Shared Escovopsis parasites between leaf-cutting and non-leaf-cutting ants in the higher attine fungus-growing ant symbiosis

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

Redundancy and recombination in the Echinococcus AgB multigene family: is there any similarity with protozoan contingency genes?

Numerous genetic variants of the Echinococcus antigen B (AgB) are encountered within a single metacestode. This could be a reflection of gene redundancy or the result of a somatic hypermutation process. We evaluate the complexity of the AgB multigene family by characterizing the upstream promoter regions of the 4 already known genes (EgAgB1-EgAgB4) and evaluating their redundancy in the genome of 3 Echinococcus species (E. granulosus, E. ortleppi and E. multilocularis) using PCR-based approaches. We have ascertained that the number of AgB gene copies is quite variable, both within and between species. The most repetitive gene seems to be AgB3, of which there are more than 110 copies in E. ortleppi. For E. granulosus, we have cloned and characterized 10 distinct upstream promoter regions of AgB3 from a single metacestode. Our sequences suggest that AgB1 and AgB3 are involved in gene conversion. These results are discussed in light of the role of gene redundancy and recombination in parasite evasion mechanisms of host immunity, which at present are known for protozoan organisms, but virtually unknown for multicellular parasites.

Presence of potentially pathogenic Babesia sp. for human in Ixodes ricinus in Switzerland

We have designed and performed a new PCR method based on the 18S rRNA in order to individuate the presence and the identity of Babesia parasites. Out of 1159 Ixodes ricinus (Acari: Ixodidae) ticks collected in four areas of Switzerland, nine were found to contain Babesia DNA. Sequencing of the short amplicon obtained (411-452 bp) allowed the identification of three human pathogenic species: Babesia microti, B. divergens, for the first time in Switzerland, Babesia sp. EU1. We also report coinfections with B. sp. EU1-Borrelia burgdorferi sensu stricto and Babesia sp. EU1-B. afzelii.

Induction of tachyzoite egress from cells infected with the protozoan Neospora caninum by nitro- and bromo-thiazolides, a class of broad-spectrum anti-parasitic drugs

Neospora caninum represents an important pathogen causing stillbirth and abortion in cattle and neuromuscular disease in dogs. Nitazoxanide (NTZ) and its deacetylated metabolite tizoxanide (TIZ) are nitro-thiazolyl-salicylamide drugs with a broad-spectrum anti-parasitic activity in vitro and in vivo. In order to generate compounds potentially applicable in food and breeding animals, the nitro group was removed, and the thiazole-moiety was modified by other functional groups. We had shown earlier that replacement of the nitro-group by a bromo-moiety did not notably affect in vitro efficacy of the drugs against N. caninum. In this study we report on the characterization of two bromo-derivatives, namely Rm4822 and its de-acetylated putative metabolite Rm4847 in relation to the nitro-compounds NTZ and TIZ. IC(50) values for proliferation inhibition were 4.23 and 4.14 microM for NTZ and TIZ, and 14.75 and 13.68 microM for Rm4822 and Rm4847, respectively. Complete inhibition (IC(99)) was achieved at 19.52 and 22.38 microM for NTZ and TIZ, and 18.21 and 17.66 microM for Rm4822 and Rm4847, respectively. However, in order to exert a true parasiticidal effect in vitro, continuous culture of infected fibroblasts in the presence of the bromo-thiazolide Rm4847 was required for a period of 3 days, while the nitro-compound TIZ required 5 days continuous drug exposure. Both thiazolides induced rapid egress of N. caninum tachyzoites from their host cells, and egress was inhibited by the cell membrane permeable Ca(2+)-chelator BAPTA-AM. Host cell entry by N. caninum tachyzoites was inhibited by Rm4847 but not by TIZ. Upon release from their host cells, TIZ-treated parasites remained associated with the fibroblast monolayer, re-invaded neighboring host cells and resumed proliferation in the absence of the drug. In contrast, Rm4847 inhibited host cell invasion and respective treated tachyzoites did not proliferate further. This demonstrated that bromo- and nitro-thiazolides exhibit differential effects against the intracellular protozoan N. caninum and bromo-thiazolides could represent a valuable alternative to the nitro-thiazolyl-salicylamide drugs.

