In vitro toxicity and bioactivity of some pyrimethamine derivatives as anti-tuberculosis agents

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The use of computational QSAR analysis in the toxicological evaluation of a series of 2-pyridylcarboxamidrazone candidate anti-tuberculosis compounds

A series of N1-benzylidene pyridine-2-carboxamidrazone anti-tuberculosis compounds has been evaluated for their cytotoxicity using human mononuclear leucocytes (MNL) as target cells. All eight compounds were significantly more toxic than dimethyl sulphoxide control and isoniazid (INH) with the exception of a 4-methoxy-3-(2-phenylethyloxy) derivative, which was not significantly different in toxicity compared with INH. The most toxic agent was an ethoxy derivative, followed by 3-nitro, 4-methoxy, dimethylpropyl, 4-methylbenzyloxy, 3-methoxy-4-(-2-phenylethyloxy) and 4-benzyloxy in rank order. In comparison with the effect of selected carboxamidrazone agents on cells alone, the presence of either N-acetyl cysteine (NAC) or glutathione caused a significant reduction in the toxicity of INH, as well as on the 4-benzyloxy derivative, although both increased the toxicity of a 4-N,N-dimethylamino-1-naphthylidene and a 2-t-butylthio derivative. The derivatives from this and three previous studies were subjected to computational analysis in order to derive equations designed to establish quantitative structure activity relationships for these agents. Twenty-five compounds were thus resolved into two groups (1 and 2), which on analysis yielded equations with r2 values in the range 0.65-0.92. Group 1 shares a common mode of toxicity related to hydrophobicity, where cytotoxicity peaked at logP of 3.2, while Group 2 toxicity was strongly related to ionisation potential. The presence of thiols such as NAC and GSH both promoted and attenuated toxicity in selected compounds from Group 1, suggesting that secondary mechanisms of toxicity were operating. These studies will facilitate the design of future low toxicity high activity anti-tubercular carboxamidrazone agents. © 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Correlating liposomal adjuvant characteristics to in-vivo cell-mediated immunity using a novel Mycobacterium tuberculosis fusion protein:a multivariate analysis study

Objective In this study, we have used a chemometrics-based method to correlate key liposomal adjuvant attributes with in-vivo immune responses based on multivariate analysis. Methods The liposomal adjuvant composed of the cationic lipid dimethyldioctadecylammonium bromide (DDA) and trehalose 6,6-dibehenate (TDB) was modified with 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine at a range of mol% ratios, and the main liposomal characteristics (liposome size and zeta potential) was measured along with their immunological performance as an adjuvant for the novel, postexposure fusion tuberculosis vaccine, Ag85B-ESAT-6-Rv2660c (H56 vaccine). Partial least square regression analysis was applied to correlate and cluster liposomal adjuvants particle characteristics with in-vivo derived immunological performances (IgG, IgG1, IgG2b, spleen proliferation, IL-2, IL-5, IL-6, IL-10, IFN-γ). Key findings While a range of factors varied in the formulations, decreasing the 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine content (and subsequent zeta potential) together built the strongest variables in the model. Enhanced DDA and TDB content (and subsequent zeta potential) stimulated a response skewed towards a cell mediated immunity, with the model identifying correlations with IFN-γ, IL-2 and IL-6. Conclusion This study demonstrates the application of chemometrics-based correlations and clustering, which can inform liposomal adjuvant design.

The relationship between spirituality, knowledge and tuberculosis (TB) medication adherence among African Americans and Haitians

