Genomic and transcriptomic analysis of the streptomycin-dependent Mycobacterium tuberculosis strain 18b.

The ability of Mycobacterium tuberculosis to establish a latent infection (LTBI) in humans confounds the treatment of tuberculosis. Consequently, there is a need to discover new therapeutic agents that can kill M. tuberculosis both during active disease and LTBI. The streptomycin-dependent strain of M. tuberculosis, 18b, provides a useful tool for this purpose since upon removal of streptomycin (STR) it enters a non-replicating state that mimics latency both in vitro and in animal models. The 4.41 Mb genome sequence of M. tuberculosis 18b was determined and this revealed the strain to belong to clade 3 of the ancient ancestral lineage of the Beijing family. STR-dependence was attributable to insertion of a single cytosine in the 530 loop of the 16S rRNA and to a single amino acid insertion in the N-terminal domain of initiation factor 3. RNA-seq was used to understand the genetic programme activated upon STR-withdrawal and hence to gain insight into LTBI. This revealed reconfiguration of gene expression and metabolic pathways showing strong similarities between non-replicating 18b and M. tuberculosis residing within macrophages, and with the core stationary phase and microaerophilic responses. The findings of this investigation confirm the validity of 18b as a model for LTBI, and provide insight into both the evolution of tubercle bacilli and the functioning of the ribosome.

Mycobacterium tuberculosis Infection in Young Children: Analyzing the Performance of the Diagnostic Tests

This study evaluated the performance of the Tuberculin Skin Test (TST) and Quantiferon-TB Gold in-Tube (QFT) and the possible association of factors which may modify their results in young children (0-6 years) with recent contact with an index tuberculosis case. Materials and Methods: A cross-sectional study including 135 children was conducted in Manaus, Amazonas-Brazil. The TST and QFT were performed and the tests results were analyzed in relation to the personal characteristics of the children studied and their relationship with the index case. Results: The rates of positivity were 34.8% (TST) and 26.7% (QFT), with 14.1% of indeterminations by the QFT. Concordance between tests was fair (Kappa = 0.35 P<0.001). Both the TST and QFT were associated with the intensity of exposure (Linear OR = 1.286, P = 0.005; Linear OR = 1.161, P = 0.035 respectively) with only the TST being associated with the time of exposure (Linear OR = 1.149, P = 0.009). The presence of intestinal helminths in the TST+ group was associated with negative QFT results (OR = 0.064, P = 0.049). In the TST- group lower levels of ferritin were associated with QFT+ results (Linear OR = 0.956, P = 0.036). Conclusions: Concordance between the TST and QFT was lower than expected. The factors associated with the discordant results were intestinal helminths, ferritin levels and exposure time to the index tuberculosis case. In TST+ group, helminths were associated with negative QFT results suggesting impaired cell-mediated immunity. The TST-&QFT+ group had a shorter exposure time and lower ferritin levels, suggesting that QFT is faster and ferritin may be a potential biomarker of early stages of tuberculosis infection.

Role of PheE15 gate in ligand entry and nitric oxide detoxification function of Mycobacterium tuberculosis truncated hemoglobin N

The truncated hemoglobin N, HbN, of Mycobacterium tuberculosis is endowed with a potent nitric oxide dioxygenase (NOD) activity that allows it to relieve nitrosative stress and enhance in vivo survival of its host. Despite its small size, the protein matrix of HbN hosts a two-branched tunnel, consisting of orthogonal short and long channels, that connects the heme active site to the protein surface. A novel dual-path mechanism has been suggested to drive migration of O(2) and NO to the distal heme cavity. While oxygen migrates mainly by the short path, a ligand-induced conformational change regulates opening of the long tunnel branch for NO, via a phenylalanine (PheE15) residue that acts as a gate. Site-directed mutagenesis and molecular simulations have been used to examine the gating role played by PheE15 in modulating the NOD function of HbN. Mutants carrying replacement of PheE15 with alanine, isoleucine, tyrosine and tryptophan have similar O(2)/CO association kinetics, but display significant reduction in their NOD function. Molecular simulations substantiated that mutation at the PheE15 gate confers significant changes in the long tunnel, and therefore may affect the migration of ligands. These results support the pivotal role of PheE15 gate in modulating the diffusion of NO via the long tunnel branch in the oxygenated protein, and hence the NOD function of HbN.