Applicazione della spettrometria di massa MALDI-TOF in microbiologia clinica

Riassunto La spettrometria di massa (MS) nata negli anni ’70 trova oggi, grazie alla tecnologia Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF), importanti applicazioni in diversi settori: biotecnologico (per la caratterizzazione ed il controllo di qualità di proteine ricombinanti ed altre macromolecole), medico–clinico (per la diagnosi di laboratorio di malattie e per lo sviluppo di nuovi trattamenti terapeutici mirati), alimentare ed ambientale. Negli ultimi anni, questa tecnologia è diventata un potente strumento anche per la diagnosi di laboratorio in microbiologia clinica, rivoluzionando il flusso di lavoro per una rapida identificazione di batteri e funghi, sostituendo l’identificazione fenotipica convenzionale basata su saggi biochimici. Attualmente mediante MALDI-TOF MS sono possibili due diversi approcci per la caratterizzazione dei microrganismi: (1) confronto degli spettri (“mass spectra”) con banche dati contenenti profili di riferimento (“database fingerprints”) e (2) “matching” di bio-marcatori con banche dati proteomiche (“proteome database”). Recentemente, la tecnologia MALDI-TOF, oltre alla sua applicazione classica nell’identificazione di microrganismi, è stata utilizzata per individuare, indirettamente, meccanismi di resistenza agli antibiotici. Primo scopo di questo studio è stato verificare e dimostrare l’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF MS mediante approccio di comparazione degli spettri di differenti microrganismi di interesse medico per i quali l’identificazione risultava impossibile a causa della completa assenza o presenza limitata, di spettri di riferimento all’interno della banca dati commerciale associata allo strumento. In particolare, tale scopo è stato raggiunto per i batteri appartenenti a spirochete del genere Borrelia e Leptospira, a miceti filamentosi (dermatofiti) e protozoi (Trichomonas vaginalis). Secondo scopo di questo studio è stato valutare il secondo approccio identificativo basato sulla ricerca di specifici marcatori per differenziare parassiti intestinali di interesse medico per i quali non è disponibile una banca dati commerciale di riferimento e la sua creazione risulterebbe particolarmente difficile e complessa, a causa della complessità del materiale biologico di partenza analizzato e del terreno di coltura nei quali questi protozoi sono isolati. Terzo ed ultimo scopo di questo studio è stata la valutazione dell’applicabilità della spettrometria di massa con tecnologia MALDI-TOF per lo studio delle resistenze batteriche ai carbapenemi. In particolare, è stato messo a punto un saggio di idrolisi dei carbapenemi rilevata mediante MALDI-TOF MS in grado di determinare indirettamente la produzione di carbapenemasi in Enterobacteriaceae. L’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF mediante l’approccio di comparazione degli spettri è stata dimostrata in primo luogo per batteri appartenenti al genere Borrelia. La banca dati commerciale dello strumento MALDI-TOF MS in uso presso il nostro laboratorio includeva solo 3 spettri di riferimento appartenenti alle specie B. burgdorferi ss, B. spielmani e B. garinii. L’implementazione del “database” con specie diverse da quelle già presenti ha permesso di colmare le lacune identificative dovute alla mancanza di spettri di riferimento di alcune tra le specie di Borrelia più diffuse in Europa (B. afzelii) e nel mondo (come ad esempio B. hermsii, e B. japonica). Inoltre l’implementazione con spettri derivanti da ceppi di riferimento di specie già presenti nel “database” ha ulteriormente migliorato l’efficacia identificativa del sistema. Come atteso, il ceppo di isolamento clinico di B. lusitaniae (specie non presente nel “database”) è stato identificato solo a livello di genere corroborando, grazie all’assenza di mis-identificazione, la robustezza della “nuova” banca dati. I risultati ottenuti analizzando i profili proteici di ceppi di Borrelia spp. di isolamento clinico, dopo integrazione del “database” commerciale, indicano che la tecnologia MALDI-TOF potrebbe essere utilizzata come rapida, economica ed affidabile alternativa ai metodi attualmente utilizzati per identificare ceppi appartenenti a questo genere. Analogamente, per il genere Leptospira dopo la creazione ex-novo della banca dati “home-made”, costruita con i 20 spettri derivati dai 20 ceppi di riferimento utilizzati, è stata ottenuta una corretta identificazione