Tuberculosis (TB) is an infectious disease and nonadherence to medication can lead to new cases, multi-drug resistant TB, or potential death. Additionally, healthcare professionals and individuals with TB’s knowledge of the disease and medication adherence are crucial for successful completion of medication therapy. Patient education is one of the most important aspects of care provided in healthcare settings (CDC, 1994). TB tends to disproportionately affect minority and economically disadvantaged patient populations. The purpose of this mixed method study was to explore the relationship between spirituality, knowledge, and TB medication adherence among African Americans and Haitians. The primary research question was: What is the relationship between spirituality, knowledge and TB medication adherence among African Americans and Haitians? Quantitative data were gathered from 33 questionnaires and analyzed by two ANOVAs and four chi square analyses. The null hypothesis was not rejected; there was not a statistically significant relationship between spirituality and TB medication adherence (p =.208) among the study’s African Americans and Haitians. Qualitative data concerning participants’ knowledge of TB, gathered from 16 individual interviews further informed this analysis. Secondary research questions examined the role of spirituality, knowledge of TB and medication adherence among African Americans and Haitians. Four common themes emerged across both groups to answer the secondary research questions. Interviews revealed the themes: (a) God is in control, (b) stigmatization of TB, (c) lack of knowledge, and (d) fear of death. The theme lack of knowledge about TB was found to contribute to stigmatization of TB patients. However, in this study stigma and lack of knowledge were related to initial denial of symptoms and delayed diagnosis, but not found to be related to TB medication adherence. This study could help adult educators and health educators enhance their educational interventions, develop a better understanding of adult learning, resulting in early diagnosis and treatment ultimately decreasing transmission of TB, drug resistance, and potential death. Educators should be aware that TB patients’ spirituality may be an important part of how they cope with having TB. A larger scale study, conducted at multiple locations should be conducted to extend the findings of this small scale exploratory study. Further studies should be done to better determine what patient, healthcare provider and health care system factors might mediate relationships that may exist between lack of knowledge of TB, stigma and TB medication adherence.

Diagnóstico de tuberculosis en rumiantes y camélidos: optimización de pruebas de base celular y humoral

La tuberculosis es una zoonosis bacteriana que representa un importante problema sanitario en el hombre y los animales (domésticos y silvestres), siendo en estos Mycobacterium bovis y M. caprae las especies de mayor relevancia. La enfermedad tiene un gran impacto económico ya que produce un descenso de la producción de los animales y restricciones en su movimiento, además de los costes derivados de su erradicación en el ganado bovino. Actualmente, la tuberculosis en otras especies domésticas como la cabra, comienza a tener relevancia en aquellos países con elevado censo de caprino. Por otra parte, los camélidos de Sudamérica (alpacas y llamas principalmente), se emplean cada vez con mayor frecuencia fuera de su hábitat natural como mascotas y para la producción de fibra. Además, son altamente susceptibles a la enfermedad, habiéndose notificado varios brotes de tuberculosis en estos animales en Europa. Los programas de erradicación se basan en una estrategia de “diagnóstico y sacrificio”, de tal modo que los animales positivos a las pruebas diagnósticas se eliminan de la explotación. Las técnicas diagnósticas oficiales en la Unión Europea son la prueba de la intradermotuberculinización (IDTB) y el test de detección de interferón-gamma (IFN-γ), que detectan la respuesta inmune de base celular. Existen, además, pruebas para la detección de anticuerpos, algunas disponibles comercialmente y otras en fase experimental. Con el objetivo de optimizar el diagnóstico de la tuberculosis en rumiantes (ganado bovino y caprino) y en camélidos (llamas y alpacas), se han realizado siete estudios experimentales, distribuidos en cuatro capítulos, diseñados para cumplir los cuatro objetivos de la presente tesis doctoral...

Adherence to latent tuberculosis treatment among immigrants in low endemic settings : a scoping review

