação ( 20 casos/ano). Foram detectados e analisados os diversos factores de risco, verificando-se um risco elevado de transmissão em áreas geográficas onde a circulação dos agentes zoonóticos se processa em ciclos silváticos e/ou domésticos bem estabelecidos. Este estudo confirma que a incidência da Leptospirose em Portugal tem aumentado nos últimos anos, particularmente, nos Açores, onde a seropositividade elevada e a ocorrência de casos fatais confirmam esta patologia como um problema emergente de Saúde Pública. No âmbito do Capítulo 3, investigaram-se os aspectos imunológicos da Leptospirose humana na Aspectos da caracterização antigénica e molecular da Leptospirose em áreas endémicas Região Centro e nas ilhas de São Miguel e Terceira, caracterizando as proteínas e os lipopolissacáridos (LPS) envolvidos durante as fases aguda (estádio único) e tardia da doença (três estádios), através do follow-up serológico de 240 doentes com confirmação clínica e laboratorial de Leptospirose. Foram incluídos no estudo 463 soros, 320 (69%) dos quais, obtidos durante a fase de convalescença (até 6 anos após o início dos sintomas). Soros de dadores de sangue (n=200) e de doentes com outras patologias infecciosas (n=60) foram usados como controlos. As amostras foram testadas pela técnica de Western Blot com lisados de oito estirpes patogénicas pertencentes aos serogrupos mais prevalentes. O reconhecimento dos antigénios leptospíricos, nos quatro estádios evolutivos, resultou da detecção de reactividade específica anti-IgM e anti IgG, nos diferentes immunoblots. Detectaram-se cinco proteínas major (45, 35, 32, 25 e 22 kDa) comuns a todos os serovares. Os soros estudados com as estirpes dos serogrupos homólogos, previamente identificados pela TAM, reagiram contra as proteínas de 45, 32 e 22 kDa, conhecidas como LipL45, LipL32 e LpL21, respectivamente, sendo estes, os antigénios imunodominantes durante o período estudado, nas duas regiões geográficas. Os doentes açorianos mostraram, ainda, uma reactividade elevada contra os LPS, cujo significado é discutido face aos resultados negativos dos soros controlo para os marcadores referidos. Esta investigação indica, pela primeira vez, uma forte persistência da resposta humoral e o importante papel protector da LipL45, Lip32 e LipL21, anos após o início dos sintomas. Por último, procedeu-se à identificação de estirpes Portuguesas, isoladas de murinos e de um caso humano fatal (L. inadai), numa perspectiva polifásica de intervenção. Utilizaram-se três testes fenotípicos (testes de crescimento sob diferentes temperaturas e na presença de 8-azaguanina, a par de um teste de alteração morfológica induzida pela adição de NaCl 1M). Paralelamente, efectuaram-se ensaios de amplificação do gene rrs (16S ARNr) de Leptospira spp por PCR (Polymerase Chain Reaction), utilizando um par de primers “universais” (331 pb) e um segundo par, que apenas amplifica o gene secY (285 pb) de estirpes patogénicas, para definição da identidade dos isolados em estudo. Da integração dos resultados obtidos, confirmou-se que estes ocupam uma posição taxonómica “intermédia” entre as leptospiras saprófitas e as patogénicas. Desenvolveu-se, ainda, uma investigação (complementar) “in vivo” do carácter taxonómico “intermédio” do referido isolado humano, por cultura e amplificação do respectivo ADN de tecidos de hamsters inoculados para o efeito. Esta metodologia molecular foi posteriormente utilizada, com sucesso, no diagnóstico precoce de doentes com Leptospirose, sendo uma mais-valia na confirmação laboratorial de infecção por Leptospira, na ausência de anticorpos específicos na fase inicial da doença.

Decreased erytrocyte osmotic fragility during canine leptospirosis

Erythrocyte osmotic fragility (EOF) was carried out in nineteen dogs naturally infected by Leptospira interrogans serovar icterohaemorrhagiae/copenhagi. A decreased EOF was observed, suggesting a modification of erythrocyte components secondary to disturbances that occur during canine leptospirosis, such as renal damage and hepatic disease.