a livello di specie degli stessi ceppi ri-analizzati in un esperimento indipendente condotto in doppio cieco. Il dendrogramma costruito con i 20 MSP-Spectra implementati nella banca dati è formato da due rami principali: il primo formato dalla specie non patogena L. biflexa e dalla specie a patogenicità intermedia L. fainei ed il secondo che raggruppa insieme le specie patogene L. interrogans, L. kirschneri, L. noguchii e L. borgpetersenii. Il secondo gruppo è ulteriormente suddiviso in due rami, contenenti rispettivamente L. borgpetersenii in uno e L. interrogans, L. kirschneri e L. noguchii nell’altro. Quest’ultimo, a sua volta, è suddiviso in due rami ulteriori: il primo comprendente la sola specie L. noguchii, il secondo le specie L. interrogans e L. kirshneri non separabili tra loro. Inoltre, il dendrogramma costruito con gli MSP-Spectra dei ceppi appartenenti ai generi Borrelia e Leptospira acquisiti in questo studio, e appartenenti al genere Brachyspira (implementati in un lavoro precedentemente condotto) mostra tre gruppi principali separati tra loro, uno per ogni genere, escludendo possibili mis-identificazioni tra i 3 differenti generi di spirochete. Un’analisi più approfondita dei profili proteici ottenuti dall’analisi ha mostrato piccole differenze per ceppi della stessa specie probabilmente dovute ai diversi pattern proteici dei distinti sierotipi, come confermato dalla successiva analisi statistica, che ha evidenziato picchi sierotipo-specifici. È stato, infatti, possibile mediante la creazione di un modello statistico dedicato ottenere un “pattern” di picchi discriminanti in grado di differenziare a livello di sierotipo sia i ceppi di L. interrogans sia i ceppi di L. borgpetersenii saggiati, rispettivamente. Tuttavia, non possiamo concludere che i picchi discriminanti da noi riportati siano universalmente in grado di identificare il sierotipo dei ceppi di L. interrogans ed L. borgpetersenii; i picchi trovati, infatti, sono il risultato di un’analisi condotta su uno specifico pannello di sierotipi. È stato quindi dimostrato che attuando piccoli cambiamenti nei parametri standardizzati come l’utilizzo di un modello statistico e di un programma dedicato applicato nella routine diagnostica è possibile utilizzare la spettrometria di massa MALDI-TOF per una rapida ed economica identificazione anche a livello di sierotipo. Questo può significativamente migliorare gli approcci correntemente utilizzati per monitorare l’insorgenza di focolai epidemici e per la sorveglianza degli agenti patogeni. Analogamente a quanto dimostrato per Borrelia e Leptospira, l’implementazione della banca dati dello spettrometro di massa con spettri di riferimento di miceti filamentosi (dermatofiti) si è rilevata di particolare importanza non solo per l’identificazione di tutte le specie circolanti nella nostra area ma anche per l’identificazione di specie la cui frequenza nel nostro Paese è in aumento a causa dei flussi migratori dalla zone endemiche (M. audouinii, T. violaceum e T. sudanense). Inoltre, l’aggiornamento del “database” ha consentito di superare la mis-identificazione dei ceppi appartenenti al complesso T. mentagrophytes (T. interdigitale e T. mentagrophytes) con T. tonsurans, riscontrata prima dell’implementazione della banca dati commerciale. Il dendrogramma ottenuto dai 24 spettri implementati appartenenti a 13 specie di dermatofiti ha rivelato raggruppamenti che riflettono quelli costruiti su base filogenetica. Sulla base dei risultati ottenuti mediante sequenziamento della porzione della regione ITS del genoma fungino non è stato possibile distinguere T. interdigitale e T. mentagrophytes, conseguentemente anche gli spettri di queste due specie presentavano picchi dello stesso peso molecoalre. Da sottolineare che il dendrogramma costruito con i 12 profili proteici già inclusi nel database commerciale e con i 24 inseriti nel nuovo database non riproduce l’albero filogenetico per alcune specie del genere Tricophyton: gli spettri MSP già presenti nel database e quelli aggiunti delle specie T. interdigitale e T. mentagrophytes raggruppano separatamente. Questo potrebbe spiegare le mis-identificazioni di T. interdigitale e T. mentagrophytes con T. tonsurans ottenute prima dell’implementazione del database. L’efficacia del sistema identificativo MALDI-TOF è stata anche dimostrata per microrganismi diversi da batteri e funghi per i quali la metodica originale è stata sviluppata. Sebbene tale sistema identificativo