The postantibiotic effect in the treatment of experimental meningitis caused by Streptococcus pneumoniae in rabbits

The relevance of a postantibiotic effect in the treatment of pneumococcal meningitis was evaluated in a rabbit model. After administration of a single intravenous bolus of ampicillin at various dosages, such an effect was observed in all animals. The duration of this effect in vivo (2.5-18 hr) was consistently longer than that in vitro (1-4.3 hr); however, in rabbits the postantibiotic effect was eliminated by the administration of intravenous plus intracisternal beta-lactamase. In an assessment of the potential therapeutic benefit of the postantibiotic effect, the efficacy to two regimens of treatment with different intervals between doses was compared. One group of animals received ampicillin every 4 hr and another every 12 hr. With sufficiently high doses, drug concentrations in cerebrospinal fluid exceeded the minimal bactericidal concentration for most of the 4-hr interval but for only about one-third of the 12-hr interval. The rate of cure was similar for the two regimens and approximated 100% when peak drug concentrations in cerebrospinal fluid exceeded the minimal bactericidal concentration by at least 10-fold.

Antibacterial activity of beta-lactam antibiotics in experimental meningitis due to Streptococcus pneumoniae

In order to define the characteristics of the antibacterial activity of beta-lactam antibiotics in the treatment of bacterial meningitis, the relationship between cerebrospinal fluid (CSF) drug concentrations and the rate of bacterial killing was investigated for penicillin G and four new cephalosporins in an animal model of meningitis due to Streptococcus pneumoniae. All five drugs showed a significant correlation between increasing drug concentrations in CSF and increasing bactericidal rates. Minimal activity was observed in CSF at drug concentrations of approximately the broth minimal bactericidal concentration (MBC). Maximal activity occurred with CSF concentrations 10-30 times higher. In vitro tests did not reproduce the unique correlation of increasing drug concentrations and killing activity found in vivo. When evaluating new beta-lactam antibiotics for the treatment of bacterial meningitis, it is reasonable to establish a minimum standard of CSF drug concentrations of greater than or equal to 30 times the MBC against the infecting organism.

Pathogenesis of bacterial meningitis: contributions by experimental models in rabbits

Rabbits models of bacterial meningitis have contributed substantially to our understanding of the disease, although the technical characteristics of these models only allow the study of specific aspects of the disease. Bacterial multiplication in the subarachnoidal space is not substantially influenced by host defense mechanisms, mainly because of the lack of sufficient amounts of specific antibodies and functional complement in infected CSF. The multiplying bacteria induce profound changes in the blood-brain barrier, an influx of serum proteins into the CSF and the invasion of polymorphonuclear leukocytes at the site of the infection. The presence of polymorphonuclear leukocytes in CSF not only appears to be of limited value in combating the infection, but also seems to produce deleterious effects on the central nervous system. Components of the leukocytes, such as unsaturated fatty acids, arachidonic metabolites and free oxygen radicals, may contribute to the profound hydrodynamic, structural and metabolic changes that are currently under study in experimental models of the disease. A better understanding of the pathophysiology of bacterial meningitis may allow us to design more effective therapeutic strategies and improve the outcome of this disease.

Brain levels of neuropeptide Y in experimental pneumococcal meningitis

Neuropeptide Y (NPY), which is found in high concentrations in several regions of the brain including nuclei of the brain stem and in nerve fibers surrounding cerebral vessels, has been proposed to play a role in regulating cerebral blood flow (CBF) and systemic vegetative functions. Since CBF is altered during meningitis, we examined whether NPY concentrations changed in various regions of the rabbit brain in response to experimental pneumococcal meningitis. Changes were most pronounced in the medulla, where NPY concentration increased threefold after 48 h of infection. Concomitantly, there was an increase in NPY immunoreactive fibers surrounding small vessels in the dorsolateral medulla, especially in the nucleus tractus solitarius. These results suggest that NPY may play a role in inducing some of the hemodynamic changes seen during pneumococcal meningitis.

