A Translational Murine Model of Sub-Lethal Intoxication with Shiga Toxin 2 Reveals Novel Ultrastructural Findings in the Brain Striatum

Infection by Shiga toxin-producing Escherichia coli causes hemorrhagic colitis, hemolytic uremic syndrome (HUS), acute renal failure, and also central nervous system complications in around 30% of the children affected. Besides, neurological deficits are one of the most unrepairable and untreatable outcomes of HUS. Study of the striatum is relevant because basal ganglia are one of the brain areas most commonly affected in patients that have suffered from HUS and since the deleterious effects of a sub-lethal dose of Shiga toxin have never been studied in the striatum, the purpose of this study was to attempt to simulate an infection by Shiga toxin-producing E. coli in a murine model. To this end, intravenous administration of a sub-lethal dose of Shiga toxin 2 (0.5 ηg per mouse) was used and the correlation between neurological manifestations and ultrastructural changes in striatal brain cells was studied in detail. Neurological manifestations included significant motor behavior abnormalities in spontaneous motor activity, gait, pelvic elevation and hind limb activity eight days after administration of the toxin. Transmission electron microscopy revealed that the toxin caused early perivascular edema two days after administration, as well as significant damage in astrocytes four days after administration and significant damage in neurons and oligodendrocytes eight days after administration. Interrupted synapses and mast cell extravasation were also found eight days after administration of the toxin. We thus conclude that the chronological order of events observed in the striatum could explain the neurological disorders found eight days after administration of the toxin.Fil: Tironi Farinati, Alicia Carla Flavia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Ciencias Fisiológicas. Laboratorio de Fisiopatogenia; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Geoghegan, Patricia A.. Ministerio de Salud de la Nación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud; ArgentinaFil: Cangelosi, Adriana. Ministerio de Salud de la Nación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud; ArgentinaFil: Pinto, Alipio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Fisiología. Laboratorio de Neurofisiopatología; ArgentinaFil: Loidl, Cesar Fabian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencias.;Fil: Goldstein, Jorge. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Fisiología. Laboratorio de Neurofisiopatología; Argentin

Marine Biodiversity in the Caribbean: Regional Estimates and Distribution Patterns

This paper provides an analysis of the distribution patterns of marine biodiversity and summarizes the major activities of the Census of Marine Life program in the Caribbean region. The coastal Caribbean region is a large marine ecosystem (LME) characterized by coral reefs, mangroves, and seagrasses, but including other environments, such as sandy beaches and rocky shores. These tropical ecosystems incorporate a high diversity of associated flora and fauna, and the nations that border the Caribbean collectively encompass a major global marine biodiversity hot spot. We analyze the state of knowledge of marine biodiversity based on the geographic distribution of georeferenced species records and regional taxonomic lists. A total of 12,046 marine species are reported in this paper for the Caribbean region. These include representatives from 31 animal phyla, two plant phyla, one group of Chromista, and three groups of Protoctista. Sampling effort has been greatest in shallow, nearshore waters, where there is relatively good coverage of species records; offshore and deep environments have been less studied. Additionally, we found that the currently accepted classification of marine ecoregions of the Caribbean did not apply for the benthic distributions of five relatively well known taxonomic groups. Coastal species richness tends to concentrate along the Antillean arc (Cuba to the southernmost Antilles) and the northern coast of South America (Venezuela – Colombia), while no pattern can be observed in the deep sea with the available data. Several factors make it impossible to determine the extent to which these distribution patterns accurately reflect the true situation for marine biodiversity in general: (1) highly localized concentrations of collecting effort and a lack of collecting in many areas and ecosystems, (2) high variability among collecting methods, (3) limited taxonomic expertise for many groups, and (4) differing levels of activity in the study of different taxa

Aislamiento y caracterización de la miotoxina I del complejo Bothrops Neuwiedi (Yarará chica)