Evaluation of anti-Mycobacterium tuberculosis activity of Campomanesia adamantium (Myrtaceae)

The anti-Mycobacterium tuberculosis activity of Campomanesia adamantium fruits extracts were evaluated. Six compounds, identified as flavanones and chalcones were quantified by HPLC-DAD-UV. Promising antitubercular activity was observed with ethyl acetate extract (MIC 62.5 µg/mL) and their fractions (MIC values ranging from 39 to above 250 µg/mL). The better MIC result of 39 µg/mL was associated with two fractions that contain bigger amounts of 5,7-dihydroxy-6, 8-di-C-methylflavanone and 2',4'-dihydroxy-3',5'-dimethyl-6'-methoxychalcone. These compounds exhibited MICs >250 and 62.5 µg/mL, respectively, while their mixtures showed values ranging from 62.5 to 7.8 µg/mL, demonstrating a synergism between them.

Evaluation of Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis faecal culture protocols and media

Paratuberculosis is an important enteritis of ruminants caused by Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (Map). The disease is officially considered exotic in Brazil, but recent serological surveys and the isolation of the agent suggest it may occur in our herds. The aim of this study was to evaluate three different formulations of Herrold's egg yolk agar with mycobactin J (HEYM) and four faecal culture protocols considering their ability for Map growth as well as cost and ease of application. Three formulations of HEYM were inoculated with two suspensions of Map. Spiked faeces and naturally contaminated faecal samples were treated by the four faecal culture protocols. Centrifugation protocol and HEYM recommended by OIE showed the best results on the recovery of Map.

Resposta imune específica de bovinos experimentalmente sensibilizados com inóculos inativados de Mycobacterium bovis e Mycobacterium avium

O diagnóstico presuntivo da tuberculose bovina é baseado na análise da resposta imune celular a antígenos micobacterianos. Procedeu-se à simulação experimental de sensibilização por Mycobacterium bovis e Mycobacterium avium inativados em bovinos a fim de acompanhar a resposta imune a partir do teste cervical comparativo e da evolução da produção específica de interferon-gama, além de identificar a interferência de reações inespecíficas por M. avium nos resultados dos testes. Verificou-se que os animais desencadearam resposta de hipersensibilidade tardia contra os bacilos inativados, e que ambos os testes diagnósticos da tuberculose bovina foram eficientes na identificação dos animais sensibilizados com M. bovis e na discriminação das reações geradas pela inoculação dos bovinos com M. avium.

Linfadenite granulomatosa em suínos: linfonodos afetados e diagnóstico patológico da infecção causada por agentes do Complexo Mycobacterium avium

Realizou-se um estudo com o objetivo de avaliar a distribuição de lesões granulomatosas nos linfonodos das carcaças de suínos abatidos e de comparar os métodos de isolamento do Complexo Mycobacterium avium (MAC), coloração de Ziehl-Neelsen (ZN), exames histopatológico e de imunohisto-química (IHQ) para o diagnóstico da linfadenite granulomatosa causada por micobactérias do MAC. Foram utilizadas 431 amostras de linfonodos colhidos de 394 carcaças de suínos abatidos em 12 frigoríficos da Região Sul do Brasil, com o Serviço de Inspeção Federal (SIF). Os linfonodos que apresentavam lesões granulomatosas foram submetidos aos exames histológicos, ZN e IHQ com anticorpo monoclonal produzido com extrato celular de M. avium. A concordância entre os exames foi medida pelo teste Kappa, com nível de confiança de 95%. O exame macroscópico realizado pelo SIF identifica corretamente 90,3% das lesões granulomatosas, quando comparado com o exame histológico e a maioria das carcaças (92,5) apresentam lesões apenas nos linfonodos cadeia alimentar. O exame histológico confirmou a presença de lesões granulo-matosas em 90,3% dos linfonodos. As concordâncias entre os exames histopatológico e coloração de ZN (Kappa: 0,342) e de IHQ e o isolamento do MAC (Kappa: 0,102) foram baixas, porém alta entre os exames de IHQ e histológico com a presença de granulomas típicos nos linfonodos (Kappa: 0,973). O exame de IHQ associado ao exame histopatológico mostrou-se eficiente na identificação das lesões de linfadenite granulomatosa causadas pelo MAC.