Contexte : En dépit du fait que la tuberculose est un problème de santé publique important dans les pays en voie de développement, les pays occidentaux doivent faire face à des taux d'infection important chez certaines populations immigrantes. Le risque de développer la TB active est 10% plus élevé chez les personnes atteintes de TB latente si elles ne reçoivent pas de traitement adéquat. La détection et le traitement opportun de la TB latente sont non seulement nécessaires pour préserver la santé de l'individu atteint mais aussi pour réduire le fardeau socio- économique et sanitaire du pays hôte. Les taux d'observance des traitements préventifs de TB latente sont faibles et une solution efficace à ce problème est requise pour contrôler la prévalence de l'infection. L'objectif de ce mémoire est d'identifier les facteurs qui contribuent à l'observance thérapeutique des traitements de TB latente auprès de nouveaux arrivants dans les pays occidentaux où les taux endémiques sont faibles. Méthodologie : Une revue systématique a été effectuée à partir de bases de données et répertoires scientifiques reconnus tels Medline, Medline in Process, Embase, Global Health, Cumulative Index to Nursing, le CINAHL et la librairie Cochrane pour en citer quelques un. Les études recensées ont été publiées après 1997 en français, en anglais, conduites auprès de populations immigrantes de l'occident (Canada, Etats-Unis, Europe, Royaume-Uni, Australie et la Nouvelle Zélande) dont le statut socio-économique est homogène. Résultats : Au total, neuf (9) études réalisées aux Etats-Unis sur des immigrants originaires de différents pays où la TB est endémique ont été analysées: deux (2) études qualitatives ethnographiques, six (6) quantitatives observationnelles et une (1) quantitative interventionnelle. Les facteurs sociodémographiques, les caractéristiques individuelles, familiales, ainsi que des déterminants liés à l'accès et à la prestation des services et soins de santé, ont été analysés pour identifier des facteurs d'observance thérapeutique. L'âge, le nombre d'années passées dans le pays hôte, le sexe, le statut civil, l'emploi, le pays d'origine, le soutien familiale et les effets secondaires et indésirables du traitement de la TB ne sont pas des facteurs ii déterminants de l'adhésion au traitement préventif. Toutefois, l’accès à l'information et de l'éducation adaptées aux langues et cultures des populations immigrantes, sur la TB et des objectifs de traitement explicites, l'offre de plan de traitement plus court et mieux tolérés, un environnement stable, un encadrement et l'adhésion au suivi médical par des prestataires motivés ont émergés comme des déterminants d'observance thérapeutique. Conclusion et recommandation : Le manque d'observance thérapeutique du traitement de la TB latente (LTBI) par des populations immigrantes, qui sont déjà aux prises avec des difficultés d'intégration, de communication et économique, est un facteur de risque pour les pays occidentaux où les taux endémiques de TB sont faibles. Les résultats de notre étude suggèrent que des interventions adaptées, un suivi individuel, un encadrement clinique et des plans de traitement plus courts, peuvent grandement améliorer les taux d'observance et d'adhésion aux traitements préventifs, devenant ainsi un investissement pertinent pour les pays hôtes.

Structural Basis of RNA Recognition by Mycobacterium tuberculosis MazF Homologues

The MazEF toxin-antitoxin (TA) system consists of the antitoxin MazE and the toxin MazF. MazF is a sequence-specific endoribonuclease that upon activation causes cellular growth arrest and increass the level of persisters. Moreover, MazF-induced cells are in a quasi-dormant state that cells remain metabolically active while stop dividing. The quasi-dormancy is similar to the nonreplicating state of M. tuberculosis during latent tuberculosis, thus suggesting the role of mazEF in M. tuberculosis dormancy and persistence. M. tuberculosis has nine mazEF TA modules, each with different RNA cleavage specificities and implicated in selective gene expression during stress conditions. To date only the Bacillus subtilis MazF-RNA complex structure has been determined. As M. tuberculosis MazF homologues recognize distinct RNA sequences, their molecular mechanisms of substrate specificity remain unclear. By taking advantage of X-ray crystallography, we have determined structures of two M. tuberculosis MazF-RNA complexes, MazF-mt1 (Rv2801c) and MazF-mt3 (Rv1991c) in complex with an uncleavable RNA substrate. These structures have provided the molecular basis of sequence-specific RNA recognition and cleavage by MazF toxins.