Fil: Geoghegan, Patricia Andrea. ANLIS Dr.C.G.Malbrán. Centro Nacional de Control de Calidad de Biológicos. Servicio Inmunoterapéuticos; Argentina.Fil: Laucella, Susana. ANLIS Dr.C.G.Malbrán. Instituto Nacional de Parasitología; Argentina.En Argentina más del 97% de los accidentes ponzoñosos son producidos por el género Bothrops, siendo el Complejo Bothrops neuwiedi una de las de mayor incidencia. El envenenamiento por esta especie es similar al descripto para otras especies Bothrops de América, presentando en el individuo accidentado daño tisular considerable: dolor, inflamación, edema, exudación, mionecrosis, problemas en la coagulación y hemorragias importantes. Una proteína básica se aisló del veneno entero del Complejo Bothrops neuwiedi por cromatografía de intercambio iónico y RP-HPLC, la que se denominó Miotoxina I. Esta proteína provocó edema, miotoxicidad local cuando se la ensayó en ratones, citotoxicidad en cultivos celulares y alteración a nivel de la coagulación sanguínea, con potencia comparable al de otros venenos del género Bothrops. Con el objeto de determinar en qué medida esta toxina era importante en el daño que provoca el veneno entero de BnC cuando se produce un accidente ofídico, se caracterizó la misma a nivel bioquímico determinando las siguientes actividades: letal, necrótica, hemorrágica, miotóxica, edematizante, desfibrinogenante, citotóxica y enzimática (fosfolipasa A2). Al inyectar dosis de hasta 4,4 mg/ kg de peso de ratón por vía endovenosa, se observó que la toxina no era letal, a su vez no produjo necrosis ni hemorragia, como se observa cuando se inyecta el veneno BnC crudo, tampoco se detectó actividad fosfolipasa A2 cuando se la ensayó sobre fosfolípidos de yema de huevo. Sin embargo sí se observó un aumento de la enzima cretinina kinasa (CK) debido al daño producido en tejido muscular y de la enzima lactato deshidrogenasa (LDH) cuando se la inoculó a líneas celulares endoteliales (t-END) y mioblastos (C2C12) de ratón, observándose un daño en la monocapa celular a partir de las 3H de inoculada la toxina. A nivel sanguíneo se pudo determinar que esta nueva toxina posee actividad anticoagulante en un porcentaje menor al que provoca el veneno entero cuando es inoculado. Con el fin de determinar su peso molecular se realizó una electroforesis en gel de poliacrilamida con dodecyl sulfato de sodio, donde se observó que la Miotoxina I de BnC aparecía, al colorear el gel, como un homodímero de 15 kD. Al realizar una inmunodifusión en gel de agarosa, se observó que existe un patrón de identidad antigénica parcial entre esta nueva Miotoxina aislada y la Miotoxina II del veneno de la especie Bothrops asper de Costa Rica. A su vez, se secuenció los primeros 40 residuos aminoacídicos de esta Miotoxina lo que demostró una alta homología con varias miotoxinas fosfolipasas A2 clase II, de la familia de las Lys-49, de crotálidos. Estos resultados en conjunto sugieren que esta toxina es un nuevo miembro de las fosfolipasas A2 Lys-49, con actividades: miotóxica, citolítica e inflamatoria por inducción de edema y con actividad anticoagulante probablemente por el consumo de fibrinógeno en el torrente sanguíneo

Aislamiento y caracterización de la miotoxina I del complejo Bothrops Neuwiedi (Yarará chica)

