Comparative pathogenicity of Coxsackievirus A16 circulating and noncirculating strains in vitro and in a neonatal mouse model

An enterovirus 71 (EV71) vaccine for the prevention of hand, foot, and mouth disease (HMFD) is available, but it is not known whether the EV71 vaccine cross-protects against Coxsackievirus (CV) infection. Furthermore, although an inactivated circulating CVA16 Changchun 024 (CC024) strain vaccine candidate is effective in newborn mice, the CC024 strain causes severe lesions in muscle and lung tissues. Therefore, an effective CV vaccine with improved pathogenic safety is needed. The aim of this study was to evaluate the in vivo safety and in vitro replication capability of a noncirculating CVA16 SHZH05 strain. The replication capacity of circulating CVA16 strains CC024, CC045, CC090 and CC163 and the noncirculating SHZH05 strain was evaluated by cytopathic effect in different cell lines. The replication capacity and pathogenicity of the CC024 and SHZH05 strains were also evaluated in a neonatal mouse model. Histopathological and viral load analyses demonstrated that the SHZH05 strain had an in vitro replication capacity comparable to the four CC strains. The CC024, but not the SHZH05 strain, became distributed in a variety of tissues and caused severe lesions and mortality in neonatal mice. The differences in replication capacity and in vivo pathogenicity of the CC024 and SHZH05 strains may result from differences in the nucleotide and amino acid sequences of viral functional polyproteins P1, P2 and P3. Our findings suggest that the noncirculating SHZH05 strain may be a safer CV vaccine candidate than the CC024 strain.

Relating Crevassing to Non-Linear Strain in the Floating Part of Jakobshavn Isbrae, West Greenland

Jakobshavn Isbrae is a major ice stream that drains the west-central Greenland ice sheet and becomes afloat in Jakobshavn Isfiord (69degreesN, 49degreesW), where it has maintained the world's fastest-known sustained velocity and calving rate (7 km a(-1)) for at least four decades. The floating portion is approximately 12 km long and 6 km wide. Surface elevations and motion vectors were determined photogrammetrically for about 500 crevasses on the floating ice, and adjacent grounded ice, using aerial photographs obtained 2 weeks apart in July 1985. Surface strain rates were computed from a mesh of 399 quadrilateral elements having velocity measurements at each corner. It is shown that heavy crevassing of floating ice invalidates the assumptions of linear strain theory that (i) surface strain in the floating ice is homogeneous in both space and time, (ii) the squares and products of strain components are nil, and (iii) first- and second-order rotation components are small compared to strain components. Therefore, strain rates and rotation rates were also computed using non-linear strain theory. The percentage difference between computed linear and non-linear second invariants of strain rate per element were greatest (mostly in the range 40-70%) where crevassing is greatest. Isopleths of strain rate parallel and transverse to flow and elevation isopleths relate crevassing to known and inferred pinning points.

The neuraminidase gene is present in the non-toxigenic Vibrio cholerae Amazonia strain: a different allele in comparison to the pandemic strains

The neuraminidase gene, nanH, is present in the O1, non-toxigenic Vibrio cholerae Amazonia strain. Its location has been assigned to a 150 kb NotI DNA fragment, with the use of pulsed-field gel electrophoresis and DNA hybridization. This NotI fragment is positioned inside 630 kb SfiI and 1900 kb I-CeuI fragments of chromosome 1. Association of the pathogenicity island VPI-2, carrying nanH and other genes, with toxigenic strains has been described by other authors. The presence of nanH in a non-toxigenic strain is an exception to this rule. The Amazonia strain nanH was sequenced (Genbank accession No. AY825932) and compared to available V. cholerae sequences. The sequence is different from those of pandemic strains, with 72 nucleotide substitutions. This is the first description of an O1 strain with a different nanH allele. The most variable domain of the Amazonia NanH is the second lectin wing, comprising 13 out of 17 amino acid substitutions. Based on the presence of nanH in the same region of the genome, and similarity of the adjacent sequences to VPI-2 sequences, it is proposed that the pathogenicity island VPI-2 is present in this strain.

