Geographic Structure of Plasmodium vivax: Microsatellite Analysis of Parasite Populations from Sri Lanka, Myanmar, and Ethiopia

Genetic diversity and population structure of Plasmodium viva-V parasites call predict the origin and Spread of novel Variants Within a population enabling Population specific malaria control measures. We analyzed the genetic diversity and population Structure of 425 P. vivax isolates from Sri Lanka, Myanmar, and Ethiopia using 12 trinucleotide and tetranucleotide microsatellite markers. All three parasite populations were highly polymorphic with 3-44 alleles per locus. Approximately 65% were multiple-clone infections. Mean genetic diversity (H(E)) was 0.7517 in Ethiopia, 0.8450 in Myanmar, and 0.8610 in Sri Lanka. Significant linkage disequilibrium Was maintained. Population structure showed two clusters (Asian and African) according to geography and ancestry Strong clustering of outbreak isolates from Sri Lanka and Ethiopia was observed. Predictive power of ancestry using two-thirds of the isolates as a model identified 78.2% of isolates accurately as being African or Asian. Microsatellite analysis is a useful tool for mapping short-term outbreaks of malaria and for predicting ancestry.

Transcriptional memory and switching in the Plasmodium falciparum rif gene family

The human malaria parasite Plasmodium falciparum expresses erythrocyte-surface directed variant antigens which are important virulence factors Many are transcribed from multigene families and presumably their mode of expression is strictly controlled to guarantee immune evasion in the human host. In order to elucidate the dynamics of rif transcription and to investigate if rif switching is comparable to var switching we monitored rif variant gene expression in parasites with different cytoadhesive properties as well as after a number of reinvasions. We found identical transcripts in parasite lines with different adhesive phenotypes suggesting that rif genes do not have a critical role in determining the cytoadhesion specificity of infected erythrocytes. We show for the first time that rif genes may show a conserved mode of transcription, maintaining the previously dominant rif transcript in subsequent reinvasions, but also observed rapid switching at rates up to 45% per generation, much higher than for the var gene family. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Worldwide sequence conservation of transmission-blocking vaccine candidate Pvs230 in Plasmodium vivax

Pfs230, surface protein of gametocyte/gamete of the human malaria parasite, Plasmodium falciparum, is a prime candidate of malaria transmission-blocking vaccine. Plasmodium vivax has an ortholog of Pfs230 (Pvs230), however, there has been no study in any aspects on Pvs230 to date. To investigate whether Pvs230 can be a vivax malaria transmission-blocking vaccine, we performed evolutionary and population genetic analysis of the Pvs230 gene (pvs230: PVX_003905). Our analysis of Pvs230 and its orthologs in eight Plasmodium species revealed two distinctive parts: an interspecies variable part (IVP) containing species-specific oligopeptide repeats at the N-terminus and a 7.5 kb interspecies conserved part (ICP) containing 14 cysteine-rich domains. Pvs230 was closely related to its orthologs, Pks230 and Pcys230, in monkey malaria parasites. Analysis of 113 pvs230 sequences obtained from worldwide, showed that nucleotide diversity is remarkably low in the non-repeat 8-kb region of pvs230 (theta pi = 0.00118) with 77 polymorphic nucleotide sites, 40 of which results in amino acid replacements. A signature of purifying selection but not of balancing selection was seen on pvs230. Functional and/or structural constraints may limit the level of polymorphism in pvs230. The observed limited polymorphism in pvs230 should ground for utilization of Pvs230 as an effective transmission-blocking vaccine. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Evidence for a common role for the serine-type Plasmodium falciparum serine repeat antigen proteases : implications for vaccine and drug design