Intestinal spirochetosis: first cases reported in Brazil and the use of immunohistochemistry as an aid in histopathological diagnosis

Colonization of the colon and rectum by intestinal spirochetes is detected for the first time in Brazil in 4 of 282 (1.41%) patients who had undergone sigmoidoscopy and/or colonoscopy with a histopathological diagnosis of chronic non specific-colitis. This frequency is probably understimated, since surgically obtained specimens were not considered in the present study. Histopathological diagnosis was performed using routine stains like hematoxylin-eosin which showed the typical, of 3-µm thick hematoxyphilic fringe on the brush border of the surface epithelium, and by silver stains like the Warthin-Starry stain. Immunohistochemical procedures using two, polyclonal, primary antibodies, one against Treponema pallidum and the other against Leptospira interrogans serovar copenhageni serogroup Icterohaemorrhagiae cross-reacted with spirochetal antigen/s producing a marked contrast of the fringe over the colonic epithelium, preserving the spiral-shaped morphology of the parasite. In one case with marked diarrhea, immunohistochemistry detected spirochetal antigen/s within a cell in an intestinal crypt, thus demonstrating that the infection can be more widely disseminated than suspected using routine stains. Immunohistochemical procedures, thus, greatly facilitate the histological diagnosis of intestinal spirochetosis and may contribute to a better understanding of the pathogenesis of the disease. Transmission and scanning electron microscopy performed in one case showed that the spirochete closely resembled the species designated as Brachyspira aalborgi.

Differentiation of pathogenic and non-pathogenic leptospires by means of the polymerase chain reaction

A polymerase chain reaction was carried out to detect pathogenic leptospires isolated from animals and humans in Argentina. A double set of primers (G1/G2, B64-I/B64-II), described before, were used to amplify by PCR a DNA fragment from serogroups belonging to Leptospira interrogans but did not allow to detect saprophytic strains isolated from soil and water (L. biflexa). This fact represents an advantage since it makes possible the differentiation of pathogenic from non-pathogenic leptospires in cultures. The sensitivity of this assay has been determined, allowing to detect just only 10 leptospires in the reaction tube. Those sets of primers generated either a 285 bp or 360 bp fragment, depending on the pathogenic strain

Use of doxycycline for leptospirosis after high-risk exposure in São Paulo, Brazil

A clinical trial pilot study, double-blinded, randomized, and controlled with a placebo to assess the effectiveness of oral doxycycline (200 mg, single dose) in preventing leptospirosis after high exposure to potentially contamined water was performed in São Paulo, SP, Brazil. Confirmed cases were defined as those with leptospira IgM antibody and symptoms; asymptomatic cases were those presenting with IgM antibodies but no symptoms; and suspected cases were individuals with symptoms but no IgM antibody. Forty subjects were given doxycycline and 42 were given placebo. In the drug-treated group there were 2 confirmed cases, 11 asymptomatic cases, and 6 suspected cases. In the placebo group there were 5 confirmed, 6 symptomatic, and 5 suspected cases. Even though we found a protective association of doxycycline for confirmed leptospirosis cases (RR = 2.3) and seroconversion only (RR = 2.0), the association was not statistically significant because of the small number of individuals enrolled in this pilot study. We observed that the 22% of the volunteers already had IgM antibodies to leptospirosis at the first sampling. Finally, the attack rate to confirmed, asymptomatic, and suspected cases of Leptospirosis was 8.5%, 22%, and 13%, respectively, in this population.

Borrelia burgdorferi antibodies in dogs from Cotia county, São Paulo State, Brazil

Dogs sera samples collected from Cotia County, São Paulo were tested using indirect immunoenzymatic test (ELISA) in order to study Lyme disease serology in dogs. ELISA method was standardized and G39/40 North American strain of Borrelia burgdorferi was used as antigen. Positive results were confirmed employing the Western blotting technique. Because of the possibility of cross-reactions, sera were also tested for different serological strains of Leptospira interrogans and L. biflexa using microscopic sera agglutination test. Twenty-three of 237 (9.7%) serum samples were positive in the ELISA; 20 of them (86.9%) were confirmed by the Western blotting, what suggests that Cotia may be a risk area for Lyme disease. Although 4 samples (1.7%) were positive for Lyme disease and leptospirosis, no correlation was found between the results (X² = 0.725; p = 0.394) what suggests absence of serological cross reactivity.