Oral SCH 39304 as primary, salvage, and maintenance therapy for cryptococcal meningitis in AIDS

To determine the efficacy and toxicity of SCH 39304 in the treatment and suppression of cryptococcal meningitis, we conducted a prospective, noncomparative study in three groups of patients: patients with acute cryptococcal meningitis, patients with acute cryptococcal meningitis in whom other therapies have failed (salvage), and patients who required maintenance therapy. As primary therapy, the patients received up to 14 days or 1 g of amphotericin B followed by SCH 39304 200 mg once daily for 12 weeks. As maintenance therapy, the patients received SCH 39304 600 mg once weekly for 12 months. Of five salvage patients, none completed the study. Two patients died, two patients clinically deteriorated, and one patient was noncompliant. Two of three patients with acute cryptococcal meningitis completed the 12-week primary therapy, and one patient was discontinued from therapy because of a skin rash (95% confidence interval, 14-100%). All four patients who were receiving weekly maintenance therapy followed up to 27 weeks were clinically stable with no change in their serum cryptococcal antigen titer from baseline when the study was prematurely terminated. Elevation of liver function test results developed in three patients and skin rash developed in one patient. The unique pharmacologic and pharmacokinetic properties of SCH 39304 (low incidence of toxicity, long serum half-life, and good penetration into the cerebrospinal fluid) lend promise to pursue other triazole antifungals at higher doses as primary therapy and less frequent dosing for maintenance therapy.

Combined treatment with zidovudine and lymphoblast interferon-alpha in patients with HIV-related Kaposi's sarcoma

A combination of oral zidovudine (250 mg twice daily) and subcutaneous interferon-alpha (10 x 10(6) units daily) was evaluated for clinical, antiretroviral, and immunological efficacy and for side effects in 17 patients with AIDS-related Kaposi's sarcoma. Fifteen patients were evaluable. During the study period of 12 weeks, tumor responses were complete in two patients and partial in two patients (27% major response rate). Minimal responses were seen in two patients (40% overall response rate). An anti-HIV effect (reduction of serum p24 antigen by 70% or more) was observed in seven of ten evaluable patients who were initially antigenemic. CD4 lymphocyte counts remained unchanged. In six patients who had either a tumor response or a marked decline of HIV antigenemia, the treatment was continued between 12 and 59 weeks beyond the study period. Two of four patients with tumor regression at 12 weeks had an additional tumor response in this period despite prior dose reduction of interferon due to toxicity. Late progression of KS was eventually observed in four of six patients on prolonged treatment. The responsiveness of Kaposi's sarcoma seen in this study in patients with low CD4 counts and prior constitutional symptoms (fever, weight loss) was unexpected and needs further confirmation by larger patient groups. Dose-limiting toxicities were bone marrow depression (severe anemia in four and neutropenia with anemia in two patients), subjective adverse experiences (fever, fatigue, myalgia; four patients) and both (two patients).(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)

Pharmacodynamics of antibiotics in experimental bacterial meningitis--two sides to rapid bacterial killing in the cerebrospinal fluid

In bacterial meningitis, several pharmacodynamic factors determine therapeutic success--when defined as sterilization of the cerebrospinal fluid (CSF); (i) local host defense deficits require the use of bactericidal antibiotics; (ii) CSF antibiotic concentrations that are at least 10-fold above the MBC are necessary for maximal bactericidal activity; (iii) high CSF peak concentrations that lead to rapid bacterial killing appear more important than prolonged suprainhibitory concentrations, probably because very low residual levels in the CSF prevent bacterial regrowth even during relatively long dosing intervals; (iv) penetration of antibiotics into the CSF is significantly impaired by the blood-brain barrier, thus requiring high serum levels to achieve the CSF concentrations necessary for rapid bacterial killing. Beyond these principles, recent data suggest that rapid lytic killing of bacteria in the CSF may have harmful effects on the brain because of the release of biologically active bacterial products. The conflict between the need for rapid CSF sterilization and the harmful consequences of bacterial lysis must be addressed in the therapy of meningitis.

