Fine-tuning the space, time, and host distribution of mycobacteria in wildlife.

Background. We describe the diversity of two kinds of mycobacteria isolates, environmental mycobacteria and Mycobacterium bovis collected from wild boar, fallow deer, red deer and cattle in Doñana National Park (DNP, Spain), analyzing their association with temporal, spatial and environmental factors. Results. High diversity of environmental mycobacteria species and M. bovis typing patterns (TPs) were found. When assessing the factors underlying the presence of the most common types of both environmental mycobacteria and M. bovis TPs in DNP, we evidenced (i) host species differences in the occurrence, (ii) spatial structuration and (iii) differences in the degree of spatial association of specific types between host species. Co-infection of a single host by two M. bovis TPs occurred in all three wild ungulate species. In wild boar and red deer, isolation of one group of mycobacteria occurred more frequently in individuals not infected by the other group. While only three TPs were detected in wildlife between 1998 and 2003, up to 8 different ones were found during 2006-2007. The opposite was observed in cattle. Belonging to an M. bovis-infected social group was a significant risk factor for mycobacterial infection in red deer and wild boar, but not for fallow deer. M. bovis TPs were usually found closer to water marshland than MOTT. Conclusions. The diversity of mycobacteria described herein is indicative of multiple introduction events and a complex multi-host and multi-pathogen epidemiology in DNP. Significant changes in the mycobacterial isolate community may have taken place, even in a short time period (1998 to 2007). Aspects of host social organization should be taken into account in wildlife epidemiology. Wildlife in DNP is frequently exposed to different species of non-tuberculous, environmental mycobacteria, which could interact with the immune response to pathogenic mycobacteria, although the effects are unknown. This research highlights the suitability of molecular typing for surveys at small spatial and temporal scales.

Bovine tuberculosis in Doñana Biosphere Reserve: the role of wild ungulates as disease reservoirs in the last Iberian lynx strongholds.

Doñana National Park (DNP) in southern Spain is a UNESCO Biosphere Reserve where commercial hunting and wildlife artificial feeding do not take place and traditional cattle husbandry still exists. Herein, we hypothesized that Mycobacterium bovis infection prevalence in wild ungulates will depend on host ecology and that variation in prevalence will reflect variation in the interaction between hosts and environmental risk factors. Cattle bTB reactor rates increased in DNP despite compulsory testing and culling of infected animals. In this study, 124 European wild boar, 95 red deer, and 97 fallow deer were sampled from April 2006 to April 2007 and analyzed for M. bovis infection. Modelling and GIS were used to identify risk factors and intra and inter-species relationships. Infection with M. bovis was confirmed in 65 (52.4%) wild boar, 26 (27.4%) red deer and 18 (18.5%) fallow deer. In the absence of cattle, wild boar M. bovis prevalence reached 92.3% in the northern third of DNP. Wild boar showed more than twice prevalence than that in deer (p<0.001). Modelling revealed that M. bovis prevalence decreased from North to South in wild boar (p<0.001) and red deer (p<0.01), whereas no spatial pattern was evidenced for fallow deer. Infection risk in wild boar was dependent on wild boar M. bovis prevalence in the buffer area containing interacting individuals (p<0.01). The prevalence recorded in this study is among the highest reported in wildlife. Remarkably, this high prevalence occurs in the absence of wildlife artificial feeding, suggesting that a feeding ban alone would have a limited effect on wildlife M. bovis prevalence. In DNP, M. bovis transmission may occur predominantly at the intra-species level due to ecological, behavioural and epidemiological factors. The results of this study allow inferring conclusions on epidemiological bTB risk factors in Mediterranean habitats that are not managed for hunting purposes. Our results support the need to consider wildlife species for the control of bTB in cattle and strongly suggest that bTB may affect animal welfare and conservation.

Fine-tuning the space, time, and host distribution of mycobacteria in wildlife.