Comparação de duas técnicas de isolamento do Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis em amostras de fezes de ovinos com suspeita clínica de paratuberculose

A paratuberculose é uma enterite crônica granulomatosa causada por Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis que afeta principalmente os ruminantes. A cultura de bactérias a partir de amostras de fezes e tecidos constitui um dos métodos mais eficazes de diagnóstico, sendo ainda o único método disponível para obtenção de isolamentos e estirpes de micobactérias. Contudo, este método apresenta baixa sensibilidade e requer meses de incubação antes do crescimento de colônias. Neste estudo, utilizou-se a cultura fecal como método de diagnóstico em ovinos de diferentes raças portuguesas, com sinais compatíveis com a doença. Fez-se ainda a comparação entre os meios de cultura Löwenstein Jensen® com micobactina® J e o de Middlebrook® 7H11 com OADC®, utilizados no isolamento da bactéria. As percentagens de isolamento em cada um os meios foram de 2,0% (6/300) para Löwenstein Jensen® com micobactina J e 1,0% (3/300) para Middlebrook® 7H11/OADC. As três amostras positivas no meio de Middlebrook® 7H11/OADC também foram positivas no meio de Löwenstein Jensen® com micobactina J e nenhuma foi somente positiva no meio de Middlebrook® 7H11/OADC. Os resultados deste estudo sugerem que o meio de Löwenstein-Jensen® com micobactina® J é mais efetivo para a obtenção de estirpes ovinas em Portugal.

A seroepidemiological survey of Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis in sheep from North of Portugal

The aim of this study was evaluate the risk factors for Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (Map) seroprevalence in sheep in the North of Portugal. The effects on seroprevalence of several variables such as individual characteristics, management practices, farm characteristics, animal health, and available veterinary services were evaluated. This information was then used in a multivariable logistic regression model in order to identify risk factors for Map seropositivity. Univariable analysis was used to screen the variables used in the logistic regression model. Variables that showed p values of <0.15 were retained for the multivariable analysis. Fifteen variables were associated with paratuberculosis in univariable analysis. The multivariable logistic regression model identified a number of variables as risk factors for seropositivity like sheep pure local and/or a cross of a local breed (OR=2.02), herd size with 31-60 head (OR=2.14), culling during the Spring-Summer season (OR=1.69) and the use of an anti-parasitic treatment such as Ivermectin as the only anti-parasitic medication (OR=5.60). Potential risk factors identified in this study support current recommendations for the control of paratuberculosis.

Micobacteriose por Mycobacterium marinum em "linguado" Paralichthys orbignyanus e em "barber goby" Elacatinus figaro: diagnóstico histopatológico e imuno-histoquímico

As micobacterioses afetam várias espécies de peixes, tanto comerciais como ornamentais. É uma enfermidade sistêmica com formação de granulomas, conhecida como micobacteriose de peixes. O desenvolvimento da aquicultura tem aumentado o número de casos com essa enfermidade que muitas vezes é de difícil diagnóstico. Neste trabalho apresentamos dois casos de micobacterioses em Paralichthys orbignyanus e Elacatinus figaro provenientes do Laboratório de Piscicultura Estuarina e Marinha da Universidade Federal do Rio Grande (FURG). As micobactérias de peixes possuem menos ácidos graxos que as de mamíferos, por isso foi utilizado o protocolo de coloração de Fite-Faraco, uma vez que o protocolo de coloração clássico de Ziehl Neelsen pode resultar em falsos negativos. Para determinar o tipo de micobactéria foi utilizada a imuno-histoquímica com a qual se pode diagnosticar a presença de Mycobacterium marinum. A enfermidade pode ser transmitida para o homem e com esse trabalho ressalta-se a necessidade de fazer o diagnóstico correto e implantar medidas de proteção para as pessoas que estão em contato com os peixes infectados.