On the Rule of Mixtures for Predicting Stress-Softening and Residual Strain Effects in Biological Tissues and Biocompatible Materials

In this work, we use the rule of mixtures to develop an equivalent material model in which the total strain energy density is split into the isotropic part related to the matrix component and the anisotropic energy contribution related to the fiber effects. For the isotropic energy part, we select the amended non-Gaussian strain energy density model, while the energy fiber effects are added by considering the equivalent anisotropic volumetric fraction contribution, as well as the isotropized representation form of the eight-chain energy model that accounts for the material anisotropic effects. Furthermore, our proposed material model uses a phenomenological non-monotonous softening function that predicts stress softening effects and has an energy term, derived from the pseudo-elasticity theory, that accounts for residual strain deformations. The model’s theoretical predictions are compared with experimental data collected from human vaginal tissues, mice skin, poly(glycolide-co-caprolactone) (PGC25 3-0) and polypropylene suture materials and tracheal and brain human tissues. In all cases examined here, our equivalent material model closely follows stress-softening and residual strain effects exhibited by experimental data

Analysis of creep strain during tensile fatigue of cortical bone

During fatigue tests of cortical bone specimens, at the unload portion of the cycle (zero stress) non-zero strains occur and progressively accumulate as the test progresses. This non-zero strain is hypothesised to be mostly, if not entirely, describable as creep. This work examines the rate of accumulation of this strain and quantifies its stress dependency. A published relationship determined from creep tests of cortical bone (Journal of Biomechanics 21 (1988) 623) is combined with knowledge of the stress history during fatigue testing to derive an expression for the amount of creep strain in fatigue tests. Fatigue tests on 31 bone samples from four individuals showed strong correlations between creep strain rate and both stress and “normalised stress” (σ/E) during tensile fatigue testing (0–T). Combined results were good (r2=0.78) and differences between the various individuals, in particular, vanished when effects were examined against normalised stress values. Constants of the regression showed equivalence to constants derived in creep tests. The universality of the results, with respect to four different individuals of both sexes, shows great promise for use in computational models of fatigue in bone structures.

Epidemiology of Brucellosis and Q Fever in Linked Human and Animal Populations in Northern Togo

BACKGROUND: Although brucellosis (Brucella spp.) and Q Fever (Coxiella burnetii) are zoonoses of global importance, very little high quality data are available from West Africa. METHODS/PRINCIPAL FINDINGS: A serosurvey was conducted in Togo's main livestock-raising zone in 2011 in 25 randomly selected villages, including 683 people, 596 cattle, 465 sheep and 221 goats. Additionally, 464 transhumant cattle from Burkina Faso were sampled in 2012. The serological analyses performed were the Rose Bengal Test and ELISA for brucellosis and ELISA and the immunofluorescence assay (IFA) for Q Fever Brucellosis did not appear to pose a major human health problem in the study zone, with only 7 seropositive participants. B. abortus was isolated from 3 bovine hygroma samples, and is likely to be the predominant circulating strain. This may explain the observed seropositivity amongst village cattle (9.2%, 95%CI:4.3-18.6%) and transhumant cattle (7.3%, 95%CI:3.5-14.7%), with an absence of seropositive small ruminants. Exposure of livestock and people to C. burnetii was common, potentially influenced by cultural factors. People of Fulani ethnicity had greater livestock contact and a significantly higher seroprevalence than other ethnic groups (Fulani: 45.5%, 95%CI:37.7-53.6%; non-Fulani: 27.1%, 95%CI:20.6-34.7%). Appropriate diagnostic test cut-off values in endemic settings requires further investigation. Both brucellosis and Q Fever appeared to impact on livestock production. Seropositive cows were more likely to have aborted a foetus during the previous year than seronegative cows, when adjusted for age. This odds was 3.8 times higher (95%CI: 1.2-12.1) for brucellosis and 6.7 times higher (95%CI: 1.3-34.8) for Q Fever. CONCLUSIONS: This is the first epidemiological study of zoonoses in Togo in linked human and animal populations, providing much needed data for West Africa. Exposure to Brucella and C. burnetii is common but further research is needed into the clinical and economic impact.