[Antibiotic therapy in the outpatient setting: update 2009]

Rational outpatient therapy restricts antibiotics to infections where they are beneficial and selects substances based on local resistance patterns. Respiratory tract infections typically caused by viruses should not be treated with antibiotics (e.g., rhinitis, bronchitis, sinusitis). Many respiratory infections likely caused by bacteria can be treated with aminopenicillin, sometimes combined with a beta-lactamase inhibitor. Quinolones should be used only as exception for respiratory tract infections, since resistance is rising. For this reason uncomplicated urinary tract infections (cystitis) should be treated with trimethoprim-sulfa-methoxazole (TMP-SMX) instead of quinolones, even though approximately 20% of Escherichia coli are resistant to TMP-SMX. Skin and soft tissue infections are best treated with beta-lactam antibiotics, as long as the community acquired methicillin-resistant strains of S. aureus frequently seen in certain countries remain uncommon here.

Potential and limitations of Burgundy truffle cultivation

Burgundy truffles (Tuber aestivum syn. Tuber uncinatum) are the highly prized fruit bodies of subterranean fungi always occurring in ectomycorrhizal symbiosis with host plants. Successful cultivation can be achieved through artificial mycorrhization and outplanting of mostly oaks and hazel on suitable terrain. Here, we review ecological requirements, the influence of environmental factors, and the importance of molecular techniques for a successful cultivation of T. aestivum across Europe. The historical background and current knowledge of T. aestivum cultivation are discussed in light of its socioeconomic relevance.

Schmiede ─ Heiligtum ─ Wassermühle. Cham-Hagendorn (Kanton Zug) in römischer Zeit. Ausgrabungen 1944/45 und 2003/04

