Functional analysis of the murine T lymphocyte immune response to a protozoan parasite, Leishmania tropica

The results presented in this review summarize a seirs of experiments designed to characterize the murine T cell imune response to the protozoan parasite Leishmania tropica. Enriched T cell populations and T cell clones specific for L. tropica antigens were derived from lymph nodes of primed mice and maintained in continous culture in vitro. These T lymphocytes were shown (A) to express the Lyt 1+ 3- cell surface phenotype, (B) to proliferate specifically in vitro in response to parasite antigens, together with a source of irradiated syngeneic macrophages, (C) to transfer antigen-specific delayed-type hypersensitivity (DTH) responses to normal syngeneic mice, (D) to induce specific activation of parasitized macrophages in vitro resulting in the destruction of intracellular parasites, (E) to provide specific helper activity for antibody responses in vitro in a hapten-carrier system. Protection studies using these defiened T cell populations should allow the characterization of parasite antigen(s) implicated in the induction of cellular immune responses beneficial for the host.

Characterization of a Leishmania tropica antigen that detects immune responses in Desert Storm viscerotropic leishmaniasis patients.

A chronic debilitating parasitic infection, viscerotropic leishmaniasis (VTL), has been described in Operation Desert Storm veterans. Diagnosis of this disease, caused by Leishmania tropica, has been difficult due to low or absent specific immune responses in traditional assays. We report the cloning and characterization of two genomic fragments encoding portions of a single 210-kDa L. tropica protein useful for the diagnosis of VTL in U.S. military personnel. The recombinant proteins encoded by these fragments, recombinant (r) Lt-1 and rLt-2, contain a 33-amino acid repeat that reacts with sera from Desert Storm VTL patients and with sera from L. tropica-infected patients with cutaneous leishmaniasis. Antibody reactivities to rLt-1 indicated a bias toward IgG2 in VTL patient sera. Peripheral blood mononuclear cells from VTL patients produced interferon gamma, but not interleukin 4 or 10, in response to rLt-1. No cytokine production was observed in response to parasite lysate. The results indicate that specific leishmanial antigens may be used to detect immune responses in VTL patients with chronic infections.

Characterization of a surface metalloprotease from Herpetomonas samuelpessoai and comparison with Leishmania major promastigote surface protease.

The monogenetic kinetoplastid protozoan parasite Herpetomonas samuelpessoai expresses a surface-exposed metalloprotease. Comparable to the Leishmania promastigote surface protease, or PSP, the protease of Herpetomonas is active at the surface of fixed and live organisms, and both enzymes display an identical cleavage specificity toward a nonapeptide substrate. The protease was enriched 440 times by partition into Triton X-114 followed by 2 steps of anion exchange chromatography. The 56-kDa enzyme is inhibited by the metal chelator 1,10-phenanthroline and is susceptible to cleavage by glycosyl-phosphatidylinositol phospholipase C (GPI-PLC). The conservation of an identical surface protease activity in these monogenetic and digenetic trypanosomatids suggests that the enzyme has a physiological function in the promastigote (insect) stage of these parasites.

Leishmania major: differential regulation of the surface metalloprotease in amastigote and promastigote stages.

During its life cycle, the protozoan parasite Leishmania major alternates from an intracellular amastigote form in the mammalian host to a flagellated promastigote form in the insect vector. The expression of the surface metalloprotease (PSP) during differentiation in vitro was investigated by Western and Northern blots, by immunoprecipitation of cells metabolically labeled with [35S]methionine or labeled at the surface with radioactive iodine, and by quantification of the proteolytic activity in substrate-containing polyacrylamide gels. We report that the surface metalloprotease is down-regulated at both the mRNA and the protein level in amastigotes, where it represents less than 1% of the equivalent proteolytic activity detected in promastigotes. A significant amount of mRNA is detected 4 hr after the onset of differentiation. The expression of the protease begins at that time and reaches steady state 8 hr later. The synthesis of PSP precedes the complete morphological differentiation to the promastigote stage and the appearance of the lipophosphoglycan, another major promastigote surface component. In contrast to PSP, a family of mercaptoethanol-activated proteases present in the amastigote exists only at a reduced level in the promastigote. The confinement of the surface metalloprotease to the insect stage of the parasite suggests that it has no physiological function in the parasitism maintenance of mammalian host macrophages.

Structure of the glycosyl-phosphatidylinositol membrane anchor of the Leishmania major promastigote surface protease.