Interferon-gamma and interleukin-4 mRNA expression by peripheral blood mononuclear cells from pregnant and non-pregnant cattle seropositive for bovine viral diarrhea virus

The acceptance of the fetal allograft by pregnant women and mice seems to be associated with a shift from a Th 1 dominated to a Th 2 dominated immune response to certain infectious agents. The goal of this study was to examine cytokine expression in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) from cattle immune to bovine viral diarrhea virus (BVDV) to determine whether pregnancy also has an influence on the type of immune response in this species. Forty-six heifers and cows between 14 months and 13 years of age were included in this study. Twenty-four were seropositive and 22 seronegative for BVDV. Eleven of the seropositive animals and 11 of the seronegative animals were in the eighth month of gestation, the remaining animals were virgin heifers. PBMC from these animals were analyzed for Interferon (IFN)-gamma and Interleukin (IL)-4 mRNA expression by real-time RT-PCR after stimulation with a non-cytopathic strain of BVDV. Additionally, an ELISA was performed to measure IFN-gamma in the supernatants of stimulated cell cultures. In BVDV seropositive animals, IFN-gamma mRNA levels were significantly higher than in BVDV seronegative animals and there was a significant positive correlation between the changes in IFN-gamma and IL-4 mRNA expression. There was, however, no significant difference in IFN-gamma and IL-4 mRNA levels between pregnant and non-pregnant animals. These results are inconsistent with BVDV inducing a Th1 or Th2 biased immune response. Furthermore, a shift in the cytokine pattern during bovine pregnancy was not evident.

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.

Wave expansion of CD(34+) progenitor cells in the spleen in rodent malaria

Defense against malaria depends upon amplification of the spleen structure and function for the clearance of parasitized red blood cells (pRBC). We studied the distribution and amount of CD(34+) cells in the spleens of mice infected with rodent malaria. We sought to identify these cells in the spleen and determine their relationship to infection. C57BL/6J mice were infected with self-resolving, Plasmodium chabaudi CR, or one of the lethal rodent malaria strains, P. chabaudi AJ and P. berghei ANKA. We then recorded parasitemia, mortality, and the presence of CD(34+) cells in spleen, as determined by immunohistochemistry and flow cytometry. In the non-lethal strain, the spleen structure was maintained during amplification, but disrupted in lethal models. The abundance of CD(34+) cells increased in the red pulp on the 4th and 6th days p.i. in all models, and subsided on the 8th day p.i. Faint CD(34+) staining on the 8th day p.i., was probably due to differentiation of committed cell lineages. In this work, increase of spleen CD(34+) cells did not correlate with infection control. (c) 2009 Published by Elsevier Inc.

Characterization by restriction fragment length polymorphism and sequence analysis of field and vaccine strains of infectious laryngotracheitis virus involved in severe outbreaks

At the end of 2002 and throughout 2003, there was a severe outbreak of infectious laryngotracheitis (ILT) in an intensive production area of commercial hens in the Sao Paulo State of Brazil. ILT virus was isolated from 28 flocks, and 21 isolates were genotyped by polymerase chain reaction and restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) using four genes and eight restriction enzymes, and by partial sequencing of the infected cell protein 4 (ICP4) and thymidine kinase (TK) genes. Three groups resulted from the combinations of PCR-RFLP patterns: 19 field isolates formed Group I, and the remaining two isolates together with the chicken embryo origin (CEO) vaccine strains formed Group II. Group III comprised the tissue-culture origin (TCO) vaccine strain by itself. The PCR-RFLP results agreed with the sequencing results of two ICP4 gene fragments. The ICP4 gene sequence analysis showed that the 19 field isolates classified into Group I by RFLP-PCR were identical among themselves, but were different to the TCO and CEO vaccines. The two Group II isolates could not be distinguished from one of the CEO vaccines. The nucleotide and amino acid sequence analyses discriminated between the Brazilian and non-Brazilian isolates, as well as between the TCO and CEO vaccines. Sequence analysis of the TK gene enabled classification of the field isolates (Group I) as virulent and non-vaccine. This work shows that the severe ILT outbreak was caused by a highly virulent, non-vaccine strain.