Both MazF-mt1-RNA and MazF-mt3-RNA complexes showed similar structural organization with one molecule of RNA bound to a MazF-mt1 or MazF-mt3 dimer and occupying the same pocket within the MazF dimer interface. Similar to B. subtilis MazF-RNA complex, MazF-mt1 and MazF-mt3 displayed a conserved active site architecture, where two highly conserved residues, Arg and Thr, form hydrogen bonds with the scissile phosphate group in the cleavage site of the bound RNA. The MazF-mt1-RNA complex also showed specific interactions with its three-base RNA recognition element. Compared with the B. subtilis MazF-RNA complex, our structures showed that residues involved in sequence-specific recognition of target RNA vary between the MazF homologues, therefore explaining the molecular basis for their different RNA recognition sequences. In addition, local conformational changes of the loops in the RNA binding site of MazF-mt1 appear to play a role in MazF targeting different RNA lengths and sequences. In contrast, the MazF-mt3-RNA complex is in a non-optimal RNA binding state with a symmetry-related MazF-mt3 molecule found to make interactions with the bound RNA in the crystal. The crystal-packing interactions were further examined by isothermal titration calorimetry (ITC) studies on selected MazF-mt3 mutants. Our attempts to utilize a MazF-mt3 mutant bearing mutations involved in crystal contacts all crystallized with few nucleotides, which are still found to interact with a symmetry mate. However, these different crystal forms revealed the conformational flexibility of loops in the RNA binding interface of MazF-mt3, suggesting their role in RNA binding and recognition, which will require further studies on additional MazF-mt3-RNA complex interactions.

In conclusion, the structures of the MazF-mt1-RNA and MazF-mt3-RNA complexes provide the first structural information on any M. tuberculosis MazF homologues. Supplemented with structure-guided mutational studies on MazF toxicity in vivo, this study has addressed the structural basis of different RNA cleavage specificities among MazF homologues. Our work will guide future studies on the function of other M. tuberculosis MazF and MazE-MazF homologues, and will help delineate their physiological roles in M. tuberculosis stress responses and pathogenesis.

Lysosomal Disorders Drive Susceptibility to Tuberculosis by Compromising Macrophage Migration.

A zebrafish genetic screen for determinants of susceptibility to Mycobacterium marinum identified a hypersusceptible mutant deficient in lysosomal cysteine cathepsins that manifests hallmarks of human lysosomal storage diseases. Under homeostatic conditions, mutant macrophages accumulate undigested lysosomal material, which disrupts endocytic recycling and impairs their migration to, and thus engulfment of, dying cells. This causes a buildup of unengulfed cell debris. During mycobacterial infection, macrophages with lysosomal storage cannot migrate toward infected macrophages undergoing apoptosis in the tuberculous granuloma. The unengulfed apoptotic macrophages undergo secondary necrosis, causing granuloma breakdown and increased mycobacterial growth. Macrophage lysosomal storage similarly impairs migration to newly infecting mycobacteria. This phenotype is recapitulated in human smokers, who are at increased risk for tuberculosis. A majority of their alveolar macrophages exhibit lysosomal accumulations of tobacco smoke particulates and do not migrate to Mycobacterium tuberculosis. The incapacitation of highly microbicidal first-responding macrophages may contribute to smokers' susceptibility to tuberculosis.

Adherence to latent tuberculosis treatment among immigrants in low endemic settings : a scoping review