Serine repeat antigens (SERAs) are a family of secreted “cysteine-like” proteases of Plasmodium parasites. Several SERAs possess an atypical active-site serine residue in place of the canonical cysteine. The human malaria parasite Plasmodium falciparum possesses six “serine-type” (SERA1 to SERA5 and SERA9) and three “cysteine-type” (SERA6 to SERA8) SERAs. Here, we investigate the importance of the serine-type SERAs to blood-stage parasite development and examine the extent of functional redundancy among this group. We attempted to knock out the four P. falciparum serine-type SERA genes that have not been disrupted previously. SERA1, SERA4, and SERA9 knockout lines were generated, while only SERA5, the most strongly expressed member of the SERA family, remained refractory to genetic deletion. Interestingly, we discovered that while SERA4-null parasites completed the blood-stage cycle normally, they exhibited a twofold increase in the level of SERA5 mRNA. The inability to disrupt SERA5 and the apparent compensatory increase in SERA5 expression in response to the deletion of SERA4 provides evidence for an important blood-stage function for the serine-type SERAs and supports the notion of functional redundancy among this group. Such redundancy is consistent with our phylogenetic analysis, which reveals a monophyletic grouping of the serine-type SERAs across the genus Plasmodium and a predominance of postspeciation expansion. While SERA5 is to some extent further validated as a target for vaccine and drug development, our data suggest that the expression level of other serine-type SERAs is the only barrier to escape from anti-SERA5-specific interventions.

A new rodent model to assess blood stage immunity to the plasmodium falciparum antigen merozoite surface protein 119 reveals a protective role for invasion inhibitory antibodies

Antibodies capable of inhibiting the invasion of Plasmodium merozoites into erythrocytes are present in individuals that are clinically immune to the malaria parasite. Those targeting the 19-kD COOH-terminal domain of the major merozoite surface protein (MSP)-119 are a major component of this inhibitory activity. However, it has been difficult to assess the overall relevance of such antibodies to antiparasite immunity. Here we use an allelic replacement approach to generate a rodent malaria parasite (Plasmodium berghei) that expresses a human malaria (Plasmodium falciparum) form of MSP-119. We show that mice made semi-immune to this parasite line generate high levels of merozoite inhibitory antibodies that are specific for P. falciparum MSP-119. Importantly, protection from homologous blood stage challenge in these mice correlated with levels of P. falciparum MSP-119–specific inhibitory antibodies, but not with titres of total MSP-119–specific immunoglobulins. We conclude that merozoite inhibitory antibodies generated in response to infection can play a significant role in suppressing parasitemia in vivo. This study provides a strong impetus for the development of blood stage vaccines designed to generate invasion inhibitory antibodies and offers a new animal model to trial P. falciparum MSP-119 vaccines.

Diagnóstico morfológico, sorológico e molecular de Plasmodium spp. em primatas neotropicais na Ilha de São Luís, Estado do Maranhão, Brasil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Estrutura populacional de Anopheles darlingi em diferentes localidades de Rondônia ao longo do Rio Madeira através da genotipagem de microssatélites

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A importância do Anopheles darlingi Root, 1926 e Anopheles marajoara Galvão e Damasceno, 1942 na transmissão de malária no município de Macapá/AP - Brasil