Fil: Geoghegan, Patricia Andrea. ANLIS Dr.C.G.Malbrán. Centro Nacional de Control de Calidad de Biológicos. Servicio Inmunoterapéuticos; Argentina.Fil: Laucella, Susana. ANLIS Dr.C.G.Malbrán. Instituto Nacional de Parasitología; Argentina.En Argentina más del 97% de los accidentes ponzoñosos son producidos por el género Bothrops, siendo el Complejo Bothrops neuwiedi una de las de mayor incidencia. El envenenamiento por esta especie es similar al descripto para otras especies Bothrops de América, presentando en el individuo accidentado daño tisular considerable: dolor, inflamación, edema, exudación, mionecrosis, problemas en la coagulación y hemorragias importantes. Una proteína básica se aisló del veneno entero del Complejo Bothrops neuwiedi por cromatografía de intercambio iónico y RP-HPLC, la que se denominó Miotoxina I. Esta proteína provocó edema, miotoxicidad local cuando se la ensayó en ratones, citotoxicidad en cultivos celulares y alteración a nivel de la coagulación sanguínea, con potencia comparable al de otros venenos del género Bothrops. Con el objeto de determinar en qué medida esta toxina era importante en el daño que provoca el veneno entero de BnC cuando se produce un accidente ofídico, se caracterizó la misma a nivel bioquímico determinando las siguientes actividades: letal, necrótica, hemorrágica, miotóxica, edematizante, desfibrinogenante, citotóxica y enzimática (fosfolipasa A2). Al inyectar dosis de hasta 4,4 mg/ kg de peso de ratón por vía endovenosa, se observó que la toxina no era letal, a su vez no produjo necrosis ni hemorragia, como se observa cuando se inyecta el veneno BnC crudo, tampoco se detectó actividad fosfolipasa A2 cuando se la ensayó sobre fosfolípidos de yema de huevo. Sin embargo sí se observó un aumento de la enzima cretinina kinasa (CK) debido al daño producido en tejido muscular y de la enzima lactato deshidrogenasa (LDH) cuando se la inoculó a líneas celulares endoteliales (t-END) y mioblastos (C2C12) de ratón, observándose un daño en la monocapa celular a partir de las 3H de inoculada la toxina. A nivel sanguíneo se pudo determinar que esta nueva toxina posee actividad anticoagulante en un porcentaje menor al que provoca el veneno entero cuando es inoculado. Con el fin de determinar su peso molecular se realizó una electroforesis en gel de poliacrilamida con dodecyl sulfato de sodio, donde se observó que la Miotoxina I de BnC aparecía, al colorear el gel, como un homodímero de 15 kD. Al realizar una inmunodifusión en gel de agarosa, se observó que existe un patrón de identidad antigénica parcial entre esta nueva Miotoxina aislada y la Miotoxina II del veneno de la especie Bothrops asper de Costa Rica. A su vez, se secuenció los primeros 40 residuos aminoacídicos de esta Miotoxina lo que demostró una alta homología con varias miotoxinas fosfolipasas A2 clase II, de la familia de las Lys-49, de crotálidos. Estos resultados en conjunto sugieren que esta toxina es un nuevo miembro de las fosfolipasas A2 Lys-49, con actividades: miotóxica, citolítica e inflamatoria por inducción de edema y con actividad anticoagulante probablemente por el consumo de fibrinógeno en el torrente sanguíneo

Dexamethasone prevents motor deficits and neurovascular damage produced by shiga toxin 2 and lipopolysaccharide in the mouse striatum

Shiga toxin 2 (Stx2) from enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) causes bloody diarrhea and Hemolytic Uremic Syndrome (HUS) that may derive to fatal neurological outcomes. Neurological abnormalities in the striatum are frequently observed in affected patients and in studies with animal models while motor disorders are usually associated with pyramidal and extra pyramidal systems. A translational murine model of encephalopathy was employed to demonstrate that systemic administration of a sublethal dose of Stx2 damaged the striatal microvasculature and astrocytes, increase the blood brain barrier permeability and caused neuronal degeneration. All these events were aggravated by lipopolysaccharide (LPS). The injury observed in the striatum coincided with locomotor behavioral alterations. The anti-inflammatory Dexamethasone resulted to prevent the observed neurologic and clinical signs, proving to be an effective drug. Therefore, the present work demonstrates that: (i) systemic sub-lethal Stx2 damages the striatal neurovascular unit as it succeeds to pass through the blood brain barrier. (ii) This damage is aggravated by the contribution of LPS which is also produced and secreted by EHEC, and (iii) the observed neurological alterations may be prevented by an anti-inflammatory treatment.Fil: Vasconcelos Esteves Pinto, Alipio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Cangelosi, Adriana. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorio e Instituto de Salud “Dr. C. G. Malbrán”; ArgentinaFil: Geoghegan, Patricia A.. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorio e Instituto de Salud “Dr. C. G. Malbrán”; ArgentinaFil: Goldstein Raij, Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; Argentin

A translational murine model of sub-lethal intoxication with Shiga toxin 2 reveals novel ultrastructural findings in the brain striatum.