sia stato applicato con successo a Trichomonas vaginalis è stato necessario apportare modifiche nei parametri standard previsti per l’identificazione di batteri e funghi. Le interferenze riscontrate tra i profili proteici ottenuti per i due terreni utilizzati per la coltura di questo protozoo e per i ceppi di T. vaginalis hanno, infatti, reso necessario l’utilizzo di nuovi parametri per la creazione degli spettri di riferimento (MSP-Spectra). L’importanza dello sviluppo del nuovo metodo risiede nel fatto che è possibile identificare sulla base del profilo proteico (e non sulla base di singoli marcatori) microorganismi cresciuti su terreni complessi che potrebbero presentare picchi nell'intervallo di peso molecolare utilizzato a scopo identificativo: metaboliti, pigmenti e nutrienti presenti nel terreno possono interferire con il processo di cristallizzazione e portare ad un basso punteggio identificativo. Per T. vaginalis, in particolare, la “sottrazione” di picchi dovuti a molecole riconducibili al terreno di crescita utilizzato, è stata ottenuta escludendo dall'identificazione l'intervallo di peso molecolare compreso tra 3-6 kDa, permettendo la corretta identificazione di ceppi di isolamento clinico sulla base del profilo proteico. Tuttavia, l’elevata concentrazione di parassita richiesta (105 trofozoiti/ml) per una corretta identificazione, difficilmente ottenibile in vivo, ha impedito l’identificazione di ceppi di T. vaginalis direttamente in campioni clinici. L’approccio identificativo mediante individuazione di specifici marcatori proteici (secondo approccio identificativo) è stato provato ed adottato in questo studio per l’identificazione e la differenziazione di ceppi di Entamoeba histolytica (ameba patogena) ed Entamoeba dispar (ameba non patogena), specie morfologiacamente identiche e distinguibili solo mediante saggi molecolari (PCR) aventi come bersaglio il DNA-18S, che codifica per l’RNA della subunità ribosomiale minore. Lo sviluppo di tale applicazione ha consentito di superare l’impossibilità della creazione di una banca dati dedicata, a causa della complessità del materiale fecale di partenza e del terreno di coltura impiagato per l’isolamento, e di identificare 5 picchi proteici in grado di differenziare E. histolytica da E. dispar. In particolare, l’analisi statistica ha mostrato 2 picchi specifici per E. histolytica e 3 picchi specifici per E. dispar. L’assenza dei 5 picchi discriminanti trovati per E. histolytica e E. dispar nei profili dei 3 differenti terreni di coltura utilizzati in questo studio (terreno axenico LYI-S-2 e terreno di Robinson con e senza E. coli) permettono di considerare questi picchi buoni marcatori in grado di differenziare le due specie. La corrispondenza dei picchi con il PM di due specifiche proteine di E. histolytica depositate in letteratura (Amoebapore A e un “unknown putative protein” di E. histolytica ceppo di riferimento HM-1:IMSS-A) conferma la specificità dei picchi di E. histolytica identificati mediante analisi MALDI-TOF MS. Lo stesso riscontro non è stato possibile per i picchi di E. dispar in quanto nessuna proteina del PM di interesse è presente in GenBank. Tuttavia, va ricordato che non tutte le proteine E. dispar sono state ad oggi caratterizzate e depositate in letteratura. I 5 marcatori hanno permesso di differenziare 12 dei 13 ceppi isolati da campioni di feci e cresciuti in terreno di Robinson confermando i risultati ottenuti mediante saggio di Real-Time PCR. Per un solo ceppo di isolamento clinico di E. histolytica l’identificazione, confermata mediante sequenziamento della porzione 18S-rDNA, non è stata ottenuta mediante sistema MALDI-TOF MS in quanto non sono stati trovati né i picchi corrispondenti a E. histolytica né i picchi corrispondenti a E. dispar. Per questo ceppo è possibile ipotizzare la presenza di mutazioni geno/fenotipiche a livello delle proteine individuate come marcatori specifici per E. histolytica. Per confermare questa ipotesi sarebbe necessario analizzare un numero maggiore di ceppi di isolamento clinico con analogo profilo proteico. L’analisi condotta a diversi tempi di incubazione del campione di feci positivo per E. histolytica ed E. dipar ha mostrato il ritrovamento dei 5 picchi discriminanti solo dopo 12 ore dall’inoculo del campione nel terreno iniziale di Robinson. Questo risultato suggerisce la possibile applicazione del sistema MALDI-TOF MS per identificare ceppi di isolamento clinico di E. histolytica ed E. dipar