1944/1945 wurde in Cham-Hagendorn eine Wassermühle ausgegraben, die dank ihrer aussergewöhnlich guten Holzerhaltung seit langem einen prominenten Platz in der Forschung einnimmt. 2003 und 2004 konnte die Kantonsarchäologie Zug den Platz erneut archäologisch untersuchen. Dabei wurden nicht nur weitere Reste der Wassermühle, sondern auch Spuren älterer und jüngerer Anlagen geborgen: eine ältere und eine jüngere Schmiedewerkstatt (Horizont 1a/Horizont 3) sowie ein zweiphasiges Heiligtum (Horizonte 1a/1b). All diese Anlagen lassen sich nun in das in den neuen Grabungen erkannte stratigraphische Gerüst einhängen (s. Beil. 2). Dank der Holzerhaltung können die meisten Phasen dendrochronologisch datiert werden (s. Abb. 4.1/1a): Horizont 1a mit Schlagdaten zwischen 162(?)/173 und 200 n. Chr., Horizont 1b um 215/218 n. Chr. und Horizont 2 um 231 n. Chr. Ferner konnten in den neuen Grabungen Proben für mikromorphologische und archäobotanische Untersuchungen entnommen werden (Kap. 2.2; 3.11). In der vorliegenden Publikation werden der Befund und die Baustrukturen vorgelegt, (Kap. 2), desgleichen sämtliche stratifizierten Funde und eine umfassende Auswahl der 1944/1945 geborgenen Funde (Kap. 3). Dank anpassender Fragmente, sog. Passscherben, lassen sich diese zum Teil nachträglich in die Schichtenabfolge einbinden. Die mikromorphologischen und die archäobotanischen Untersuchungen (Kap. 2.2; 3.11) zeigen, dass der Fundplatz in römischer Zeit inmitten einer stark vom Wald und dem Fluss Lorze geprägten Landschaft lag. In unmittelbarer Nähe können weder eine Siedlung noch einzelne Wohnbauten gelegen haben. Die demnach nur gewerblich und sakral genutzten Anlagen standen an einem Bach, der vermutlich mit jenem Bach identisch ist, der noch heute das Groppenmoos entwässert und bei Cham-Hagendorn in die Lorze mündet (s. Abb. 2.4/1). Der antike Bach führte wiederholt Hochwasser ─ insgesamt sind fünf grössere Überschwemmungsphasen auszumachen (Kap. 2.2; 2.4). Wohl anlässlich eines Seehochstandes durch ein Überschwappen der Lorze in den Bach ausgelöst, müssen diese Überschwemmungen eine enorme Gewalt entwickelt haben, der die einzelnen Anlagen zum Opfer fielen. Wie die Untersuchung der Siedlungslandschaft römischer Zeit rund um den Zugersee wahrscheinlich macht (Kap. 6 mit Abb. 6.2/2), dürften die Anlagen von Cham-Hagendorn zu einer in Cham-Heiligkreuz vermuteten Villa gehören, einem von fünf grösseren Landgütern in diesem Gebiet. Hinweise auf Vorgängeranlagen fehlen, mit denen die vereinzelten Funde des 1. Jh. n. Chr. (Kap. 4.5) in Verbindung gebracht werden könnten. Diese dürften eher von einer der Überschwemmungen bachaufwärts weggerissen und nach Cham-Hagendorn eingeschwemmt worden sein. Die Nutzung des Fundplatzes (Horizont 1a; s. Beil. 6) setzte um 170 n. Chr. mit einer Schmiedewerkstatt ein (Kap. 2.5.1). Der Fundanfall, insbesondere die Schmiedeschlacken (Kap. 3.9) belegen, dass hier nur hin und wieder Geräte hergestellt und repariert wurden (Kap. 5.2). Diese Werkstatt war vermutlich schon aufgelassen und dem Verfall preisgegeben, als man 200 n. Chr. (Kap. 4.2.4) auf einer Insel zwischen dem Bach und einem Lorzearm ein Heiligtum errichtete (Kap. 5.3). Beleg für den sakralen Status dieser Insel ist in erster Linie mindestens ein eigens gepflanzter Pfirsichbaum, nachgewiesen mit Pollen, einem Holz und über 400 Pfirsichsteinen (Kap. 3.11). Die im Bach verlaufende Grenze zwischen dem sakralen Platz und der profanen Umgebung markierte man zusätzlich mit einer Pfahlreihe (Kap. 2.5.3). In diese war ein schmaler Langbau integriert (Kap. 2.5.2), der an die oft an Temenosmauern antiker Heiligtümer angebauten Portiken erinnert und wohl auch die gleiche Funktion wie diese gehabt hatte, nämlich das Aufbewahren von Weihegaben und Kultgerät (Kap. 5.3). Das reiche Fundmaterial, das sich in den Schichten der ersten Überschwemmung fand (s. Abb. 5./5), die um 205/210 n. Chr. dieses Heiligtum zerstört hatte, insbesondere die zahlreiche Keramik (Kap. 3.2.4), und die zum Teil auffallend wertvollen Kleinfunde (Kap. 3.3.3), dürften zum grössten Teil einst in diesem Langbau untergebracht gewesen sein. Ein als Glockenklöppel interpretiertes, stratifiziertes Objekt spricht dafür, dass die fünf grossen, 1944/1945 als Stapel aufgefundenen Eisenglocken vielleicht auch dem Heiligtum zuzuweisen sind (Kap. 3.4). In diesen Kontext passen zudem die überdurchschnittlich häufig kalzinierten Tierknochen (Kap. 3.10). Nach der Überschwemmung befestigte