Infection by Shiga toxin-producing Escherichia coli causes hemorrhagic colitis, hemolytic uremic syndrome (HUS), acute renal failure, and also central nervous system complications in around 30% of the children affected. Besides, neurological deficits are one of the most unrepairable and untreatable outcomes of HUS. Study of the striatum is relevant because basal ganglia are one of the brain areas most commonly affected in patients that have suffered from HUS and since the deleterious effects of a sub-lethal dose of Shiga toxin have never been studied in the striatum, the purpose of this study was to attempt to simulate an infection by Shiga toxin-producing E. coli in a murine model. To this end, intravenous administration of a sub-lethal dose of Shiga toxin 2 (0.5 ηg per mouse) was used and the correlation between neurological manifestations and ultrastructural changes in striatal brain cells was studied in detail. Neurological manifestations included significant motor behavior abnormalities in spontaneous motor activity, gait, pelvic elevation and hind limb activity eight days after administration of the toxin. Transmission electron microscopy revealed that the toxin caused early perivascular edema two days after administration, as well as significant damage in astrocytes four days after administration and significant damage in neurons and oligodendrocytes eight days after administration. Interrupted synapses and mast cell extravasation were also found eight days after administration of the toxin. We thus conclude that the chronological order of events observed in the striatum could explain the neurological disorders found eight days after administration of the toxin

Identification of a Second Raccoon-Associated Polyomavirus

Raccoon polyomavirus 1 (RacPyV1) is the suspected cause of an outbreak of fatal brain tumors among raccoons (Procyon lotor) in the western United States. Spleen samples from Georgia raccoons were screened for polyomaviruses. Although RacPyV1 was not detected, a previously unknown polyomavirus, which we designate RacPyV2, was identified and sequenced

Identification of a Second Raccoon-Associated Polyomavirus

Raccoon polyomavirus 1 (RacPyV1) is the suspected cause of an outbreak of fatal brain tumors among raccoons (Procyon lotor) in the western United States. Spleen samples from Georgia raccoons were screened for polyomaviruses. Although RacPyV1 was not detected, a previously unknown polyomavirus, which we designate RacPyV2, was identified and sequenced

Antibodies anti-Shiga toxin 2 B subunit from chicken egg yolk: isolation, purification and neutralization efficacy

Fil: Parma, Y. R. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias. Instituto de Patobiología; Argentina.Fil: Chacana, Pablo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias. Instituto de Virología; Argentina.Fil: Rogé, Ariel. ANLIS Dr.C.G.Malbrán. Instituto Nacional de Productos de Biológicos. Servicio Sueros y Antígenos; Argentina.Fil: Kahl, A. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias. Instituto de Virología; Argentina.Fil: Cangelosi, Adriana. ANLIS Dr.C.G.Malbrán. Centro Nacional de Control de Calidad de Biológicos. Servicio de Inmunoterapéuticos; Argentina.Fil: Geoghegan, Patricia A. ANLIS Dr.C.G.Malbrán. Centro Nacional de Control de Calidad de Biológicos. Servicio de Inmunoterapéuticos; Argentina.Fil: Lucchesi, P. M. A. Universidad Nacional del Centro. Facultad de Ciencias Veterinarias. Departamento de Sanidad Animal y Medicina Preventiva. Laboratorio Inmunoquímica y biotecnología; Argentina.Fil: Fernández-Miyakawa, Mariano. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias. Instituto de Patobiología; Argentina.Shiga toxins (Stx1 and Stx2) are the main virulence factors of enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), a foodborne pathogen associated with diarrhea, hemorrhagic colitis and hemolytic uremic syndrome. The aim of this study was to evaluate the antibodies against Stx2 obtained from egg yolks of laying hens immunized with a recombinant Stx2B subunit. A high specific response in serum was observed 25 days after the first immunization and IgY antibodies were extracted from day 47th and purified from egg yolk. A concentration of 0.84 mg of total IgY/ml of egg yolk was obtained, of which 8% were antigen specific. The ability of anti-Stx2B IgY to recognize Stx2B and Stx2 either in solid-phase or in solution were evaluated and compared with anti-Stx2B rabbit antibodies by Western blotting and ELISA. The protective efficacy of IgY against Stx2 was determined by in vitro and in vivo experiments. The results show that IgY was able to recognize Stx2B and Stx2 in denatured conditions, attached to a solid-phase and free in solution. The anti-Stx2B IgY could effectively block the biological activity of Stx2 on Vero cells and protect mice from Stx2 challenge. The data suggest that immunization of hens with Stx2B could be a strategy to obtain at low cost a relatively high concentration of anti-Stx2 egg yolk IgY, able to neutralize Stx2 lethal activity. IgY technology could be an useful tool for research, diagnosis and therapy of EHEC infection