Avaliação sorológica e de fatores de risco para a infecção por Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis em rebanhos leiteiros da Microrregião de Garanhuns, Pernambuco

Objetivou-se com esse trabalho realizar um inquérito epidemiológico da infecção por Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (MAP) em bovinos leiteiros da microrregião de Garanhuns, Pernambuco, Brasil. Para este estudo foram coletadas amostras sanguíneas de 408 animais, provenientes de 19 rebanhos localizados em 15 municípios. O exame sorológico foi realizado por Ensaio Imunoenzimático (ELISA) indireto para detecção de anticorpos frente ao MAP. Em todas as propriedades, foi aplicado um questionário investigativo para análise dos fatores de risco, e as coordenadas geográficas coletadas por um aparelho de Global Position System (GPS) para realização da distribuição espacial. A prevalência da infecção por MAP foi de 2,7% (11/408; I.C. 1,4-4,9). O número de focos foi 47,4% (9/19). Na análise de regressão logística foi identificado como fator de risco a taxa anual de nascimentos superior a 51 bezerros/ano (OR 3,8; I.C. 1,1-13,1). Desta forma, conclui-se que a infecção por MAP encontra-se presente nos rebanhos bovinos leiteiros da microrregião estudada e que medidas de controle baseadas nos fatores de risco identificados devem ser implementadas com o objetivo de reduzir o número de focos da infecção.

Cellular immune response of Curraleiro Pé-duro and Nellore calves following Mycobacterium bovis-BCG vaccination

The present study aimed to assess the CD4, CD8 and γδ blood levels for Curraleiro Pé-duro, as well as the specific IFN-γ response after BCG vaccination using flow cytometry. The specific immune response against BCG was also evaluated by tuberculin skin test, performed before and 45 days after the vaccination. For comparison purposes, the same parameters were investigated on Nellore calves, an exotic bovine with resistance previously demonstrated. Naturally, Curraleiro Pé-duro animals had greater levels of CD4, CD8 and γδ lymphocytes (p<0.05). In response to vaccine, Curraleiro Pé-duro showed greater ability to respond specifically to BCG, generating resistance profile (Th1), evidenced by greater number of antigen specific CD4+ cells producing IFN-γ (p<0.05) and also higher tuberculin skin test reaction (p<0.05). Additionally, vaccinated Curraleiro Pé-duro calves had higher CD4 cells numbers than both Nellore control (p<0.05) and vaccinated groups (p<0.05). Curraleiro Pé-duro calves' higher basal lymphocytes blood level and stronger response in both IFN-γ and tuberculin skin test parameters probably play a positive role on protection/resistance to Mycobacterium bovis.

Padronização do teste imunoalérgico aplicado ao diagnóstico da tuberculose e micobacterioses em suínos (Sus scrofa) experimentalmente sensibilizados com suspensões oleosas de Mycobacterium bovis ou M. avium inativados