Contexte : En dépit du fait que la tuberculose est un problème de santé publique important dans les pays en voie de développement, les pays occidentaux doivent faire face à des taux d'infection important chez certaines populations immigrantes. Le risque de développer la TB active est 10% plus élevé chez les personnes atteintes de TB latente si elles ne reçoivent pas de traitement adéquat. La détection et le traitement opportun de la TB latente sont non seulement nécessaires pour préserver la santé de l'individu atteint mais aussi pour réduire le fardeau socio- économique et sanitaire du pays hôte. Les taux d'observance des traitements préventifs de TB latente sont faibles et une solution efficace à ce problème est requise pour contrôler la prévalence de l'infection. L'objectif de ce mémoire est d'identifier les facteurs qui contribuent à l'observance thérapeutique des traitements de TB latente auprès de nouveaux arrivants dans les pays occidentaux où les taux endémiques sont faibles. Méthodologie : Une revue systématique a été effectuée à partir de bases de données et répertoires scientifiques reconnus tels Medline, Medline in Process, Embase, Global Health, Cumulative Index to Nursing, le CINAHL et la librairie Cochrane pour en citer quelques un. Les études recensées ont été publiées après 1997 en français, en anglais, conduites auprès de populations immigrantes de l'occident (Canada, Etats-Unis, Europe, Royaume-Uni, Australie et la Nouvelle Zélande) dont le statut socio-économique est homogène. Résultats : Au total, neuf (9) études réalisées aux Etats-Unis sur des immigrants originaires de différents pays où la TB est endémique ont été analysées: deux (2) études qualitatives ethnographiques, six (6) quantitatives observationnelles et une (1) quantitative interventionnelle. Les facteurs sociodémographiques, les caractéristiques individuelles, familiales, ainsi que des déterminants liés à l'accès et à la prestation des services et soins de santé, ont été analysés pour identifier des facteurs d'observance thérapeutique. L'âge, le nombre d'années passées dans le pays hôte, le sexe, le statut civil, l'emploi, le pays d'origine, le soutien familiale et les effets secondaires et indésirables du traitement de la TB ne sont pas des facteurs ii déterminants de l'adhésion au traitement préventif. Toutefois, l’accès à l'information et de l'éducation adaptées aux langues et cultures des populations immigrantes, sur la TB et des objectifs de traitement explicites, l'offre de plan de traitement plus court et mieux tolérés, un environnement stable, un encadrement et l'adhésion au suivi médical par des prestataires motivés ont émergés comme des déterminants d'observance thérapeutique. Conclusion et recommandation : Le manque d'observance thérapeutique du traitement de la TB latente (LTBI) par des populations immigrantes, qui sont déjà aux prises avec des difficultés d'intégration, de communication et économique, est un facteur de risque pour les pays occidentaux où les taux endémiques de TB sont faibles. Les résultats de notre étude suggèrent que des interventions adaptées, un suivi individuel, un encadrement clinique et des plans de traitement plus courts, peuvent grandement améliorer les taux d'observance et d'adhésion aux traitements préventifs, devenant ainsi un investissement pertinent pour les pays hôtes.

Non-invasive diagnosis of pediatric tuberculosis

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-08

Mycobacterium Tuberculosis e a resistência do bacilo de Koch

Ao longo dos últimos tempos, a Mycobacterium tuberculosis tem sido alvo de estudos mais aprofundados, visto ser um dos agentes infeciosos que mais pessoas infeta em todo mundo, quer sob a forma ativa, quer sob a forma latente. Assim sendo, têm sido desenvolvidas várias estratégias para o seu controlo e tratamento, que se mostram bastante promissoras. Atualmente existe ainda uma preocupação especial relativamente ao aparecimento de resistências ao bacilo de Kock. Desta forma, são importantes algumas medidas que promovam a diminuição destes casos de resistência, nomeadamente o supervisionamento por um profissional de saúde, como garantia que o tratamento medicamentoso é feito de forma completa e correta. Apesar de tudo, os últimos desenvolvimentos no controlo e tratamento da tuberculose apresentam algumas falhas, desde a falta de eficácia até ao aparecimento de efeitos adversos indesejados, o que alarga ainda mais o período que leva até que um novo tratamento e/ou vacina possam ser inseridos no sistema de saúde. Este trabalho tem como objetivo a revisão do estado atual dos desenvolvimentos em torno do tratamento e controlo da tuberculose nomeadamente da forma resistente, assim como o seu atual impacto na sociedade.

Parameter Identification in a Tuberculosis Model for Cameroon

A deterministic model of tuberculosis in Cameroon is designed and analyzed with respect to its transmission dynamics. The model includes lack of access to treatment and weak diagnosis capacity as well as both frequency-and density-dependent transmissions. It is shown that the model is mathematically well-posed and epidemiologically reasonable. Solutions are non-negative and bounded whenever the initial values are non-negative. A sensitivity analysis of model parameters is performed and the most sensitive ones are identified by means of a state-of-the-art Gauss-Newton method. In particular, parameters representing the proportion of individuals having access to medical facilities are seen to have a large impact on the dynamics of the disease. The model predicts that a gradual increase of these parameters could significantly reduce the disease burden on the population within the next 15 years.

