The monitoring of hematopoietic stem cell transplant donors and recipients from endemic areas for malaria

Malaria is an unusual complication after hematopoietic stem cell transplantation in non-endemic countries. However, transplant candidates, recipients and donors living in endemic regions frequently report previous episodes of malaria. This fact could represent an important risk for immunosuppressed recipients that could develop severe malaria cases. We report a case of hematopoietic stem cell transplant (HSCT) in which the donor had a history of previous malaria, and close monitoring was performed before and after procedure by parasitological and molecular tests. The donor presented Plasmodium vivax in thick blood smears one month after transplant and was treated according to Brazilian Health Ministry guidelines. The polymerase chain reaction (PCR) was able to detect malaria infection in the donor one week earlier than thick blood film. Even without positive results, the recipient was pre-emptively treated with chloroquine in order to prevent the disease. We highlight the importance of monitoring recipients and donors in transplant procedures with the aim of reducing the risk of malaria transmission.

Anopheles (Kerteszia) cruzii (DIPTERA: CULICIDAE) IN PERIDOMICILIARY AREA DURING ASYMPTOMATIC MALARIA TRANSMISSION IN THE ATLANTIC FOREST: MOLECULAR IDENTIFICATION OF BLOOD-MEAL SOURCES INDICATES HUMANS AS PRIMARY INTERMEDIATE HOSTS

Anopheles (Kerteszia) cruzii has been implicated as the primary vector of human and simian malarias out of the Brazilian Amazon and specifically in the Atlantic Forest regions. The presence of asymptomatic human cases, parasite-positive wild monkeys and the similarity between the parasites infecting them support the discussion whether these infections can be considered as a zoonosis. Although many aspects of the biology of An. cruzii have already been addressed, studies conducted during outbreaks of malaria transmission, aiming at the analysis of blood feeding and infectivity, are missing in the Atlantic Forest. This study was conducted in the location of Palestina, Juquitiba, where annually the majority of autochthonous human cases are notified in the Atlantic Forest of the state of São Paulo. Peridomiciliary sites were selected for collection of mosquitoes in a perimeter of up to 100 m around the residences of human malaria cases. The mosquitoes were analyzed with the purpose of molecular identification of blood-meal sources and to examine the prevalence of Plasmodium. A total of 13,441 females of An. (Ker.) cruzii were collected. The minimum infection rate was calculated at 0.03% and 0.01%, respectively, for P. vivax and P. malariae and only human blood was detected in the blood-fed mosquitoes analyzed. This data reinforce the hypothesis that asymptomatic human carriers are the main source of anopheline infection in the peridomiciliary area, making the probability of zoonotic transmission less likely to happen.

Dissecting the molecular interaction between hepatocytes and Plasmodium liver parasites

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biology

Effects of lethal and non-lethal malaria on the mononuclear phagocyte system

The effects ofone non-lethal species ofmalarialparasite, Plasmodium yoelii, and one lethal species, P. berghei, on the mononuclear phagocyte system (MPS) of BALB/c mice were studied. P. yoelii caused a greater and more sustained expansion and activation of the MPS, and the two major populations of spleen phagocytic cells-red pulp and marginal zone macrophages - exhibited a greater increase in numbers in this infection. During the course of P. berghei mataria, the spleen was progressively occupied by haematopoietic tissue and, at the terminal stage of infection, an extensive depletion of lymphocytes and macrophages was apparent. The possibility was suggested that the outcome of mataria may be inftuenced by the particular way the parasite interacts with the MPS.

The role of spleen macrophages in malaria: an ultrastructural study

An electronmicroscopy study of the spleen from mice infected with Plasmodium berghei was carried out to investigate the types ofcells in volved in the removal of parasites from the blood, and the mechanisms by which this occurs. Macrophages, particularly from the red pulp and the marginal zone of the spleen, constituted the most important population of phagocytic cells in the spleen. At the height ofparasitaemia, macrophages in the periphery of the white pulp, especially in the mantle zone of secondary follicles, were also found to participate in phagocytosis, although to a limited extent. Our fingings suggest that phagocytosis of free parasites or parasitized erythrocytes in the spleen is an important mechanism of clearance of parasites from the circulation. Parasites removed from the erythrocytes when these cells cross the interendothelial slits are further phagocytosed by neighbouring macrophages. Evidence is presented suggesting that spleen macrophages may act against the parasite through a process of cytotoxicity.