man für 215 n. Chr. (Kap. 4.2.4) das unterspülte Bachufer mit einer Uferverbauung (Kap. 2.6.1). Mit dem Bau eines weiteren, im Bach stehenden Langbaus (Kap. 2.6.2) stellte man 218 n. Chr. das Heiligtum auf der Insel in ähnlicher Form wieder her (Horizont 1b; s. Beil. 7). Von der Pfahlreihe, die wiederum die sakrale Insel von der profanen Umgebung abgrenzte, blieben indes nur wenige Pfähle erhalten. Dennoch ist der sakrale Charakter der Anlage gesichert. Ausser dem immer noch blühenden Pfirsichbaum ist es ein vor dem Langbau aufgestelltes Ensemble von mindestens 23 Terrakottafigurinen (s. Abb. 3.6/1), elf Veneres, zehn Matres, einem Jugendlichen in Kapuzenmantel und einem kindlichen Risus (Kap. 3.6; s. auch Kap. 2.6.3). In den Sedimenten der zweiten Überschwemmung, der diese Anlage um 225/230 n. Chr. zum Opfer gefallen war, fanden sich wiederum zahlreiche Keramikgefässe (Kap. 3.2.4) und zum Teil wertvolle Kleinfunde wie eine Glasperle mit Goldfolie (Kap. 3.8.2) und eine Fibel aus Silber (Kap. 3.3.3), die wohl ursprünglich im Langbau untergebracht waren (Kap. 5.3.2 mit Abb. 5/7). Weitere Funde mit sicherem oder möglichem sakralem Charakter finden sich unter den 1944/1945 geborgenen Funden (s. Abb. 5/8), etwa ein silberner Fingerring mit Merkurinschrift, ein silberner Lunula-Anhänger, eine silberne Kasserolle (Kap. 3.3.3), eine Glasflasche mit Schlangenfadenauflage (Kap. 3.8.2) und einige Bergkristalle (Kap. 3.8.4). Im Bereich der Terrakotten kamen ferner mehrere Münzen (Kap. 3.7) zum Vorschein, die vielleicht dort niedergelegt worden waren. Nach der zweiten Überschwemmung errichtete man um 231 n. Chr. am Bach eine Wassermühle (Horizont 2; Kap. 2.7; Beil. 8; Abb. 2.7/49). Ob das Heiligtum auf der Insel wieder aufgebaut oder aufgelassen wurde, muss mangels Hinweisen offen bleiben. Für den abgehobenen Zuflusskanal der Wassermühle verwendete man mehrere stehen gebliebene Pfähle der vorangegangenen Anlagen der Horizonte 1a und 1b. Obwohl die Wassermühle den 28 jährlichen Überschwemmungshorizonten (Kap. 2.2) und den Funden (Kap. 4.3.2; 4.4.4; 45) zufolge nur bis um 260 n. Chr., während gut einer Generation, bestand, musste sie mindestens zweimal erneuert werden – nachgewiesen sind drei Wasserräder, drei Mühlsteinpaare und vermutlich drei Podeste, auf denen jeweils das Mahlwerk ruhte. Grund für diese Umbauten war wohl der weiche, instabile Untergrund, der zu Verschiebungen geführt hatte, so dass das Zusammenspiel von Wellbaum bzw. Sternnabe und Übersetzungsrad nicht mehr funktionierte und das ganze System zerbrach. Die Analyse von Pollen aus dem Gehhorizont hat als Mahlgut Getreide vom Weizentyp nachgewiesen (Kap. 3.11.4). Das Abzeichen eines Benefiziariers (Kap. 3.3.2 mit Abb. 3.3/23,B71) könnte dafür sprechen, dass das verarbeitete Getreide zumindest zum Teil für das römische Militär bestimmt war (s. auch Kap. 6.2.3). Ein im Horizont 2 gefundener Schreibgriffel und weitere stili sowie eine Waage für das Wägen bis zu 35-40 kg schweren Waren aus dem Fundbestand von 1944/1945 könnten davon zeugen, dass das Getreide zu wägen und zu registrieren war (Kap. 3.4.2). Kurz nach 260 n. Chr. fiel die Wassermühle einem weiteren Hochwasser zum Opfer. Für den folgenden Horizont 3 (Beil. 9) brachte man einen Kiesboden ein und errichtete ein kleines Gebäude (Kap. 2.8). Hier war wohl wiederum eine Schmiede untergebracht, wie die zahlreichen Kalottenschlacken belegen (Kap. 3.9), die im Umfeld der kleinen Baus zum Vorschein kamen. Aufgrund der Funde (Kap. 4.4.4; 4.5) kann diese Werkstatt nur kurze Zeit bestanden haben, höchstens bis um 270 n. Chr., bevor sie einem weiteren Hochwasser zum Opfer fiel. Von der jüngsten Anlage, die wohl noch in römische Zeit datiert (Horizont 4; Beil. 10), war lediglich eine Konstruktion aus grossen Steinplatten zu fassen (Kap. 2.9.1). Wozu sie diente, muss offen bleiben. Auch der geringe Fundanfall spricht dafür, dass die Nutzung des Platzes, zumindest für die römische Zeit, allmählich ein Ende fand (Kap. 4.5). Zu den jüngsten Strukturen gehören mehrere Gruben (Kap. 2.9.2), die vielleicht der Lehmentnahme dienten. Mangels Funden bleibt ihre Datierung indes ungewiss. Insbesondere wissen wir nicht, ob sie noch in römische Zeit datieren oder jünger sind. Spätestens mit der fünften Überschwemmung, die zur endgültigen Verlandung führte und wohl schon in die frühe Neuzeit zu setzen ist, wurde der Platz aufgelassen und erst mit dem Bau der bestehenden Fensterfabrik Baumgartner wieder besetzt.