Prevalencia y características clínico-epidemiológicas de los niños con tuberculosis diagnosticados a partir de un caso índice: Uruguay 2012-2014

Introducción: la tuberculosis (TB) es considerada por la Organización Mundial de la Salud (OMS) una emergencia global en salud pública. En Uruguay se registra un aumento de casos desde el año 2011 con una tasa de incidencia actual de 25,1 por 10(5) habitantes. La investigación de contactos adultos con enfermedad pulmonar activa constituye el método más eficiente para identificar niños infectados con Mycobacterium tuberculosis. Objetivo: describir la prevalencia de pacientes menores de 15 años enfermos de tuberculosis a partir del diagnóstico de un caso índice y sus características clínico-epidemiológicas. Metodología: se realizó un estudio descriptivo entre el 1 de enero de 2012 y el 1 de enero de 2014, utilizando como fuente primaria de datos las historias clínicas de los menores de 15 años con diagnóstico de tuberculosis captados por la Comisión Honoraria de Lucha Antituberculosa a partir de un caso índice. En el niño se analizaron las siguientes variables: edad, sexo, estado nutricional, patología concomitante, escolaridad, prueba tuberculínica, estudio bacteriologico radiografía de tórax, adherencia a los controles, necesidad de hospitalización y presencia de resistencia. En el caso índice las variables fueron: parentesco o relación con el niño, edad, estudio bacteriológico, localización de la enfermedad (pulmonar o extrapulmonar), antecedente de reclusión, adicciones o enfermedades concomitantes que causen inmunodepresión, procedencia y presencia de resistencia. Se calcularon medianas como medida de tendencia central, frecuencias absolutas y porcentajes con su respectivo intervalo de confianza de 95%. Resultados: se identificaron 1672 casos de tuberculosis, 497 con contactos menores de 15 años. De ellos 49 transmitieron tuberculosis a los niños (9,9%). De los 872 contactos estudiados, 60 enfermaron (6,9%, IC 95% 5,3%-8,8%). No se pudieron captar para seguimiento 253 menores de 15 años. De los 49 casos índice, 40 presentaron un solo contacto, enfermo menor de 15 años, el resto dos o más. La mediana de edad fue 30 años y el 49% eran familiares de primer grado. La confirmación bacteriológica se obtuvo en 95% de los casos. La letalidad fue 8% y dos casos presentaron multirresistencia. Los niños enfermos tenían una mediana de edad de 4 años y el 60% tenía un adecuado estado nutricional. La mayoría de los pacientes (75%, n=45) no presentó comorbilidad. El PPD fue positivo en 32 de 51 pacientes, el 93% tuvo radiografía de tórax patológica. La confirmación bacteriológica por examen directo o cultivo se logró en 35% de los casos. La adherencia fue adecuada en el 62% (42% en usuarios del subsector público y 80% en el privado). Ingresaron 70% de los pacientes, 57% para estudio e inicio de tratamiento. Se constató multidrogorresistencia en dos casos y la letalidad fue de 1,7%. Conclusiones: la tuberculosis es un grave problema de salud, con un progresivo aumento del número de casos a nivel nacional. La prevalencia de enfermedad entre los contactos menores de 15 años en este estudio fue 6.9% pero la cifra puede estar sesgada por las dificultades en la captación de los contactos, población con mayor riesgo de enfermar. La radiografía de tórax patológica fue el pilar más importante para decidir el inicio de tratamiento en esta población; el aislamiento del germen es muy inferior al del caso índice (35% vs 95%). La adherencia al tratamiento es mala. La detección, seguimiento y estudio de los contactos son las mayores herramientas en el diagnóstico y prevención.

Tuberculosis: detección bacteriológica de casos en sintomáticos respiratorios estudio realizado en la parroquia Taday provincia del Cañar 1990-1991

Doctor en Medicina y Cirugía