Teste de hemaglutinação na sorologia da malária humana empregando hemácias parasitadas pelo Plasmodium berghei

Foi padronizado um teste de hemaglutinação para a sorologia da malária humana, com reagente constituído de suspensão de hemácias de camundongos infectadas pelo Plasmodium berghei e preservadas por fixação aldeídica. Em pacientes com parasitemia por P. falciparum ou P. vivax obteve-se uma sensibilidade de 98,9% nos 88 casos estudados, o teste apresentando títulos entre 40 e 640. Para o grupo de 476 soros de indivíduos não-maláricos, obteve-se uma especificidade de 96,0%. O teste apresentou elevada reprodutibilidade, mesmo para diferentes lotes de antígenos. Nos 200 soros, obtidos ao acaso, de indivíduos de área endêmica, o teste apresentou positividade de 48,5%, contra 88,0% do teste de imunofluorescência-IgG. A baixa positividade pode ser devida a que o teste de hemaglutinação detecta anticorpos IgM. Após tratamento com 2-mercaptoetanol, todos os soros de pacientes com parasitemia tornaram-se não reagentes. Em relação ao teste de imunofluorescência-IgG, o teste de hemaglutinação apresentou índice de co-positívidade de 0,989 para os soros de maláricos com parasitemia. Para os soros de não-maláricos o teste de hemaglutinação apresentou índice de co-negatividade de 0,969. Por outro lado, no grupo de soros de área endêmica, o índice de co-positividade foi de 0,528 e o de co-negatividade, de 0,833.

Effects of levamisole on experimental infections by Plasmodium berghei in mice

Levamisole (phenylimidothiazol), considered a strong immunostimulant, when administered to healthy Swiss mice did not cause a significant increase in -the weight of their thymus, liver and spleen, even though the drug was used at different times before removing such organs. High doses ofdrug used in the 4-day prophylactic scheme had no antimalarial effect. However, when given to malaria infected mice 24 hours before, at the same time, and 24 hours after the inoculation of a chloroquine-sensitive or a chloroquine-resistant strain of Plasmodium berghei small doses of the drug induced a somewhat decreased parasitemia, the dose of 1 mg/kg body weight before the inoculum being the best scheme. The mortality rates by malaria in the levamisole treated groups were also delayed although all mice finally died. The data suggest that levamisole may display a stimulant effect on the depressed immune response caused by malaria.

Plasmodium vivax resistance to chloroquine (R2) and mefloquine (R3) in Brazilian Amazon region

We report for the first time a patient with malaria due to Plasmodium vivax who showed R2 resistance to chloroquine and R3 resistance to mefloquine in the Brazilian Amazon region based on WHO clinical criteria for diagnosis of malaria resistance. Failure was observed with unsupervised oral chloroquine, chloroquine under rigorous supervision and mefloquine in the same scheme. Finally, the patient was cured with oral artesunate.

Pyruvate kinase and glucose-6-phosphate dehydrogenase deficies and their association with malaria - population genetics and proteomic studies