In common with many other plasma membrane glycoproteins of eukaryotic origin, the promastigote surface protease (PSP) of the protozoan parasite Leishmania contains a glycosyl-phosphatidylinositol (GPI) membrane anchor. The GPI anchor of Leishmania major PSP was purified following proteolysis of the PSP and analyzed by two-dimensional 1H-1H NMR, compositional and methylation linkage analyses, chemical and enzymatic modifications, and amino acid sequencing. From these results, the structure of the GPI-containing peptide was found to be Asp-Gly-Gly-Asn-ethanolamine-PO4-6Man alpha 1-6Man alpha 1-4GlcN alpha 1-6myo-inositol-1-PO4-(1-alkyl-2-acyl-glycerol). The glycan structure is identical to the conserved glycan core regions of the GPI anchor of Trypanosoma brucei variant surface glycoprotein and rat brain Thy-1 antigen, supporting the notion that this portion of GPIs are highly conserved. The phosphatidylinositol moiety of the PSP anchor is unusual, containing a fully saturated, unbranched 1-O-alkyl chain (mainly C24:0) and a mixture of fully saturated unbranched 2-O-acyl chains (C12:0, C14:0, C16:0, and C18:0). This lipid composition differs significantly from those of the GPIs of T. brucei variant surface glycoprotein and mammalian erythrocyte acetylcholinesterase but is similar to that of a family of glycosylated phosphoinositides found uniquely in Leishmania.

Immunology of Dermatophytosis

The immune response to infection by dermatophytes ranges from a non-specific host mechanism to a humoral and cell-mediated immune response. The currently accepted view is that a cell-mediated immune response is responsible for the control of dermatophytosis. Indeed, some individuals develop a chronic or recurrent infection mediated by the suppression of a cell-mediated immune response. The immune response to Trichophyton is unusual in that this fungus can elicit both immediate hypersensitivity (IH) and delayed-type hypersensitivity (DTH) in different individuals when they are submitted to a skin test reaction. Understanding the nature and function of the immune response to dermatophytes is an exciting challenge that might lead to novel approaches in the treatment and immunological prophylaxis of dermatophytosis.

Zinc Sulphate in the Treatment of Cutaneous Leishmaniasis: an in Vitro and Animal Study

This study was designed to evaluate the effectiveness of zinc sulphate both in vitro and in an animal model against both strains of old world cutaneous leishmaniasis. The in vitro sensitivities of promastigotes and axenic amastigotes of both Leishmania major and L. tropica to zinc sulphate was determined, the LD50 calculated and compared to the standard treatment for cutaneous leishmaniasis pentavalent antimony compounds. The results show that the two forms of both strains were sensitive to zinc sulphate and their respective LD50 were lower compared to the pentavalent antimony compound. Furthermore the sensitivities of the forms of both strains were tested using a simple slide method and compared to results of the standard method. To confirm this result, zinc sulphate was administered orally to mice infected with cutaneous leishmaniasis both therapeutically and prophylactically. Results showed that oral zinc sulphate was effective in both treatment and prophylaxis for cutaneous leishmaniasis. These results encourage the use of oral zinc sulphate in the treatment of cutaneous leishmaniasis clinically.

TESA-blot for the diagnosis of Chagas disease in dogs from co-endemic regions for Trypanosoma cruzi, Trypanosoma evansi and Leishmania chagasi

We standardized serodiagnosis of dogs infected with Trypanosoma cruzi using TESA (trypomastigote excreted-secreted antigen)-blot developed for human Chagas disease. TESA-blot showed 100% sensitivity and specificity. In contrast, ELISA using TESA (TESA-ELISA) or epimastigotes (epi-ELISA) as antigen yielded 100% sensitivity but specificity of 94.1% and 49.4%, respectively. When used in field studies in an endemic region for Chagas disease, visceral leishmaniasis and Trypanosoma evansi (Mato Grosso do Sul state, Central Brazil), positivities were 9.3% for TESA-blot, 10.7% for TESA-ELISA and 32% for epi-ELISA. Dogs from a non-endemic region for these infections (Rondonia state, western Amazonia) where T cruzi is enzootic showed positivity of 4.5% for TESA-blot and epi-ELISA and 6.8% for TESA-ELISA. Sera from urban dogs from Santos, Sao Paulo, where these diseases are absent, yielded negative results. TESA-blot was the only method that distinguished dogs infected with T cruzi from those infected with Leishmania chagasi and/or Trypanosoma evansi. (C) 2009 Published by Elsevier B.V.