In vitro cell activating properties of the composite ribosomal vaccine D53

D53 (RibomuntyR) is a composite vaccine made of immunogenic ribosomes from 4 bacterial species (Klebsiella pneumoniae, Haemophilus influenzae, Streptococcus pyogenes and Streptococcus pneumoniae) associated with a membrane proteoglycan from a non encapsulated strain of Klebsiella pneumoniae. D53 is a potent inducer of interleukin-1 production by mouse BALB/c spleen cells as shown by the C3H/HeJ thymocyte co-stimulation assay. Furthermore D53 triggers DNA synthesis by mouse spleen cells and induces the maturation of B lymphocytes into immunoglobulin secreting cells. Polyclonal B cell activation by D53 was readily achieved in the C3H/HeJ strain which is deficient in its response to E. coli lipopolysaccharide. The proliferative response to D53 was abrogated by removal of B cells from the spleen cell suspension, but it was not altered after depletion of T cells or adherent cells. D53 induced polyclonal B cell activation of spleen cells from athymic nude mice and from CBA/N mice. Each component of D53 induced polyclona B cell activation except ribosomes from Streptococcus pneumoniae. Each triggered Interleukin-1 synthesis except ribosomes from Klebsiella penumoniae. These in vitro properties may account for some of the in vivo immunostimulating properties of this composite vaccine.

Utilisation en tomoscintigraphie d'anticorps monoclonaux radio-marqués pour la détection chez l'homme des cancers digestifs et des cancers médullaires de la thyroïde

Two 131-Iodine radiolabelled monoclonal antibodies were used to perform tomoscintigraphy in 42 patients: 11 patients bearing medullary thyroid cancers and 19 patients bearing gastrointestinal cancers received an antibody directed against carcino-embryonic antigen; 12 patients bearing gastro-intestinal cancers received an antibody directed against a non circulating antigen expressed by human colorectal cancers cell lines. Tomoscintigraphy is particularly useful for analysing the complex biodistribution of radiolabelled antibodies and the low contrast images encountered in immunoscintigraphy; the problems related to the true positive rate and to the clinical specificity of the method are discussed.

Allelic diversity and population structure in Vibrio cholerae O139 Bengal based on nucleotide sequence analysis

Comparative analysis of gene fragments of six housekeeping loci, distributed around the two chromosomes of Vibrio cholerae, has been carried out for a collection of 29 V. cholerae O139 Bengal strains isolated from India during the first epidemic period (1992 to 1993). A toxigenic O1 ElTor strain from the seventh pandemic and an environmental non-O1/non-O139 strain were also included in this study. All loci studied were polymorphic, with a small number of polymorphic sites in the sequenced fragments. The genetic diversity determined for our O139 population is concordant with a previous multilocus enzyme electrophoresis study in which we analyzed the same V. cholerae O139 strains. In both studies we have found a higher genetic diversity than reported previously in other molecular studies. The results of the present work showed that O139 strains clustered in several lineages of the dendrogram generated from the matrix of allelic mismatches between the different genotypes, a finding which does not support the hypothesis previously reported that the O139 serogroup is a unique clone. The statistical analysis performed in the V. cholerae O139 isolates suggested a clonal population structure. Moreover, the application of the Sawyer's test and split decomposition to detect intragenic recombination in the sequenced gene fragments did not indicate the existence of recombination in our O139 population.