A malária é reconhecida como uma das principais forças selectivas a actuar na história recente no genoma humano. Inúmeros polimorfismos genéticos têm sido descritos como protectores contra a gravidade da malária, como o alelo HbS (designado de traço falciforme) e o alelo G6PD A- (associado à deficiência de G6PD). Mais recentemente, também a deficiência de PK foi associada com a protecção contra a malária. Evidências desta associação foram obtidas em estudos com modelos de roedor e estudos in vitro utilizando GV humanos deficientes em PK. Até à data, não foram obtidos dados em populações humanas que revelem esta associação: ainda não foi identificada uma variante de PK com uma prevalência elevada em regiões endémicas de malária e não foram identificadas marcas de selecção na região do gene que codifica para a PK (gene PKLR). Além disso, os mecanismos subjacentes à protecção contra a malária por deficiências enzimáticas dos GV não estão bem esclarecidos. Assim, os objectivos do presente estudo foram: investigar os polimorfismos genéticos humanos com associação com a malária em Cabo Verde; pesquisar marcas de selecção da malária na região do gene PKLR em populações Africanas; determinar a frequência da deficiência em PK e identificar uma eventual variante da enzima que possa estar sob selecção positiva em regiões endémicas de malária; avaliar o efeito das duas deficiências enzimáticas (PK e G6PD) na invasão e maturação do parasita em culturas in vitro de Plasmodium usando GV normais e deficientes; e analisar o perfil proteómico de GV infectados e não infectados, normais e com deficiência (em PK e G6PD), bem como de parasitas isolados de GV tanto deficientes como normais. Em Cabo Verde (área epidémica), não foram identificadas marcas de selecção pela malária, através da análise dos vários polimorfismos. No entanto, quando a análise foi realizada em dois países endémicos (Angola e Moçambique), foram detectadas várias marcas de selecção: a genotipagem de microssatélites (STRs) e polimorfismos de base única (SNPs) localizados na vizinhança do gene PKLR revelou uma diferenciação consideravelmente maior entre as populações Africana e Europeia (Portuguesa), do que a diferenciação determinada aquando da utilização de marcadores genéticos neutros. Além disso, uma região genómica de maior amplitude apresentou um Desequilíbrio de Ligação (LD) significativo no grupo de malária não grave (e não no grupo de malária grave), sugerindo que a malária poderá estar a exercer pressão selectiva sobre a região do genoma humano que envolve o gene PKLR. No estudo que incidiu na determinação da prevalência da deficiência de PK no continente Africano (realizado em Moçambique), esta revelou-se elevada - 4,1% - sendo o valor mais elevado descrito até ao momento a nível mundial para esta enzimopatia. Na pesquisa de mutações que pudessem estar na causa deste fenótipo (baixa actividade de PK), foi identificada uma mutação não sinónima 829G>A (277Glu>Lys), significativamente associada à baixa actividade enzimática. Esta mutação foi também identificada em Angola, São Tomé e Príncipe e Guiné Equatorial, onde a frequência de portadores heterozigóticos foi entre 2,6 e 6,7% (valores que se encontram entre os mais elevados descritos globalmente para mutações associadas à deficiência em PK). Não foi possível concluir acerca da associação entre a deficiência de PK e o grau de severidade da malária e da associação entre o alelo 829A e a mesma, devido ao baixo número de amostras. Os resultados dos ensaios de invasão/maturação do parasita sugeriram que, nos GV com deficiência de PK ou G6PD, a invasão (onde está envolvida a membrana do GV hospedeiro e o complexo apical do parasita) é mais relevante para a eventual protecção contra a malária do que a maturação. Os resultados da análise proteómica revelaram respostas diferentes por parte do parasita nas duas condições de crescimento (GV com deficiência de PK e GV com deficiência de G6PD). Esta resposta parece ser proporcional à gravidade da deficiência enzimática. Nos parasitas que cresceram em GV deficientes em G6PD (provenientes de um indivíduo assintomático), a principal alteração observada (relativamente às condições normais) foi o aumento do número de proteínas de choque térmico e chaperones, mostrando que os parasitas responderam às condições de stress oxidativo, aumentando a expressão de moléculas de protecção. Nos parasitas que cresceram em condições de deficit de PK (GV de indivíduo com crises hemolíticas regulares, dependente de transfusões sanguíneas), houve alteração da expressão de um maior número de proteínas (relativamente ao observado em condições normais), em que a maioria apresentou uma repressão da expressão. Os processos biológicos mais representados nesta resposta do parasita foram a digestão da hemoglobina e a troca de proteínas entre hospedeiro e parasita/remodelação da superfície do GV. Além disso, uma elevada percentagem destas proteínas com expressão alterada está relacionada com as fendas de Maurer, que desempenham um papel importante na patologia da infecção malárica. É colocada a hipótese de que a protecção contra a malária em GV deficientes em PK está relacionada com o processo de remodelação da membrana dos GV pelo parasita, o que pode condicionar a invasão por novos parasitas e a própria virulência da malária. Os resultados da análise do proteoma dos GV contribuirão para confirmar esta hipótese.