nonostante la presenza di materiale fecale che materialmente può disturbare e rendere difficile l’interpretazione dello spettro ottenuto mediante analisi MALDI-TOF MS. Infine in questo studio è stata valutata l’applicabilità della tecnologia MALDI-TOF MS come saggio fenotipico rapido per la determinazione di ceppi produttori di carbapenemasi, verificando l'avvenuta idrolisi del meropenem (carbapeneme di riferimento utilizzato in questo studio) a contatto con i ceppi di riferimento e ceppi di isolamento clinico potenzialmente produttori di carbapenemasi dopo la messa a punto di un protocollo analitico dedicato. Il saggio di idrolisi del meropenem mediante MALDI-TOF MS ha dimostrato la presenza o l’assenza indiretta di carbapenemasi nei 3 ceppi di riferimento e nei 1219 (1185 Enterobacteriaceae e 34 non-Enterobacteriaceae) ceppi di isolamento clinico inclusi nello studio. Nessuna interferenza è stata riscontrata per i ceppi di Enterobacteriaceae variamente resistenti ai tre carbapenemi ma risultati non produttori di carbapenemasi mediante i saggi fenotipici comunemente impiegati nella diagnostica routinaria di laboratorio: nessuna idrolisi del farmaco è stata infatti osservata al saggio di idrolisi mediante MALDI-TOF MS. In un solo caso (ceppo di K. pneumoniae N°1135) è stato ottenuto un profilo anomalo in quanto presenti sia i picchi del farmaco intatto che quelli del farmaco idrolizzato. Per questo ceppo resistente ai tre carbapenemi saggiati, negativo ai saggi fenotipici per la presenza di carbapenemasi, è stata dimostrata la presenza del gene blaKPC mediante Real-Time PCR. Per questo ceppo si può ipotizzare la presenza di mutazioni a carico del gene blaKPC che sebbene non interferiscano con il suo rilevamento mediante PCR (Real-Time PCR positiva), potrebbero condizionare l’attività della proteina prodotta (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia negativi) riducendone la funzionalità come dimostrato, mediante analisi MALDI-TOF MS, dalla presenza dei picchi relativi sia all’idrolisi del farmaco sia dei picchi relativi al farmaco intatto. Questa ipotesi dovrebbe essere confermata mediante sequenziamento del gene blaKPC e successiva analisi strutturale della sequenza amminoacidica deducibile. L’utilizzo della tecnologia MALDI-TOF MS per la verifica dell’avvenuta idrolisi del maropenem è risultato un saggio fenotipico indiretto in grado di distinguere, al pari del test di Hodge modificato impiegato comunemente nella routine diagnostica in microbiologia, un ceppo produttore di carbapenemasi da un ceppo non produttore sia per scopi diagnostici che per la sorveglianza epidemiologica. L’impiego del MALDI-TOF MS ha mostrato, infatti, diversi vantaggi rispetto ai metodi convenzionali (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia) impiegati nella routine diagnostica di laboratorio i quali richiedono personale esperto per l’interpretazione del risultato e lunghi tempi di esecuzione e di conseguenza di refertazione. La semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questa tecnica un metodo accurato e rapido. Inoltre, il metodo risulta conveniente dal punto di vista economico, con un costo totale stimato di 1,00 euro per ceppo analizzato. Tutte queste considerazioni pongono questa metodologia in posizione centrale in ambito microbiologico anche nel caso del rilevamento di ceppi produttori di carbapenemasi. Indipendentemente dall’approccio identificativo utilizzato, comparato con i metodi convenzionali il MALDI-TOF MS conferisce in molti casi un guadagno in termini di tempo di lavoro tecnico (procedura pre-analititca per la preparazione dei campioni) e di tempo di ottenimento dei risultati (procedura analitica automatizzata). Questo risparmio di tempo si accentua quando sono analizzati in contemporanea un maggior numero di isolati. Inoltre, la semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questo un metodo di identificazione accurato e rapido risultando più conveniente anche dal punto di vista economico, con un costo totale di 0,50 euro (materiale consumabile) per ceppo analizzato. I risultati ottenuti dimostrano che la spettrometria di massa MALDI-TOF sta diventando uno strumento importante in microbiologia clinica e sperimentale, data l’elevata efficacia identificativa, grazie alla disponibilità sia di nuove banche dati commerciali sia di aggiornamenti delle stesse da parte di diversi utenti, e la possibilità di rilevare con successo anche se in modo indiretto le antibiotico-resistenze.