BACKGROUND We describe the diversity of two kinds of mycobacteria isolates, environmental mycobacteria and Mycobacterium bovis collected from wild boar, fallow deer, red deer and cattle in Doñana National Park (DNP, Spain), analyzing their association with temporal, spatial and environmental factors. RESULTS High diversity of environmental mycobacteria species and M. bovis typing patterns (TPs) were found. When assessing the factors underlying the presence of the most common types of both environmental mycobacteria and M. bovis TPs in DNP, we evidenced (i) host species differences in the occurrence, (ii) spatial structuration and (iii) differences in the degree of spatial association of specific types between host species. Co-infection of a single host by two M. bovis TPs occurred in all three wild ungulate species. In wild boar and red deer, isolation of one group of mycobacteria occurred more frequently in individuals not infected by the other group. While only three TPs were detected in wildlife between 1998 and 2003, up to 8 different ones were found during 2006-2007. The opposite was observed in cattle. Belonging to an M. bovis-infected social group was a significant risk factor for mycobacterial infection in red deer and wild boar, but not for fallow deer. M. bovis TPs were usually found closer to water marshland than MOTT. CONCLUSIONS The diversity of mycobacteria described herein is indicative of multiple introduction events and a complex multi-host and multi-pathogen epidemiology in DNP. Significant changes in the mycobacterial isolate community may have taken place, even in a short time period (1998 to 2007). Aspects of host social organization should be taken into account in wildlife epidemiology. Wildlife in DNP is frequently exposed to different species of non-tuberculous, environmental mycobacteria, which could interact with the immune response to pathogenic mycobacteria, although the effects are unknown. This research highlights the suitability of molecular typing for surveys at small spatial and temporal scales.

Mycobacterial laminin-binding histone-like protein mediates collagen-dependent cytoadherence

When grown in the presence of exogenous collagen I, Mycobacterium bovis BCG was shown to form clumps. Scanning electron microscopy examination of these clumps revealed the presence of collagen fibres cross-linking the bacilli. Since collagen is a major constituent of the eukaryotic extracellular matrices, we assayed BCG cytoadherence in the presence of exogenous collagen I. Collagen increased the interaction of the bacilli with A549 type II pneumocytes or U937 macrophages, suggesting that BCG is able to recruit collagen to facilitate its attachment to host cells. Using an affinity chromatography approach, we have isolated a BCG collagen-binding protein corresponding to the previously described mycobacterial laminin-binding histone-like protein (LBP/Hlp), a highly conserved protein associated with the mycobacterial cell wall. Moreover, Mycobacterium leprae LBP/Hlp, a well-characterized adhesin, was also able to bind collagen I. Finally, using recombinant fragments of M. leprae LBP/Hlp, we mapped the collagen-binding activity within the C-terminal domain of the adhesin. Since this protein was already shown to be involved in the recognition of laminin and heparan sulphate-containing proteoglycans, the present observations reinforce the adhesive activities of LBP/Hlp, which can be therefore considered as a multifaceted mycobacterial adhesin, playing an important role in both leprosy and tuberculosis pathogenesis.

Heterologous prime-boost regimen adenovector 35-circumsporozoite protein vaccine/recombinant Bacillus Calmette-Guérin expressing the Plasmodium falciparum circumsporozoite induces enhanced long-term memory immunity in BALB/c mice.

BACKGROUND: Sustained antibody levels are a hallmark of immunity against many pathogens, and induction of long-term durable antibody titers is an essential feature of effective vaccines. Heterologous prime-boost approaches with vectors are optimal strategies to improve a broad and prolonged immunogenicity of malaria vaccines. RESULTS: In this study, we demonstrate that the heterologous prime-boost regimen Ad35-CS/BCG-CS induces stronger immune responses by enhancing type 1 cellular producing-cells with high levels of CSp-specific IFN-γ and cytophilic IgG2a antibodies as compared to a homologous BCG-CS and a heterologous BCG-CS/CSp prime-boost regimen. Moreover, the heterologous prime-boost regimen elicits the highest level of LLPC-mediated immune responses. CONCLUSION: The increased IFN-γ-producing cell responses induced by the combination of Ad35-CS/BCG-CS and sustained type 1 antibody profile together with high levels of LLPCs may be essential for the development of long-term protective immunity against liver-stage parasites.