A malária no município de Macapá é principalmente peri urbana, áreas estas caracterizadas por ressaca, pela presença de fragmentos de floresta e assentamentos desordenados (invasões). O objetivo deste estudo foi verificar a importância dos Anopheles darlingi e Anopheles marajoara na transmissão de malária em Macapá. O estudo foi realizado de outubro de 2007 a setembro de 2008, na comunidade de Lagoa dos Índios, Macapá. Foram coletados 4.601 mosquitos, dos quais 3.029 foram Anopheles marajoara (65,8%), 917 Anopheles darlingi (19,9%), 429 Anopheles braziliensis (9,3%), 208 Anopheles triannulatus (4,5%), 18 Anopheles peryassui (0,4%) e cinco Anopheles nuneztovari (0,1%). Apenas 32,8% dos espécimes foram coletadas no intradomicilio (1.511) e 67,2% no peridomicilio (3.090). O Indice de Picada Homem Hora do An. darlingi no intradomicilio variou entre 0 a 6,5 e no peridomicilio de 0 a 22 picadas homem hora. Já para o An. marajoara a variaçao foi de 0 a 22 no intradomicilio e de 0 a 175,5 no peridomicilio. A analise das exúvias e da dissecção de genitália resultaram na confirmaçao das duas espécies estudadas, An. darlingi e An. marajoara, e que o An. marajoara é a única espécie do complexo albitarsis circulante na área. A abundância dos vetores flutuou associada com o padrão sazonal das chuvas. An. darlingi é mais abundante no final e inicio das chuvas, enquanto o An. marajoara esteve presente em alta densidade durante todo o período de chuvas. Dos 4.601 mosquitos testados, 100 foram positivos para plasmódios humanos pelo método de ELISA, resultando em uma taxa de infecção de 2,17%. Dos 3.029 An. marajoara testados 71 (2,34%) foram positivos e dos 917 An. darlingi, 28 (3,05%). Este estudo demonstrou que as duas espécies estudadas mantêm a transmissão de malária durante todo o ano, ratificando assim a importância das mesmas.

Susceptibilidade experimental do Anopheles (Nyssorhynchus) nuneztovari Galbadon, 1940 ao Plasmodium vivax Grassi&Feletti, 1890 e Plasmodium falciparum Welch, 1897

A importância do An. nuneztovari como vetor primário de malária já foi comprovado em países da América do Sul como Venezuela, Colômbia e Peru. Na Amazônia brasileira, embora tenha sido encontrado naturalmente infectado com Plasmodium vivax e P. falciparum e em alta densidade, é ainda considerado vetor secundário desta doença. O objetivo deste presente trabalho foi avaliar a susceptibilidade do An. nuneztovari à infecção por plasmódios humanos. Para isso exemplares da geração F1, obtida em laboratório, de An. nuneztovari e An. darlingi (espécie controle) foram alimentados, em alimentador artificial, com sangue de pacientes com diagnóstico inicial de malária causada por P. falciparum, cuja revisão resultou no diagnóstico de infecção mista. Todas as amostras sangüíneas dos pacientes infectaram espécimes das duas espécies, não mostrando diferença significativa entre elas quanto à susceptibilidade. Para detecção de infecção malárica nos mosquitos foi usado o teste ELISA (Enzime – Linked Imunosorbent Assay) cujos resultados foram discordantes do diagnóstico laboratorial, já que o teste detectou infecções pelo P. falciparum, P. vivax VK210 ou P. vivax VK247entre os mosquitos positivos sugerindo que os pacientes apresentavam infecção mista. Também foi observado o curto período de desenvolvimento de oocistos e esporozoítos, de quatro a cinco dias, o que pode ser explicado pela alta temperatura (>30°C) que os mosquitos foram expostos. Assim nossos resultados sugerem possível envolvimento do An nuneztovari na transmissão de malária humana na área estudada e alertam para o papel deste, como possível vetor principal de malária humana na região amazônica brasileira.

In vitro antimalarial activity of six Aspidosperma species from the state of Minas Gerais (Brazil)

Informações etnomédicas mostram que algumas espécies de Aspidosperma (Apocynaceae) são utilizadas contra a malária no Brasil e motivaram a avaliação de 6 espécies que foram coletadas no Estado de Minas Gerais: A. cylindrocarpon Müll. Arg., A. parvifolium A. DC., A. olivaceum Müll. Arg., A. ramiflorum Müll. Arg., A. spruceanum Benth. ex Müll. Arg. and A. tomentosum Mart. Um total de 23 extratos de diferentes partes das plantas, em diferentes solventes, foram testados in vitro contra cepas de Plasmodium falciparum resistente a cloroquina (W2) e sensível a cloroquina (3D7). Todos os extratos mostraram-se ativos apresentando valores de CI₅₀ na faixa de 5,0 ± 2,8 µg/mL a 65,0 ± 4,2 µg/ mL. O perfil por CCD dos extratos revelou a presença de alcalóides nas 6 espécies avaliadas. Esses resultados parecem confirmar o uso popular de espécies de Aspidosperma no tratamento da malária humana no Brasil e parecem indicar os alcalóides como possíveis compostos ativos das espécies testadas.