Parasites of endemic and introduced fishes of Zaianderud River of the Esfahan

In this research, 9 species of local and introduced fishes of the Zayandehroud River in Esfahan province (in the Sarmatian region belonging to the large paleoarctic fauna) in 6 seasons (winter 2003, spring, summer, autumn and winter 2004 and summer 2005) were parasitologically studied. The local fishes included alburnoides bipunctatus, Alburnus maculatus, Aphanius vladykovi, Capoeta aculeata & Capoeta damascina & the introduced fishes included Aristichthys nobilis, Carassius auratus, Ctenopharyngodon idella and Cyprinus carpio. Upon being hunted, the fishes were transferred alive to Esfahan Aquatics Breeding Center and physiologically studied after the determination of their species and genus by identification keys Berg (30), Coad (31), Saadati (51), Abdoli (20) and Holchic (38). 32 species of parasites were totally identified as follows: 6 Protozoan species including Ichthyophthirius multifiliis, 5 Trichodina species, 2 Myxobolus species including Myxobolus cristatus & Myxobolus saidovi, 16 monogenea species including Dactylogyrus alatus. D. anchorutus, D. baueri, D. chalcalburni, D. chramuli, D. extensus, D. gracilis, D. lamellatus, D. lenkorani and D. pukher, 4 Dactylogyrus spp. 2 Gyrodactylus species, 1 species of Digenea, Diplostomum spthaceum, 4 species of Cestoda including Bothriocephallus gowkongensis, khawia armeniaca, Ligulaintestinalis. Caryophyllaeus sp. 1 Acanthocephala: Acanthocephalo rhynchoides cholodkowsky, 2 species of the crustaceans including the mature & copepodian stages of Lernaea cyprinacea & 1 sp of the genus Lamproglena. Out of all the 166 pcs of the fishes hunted in this research, 127 fishes (76.5%) were infected, and 39 fishes (23.50%) were not infected. In the fishes studied, having 14 of 32 species of the parasites identified, Capoeta aculeata displayed the most variety of infection, and having only 1 sp of the parasites. Aristichthys nobilis displayed the least variety of infection. The new findings of the research will follow: Myxobolus saidovi sp is reported for the 1st time from Iran's fresh water fishes, Alburnus maculatus and Capoeta aculeata are new hosts for M. saidovi and M. cristatus, respectively. Regarding monogenea Capoeta damascina & C. aculeata were reported as the new hosts for parasite D. pukher. The presence of D. pukher the infection of Capoeta aculeata with D. chramuli, D. lenkorani and D. gracilis in the Zayandehroud river were the 1st report. Regarding the Cestodea, Bothriocephalus gowkongensis was reported to be hosted by Aphanius Vladykovi for the 1St time in Iran.

Sewage disposal and wildlife health in Antarctica

Sewage and its microbiology, treatment and disposal are important to the topic of Antarctic wildlife health because disposal of untreated sewage effluent into the Antarctic marine environment is both allowed and commonplace. Human sewage contains enteric bacteria as normal flora, and has the potential to contain parasites, bacteria and viruses which may prove pathogenic to Antarctic wildlife. Treatment can reduce levels of micro-organisms in sewage effluent, but is not a requirement of the Environmental Protocol to the Antarctic Treaty (the Madrid Protocol). In contrast, the deliberate release of non-native organisms for any other reason is prohibited. Hence, disposal of sewage effluent to the marine environment is the only activity routinely undertaken in Antarctica knowing that it will likely result in the release of large numbers of potentially non-native species. When the Madrid Protocol was negotiated, the decision to allow release of untreated sewage effluent was considered the only pragmatic option, as a prohibition would have been costly, and may not have been achievable by many Antarctic operators. In addition, at that time the potential for transmission of pathogens to wildlife from sewage was not emphasised as a significant potential risk. Since then, the transmission of disease-causing agents between species is more widely recognised and it is now timely to consider the risks of continued discharge of sewage effluent in Antarctica and whether there are practical alternatives.

Bacterial proteases from the intracellular vacuole niche ; protease conservation and adaptation for pathogenic advantage

Proteases with important roles for bacterial pathogens which specifically reside within intracellular vacuoles are frequently homologous to those which have important virulence functions for other bacteria. Research has identified that some of these conserved proteases have evolved specialised functions for intracellular vacuole residing bacteria. Unique proteases with pathogenic functions have also been described from Chlamydia, Mycobacteria, and Legionella. These findings suggest that there are further novel functions for proteases from these bacteria which remain to be described. This review summarises recent findings of novel protease functions from the intracellular human pathogenic bacteria which reside exclusively in vacuoles.

Implications of faecal indicator bacteria for the microbiological assessment of roof harvested rainwater quality in Southeast Queensland, Australia

The study aimed to evaluate the suitability of Escherichia coli, enterococci and C. perfringens to assess the microbiological quality of roof harvested rainwater, and to assess whether the concentrations of these faecal indicators can be used to predict the presence or absence of specific zoonotic bacterial or protozoan pathogens. From a total of 100 samples tested, respectively 58%, 83% and 46% of samples were found to be positive for E. coli, enterococci and C. perfringens spores, as determined by traditional culture based methods. Additionally, in the samples tested, 7%, 19%, 1%, 8%, 17%, and 15% were PCR positive for A. hydrophila lip, C. coli ceuE, C. jejuni mapA, L. pneumophila mip, Salmonella invA, and G. lamblia β-giardin genes. However, none of the samples was positive for E. coli O157 LPS, VT1, VT2 and C. parvum COWP genes. The presence or absence of these potential pathogens did not correlate with any of the faecal indicator bacterial concentrations as determined by a binary logistic regression model. The roof-harvested rainwater samples tested in this study appear to be of poor microbiological quality and no significant correlation was found between the concentration of faecal indicators and pathogenic microorganisms. The use of faecal indicator bacteria raises questions regarding their reliability in assessing the microbiological quality of water and particularly their poor correlation with pathogenic microorganisms. The presence of one or more zoonotic pathogens suggests that the microbiological analysis of water should be performed, and appropriate treatment measures should be undertaken especially in tanks where the water is used for drinking.