Inhibition of inducible nitric oxide synthase protects against liver injury induced by mycobacterial infection and endotoxins.

BACKGROUND/AIMS: Bacillus Calmette Guerin (BCG) infection causes hepatic injury following granuloma formation and secretion of cytokines which render mice highly sensitive to endotoxin-mediated hepatotoxicity. This work investigates the role of inducible nitric oxide synthase (iNOS) in liver damage induced by BCG and endotoxins in BCG-infected mice. METHODS: Liver injury and cytokine activation induced by BCG and by LPS upon BCG infection (BCG/LPS) were compared in wild-type and iNOS-/- mice. RESULTS: iNOS-/- mice infected with living BCG are protected from hepatic injury when compared to wild-type mice which express iNOS protein in macrophages forming hepatic granulomas. In addition, iNOS-/- mice show a decrease in BCG-induced IFN-gamma serum levels. LPS challenge in BCG-infected mice strongly activates iNOS in the liver and spleen of wild-type mice which show important liver damage associated with a dramatic increase in TNF and IL-6 and also Th1 type cytokines. In contrast, iNOS-/- mice are protected from liver injury after BCG/LPS challenge and their TNF, IL-6 and Th1 type cytokine serum levels raise moderately. CONCLUSIONS: These results demonstrate that nitric oxide (NO) from iNOS is involved in hepatotoxicity induced by both mycobacterial infection and endotoxin effects upon BCG infection and that inhibition of NO from iNOS protects from liver injuries.

QuantiFERON-TB Gold assay for the diagnosis of latent tuberculosis infection.

Tuberculin skin test (TST) has been used for 100 years for the diagnosis of latent tuberculosis (TB) infection (LTBI). In recent years, increasing interest in the diagnosis of TB has led to the development of new assays. QuantiFERON-TB Gold (QFT-G) is an IFN-gamma-release assay that measures the release of interferon after stimulation in vitro by Mycobacterium tuberculosis antigens. The main advantage of this assay with respect to TST is the lack of crossreaction with bacillus Calmette-Guérin and most nontuberculous mycobacteria. QFT-G also eliminates the need for the patient to return for test reading in 48-72 h. In the immunocompromised host and in pediatric populations, studies suggest that the QFT-G better correlates with the risk of TB than the TST, but data remain inconclusive. In contrast to TST, there are no prospective studies regarding the association of the QFT-G result and the risk for development of TB. Given its advantages, the QFT-G may become the standard test for the diagnosis of LTBI.

Infecção por micobactérias de crescimento rápido após procedimentos videocirúrgicos - a hipótese do glutaraldeído

Between August 2006 and February 2007, in the state of Rio de Janeiro, Brazil, a massive outbreak of RGM infections after video laparoscopy was mainly associated to the recently described Mycobacterium massiliense species. All confirmed and probable cases reports described the use of high-level disinfection of medical devices by using 2% glutaraldehyde (2% GA) for 30 min before the surgical procedures. We investigated the susceptibility of the M. massiliense isolates recovered during the outbreak to high-level disinfection after 30 min, 1h, 6h and 10h of exposure to the commercial disinfectants. Reference strains for official mycobactericidal tests such as Mycobacterium abscessus, Mycobacterium bovis, Mycobacterium chelonae, Mycobacterium neoaurum and Mycobacterium smegmatis were included as controls. Although all the reference strains were eliminated in 30 min of exposure to 2% GA, we observed the recovery of all M. massiliense clinical isolates even after 10h of exposure. This study suggests that failures in high-level disinfection and the high tolerance of these M. massiliense clinical strains to the 2% GA were strongly associated to the magnitude of the outbreak.