Foi investigado o valor diagnóstico da resposta alérgica cutânea em leitões experimentalmente sensibilizados, pela via intramuscular, com suspensões oleosas de Mycobacterium bovis ou M. avium inativados pelo calor.Foram utilizados 91 animais, divididos em quatro grupos: grupos A e B, cada um com 25 indivíduos, grupos C e D com 21 e 20 indivíduos respectivamente, balanceando-se as características de raça, linhagem, faixa etária e sexo. Aos 30 dias de idade, todos os animais foram submetidos a uma triagem com a aplicação de tuberculina PPD bovina, pela via intradérmica na base da orelha e não houve qualquer tipo de reação. Decorridos 60 dias do teste tuberculínico de triagem, o grupo A recebeu injeção intramuscular de 0,5 mL de uma suspensão oleosa de M. avium estirpe D4; o grupo B recebeu 0,5 mL de uma suspensão oleosa de M. bovis estirpe AN5; o grupo C (controle I), recebeu 0,5 mL do adjuvante oleoso; e o grupo D (controle II), recebeu 0,5 mL de solução fisiológica. Após 30 dias da sensibilização foi realizada a prova de tuberculinização comparativa com reação medida pela variação da espessura da pele com cutímetro de mola às 0h, 24h, 48h e 72h, após a aplicação das tuberculinas. No teste comparativo, lido às 48 ou 72 horas, a reação foi considerada negativa quando a diferença das reações entre o PPD bovino e o PPD aviário foi menor que 6,7 mm; suspeito ou inconclusivo quando a diferença se situou na faixa de 6,7 a 7,5 mm; e positiva de acordo com o tipo de PPD, considerando-se tuberculose para PPD M. bovis e micobacteriose para PPD M. avium, quando a diferença da reação foi superior a 7,5 mm.

Teste intradérmico com proteínas recombinantes de Mycobacterium bovis como antígenos em Cavia porcellus

O teste intradérmico para o diagnóstico da tuberculose bovina utiliza derivados proteicos purificados (PPD) de Mycobacterium bovis que são capazes de induzir reações de hipersensibilidade em animais infectados. No entanto, apresenta baixa especificidade devido à ocorrência de reações cruzadas com outras micobactérias. Neste sentido, o objetivo desse trabalho foi produzir proteínas recombinantes (ESAT-6, PE13, PE5 e ESX-1) de Mycobacterium bovis e avaliá-las como antígenos em teste intradérmico utilizando Cavia porcellus como modelo, e verificar se as condições empregadas na purificação (nativa ou desnaturante) interferem no desempenho antigênico dessas proteínas. As proteínas foram testadas em Cavia porcellus previamente sensibilizados com cepa M. bovis AN5 inativada, individualmente (160 µg) ou combinadas na forma de um coquetel (40 µg cada). O coquetel de proteínas induziu reações de hipersensibilidade nos animais sensibilizados significativamente superiores (p=0,002) as observadas nos animais não sensibilizados, possibilitando diferenciação. No entanto, as proteínas isoladamente não foram capazes de promover essa diferenciação. As condições de solubilização e purificação influenciaram o desempenho antigênico da proteína ESAT-6, pois, quando produzida em condição desnaturante desencadeou reações inespecíficas nos animais não sensibilizados, enquanto que aquela produzida em condições nativas e aplicada em concentrações de 6, 12, 24 e 48µg induziu reações significativas apenas nos animais sensibilizados, confirmando o seu potencial como antígeno.

Evaluation of a MPB70-ELISA to differentiate Mycobacterium bovis from M. avium-sensitized swine

Swine are susceptible to different mycobacteria species, being Mycobacterium bovis an agent of tuberculosis, with most significant zoonotic risks, while M. avium determines a granulomatous lymphadenitis with low zoonotic risk. Currently performed intradermal tests present some important limitations, such as the lack of ability to detect anergic animals or to differentiate among mycobacterial species. In order to improve the TB diagnosis, serological assays have been developed, with encouraging results. The purpose of this study was to evaluate the performance of a MPB70-ELISA in 82 piglets divided into four groups: sensitized by inactivated M. bovis, M. avium, inoculated with oil adjuvant, or with saline solution. The test was able to discriminate between an animal sensitized by M. bovis and animals of the three other groups, including M. avium-sensitized animals; for this reason, we suggest that MPB70-ELISA could be used as a complementary tool for discriminating the agent of the mycobacteriosis, and therefore to diagnose tuberculosis in a swine herd.