Estudo dos flebótomos (Diptera, Phlebotominae), vectores de Leishmania sp. No Concelho de Torres Novas, Portugal

Estudo dos flebótomos (Diptera, Phlebotominae), vectores de Leishmania sp. no Concelho de Torres Novas, Portugal. Sofia Isabel Martins Branco PALAVRAS-CHAVE: flebótomos, bioecologia, Leishmania, Torres Novas, Portugal. Os flebótomos são insectos vectores de vários agentes patogénicos, dos quais se destacam os protozoários do Género Leishmania. Em Portugal, as leishmanioses, canina e humana, são causadas por L. infantum, sendo o cão o principal reservatório e Phlebotomus perniciosus e P. ariasi os vectores comprovados do parasita. São conhecidos três focos de doença, mas casos de leishmaniose canina têm sido reportados em outras regiões nas quais se desconhecem as espécies flebotomínicas presentes e respectivas taxas de infecção. Neste trabalho, efectuou-se a primeira prospecção flebotomínica no Concelho de Torres Novas, Distrito de Santarém, localizado na região Centro de Portugal. Os principais objectivos foram determinar a fauna flebotomínica do Concelho, os aspectos bioecológicos, as taxas de infecção por Leishmania e os factores de risco para a transmissão vectorial. De Junho a Novembro de 2010, 275 biótopos foram prospectados com armadilhas CDC. As capturas foram realizadas em 91 localidades, nas 17 freguesias do Concelho, e incluíram habitats domésticos, peridomésticos e silváticos. Os exemplares capturados foram identificados morfologicamente, as fêmeas utilizadas para detecção molecular de DNA de Leishmania e identificação das refeições sanguíneas. Análises de regressão simples e múltipla foram utilizadas para avaliação dos factores de risco para a presença das várias espécies flebotomínicas. Testes não paramétricos foram usados para comparar densidades. Dos 1262 flebótomos capturados, quatro espécies foram assinaladas com as seguintes abundâncias relativas: P. perniciosus 73,69%, P. ariasi 8,16%, P. sergenti 6,58% e Sergentomyia minuta 11,57%. Em 82% das localidades prospectadas foi detectada pelo menos uma espécie flebotomínica e em 71,4% destas foi capturada pelo menos uma das espécies comprovadamente vectoras de L. infantum. P. perniciosus foi assinalado em todas as 17 freguesias do Concelho. Os factores de risco identificados foram: temperaturas elevadas e humidades relativas baixas, locais abrigados e ausência de vento forte, presença de pinheiros como vegetação dominante, biótopos peridomésticos, particularmente currais de ovelhas e coelheiras, ou na proximidade de ovelhas, aves de capoeira e ninhos com andorinhas. A taxa de infecção flebotomínica por L. infantum foi de 4% para P. ariasi e de 0,32% para o total de fêmeas capturadas. A maioria das fêmeas para as quais se identificou a origem da refeição sanguínea pertencia a P. perniciosus. Esta espécie apresentou um comportamento oportunista, alimentando-se numa grande variedade de hospedeiros vertebrados. A elevada abundância e distribuição das espécies vectoras, juntamente com a seroprevalência de Leishmania nos cães do Distrito (5-10%), e a captura de uma fêmea grávida de P. ariasi (infectante), sugerem que o Concelho de Torres Novas é um foco de leishmaniose no país. A maior abundância relativa de P. sergenti, comparando com prospecções realizadas noutras áreas da região Centro de Portugal, sugere que este potencial vector esteja a expandir-se para latitudes mais elevadas, aumentando o risco de introdução de L. tropica no território, por contacto com imigrantes ou viajantes infectados de áreas endémicas. A monitorização flebotomínica, e dos hospedeiros vertebrados, deverá ser continuada no Concelho para que medidas eficazes de controlo possam ser definidas e implementadas.