How prevalent is Plasmodium malariae in Rondônia, Western Brazilian Amazon?

We have compared results of Plasmodium species identification obtained with conventional on-site microscopy of Giemsa-stained thick smears (GTS) and a semi-nested polymerase chain reaction (PCR) in 96 malaria patients from Rondônia, Western Brazilian Amazon. Mixed-species infections were detected by PCR in 30% patients, but no such case had been found on GTS. Moreover, P. malariae infections were detected in 9 of 96 patients (10%) by PCR, but were not identified by local microscopists. The potential impact of species misidentification on malaria treatment and control is discussed.

Evaluation of an immunochromatography test for malaria diagnosis under different storage conditions

This study aimed to evaluate the second-generation OptiMal test for malaria diagnosis under various storage conditions. It detected all the positive samples, except for two Plasmodium malariae samples. Further research evaluating diverse environmental conditions are important for ICT test applicability in Brazilian malaria areas.

the liver endoplasmic reticulum in malaria liver infection

Malaria, a disease caused by Plasmodium, represents a major health problem with a still disconcertingly high mortality rate (655 000 malaria deaths were estimated by the World Health Organization in 2012), mainly in Africa [1]. After a bite by an infected Anopheles mosquito occurs, Plasmodium sporozoites reach their target organ, the liver, within minutes. After traversing several hepatocytes, the parasite invades a final one and establishes a parasitophorous vacuole, where it replicates exponentially generating thousands of infective merozoites, the red blood cell infectious forms that are released in the blood stream. The liver stage is the first obligatory phase of malaria infection and, although no symptoms are associated with it, it is absolutely crucial to the establishment of a successful infection.(...)

Unraveling maternal and fetal genetic factors protecting from Pregnancy Associated Malaria in the mouse

Malaria is one of the most devastating diseases in the world. In Plasmodium endemic regions, pregnant women are among the most vulnerable groups. Pregnancy Associated Malaria (PAM) threatens both maternal and foetal lives. Despite differences between human and mouse placentas PAM mouse models recapitulate key pathological features of human PAM. Here we describe new PAM models of mid gestation infection in the C57BL/6 mouse.(...)

Concurrent dengue and malaria in the Amazon region

INTRODUCTION: The Amazon region has extensive forested areas and natural ecosystems, providing favorable conditions for the existence of innumerous arboviruses. Over 200 arboviruses have been isolated in Brazil and about 40 are associated with human disease. Four out of 40 are considered to be of public health importance in Brazil: Dengue viruses (1-4), Oropouche, Mayaro and Yellow Fever. Along with these viruses, about 98% of the malaria cases are restricted to the Legal Amazon region. METHODS: This study aimed to investigate the presence of arboviruses in 111 clinical serum samples from patients living in Novo Repartimento (Pará), Plácido de Castro (Acre), Porto Velho (Rondônia) and Oiapoque (Amapá). The viral RNA was extracted and RT-PCR was performed followed by a Multiplex-Nested-PCR, using Flavivirus, Alphavirus and Orthobunyavirus generic and species-specific primers. RESULTS: Dengue virus serotype 2 was detected in two patients living in Novo Repartimento (Pará) that also presented active Plasmodium vivax infection. CONCLUSIONS: Despite scant data, this situation is likely to occur more frequently than detected in the Amazon region. Finally, it is important to remember that both diseases have similar clinical findings, thus the diagnosis could be made concomitantly for dengue and malaria in patients living or returning from areas where both diseases are endemic or during dengue outbreaks.

Subdoses of primaquine in overweight patients and malaria vivax relapses: report of two cases in the Federal District, Brazil

Two cases of malaria by Plasmodium vivax relapsed after treatment with drugs in doses recommended by the Ministry of Health are presented. Both patients were overweight and were followed in the Federal District, an area considered free from vector transmission of the disease. Radical cure was obtained after medication with the same drugs in weight proportional doses.