Influenza in children – Diagnosis, treatment and prevention

Background: The burden of influenza on children is substantial. Although mortality rates are low, the incidence of influenza is highest in children, among whom also complications are frequent. A more accurate recognition of influenza in children could enable the rational use of antiviral drugs and help to avoid unnecessary courses of antibiotics. Limited data exists on the efficacy of oseltamivir treatment and the trivalent inactivated influenza vaccine (TIV) in children. Aims and methods: We sought for signs and symptoms that could help clinicians to diagnose influenza on clinical grounds in a case-control study in children <13 years of age. We further assessed the feasibility of different diagnostics methods during the early stage of the illness in children aged 1-3 years. The efficacy of early oseltamivir treatment (started <24h from the onset of symptoms) was evaluated in a randomized controlled trial (RCT) conducted in children 1-3 years of age, and the effectiveness of TIV to prevent laboratory-confirmed influenza was determined in a prospective, observational cohort study conducted among children aged 9 months to 3 years of age. Results: Fever was the only symptom predicting influenza in children. The sensitivity of conventionally used laboratory methods to detect influenza during the first 24h of illness was 92%. The sensitivity of the influenza rapid test in the same setting was 90% for influenza A and 25% for influenza B. Early oseltamivir treatment shortened the duration of the illness in children with influenza A by 3.5-4.0 days, but no efficacy was observed against influenza B. The effectiveness of TIV was 84% against the wellmatched influenza A, while no effectiveness against the mismatched influenza B was observed. Conclusions: Laboratory diagnostics are needed for a reliable diagnosis of influenza in children and were found sensitive already during the early stage of the illness. Early oseltamivir treatment was highly effective against influenza A, but no efficacy was seen against influenza B. TIV is effective also in young children if a good match between the vaccine and circulating strain is achieved.