Tuberculose bovina no Estado da Paraíba: estudo retrospectivo

O objetivo do presente trabalho foi determinar a frequência de propriedades positivas (focos) e de animais positivos para a tuberculose bovina no Estado da Paraíba. Foram utilizados dados da Agência de Defesa Agropecuária do Estado, coletados de suas 23 microrregiões, durante o período de janeiro de 2008 a julho de 2009. Durante esse período, foram examinadas 10.963 propriedades e 54.472 bovinos foram submetidos ao teste de tuberculinização. Para o diagnóstico foi utilizada, como prova de triagem, a tuberculinização cervical simples para gado de leite e a tuberculinização na prega caudal para gado de corte; como prova confirmatória foi utilizada a tuberculinização cervical comparativa. Uma propriedade foi considerada foco quando apresentou pelo menos um animal soropositivo. Das propriedades investigadas, 62 (0,57%) apresentaram pelo menos um animal positivo e dos animais analisados, 136 (0,25%) foram positivos. Houve diferença significativa (p<0,001) na proporção de fêmeas (0,32%) e machos (0,04%) positivos. A despeito da baixa freqüência de focos de brucelose e de animais soropositivos, é necessária a condução de medidas que incluem a conscientização dos produtores, fiscalização nas barreiras sanitárias e levantamentos periódicos da situação epidemiológica desta doença, principalmente nas microrregiões com maior frequência da infecção, com o objetivo de evitar, ou pelo menos minimizar, a disseminação do agente.

Parameter estimation and use of gamma interferon assay for the diagnosis of bovine tuberculosis in Brazil

This study aimed to evaluate the interference of tuberculin test on the gamma-interferon (INFg) assay, to estimate the sensitivity and specificity of the INFg assay in Brazilian conditions, and to simulate multiple testing using the comparative tuberculin test and the INFg assay. Three hundred-fifty cattle from two TB-free and two TB-infected herds were submitted to the comparative tuberculin test and the INFg assay. The comparative tuberculin test was performed using avian and bovine PPD. The INFg assay was performed by the BovigamTM kit (CSL Veterinary, Australia), according to the manufacturer's specifications. Sensitivity and specificity of the INFg assay were assessed by a Bayesian latent class model. These diagnostic parameters were also estimate for multiple testing. The results of INFg assay on D0 and D3 after the comparative tuberculin test were compared by the McNemar's test and kappa statistics. Results of mean optical density from INFg assay on both days were similar. Sensitivity and specificity of the INFg assay showed results varying (95% confidence intervals) from 72 to 100% and 74 to 100% respectively. Sensitivity of parallel testing was over 97.5%, while specificity of serial testing was over 99.7%. The INFg assay proved to be a very useful diagnostic method.

Ocorrência e caracterização da tuberculose em caprinos leiteiros criados no estado de Pernambuco

Acreditou-se durante muito tempo que a espécie caprina era resistente à infecção por Mycobacterium bovis, porém tal hipótese foi desconsiderada quando relatos da enfermidade surgiram em vários países. No entanto, ainda permanecem desconhecidas certas características da tuberculose em caprinos e suas implicações na saúde pública e caprinocultura nacional. Objetivou-se com este trabalho descrever os aspectos nosológicos, radiológicos, anátomo-histopatológicos, baciloscópicos e biomoleculares da tuberculose em caprinos leiteiros com doença respiratória, naturalmente infectados e procedentes do estado de Pernambuco. Para isso foram tuberculinizadas 442 cabras com sintomas respiratórios e, destas, 3,4% (15/442) foram consideradas positivas ao teste. Dos animais positivos, sete foram monitorados clinicamente durante 12 meses, descrevendo-se os achados obtidos. O agente etiológico foi identificado através da reação em cadeia da polimerase, por amplificação de sequências genômicas do Complexo Mycobacterium tuberculosis e posteriormente de Mycobacterium bovis. Este é o primeiro diagnóstico molecular com caracterização do envolvimento do Mycobacterium bovis na tuberculose caprina no Brasil.