Risco de introdução de novas espécies de Leishmania na Região do Algarve

As leishmanioses são doenças parasitárias causadas por protozoários do género Leishmania, transmitidas pela picada de flebótomos fêmeas e que causam uma elevada morbilidade e mortalidade em África, América Latina, Ásia, e na Região Mediterrânica. A vigilância da prevalência das leishmanias e dos respectivos vectores, nas regiões endémicas e envolventes, são cruciais para prever o risco de introdução e disseminação de novas espécies de Leishmania que poderão dar origem a novos focos de doença(s). A monitorização da infecção por Leishmania nos flebótomos é importante para a compreensão da eco-epidemiologia e avaliação de programas de controlo. Por outro lado, a transmissão de Leishmania pode envolver um elevado número de hospedeiros vertebrados que podem ser identificados através da análise das refeições hemáticas dos vectores. A Região do Algarve é considerada um foco endémico de leishmaniose(s), humana e canina, desde a década de 1980. O principal objectivo deste estudo foi actualizar a distribuição, a abundância relativa, a densidade e outros aspectos vectoriais das espécies flebotomínicas na Região Algarvia para uma possível aplicação na vigilância epidemiológica. De Maio a Novembro de 2007, foram capturados 1595 flebótomos, de ambos os sexos, através de armadilhas luminosas tipo CDC, em 175 biótopos. Foram identificadas quatro espécies flebotomínicas: Phlebotomus perniciosus, P. ariasi, P. sergenti e Sergentomyia minuta. Após identificação realizaram-se PCRs com alvo no (i) kDNA e na região ITS-1 para detecção da presença de DNA de Leishmania nos flebótomos e (ii) gene do citocromo B mitocondrial para análise das refeições hemáticas. A presença de uma fêmea de P. perniciosus infectada com L. infantum (taxa de infecção total de 0,12%) demonstrou que o Algarve continua a ser um foco de leishmaniose. A presença de P. sergenti e P. papatasi (esta última, encontrada em estudos anteriores) poderão constituir indicadores de risco de introdução/disseminação de L. tropica e L. major devido à mobilidade de turistas e imigrantes (e outros) de áreas endémicas para esta região. A realização, pela primeira vez em Portugal, de uma técnica de biologia molecular para estudo das preferências hemáticas, demonstrou ser uma ferramenta útil, que no futuro poderá eventualmente contribuir para verificar se os vectores apresentam capacidade de adaptação a novos hospedeiros vertebrados.

Estudo dos flebótomos (Diptera, Phlebotominae), vectores de Leishmania sp. No Concelho de Torres Novas, Portugal

Os flebótomos são insectos vectores de vários agentes patogénicos, dos quais se destacam os protozoários do Género Leishmania. Em Portugal, as leishmanioses, canina e humana, são causadas por L. infantum, sendo o cão o principal reservatório e Phlebotomus perniciosus e P. ariasi os vectores comprovados do parasita. São conhecidos três focos de doença, mas casos de leishmaniose canina têm sido reportados em outras regiões nas quais se desconhecem as espécies flebotomínicas presentes e respectivas taxas de infecção. Neste trabalho, efectuou-se a primeira prospecção flebotomínica no Concelho de Torres Novas, Distrito de Santarém, localizado na região Centro de Portugal. Os principais objectivos foram determinar a fauna flebotomínica do Concelho, os aspectos bioecológicos, as taxas de infecção por Leishmania e os factores de risco para a transmissão vectorial. De Junho a Novembro de 2010, 275 biótopos foram prospectados com armadilhas CDC. As capturas foram realizadas em 91 localidades, nas 17 freguesias do Concelho, e incluíram habitats domésticos, peridomésticos e silváticos. Os exemplares capturados foram identificados morfologicamente, as fêmeas utilizadas para detecção molecular de DNA de Leishmania e identificação das refeições sanguíneas. Análises de regressão simples e múltipla foram utilizadas para avaliação dos factores de risco para a presença das várias espécies flebotomínicas. Testes não paramétricos foram usados para comparar densidades. Dos 1262 flebótomos capturados, quatro espécies foram assinaladas com as seguintes abundâncias relativas: P. perniciosus 73,69%, P. ariasi 8,16%, P. sergenti 6,58% e Sergentomyia minuta 11,57%. Em 82% das localidades prospectadas foi detectada pelo menos uma espécie flebotomínica e em 71,4% destas foi capturada pelo menos uma das espécies comprovadamente vectoras de L. infantum. P. perniciosus foi assinalado em todas as 17 freguesias do Concelho. Os factores de risco identificados foram: temperaturas elevadas e humidades relativas baixas, locais abrigados e ausência de vento forte, presença de pinheiros como vegetação dominante, biótopos peridomésticos, particularmente currais de ovelhas e coelheiras, ou na proximidade de ovelhas, aves de capoeira e ninhos com andorinhas. A taxa de infecção flebotomínica por L. infantum foi de 4% para P. ariasi e de 0,32% para o total de fêmeas capturadas. A maioria das fêmeas para as quais se identificou a origem da refeição sanguínea pertencia a P. perniciosus. Esta espécie apresentou um comportamento oportunista, alimentando-se numa grande variedade de hospedeiros vertebrados. A elevada abundância e distribuição das espécies vectoras, juntamente com a seroprevalência de Leishmania nos cães do Distrito (5-10%), e a captura de uma fêmea grávida de P. ariasi (infectante), sugerem que o Concelho de Torres Novas é um foco de leishmaniose no país. A maior abundância relativa de P. sergenti, comparando com prospecções realizadas noutras áreas da região Centro de Portugal, sugere que este potencial vector esteja a expandir-se para latitudes mais elevadas, aumentando o risco de introdução de L. tropica no território, por contacto com imigrantes ou viajantes infectados de áreas endémicas. A monitorização flebotomínica, e dos hospedeiros vertebrados, deverá ser continuada no Concelho para que medidas eficazes de controlo possam ser definidas e implementadas.