Marcadores de estresse oxidativo em pacientes com malária por Plasmodium vivax, durante o tratamento com primaquina e cloroquina

No Brasil, o P. vivax representa a maioria dos casos de malária, totalizando quase 90% dos registros nos estados da Amazônia Legal. Vários estudos objetivaram compreender a relação do estresse oxidativo nos pacientes infectados pelo Plasmodium spp com as respostas clínica e parasitológica, pois o papel protetor ou deletério das espécies reativas de oxigênio e nitrogênio geradas por diferentes mecanismos no decurso da infecção é controverso na fisiopatogenia da malária humana. Entretanto, não há estudos que associem os danos oxidativos e as defesas antioxidantes do hospedeiro na malária vivax não complicada na Amazônia. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar marcadores de estresse oxidativo no decorrer da fase aguda da malária por P. vivax, caracterizando o envolvimento das vias redox, a resposta do hospedeiro humano e a influência da quimioterapia, a fim de testar as hipóteses que os biomarcadores de estresse oxidativo não são alterados no decurso da fase aguda da malária vivax não complicada e a introdução da quimioterapia não contribui para o estresse oxidativo nestes sujeitos. Foi realizado estudo quantitativo longitudinal de casos constituídos por 38 sujeitos com malária por P. vivax adultos, de ambos os gêneros, os quais foram analisados antes, durante e após a instituição da terapia (D0, D2 e D7), comparados a grupo controle de 15 voluntários saudáveis, pareados por gênero e idade. Foram determinados por técnicas espectrofotométricas os teores de metemoglobina, a peroxidação lipídica, a capacidade antioxidante não enzimática total, a atividade da superóxido dismutase, os níveis eritrocitários de glutationa reduzida e da glutationa total plasmática. Comparado ao grupo controle, de maneira significativa, os teores de glutationa reduzida (p=0,004) foram inferiores e a peroxidação lipídica (p<0,001) foi superior, respectivamente. Entretanto, alterações significativas não foram observadas nos teores de metemoglobina, na capacidade antioxidante não enzimática total e na atividade da superóxido dismutase comparados ao grupo controle. Entretanto, com o decorrer do tratamento foram notados aumento significativo dos teores de metemoglobina (p<0,001) e da atividade da superóxido dismutase (p=0,038); porém os níveis de glutationa reduzida eritrocitária estava reduzidos (p=0,007). Além disso, não houve alterações significativas nos níveis da capacidade antioxidante não enzimática total e da glutationta total plasmática com a introdução dos antimaláricos. O nível de estresse oxidativo não foi obtido, uma vez que não foi significativa a correlação da peroxidação lipídica com a capacidade antioxidante não enzimática total durante o tratamento. Conclui-se que o aumento da peroxidação lipídica resultante do dano oxidativo foi contraposto pelo consumo de glutationa eritrocitária antes da introdução da terapia, sugerindo a participação das vias redox na malária vivax não complicada. A instituição da quimioterapia, provavelmente, interferiu no ciclo redox intraeritrocitário, o que foi caracterizado pelo continuo aumento da metemoglobina e da atividade da superóxido dismutase, bem como pela redução dos teores de glutationa reduzida nos eritrócitos.