Uso de métodos complementares na inspeção post mortem de carcaças com suspeita de tuberculose bovina

O objetivo foi utilizar métodos complementares de diagnóstico (histopatológicos, bacteriológicos e moleculares), no julgamento de lesões suspeitas de tuberculose observadas durante a inspeção post mortem de rotina em abatedouros. Foi acompanhado o abate e a inspeção de 41.193 bovinos, sadios ao exame ante mortem, em sete abatedouros no estado de Mato Grosso. Carcaças de 198 (0,48%) animais apresentaram lesões, sendo 182 (92,0%) classificadas como granulomatosas ou piogranulomatosas na avaliação histopatológica. Entretanto, na baciloscopia, não foi evidenciada a presença de bacilo álcool-ácido resistente (BAAR). Mycobacterium bovis foi isolado em três (1,5%) lesões, provenientes de linfonodos retrofaringeanos de bovinos com até três anos de idade. Quando usado a PCR múltipla (m-PCR) diretamente nos fragmentos de tecido, detectou-se a presença de DNA de M. bovis em 14 (7,0%) lesões, incluindo as três amostras identificadas na análise bacteriológica. O julgamento das lesões pelo exame macroscópico concordou em 93,0% (184/198) com os resultados obtidos por meio da PCR. A fim de evitar equívocos durante a avaliação, principalmente das lesões paucibacilares, como as encontradas neste estudo, recomenda-se a utilização de testes complementares rápidos e confirmatórios. A m-PCR, associada à inspeção post mortem de rotina, demonstrou ser uma técnica promissora para a vigilância da tuberculose bovina em abatedouros, contribuindo para o sucesso do programa de erradicação da tuberculose bovina.

Prevalência de anticorpos anti-Toxoplasma gondii em búfalos (Bubalus bubalis) no Estado do Pará

O objetivo do estudo foi conhecer a prevalência sorológica de Toxoplasma gondii em búfalos (Bubalus bubalis) do Estado do Pará, Brasil. Foram selecionados randomicamente 319 bubalinos distribuídos em sete municípios da Ilha do Marajó. Para efeito comparativo também foram avaliados 128 bubalinos pertencentes a cinco municípios do Estado do Pará. A prevalência sorológica de Toxoplasma gondii foi avaliada pelo Ensaio de Imunoadsorção Enzimático Indireto (iELISA). As amostras diagnósticadas como positivas no iELISA foram submetidas a Reação de Imunofluorescência Indireta (RIFI). Foram avaliados os fatores de risco: localidade, raça, gestação, co-infecção por Brucella abortus e co-infecção por Mycobacterium bovis. As frequências de animais positivos no iELISA para T. gondii foram comparadas pelo teste de Qui-quadrado (χ2) com 95% de confiabilidade. As variáveis com p<0,2 foram submetidos à análise de regressão logística, sendo o modelo construído baseado no teste da "odds ratios". A prevalência de T. gondii observada no iELISA foi de 41,6% (186/447). Na RIFI, 86,5% (161/186) das amostram positivas no iELISA tiveram sua positividade para T. gondii confirmada. A prevalência média nos municípios da Ilha do Marajo e do Continente foi de 32% (103/319) e 55% (70/128), respectivamente. Os municípios que apresentaram as maiores prevalências foram Soure (53%) e Salvaterra (49%) na Ilha do Marajó e Castanhal (55%) e Tailândia (50%) no Continente. Os fatores de risco raça e co-infecção por Brucella abortus ou Mycobacterium bovis não influenciaram na prevalência de T. gondii. Além disso, animais gestantes foram 57% mais positivos para T. gondii do que animais não gestantes. A circulação de anticorpos é um indicativo da presença do agente da toxoplasmose em búfalos no Estado do Pará. Esses achados representam um risco não apenas para os animais de produção, mas à saúde pública, como uma fonte de infecção.