Detection of serum antibodies against Leishmania 94 kDa antigen in visceral and cutaneous leishmaniosis due to Leishmania infantum.

Leishmania promastigotes polypeptides are analyzed by immunoblotting with sera from patients infected with different Leishmania species and presenting visceral or cutaneous infections. These sera recognize Leishmania polypeptides in several molecular masses. The major findings of this study are as follow. 1) The Leishmania 94 kDa antigen, which is specifically recognized by all sera from L. infantum-infected patients with visceral infection, is recognized by some sera from L. infantum-infected patients presenting cutaneous infection. 2) All patients with cutaneous infections due to L. tropica, L. amazonensis, or L. guyanensis do not develop anti-94 kDa antibodies, whatever the Leishmania species used as antigens. 3) Difference in electrophoretic mobilities is seen between the 94 kDa antigen identified by sera from Leishmania infantum-infected patients, and the antigen both recognized by the Concavalin A lectin and a rabbit antiserum raised against deglycosylated Promastigote Surface Protease.

Species-specific identification of Leishmania in naturally infected sand flies captured in Mato Grosso do Sul State, Brazil

An increase in cutaneous and visceral leishmaniasis cases has been reported in recent years in the state of Mato Grosso do Sul, Brazil, and little is known to date about their etiological agents. An investigation into natural Leishmania infection of sand flies captured in this state between December 2003 and August 2004 was carried out. Mini-exon sequences were used as targets to identify Leishmania, and an RFLP technique was employed for those identified as belonging to the Viannia subgenus. Calculation of the minimal infection rate (MR) revealed that 1.6% of sand flies captured in the forest, peridomicile and intradomicile were positive. Six species were found to be infected by Leishmania (V.) braziliensis. Interestingly, two of the six species. Lutzomyia longipalpis and Nyssomyia whitmani, were captured in anthropic environments. The findings of this study constitute a useful tool for planning control measures against this disease in the State of Mato Grosso do Sul. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Active Transport of Glutamate in Leishmania (Leishmania) amazonensis

Leishmania spp. are the causative agents of leishmaniasis, a complex of diseases with a broad spectrum of clinical manifestations. Leishmania (Leishmania) amazonensis is a main etiological agent of diffuse cutaneous leishmaniasis. Leishmania spp., as other trypanosomatids, possess a metabolism based significantly on the consumption of amino acids. However, the transport of amino acids in these organisms remains poorly understood with few exceptions. Glutamate transport is an important biological process in many organisms. In the present work, the transport of glutamate is characterized. This process is performed by a single kinetic system (K-m=0.59 +/- 0.04 mM, V-max=0.123 +/- 0.003 nmol/min per 20 x 10(6) cells) showing an energy of activation of 52.38 +/- 4.7 kJ/mol and was shown to be partially inhibited by analogues, such as glutamine, aspartate, alpha-ketoglutarate and oxaloacetate, methionine, and alanine. The transport activity was sensitive to the extracellular concentration of H+ but not to Na+ or K+. However, unlike other amino acid transporters presently characterized, the treatment with specific ionophores confirmed the participation of a K+, and not H+ membrane gradient in the transport process.

TESA-blot for the diagnosis of Chagas disease in dogs from co-endemic regions for Trypanosoma cruzi, Trypanosoma evansi and Leishmania chagasi

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)