Aggravation of ADAMTS and MMP production and ERK1/2 pathway in the interaction of osteoarthritic subchondral bone osteoblasts and articular cartilage chondrocytes : a possible pathogenic role in osteoarthritis

Introduction: Degradative enzymes, such as A disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs (ADAMTS) and matrix metalloproteinases (MMPs), play key roles in osteoarthritis (OA) development. The aim of the present study was to investigate if cross-talk between subchondral bone osteoblasts (SBOs) and articular cartilage chondrocytes (ACCs) in OA alters the expression and regulation of ADAMTS5, ADAMTS4, MMP-1, MMP-2, MMP-3, MMP-8, MMP-9 and MMP-13, and also to test the possible involvement of mitogen activated protein kinase (MAPK) signaling pathway during this process. Methods: ACCs and SBOs were isolated from normal and OA patients. An in vitro co-culture model was developed to study the regulation of ADAMTS and MMPs under normal and OA joint cross-talk conditions. MAPK-ERK inhibitor, PD98059 was applied to delineate the involvement of specific pathway during this interaction process. Results: Indirect co-culture of OA SBOs with normal ACCs resulted in significantly increased expression of ADAMTS5, ADAMTS4, MMP-2, MMP-3 and MMP-9 in ACCs, whereas co-culture of OA ACCs led to increased MMP-1 and MMP-2 expression in normal SBOs. The upregulation of ADAMTS and MMPs under these conditions was correlated with activation of the MAPK-ERK1/2 signaling pathway and the addition of the MAPK-ERK inhibitor, PD98059, reversed the overexpression of ADAMTS and MMPs in co-cultures. Conclusion: In summary, we believe, these results add to the evidence that in human OA, altered bi-directional signals transmitted between SBOs and ACCs significantly impacts the critical features of both cartilage and bone by producing abnormal levels of ADAMTS and MMPs. Furthermore, we have demonstrated for the first time that this altered cross-talk was mediated by the phosphorylation of MAPK-ERK1/2 signaling pathway.

Plasmodium falciparum parasites lacking histidine-rich protein 2 and 3 : a review and recommendations for accurate reporting

Malaria rapid diagnostic tests (RDTs) play a critical role in malaria case management, surveillance and case investigations. Test performance is largely determined by design and quality characteristics, such as detection sensitivity, specificity, and thermal stability. However, parasite characteristics such as variable or absent expression of antigens targeted by RDTs can also affect RDT performance. Plasmodium falciparum parasites lacking the PfHRP2 protein, the most common target antigen for detection of P. falciparum, have been reported in some regions. Therefore, accurately mapping the presence and prevalence of P. falciparum parasites lacking pfhrp2 would be an important step so that RDTs targeting alternative antigens, or microscopy, can be preferentially selected for use in such regions. Herein the available evidence and molecular basis for identifying malaria parasites lacking PfHRP2 is reviewed, and a set of recommended procedures to apply for future investigations for parasites lacking PfHRP2, is proposed.

Modelling the dynamics of Plasmodium falciparum histidine-rich protein 2 in human malaria to better understand malaria rapid diagnostic test performance

BACKGROUND: Effective diagnosis of malaria is a major component of case management. Rapid diagnostic tests (RDTs) based on Plasmodium falciparumhistidine-rich protein 2 (PfHRP2) are popular for diagnosis of this most virulent malaria infection. However, concerns have been raised about the longevity of the PfHRP2 antigenaemia following curative treatment in endemic regions. METHODS: A model of PfHRP2 production and decay was developed to mimic the kinetics of PfHRP2 antigenaemia during infections. Data from two human infection studies was used to fit the model, and to investigate PfHRP2 kinetics. Four malaria RDTs were assessed in the laboratory to determine the minimum detectable concentration of PfHRP2. RESULTS: Fitting of the PfHRP2 dynamics model indicated that in malaria naive hosts, P. falciparum parasites of the 3D7 strain produce 1.4 x 10(-)(1)(3) g of PfHRP2 per parasite per replication cycle. The four RDTs had minimum detection thresholds between 6.9 and 27.8 ng/mL. Combining these detection thresholds with the kinetics of PfHRP2, it is predicted that as few as 8 parasites/muL may be required to maintain a positive RDT in a chronic infection. CONCLUSIONS: The results of the model indicate that good quality PfHRP2-based RDTs should be able to detect parasites on the first day of symptoms, and that the persistence of the antigen will cause the tests to remain positive for at least seven days after treatment. The duration of a positive test result following curative treatment is dependent on the duration and density of parasitaemia prior to treatment and the presence and affinity of anti-PfHRP2 antibodies.