Análise de detecção de cluster na caracterização espaço-temporal da tuberculose bovina no estado da Bahia

A tuberculose bovina (BTB) é uma enfermidade causada pela infecção pelo Mycobacterium bovis que acomete o homem e diversas espécies de mamíferos. A BTB tem grande importância por causar prejuízos econômicos nas regiões infectadas e por seu impacto na saúde pública. Foi realizado inquérito epidemiológico no Estado da Bahia, entre 2008 e 2010, com o objetivo de estimar a prevalência e conhecer a distribuição espaço temporal da enfermidade. O Estado foi estratificado em quatro regiões, cada uma com características epidemiológicas e demográficas homogêneas representativas de formas de produção pecuária. Um total de 18.810 cabeças com idade superior a 2 anos foi amostrado em 1350 propriedades. O teste cervical comparativo foi aplicado em cada animal selecionado, sendo considerados positivos os animais reagentes positivos ou duas vezes inconclusivos. Latitude e Longitude foram tomadas para cada propriedade amostrada com o auxilio do aparelho de Global Positioning System (GPS). O teste de Cuzick-and-Edwards e a análise de rastreio espacial (spatial scan statistic) foram utilizados para identificar qualquer agrupamento espacial de BTB. A prevalência de rebanho na Bahia, indicando a proporção de propriedades foco, foi de 1,6% (IC 95%: 1,0% - 2,69% por região). Nenhuma evidência significativa (P<0.05) de aglomeração espacial ou clustering foi detectada, possivelmente devido à baixa prevalência da doença. Estes resultados sugerem que a BTB tem baixa prevalência no estado da Bahia e que, nestas condições epidemiológicas, os focos encontrados não podem ser explicados por fatores espacialmente estruturados.

Múltiplas estirpes de isolados de Mycobacteriumbovis identificados por tipagem molecular em bovinos abatidos em matadouros-frigoríficos

O objetivo do presente trabalho foi utilizar métodos bacteriológicos e moleculares para a identificação do Mycobacteriumbovis em lesões observadas em carcaças de bovinos durante a inspeção postmortem de rotina em matadouros-frigoríficos com serviço de inspeção oficial. Foi acompanhado o abate e a inspeção de 825.394 bovinos, sadios ao exame ante mortem pelo serviço de inspeção oficial em dez matadouros-frigoríficos do estado da Bahia. Carcaça de 180 bovinos apresentaram lesões sugestivas de tuberculose e por outras linfadenites. No isolamento bacteriano, 25 amostras apresentaram crescimento disgônico de colônias de coloração creme-amareladas em meio de cultura Stonebrink-Leslie. Desses isolados, 14 foram identificados como M. bovis PCR multiplex e pela técnica do spoligotyping foram discriminados oito diferentes espoligotipos do M. bovis, sendo sete descritos na literatura e um novo spoligotipo sem descrição anterior. O espoligotipo majoritário foi o SB0121, com cinco amostras, sendo descrito no Brasil e em outros países, seguidos por dois clusters, SB295 e SB1055, com dois isolados cada. O espoligotipo SB1145 e SB1648 foram referidos apenas no Brasil e Dinamarca, respectivamente. O espoligotipo SB140 já foi encontrado no Brasil, Argentina, Uruguai e Paraguai. Estes resultados demonstram que os espoligotipos obtidos são compartilhados, até o momento, entre estados brasileiros e entre países da América Latina e Europa. Sendo assim, a discriminação molecular de isolados de M. bovis através do Spoligotyping constitui-se numa ferramenta para estudos epidemiológicos da tuberculose bovina no Estado da Bahia.