Spatial distribution of arboviral mosquito vectors (Diptera, Culicidae) in Vale do Ribeira in the South-eastern Brazilian Atlantic Forest

Mosquitoes are vectors of arboviruses that can cause encephalitis and hemorrhagic fevers in humans. Aedes serratus (Theobald), Aedes scapularis (Rondani) and Psorophora ferox (Von Humboldt) are potential vectors of arboviruses and are abundant in Vale do Ribeira, located in the Atlantic Forest in the southeast of the State of Sao Paulo, Brazil. The objective of this study was to predict the spatial distribution of these mosquitoes and estimate the risk of human exposure to mosquito bites. Results of the analyses show that humans are highly exposed to bites in the municipalities of Cananeia, Iguape and Ilha Comprida. In these localities the incidence of Rocio encephalitis was 2% in the 1970s. Furthermore, Ae. serratus, a recently implicated vector of yellow fever virus in the State of Rio Grande do Sul, should be a target for the entomological surveillance in the southeastern Atlantic Forest. Considering the continental dimensions of Brazil and the inherent difficulties in sampling its vast area, the habitat suitability method used in the study can be an important tool for predicting the distribution of vectors of pathogens.

Increased vertebral morphometric fracture in patients with postsurgical hypoparathyroidism despite normal bone mineral density

Background In human malaria, the naturally-acquired immune response can result in either the elimination of the parasite or a persistent response mediated by cytokines that leads to immunopathology. The cytokines are responsible for all the symptoms, pathological alterations and the outcome of the infection depends on the reciprocal regulation of the pro and anti-inflammatory cytokines. IL-10 and IFN-gamma are able to mediate this process and their production can be affected by single nucleotide polymorphisms (SNPs) on gene of these cytokines. In this study, the relationship between cytokine IL-10/IFN-gamma levels, parasitaemia, and their gene polymorphisms was examined and the participation of pro-inflammatory and regulatory balance during a natural immune response in Plasmodium vivax-infected individuals was observed. Methods The serum levels of the cytokines IL-4, IL-12, IFN-gamma and IL-10 from 132 patients were evaluated by indirect enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA). The polymorphism at position +874 of the IFN-gamma gene was identified by allele-specific polymerase chain reaction (ASO-PCR) method, and the polymorphism at position -1082 of the IL-10 gene was analysed by PCR-RFLP (PCR-Restriction Fragment Length Polymorphism). Results The levels of a pro- (IFN-gamma) and an anti-inflammatory cytokine (IL-10) were significantly higher in P. vivax-infected individuals as compared to healthy controls. The IFN-gamma levels in primoinfected patients were significantly higher than in patients who had suffered only one and more than one previous episode. The mutant alleles of both IFN-gamma and IL-10 genes were more frequent than the wild allele. In the case of the IFNG+874 polymorphism (IFN-gamma) the frequencies of the mutant (A) and wild (T) alleles were 70.13% and 29.87%, respectively. Similar frequencies were recorded in IL-10-1082, with the mutant (A) allele returning a frequency of 70.78%, and the wild (G) allele a frequency of 29.22%. The frequencies of the alleles associated with reduced production of both IFN-gamma and IL-10 were high, but this effect was only observed in the production of IFN-gamma. Conclusions This study has shown evidence of reciprocal regulation of the levels of IL-10 and IFN-gamma cytokines in P. vivax malaria, which is not altered by the presence of polymorphism in the IL-10 gene.

Procerenone: a Fatty Acid Triterpenoid from the Fruit Pericarp of Omphalocarpum procerum (Sapotaceae)

Phytochemical investigation of a dichloromethane-methanol (1:1) extract of the fruit pericarp of Omphalocarpum procerum which exhibited antiplasmodial activity during preliminary screening led to the isolation of the new fatty ester triterpenoid 3β-hexadecanoyloxy-28-hydroxyolean-12-en-11-one (1), together with five known compounds 2-6. The structure of the new compound as well as those of the known compounds was established by means of spectroscopic methods and by comparison with previously reported data. Compounds 1- 4 were evaluated in-vitro for their cytotoxicity against L6 cell lines and antiprotozoal activities against Plasmodium falciparum, Leishmania donovani, Trypanosoma brucei rhodesiense and Trypanosoma cruzi (species responsible for human malaria, visceral leishmaniasis, African trypanosomiasis and Chagas disease, respectively). The tested compounds showed weak to moderate antiprotozoal activity and, no significant effect was detected regarding their cytotoxic potency.