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

A more reliable PCR for detection of Mycobacterium tuberculosis in clinical samples

Diagnostic techniques based on PCR have two major problems: false-positive reactions due to contamination with DNA fragments from previous PCRs (amplicons) and false-negative reactions caused by inhibitors that interfere with the PCR. We have improved our previously reported PCR based on the amplification of a fragment of the Mycobacterium tuberculosis complex-specific insertion element IS6110 with respect to both problems. False-positive reactions caused by amplicon contamination were prevented by the use of uracil-N-glycosylase and dUTP instead of dTTP. We selected a new set of primers outside the region spanned by the formerly used primers to avoid false-positive reactions caused by dTTP-containing amplicons still present in the laboratory. With this new primer set, 16 copies of the IS6110 insertion element, the equivalent of two bacteria, could be amplified 10(10) times in 40 cycles, resulting in a mean efficiency of 77% per cycle. To detect the presence of inhibitors of the Taq polymerase, which may cause false-negative reactions, part of each sample was spiked with M. tuberculosis DNA. The DNA purification method using guanidinium thiocyanate and diatoms effectively removed most or all inhibitors of the PCR. However, this was not suitable for blood samples, for which we developed a proteinase K treatment followed by phenol-chloroform extraction. This method permitted detection of 20 M. tuberculosis bacteria per ml of whole blood. Various laboratory procedures were introduced to reduce failure or inhibition of PCR and avoid DNA cross contamination. We have tested 218 different clinical specimens obtained from patients suspected of having tuberculosis. The samples included sputum (n=145), tissue biopsy samples (n=25), cerebrospinal fluid (n=15), blood (n=14), pleural fluid (n=9), feces, (n=7), fluid from fistulae (n=2), and pus from a wound (n=1). The results obtained by PCR were consistent with those obtained with culture, which is the "gold standard." We demonstrate that PCR is a useful technique for the rapid diagnosis of tuberculosis at various sites.

La hospitalización terapéutica obligatoria en el control de la tuberculosis

Este trabajo describe las acciones de los servicios de salud pública de la ciudad de Barcelona para evitar la transmisión de la tuberculosis por pacientes bacilíferos incumplidores utilizando las posibilidades de la Ley 3/1986. Se basan en la resolución de la autoridad sanitaria de la necesidad de su localización y hospitalización terapéutica obligatoria para administrar el tratamiento, movilizando la colaboración policial, comunicándolo a la persona afectada y pidiendo al Juzgado de lo Contencioso Administrativo su ratificación. Se describen el proceso y las características de los casos. Desde julio de 2006 hasta junio de 2015, a lo largo de 9 años, se ha activado sólo en 12 ocasiones. Se valora que se ha usado con prudencia y proporcionalidad, y que ha permitido tratar a pacientes que comportaban riesgo en su entorno, reduciendo así la transmisión de la infección.

Second worldwide proficiency study on variable number of tandem repeats typing of Mycobacterium tuberculosis complex

Global Network for the Molecular Surveillance of Tuberculosis 2010: A. Miranda (Tuberculosis Laboratory of the National Institute of Health, Porto, Portugal)

Cribado de la tuberculosis

Hay pruebas de que el cribado universal de la infección tuberculosa latente (ITBL) en zonas de baja incidencia tiene un rendimiento pobre, un número elevado de falsos positivos y no es coste-efectivo. Hay evidencias de que el cribado de la ITBL en los grupos que tienen riesgo elevado de desarrollar una infección tuberculosa activa (ITBA) mejora el rendimiento de las pruebas diagnósticas, el balance beneficio-riesgo y debe formar parte de las estrategias para disminuir el impacto de la tuberculosis. Sobre el dilema de cuál de las tres estrategias (prueba cutánea de la tuberculina ENT#091;PCTENT#093; sola, determinación de la liberación de interferón gamma ENT#091;IGRAENT#093; solo o PCT seguida de IGRA) para el diagnóstico de la ITBL es la que ofrece mejor rendimiento, existe variabilidad tanto en las recomendaciones de las guías de práctica clínica (GPC) y las instituciones como en las conclusiones de los estudios sobre el tema, aunque la mayoría de las recomendaciones van en el mismo sentido que las que proponemos en este documento. La prueba cutánea de la tuberculina sigue siendo el test diagnóstico con mejor rendimiento para realizar el cribado de la infección tuberculosa latente en niños y adolescentes. Recomendaciones de PrevInfad (GRADE): 1. Se recomienda no realizar el cribado universal de la infección tuberculosa latente en los niños y adolescentes de nuestro país. 2. Se recomienda realizar el cribado de la infección tuberculosa latente en los niños y adolescentes que pertenecen a grupos de riesgo. 3. Se sugiere el uso de la prueba cutánea de la tuberculina (PCT) como primera prueba para el cribado de la infección tuberculosa latente en niños y adolescentes de nuestro país. 4. Se sugiere utilizar los IGRA para los niños y adolescentes de cinco o más años con PCT positiva y antecedente de vacunación con bacilo de Calmette-Guérin (BCG) para mejorar la especificidad de la prueba de cribado.

Programa de intervención para mejorar conocimientos y actitudes sobre la tuberculosis y captar sintomáticos respiratorios. Area 1 de Salud del Cañar. 2007

Con el objetivo de aplicar un programa de capacitación personal para mejorar conocimientos y prácticas sobre el control de la tuberculosis y mejorar la captación de sintomáticos respiratorios. Materiales y métodos: con un diseño cuasi experimental se incluyeron 63 profesionales sanitarios: 33 médicos, 17 odontólogos, 11 enfermeras y 2 obstetrices, distribuidos en 29 unidades operativas; 2 Centros de Salud, 16 subcentros de Salud y 12 puestos de Salud, pertenecientes al Ministerio de Salud Pública. Se aplicó un tes de 20 preguntas para evaluar conocimientos y prácticas antes de la intervención y otro de igual numero para medir el efecto de la intervención después de cumplir el programa de capacitación. Resultados: antes de la intervención, el promedio de respuestas correctas fue de 35,8 ± 4,3 (entre 23 y 56). El incremento de conocimientos fue significativo (p= 0,0001). La captación de sintomáticos respiratorios se incrementó en un 17% en los dos trimestres posteriores a la capacitación, RR 7,8 (IC95% 1,8-32,9) P=0,0003. En cuarto trimestre descendió a los valores pre intervención. Implicaciones: un programa de capacitación permanente sobre control de la Tuberculosis es una estrategia válida para mejorar los conocimientos y las prácticas sanitarias tendientes a incrementar la captación de sintomáticos respiratorios como la mejor medida para detectar la enfermedad