Brain-derived neurotrophic factor protects against multiple forms of brain injury in bacterial meningitis

BACKGROUND Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) blocks activation of caspase-3, reduces translocation of apoptosis-inducing factor (AIF), attenuates excitotoxicity of glutamate, and increases antioxidant enzyme activities. The mechanisms of neuroprotection suggest that BDNF may be beneficial in bacterial meningitis. METHODS To assess a potentially beneficial effect of adjuvant treatment with BDNF in bacterial meningitis, 11-day-old infant rats with experimental meningitis due to Streptococcus pneumoniae or group B streptococci (GBS) were randomly assigned to receive intracisternal injections with either BDNF (3 mg/kg) or equal volumes (10 mu L) of saline. Twenty-two hours after infection, brains were analyzed, by histomorphometrical examination, for the extent of cortical and hippocampal neuronal injury. RESULTS Compared with treatment with saline, treatment with BDNF significantly reduced the extent of 3 distinct forms of brain cell injury in this disease model: cortical necrosis in meningitis due to GBS (median, 0.0% [range, 0.0%-33.7%] vs. 21.3% [range, 0.0%-55.3%]; P<.03), caspase-3-dependent cell death in meningitis due to S. pneumoniae (median score, 0.33 [range, 0.0-1.0] vs. 1.10 [0.10-1.56]; P<.05), and caspase-3-independent hippocampal cell death in meningitis due to GBS (median score, 0 [range, 0-2] vs. 0.88 [range, 0-3.25]; P<.02). The last form of injury was associated with nuclear translocation of AIF. CONCLUSION BDNF efficiently reduces multiple forms of neuronal injury in bacterial meningitis and may hold promise as adjunctive therapy for this disease.

Apoptosis of hippocampal neurons in organotypic slice culture models: direct effect of bacteria revisited

Neurons of the hippocampal dentate gyrus selectively undergo programmed cell death in patients suffering from bacterial meningitis and in experimental models of pneumococcal meningitis in infant rats. In the present study, a membrane-based organotypic slice culture system of rat hippocampus was used to test whether this selective vulnerability of neurons of the dentate gyrus could be reproduced in vitro. Apoptosis was assessed by nuclear morphology (condensed and fragmented nuclei), by immunochemistry for active caspase-3 and deltaC-APP, and by proteolytic caspase-3 activity. Co-incubation of the cultures with live pneumococci did not induce neuronal apoptosis unless cultures were kept in partially nutrient-deprived medium. Complete nutrient deprivation alone and staurosporine independently induced significant apoptosis, the latter in a dose-response way. In all experimental settings, apoptosis occurred preferentially in the dentate gyrus. Our data demonstrate that factors released by pneumococci per se failed to induce significant apoptosis in vitro. Thus, these factors appear to contribute to a multifactorial pathway, which ultimately leads to neuronal apoptosis in bacterial meningitis.

Dexamethasone aggravates hippocampal apoptosis and learning deficiency in pneumococcal meningitis in infant rats.

In an infant rat model of pneumococcal meningitis the effect of dexamethasone on neuronal injury in the hippocampus and on learning disability after recovery from the disease was examined. Treatment with dexamethasone or vehicle was started 18 h after infection, concomitant with antibiotics. Neuronal apoptosis in the hippocampal dentate gyrus 34 h after infection was significantly aggravated by dexamethasone treatment compared with vehicle controls (p = 0.02). Three weeks after acute pneumococcal meningitis, learning capacity of animals was assessed in the Morris water maze. The results showed a significantly impaired learning performance of infected animals treated with dexamethasone compared with vehicle controls (p = 0.01). Dexamethasone had no effect on hippocampal injury or learning in uninfected controls. Thus, dexamethasone as adjuvant therapy increased hippocampal cell injury and reduced learning capacity in this model of pneumococcal meningitis in infant rats.