Identification of optimal epitopes for Plasmodium falciparum rapid diagnostic tests that target histidine-rich proteins 2 and 3

Rapid diagnostic tests (RDTs) represent important tools to diagnose malaria infection. To improve understanding of the variable performance of RDTs that detect the major target in Plasmodium falciparum, namely, histidine-rich protein 2 (HRP2), and to inform the design of better tests, we undertook detailed mapping of the epitopes recognized by eight HRP-specific monoclonal antibodies (MAbs). To investigate the geographic skewing of this polymorphic protein, we analyzed the distribution of these epitopes in parasites from geographically diverse areas. To identify an ideal amino acid motif for a MAb to target in HRP2 and in the related protein HRP3, we used a purpose-designed script to perform bioinformatic analysis of 448 distinct gene sequences from pfhrp2 and from 99 sequences from the closely related gene pfhrp3. The frequency and distribution of these motifs were also compared to the MAb epitopes. Heat stability testing of MAbs immobilized on nitrocellulose membranes was also performed. Results of these experiments enabled the identification of MAbs with the most desirable characteristics for inclusion in RDTs, including copy number and coverage of target epitopes, geographic skewing, heat stability, and match with the most abundant amino acid motifs identified. This study therefore informs the selection of MAbs to include in malaria RDTs as well as in the generation of improved MAbs that should improve the performance of HRP-detecting malaria RDTs.

Molecular characterization of the EhaG and UpaG trimeric autotransporter proteins from pathogenic Escherichia coli

Trimeric autotransporter proteins (TAAs) are important virulence factors of many Gram-negative bacterial pathogens. A common feature of most TAAs is the ability to mediate adherence to eukaryotic cells or extracellular matrix (ECM) proteins via a cell surface-exposed passenger domain. Here we describe the characterization of EhaG, a TAA identified from enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) O157:H7. EhaG is a positional orthologue of the recently characterized UpaG TAA from uropathogenic E. coli (UPEC). Similarly to UpaG, EhaG localized at the bacterial cell surface and promoted cell aggregation, biofilm formation, and adherence to a range of ECM proteins. However, the two orthologues display differential cellular binding: EhaG mediates specific adhesion to colorectal epithelial cells while UpaG promotes specific binding to bladder epithelial cells. The EhaG and UpaG TAAs contain extensive sequence divergence in their respective passenger domains that could account for these differences. Indeed, sequence analyses of UpaG and EhaG homologues from several E. coli genomes revealed grouping of the proteins in clades almost exclusively represented by distinct E. coli pathotypes. The expression of EhaG (in EHEC) and UpaG (in UPEC) was also investigated and shown to be significantly enhanced in an hns isogenic mutant, suggesting that H-NS acts as a negative regulator of both TAAs. Thus, while the EhaG and UpaG TAAs contain some conserved binding and regulatory features, they also possess important differences that correlate with the distinct pathogenic lifestyles of EHEC and UPEC.

Mitochondrial membrane potential in a small subset of artemisinin-induced dormant plasmodium falciparum parasites in vitro

Artemisinin induced dormancy is a proposed mechanism for failures of mono-therapy and is linked with artemisinin resistance in Plasmodium falciparum. The biological characterization and dynamics of dormant parasites are not well understood. Here we report that following dihydroartemisinin (DHA) treatment in vitro, a small subset of morphologically dormant parasites was stained with rhodamine 123 (RH), a mitochondrial membrane potential (MMP) marker, and persisted to recovery. FACS sorted RH-positive parasites resumed growth at 10,000/well while RH-negative parasites failed to recover at 5 million/well. Furthermore, transcriptional activity for mitochondrial enzymes was only detected in RH-positive dormant parasites. Importantly, after treating dormant parasites with different concentrations of atovaquone, a mitochondrial inhibitor, the recovery of dormant parasites was delayed or stopped. This demonstrates that mitochondrial activity is critical for survival and regrowth of dormant parasites and that RH staining provides a means of identifying these parasites. These findings provide novel paths for studying and eradicating this dormant stage.