HelF, a suppressor of RNAi mediated gene silencing in Dictyostelium discoideum

RNA interference (RNAi) is a recently discovered process, in which double stranded RNA (dsRNA) triggers the homology-dependant degradation of cognate messenger RNA (mRNA). In a search for new components of the RNAi machinery in Dictyostelium, a new gene was identified, which was called helF. HelF is a putative RNA helicase, which shows a high homology to the helicase domain of Dicer, to the helicase domain of Dictyostelium RdRP and to the C. elegans gene drh-1, that codes for a dicer related DExH-box RNA helicase, which is required for RNAi. The aim of the present Ph.D. work was to investigate the role of HelF in PTGS, either induced by RNAi or asRNA. A genomic disruption of the helF gene was performed, which resulted in a distinct mutant morphology in late development. The cellular localization of the protein was elucidated by creating a HelF-GFP fusion protein, which was found to be localized in speckles in the nucleus. The involvement of HelF in the RNAi mechanism was studied. For this purpose, RNAi was induced by transformation of RNAi hairpin constructs against four endogenous genes in wild type and HelF- cells. The silencing efficiency was strongly enhanced in the HelF K.O. strain in comparison with the wild type. One gene, which could not be silenced in the wild type background, was successfully silenced in HelF-. When the helF gene was disrupted in a secondary transformation in a non-silenced strain, the silencing efficiency was strongly improved, a phenomenon named here “retrosilencing”. Transcriptional run-on experiments revealed that the enhanced gene silencing in HelF- was a posttranscriptional event, and that the silencing efficiency depended on the transcription levels of hairpin RNAs. In HelF-, the threshold level of hairpin transcription required for efficient silencing was dramatically lowered. The RNAi-mediated silencing was accompanied by the production of siRNAs; however, their amount did not depend on the level of hairpin transcription. These results indicated that HelF is a natural suppressor of RNAi in Dictyostelium. In contrast, asRNA mediated gene silencing was not enhanced in the HelF K.O, as shown for three tested genes. These results confirmed previous observations (H. Martens and W. Nellen, unpublished) that although similar, RNAi and asRNA mediated gene silencing mechanisms differ in their requirements for specific proteins. In order to characterize the function of the HelF protein on a molecular level and to study its interactions with other RNAi components, in vitro experiments were performed. Besides the DEAH-helicase domain, HelF contains a double-stranded RNA binding domain (dsRBD) at its N-terminus, which showed high similarity to the dsRBD domain of Dicer A from Dictyostelium. The ability of the recombinant dsRBDs from HelF and Dicer A to bind dsRNA was examined and compared. It was shown by gel-shift assays that both HelF-dsRBD and Dicer-dsRBD could bind directly to long dsRNAs. However, HelF-dsRBD bound more efficiently to dsRNA with imperfect matches than to perfect dsRNA. Both dsRBDs bound specifically to a pre-miRNA substrate (pre-let-7). The results suggested that most probably there were two binding sites for the proteins on the pre-miRNA substrate. Moreover, it was shown that HelF-dsRBD and Dicer-dsRBD have siRNA-binding activity. The affinities of the two dsRBDs to the pre-let-7 substrate were also examined by plasmon surface resonance analyses, which revealed a 9-fold higher binding affinity of the Dicer-dsRBD to pre-let-7 compared to that of the HelF-dsRBD. The binding of HelF-dsRBD to the pre-let-7 was impaired in the presence of Mg2+, while the Dicer-dsRBD interaction with pre-let-7 was not influenced by the presence of Mg2+. The results obtained in this thesis can be used to postulate a model for HelF function. In this, HelF acts as a nuclear suppressor of RNAi in wild type cells by recognition and binding of dsRNA substrates. The protein might act as a surveillance system to avoid RNAi initiation by fortuitous dsRNA formation or low abundance of dsRNA trigger. If the protein acts as an RNA helicase, it could unwind fold-back structures in the nucleus and thus lead to decreased RNAi efficiency. A knock-out of HelF would result in initiation of the RNAi pathway even by low levels of dsRNA. The exact molecular function of the protein in the RNAi mechanism still has to be elucidated. RNA interferenz (RNAi) ist ein in jüngster Zeit entdeckter Mechanismus, bei dem doppelsträngige RNA Moleküle (dsRNA) eine Homologie-abhängige Degradation einer verwandten messenger-RNA (mRNA) auslösen. Auf der Suche nach neuen Komponenten der RNAi-Maschinerie in Dictyostelium konnte ein neues Gen (helF) identifiziert werden. HelF ist eine putative RNA-Helikase mit einer hohen Homologie zur Helikasedomäne der bekannten Dicerproteine, der Helikasedomäne der Dictyostelium RdRP und zu dem C. elegans Gen drh-1, welches für eine Dicer-bezogene DExH-box RNA Helikase codiert, die am RNAi-Mechanismus beteiligt ist. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Funktion von HelF im Zusammenhang des RNAi oder asRNA induzierten PTGS zu untersuchen. Es wurde eine Unterbrechung des helF-Gens auf genomischer Ebene (K.O.) vorgenommen, was bei den Mutanten zu einer veränderten Morphologie in der späten Entwicklung führte. Die Lokalisation des Proteins in der Zelle konnte mit Hilfe einer GFP-Fusion analysiert werden und kleinen Bereichen innerhalb des Nukleus zugewiesen werden. Im Weiteren wurde der Einfluss von HelF auf den RNAi-Mechanismus untersucht. Zu diesem Zweck wurde RNAi durch Einbringen von RNAi Hairpin-Konstrukten gegen vier endogene Gene im Wiltypstamm und der HelF--Mutante induziert. Im Vergleich zum Wildtypstamm konnte im HelF--Mutantenstamm eine stark erhöhte „Silencing“-Effizienz nachgewiesen werden. Ein Gen, welches nach RNAi Initiation im Wildtypstamm unverändert blieb, konnte im HelF--Mutantenstamm erfolgreich stillgelegt werden. Durch sekundäres Einführen einer Gendisruption im helF-Locus in einen Stamm, in welchem ein Gen nicht stillgelegt werden konnte, wurde die Effizienz des Stilllegens deutlich erhöht. Dieses Phänomen wurde hier erstmals als „Retrosilencing“ beschrieben. Mit Hilfe von transkriptionellen run-on Experimenten konnte belegt werden, dass es sich bei dieser erhöhten Stilllegungseffizienz um ein posttranskriptionelles Ereignis handelte, wobei die Stillegungseffizienz von der Transkriptionsstärke der Hairpin RNAs abhängt. Für die HelF--Mutanten konnte gezeigt werden, dass der Schwellenwert zum Auslösen eines effizienten Stillegens dramatisch abgesenkt war. Obwohl die RNAi-vermittelte Genstilllegung immer mit der Produktion von siRNAs einhergeht, war die Menge der siRNAs nicht abhängig von dem Expressionsniveau des Hairpin-Konstruktes. Diese Ergebnisse legen nahe, dass es sich bei der HelF um einen natürlichen Suppressor des RNAi-Mechanismus in Dictyostelium handelt. Im Gegensatz hierzu war die as-vermittelte Stilllegung von drei untersuchten Genen im HelF-K.O. im Vergleich zum Wildyp unverändert. Diese Ergebnisse bestätigten frühere Beobachtungen (H. Martens und W. Nellen, unveröffentlicht), wonach die Mechanismen für RNAi und asRNA-vermittelte Genstilllegung unterschiedliche spezifische Proteine benötigen. Um die Funktion des HelF-Proteins auf der molekularen Ebene genauer zu charakterisieren und die Interaktion mit anderen RNAi-Komponenten zu untersuchen, wurden in vitro Versuche durchgeführt. Das HelF-Protein enthält, neben der DEAH-Helikase-Domäne eine N-terminale Doppelstrang RNA bindende Domäne (dsRBD) mit einer hohen Ähnlichkeit zu der dsRBD des Dicer A aus Dictyostelium. Die dsRNA-Bindungsaktivität der beiden dsRBDs aus HelF und Dicer A wurde analysiert und verglichen. Es konnte mithilfe von Gel-Retardationsanalysen gezeigt werden, dass sowohl HelF-dsRBD als auch Dicer-dsRBD direkt an lange dsRNAs binden können. Hierbei zeigte sich, dass die HelF-dsRBD eine höhere Affinität zu einem imperfekten RNA-Doppelstrang besitzt, als zu einer perfekt gepaarten dsRNA. Für beide dsRBDs konnte eine spezifische Bindung an ein pre-miRNA Substrat nachgewiesen werden (pre-let-7). Dieses Ergebnis legt nah, dass es zwei Bindestellen für die Proteine auf dem pre-miRNA Substrat gibt. Überdies hinaus konnte gezeigt werden, dass die dsRBDs beider Proteine eine siRNA bindende Aktivität besitzen. Die Affinität beider dsRBDs an das pre-let-7 Substrat wurde weiterhin mit Hilfe der Plasmon Oberflächen Resonanz untersucht. Hierbei konnte eine 9-fach höhere Bindeaffinität der Dicer-dsRBD im Vergleich zur HelF-dsRBD nachgewiesen werden. Während die Bindung der HelF-dsRBD an das pre-let-7 durch die Anwesenheit von Mg2+ beeinträchtigt war, zeigte sich kein Einfluß von Mg2+ auf das Bindeverhalten der Dicer-dsRBD. Mit Hilfe der in dieser Arbeit gewonnen Ergebnisse lässt sich ein Model für die Funktion von HelF postulieren. In diesem Model wirkt HelF durch Erkennen und Binden von dsRNA Substraten als Suppressor von der RNAi im Kern. Das Protein kann als Überwachungsystem gegen eine irrtümliche Auslösung von RNAi wirken, die durch zufällige dsRNA Faltungen oder eine zu geringe Häufigkeit der siRNAs hervorgerufen sein könnte. Falls das Protein eine Helikase-Aktivität besitzt, könnte es rückgefaltete RNA Strukturen im Kern auflösen, was sich in einer verringerten RNAi-Effizienz wiederspiegelt. Durch Ausschalten des helF-Gens würde nach diesem Modell eine erfolgreiche Auslösung von RNAi schon bei sehr geringer Mengen an dsRNA möglich werden. Das Modell erlaubt, die exakte molekulare Funktion des HelF-Proteins im RNAi-Mechanismus weiter zu untersuchen.