Gene expression study using real-time PCR identifies an NTR gene as a major marker of resistance to benznidazole in Trypanosoma cruzi

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Chagas disease is a neglected illness, with limited treatments, caused by the parasite <it>Trypanosoma cruzi</it>. Two drugs are prescribed to treat the disease, nifurtimox and benznidazole, which have been previously reported to have limited efficacy and the appearance of resistance by <it>T. cruzi</it>. Acquisition of drug-resistant phenotypes is a complex physiological process based on single or multiple changes of the genes involved, probably in its mechanisms of action.</p> <p>Results</p> <p>The differential genes expression of a sensitive <it>Trypanosoma cruzi </it>strain and its induced <it>in vitro </it>benznidazole-resistant phenotypes was studied. The stepwise increasing concentration of BZ in the parental strain generated five different resistant populations assessed by the IC₅₀ranging from 10.49 to 93.7 μM. The resistant populations maintained their phenotype when the BZ was depleted from the culture for many passages. Additionally, the benznidazole-resistant phenotypes presented a cross-resistance to nifurtimox but not to G418 sulfate. On the other hand, four of the five phenotypes resistant to different concentrations of drugs had different expression levels for the 12 genes evaluated by real-time PCR. However, in the most resistant phenotype (TcR5x), the levels of mRNA from these 12 genes and seven more were similar to the parental strain but not for NTR and OYE genes, which were down-regulated and over-expressed, respectively. The number of copies for these two genes was evaluated for the parental strain and the TcR5x phenotype, revealing that the NTR gene had lost a copy in this last phenotype. No changes were found in the enzyme activity of CPR and SOD in the most resistant population. Finally, there was no variability of genetic profiles among all the parasite populations evaluated by performing low-stringency single-specific primer PCR (LSSP-PCR) and random amplified polymorphic DNA RAPD techniques, indicating that no clonal selection or drastic genetic changes had occurred for the exposure to BZ.</p> <p>Conclusion</p> <p>Here, we propose NTR as the major marker of the appearance of resistance to BZ.</p

Prevención de la enfermedad de Chagas en clave de juventud

Hablar de la enfermedad de Chagas es algo poco habitual y extraño en un país como Colombia, el cual vive su cotidianidad dentro del complicado plexo relacional de los problemas sociales estructurales que agobian a los 44 millones de colombianos, entre ellos: desempleo, violencia, hambre, delincuencia, guerrilla, paramilitares, por citar algunos. Sin embargo, se hace necesario comenzar a trabajar desde la academia y con la comunidad para develar de una manera precisa el lastre que genera el Chagas, especialmente en las zonas donde se ha identificado la presencia de vectores y la seropositividad de algunas personas. Este sería el caso del Municipio de Mompóx, Departamento de Bolívar, Colombia, población con características endémicas para la presencia de la Tripanosomiasis Americana; de allí surge la necesidad de implementar una estrategia de prevención de la enfermedad apoyados en el público juvenil de la zona, de la mano de nuevos recursos tecnológicos. A partir de la implementación de herramientas de corte cualitativo y participativo con la población juvenil involucrada en el proyecto, se procedió al levantamiento de información relacionada con las concepciones existentes sobre el tema, y a partir de ello se generó un proceso de capacitación tendiente a la multiplicación de lo aprendido a través de la utilización de Tecnologías de Información y Comunicación (TIC). Actualmente nos encontramos en instancias avanzadas en el desarrollo del proyecto y hasta el momento, de manera sintética, observamos que los resultados del proceso iniciado se ven plasmados en: 80 Jóvenes de las comunidades intervenidas por el proyecto con conocimientos básicos sobre la problemática de la enfermedad de Chagas, asumiendo una responsabilidad generacional para con sus pares y con su comunidad para la prevención de esta enfermedad; utilización de TIC herramienta para la sensibilización y prevención de la enfermedad de Chagas.Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológico

Prevención de la enfermedad de Chagas en clave de juventud

Hablar de la enfermedad de Chagas es algo poco habitual y extraño en un país como Colombia, el cual vive su cotidianidad dentro del complicado plexo relacional de los problemas sociales estructurales que agobian a los 44 millones de colombianos, entre ellos: desempleo, violencia, hambre, delincuencia, guerrilla, paramilitares, por citar algunos. Sin embargo, se hace necesario comenzar a trabajar desde la academia y con la comunidad para develar de una manera precisa el lastre que genera el Chagas, especialmente en las zonas donde se ha identificado la presencia de vectores y la seropositividad de algunas personas. Este sería el caso del Municipio de Mompóx, Departamento de Bolívar, Colombia, población con características endémicas para la presencia de la Tripanosomiasis Americana; de allí surge la necesidad de implementar una estrategia de prevención de la enfermedad apoyados en el público juvenil de la zona, de la mano de nuevos recursos tecnológicos. A partir de la implementación de herramientas de corte cualitativo y participativo con la población juvenil involucrada en el proyecto, se procedió al levantamiento de información relacionada con las concepciones existentes sobre el tema, y a partir de ello se generó un proceso de capacitación tendiente a la multiplicación de lo aprendido a través de la utilización de Tecnologías de Información y Comunicación (TIC). Actualmente nos encontramos en instancias avanzadas en el desarrollo del proyecto y hasta el momento, de manera sintética, observamos que los resultados del proceso iniciado se ven plasmados en: 80 Jóvenes de las comunidades intervenidas por el proyecto con conocimientos básicos sobre la problemática de la enfermedad de Chagas, asumiendo una responsabilidad generacional para con sus pares y con su comunidad para la prevención de esta enfermedad; utilización de TIC herramienta para la sensibilización y prevención de la enfermedad de Chagas.Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológico

Prevención de la enfermedad de Chagas en clave de juventud

Hablar de la enfermedad de Chagas es algo poco habitual y extraño en un país como Colombia, el cual vive su cotidianidad dentro del complicado plexo relacional de los problemas sociales estructurales que agobian a los 44 millones de colombianos, entre ellos: desempleo, violencia, hambre, delincuencia, guerrilla, paramilitares, por citar algunos. Sin embargo, se hace necesario comenzar a trabajar desde la academia y con la comunidad para develar de una manera precisa el lastre que genera el Chagas, especialmente en las zonas donde se ha identificado la presencia de vectores y la seropositividad de algunas personas. Este sería el caso del Municipio de Mompóx, Departamento de Bolívar, Colombia, población con características endémicas para la presencia de la Tripanosomiasis Americana; de allí surge la necesidad de implementar una estrategia de prevención de la enfermedad apoyados en el público juvenil de la zona, de la mano de nuevos recursos tecnológicos. A partir de la implementación de herramientas de corte cualitativo y participativo con la población juvenil involucrada en el proyecto, se procedió al levantamiento de información relacionada con las concepciones existentes sobre el tema, y a partir de ello se generó un proceso de capacitación tendiente a la multiplicación de lo aprendido a través de la utilización de Tecnologías de Información y Comunicación (TIC). Actualmente nos encontramos en instancias avanzadas en el desarrollo del proyecto y hasta el momento, de manera sintética, observamos que los resultados del proceso iniciado se ven plasmados en: 80 Jóvenes de las comunidades intervenidas por el proyecto con conocimientos básicos sobre la problemática de la enfermedad de Chagas, asumiendo una responsabilidad generacional para con sus pares y con su comunidad para la prevención de esta enfermedad; utilización de TIC herramienta para la sensibilización y prevención de la enfermedad de Chagas.Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológico

Hacia el desarrollo de una cultura científica local para hacer frente a la problemática del Chagas

La enfermedad de Chagas es uno de los problemas de salud pública más importantes de América Latina. Su relación con factores sociales como pobreza, intervención antrópica, migración y escasa educación sobre el tema en zonas endémicas, lo han convertido en un problema con pocas esperanzas de solución definitiva en el corto o mediano plazo. Así, para avanzar en la búsqueda de respuestas efectivas se hace necesario el planteo de abordajes que involucren a los factores sociales correlacionados con la transmisión de la enfermedad. En este marco, las condiciones en las que se da la transmisión del Chagas en la zona rural del municipio de Mompós (Caribe colombiano) hacen de esta zona un lugar ideal para entablar un nuevo modelo de participación comunitaria que apunte al desarrollo de una cultura científica local para afrontar el problema. No obstante, la puesta en marcha de este tipo de iniciativas debe ser concertada con la comunidad y partir desde la percepción que tienen sobre el tema los destinatarios. En la elaboración del presente trabajo, el primer paso consistió en la identificación de las concepciones que sobre la enfermedad de Chagas tienen los estudiantes de escuelas secundarias de la zona. De acuerdo con los resultados, la población escolar incluida posee un conocimiento heterogéneo y se pudieron identificar ciertas falencias importantes en cuanto a la información referida al tema. Sin embargo, se destaca la buena disposición para participar en el programa de vigilancia y control planteado. Por esto, se hace necesaria una previa capacitación de la comunidad estudiantil que parta de los resultados del presente estudio, apuntando al fortalecimiento del papel multiplicador de los jóvenes y a la replicabilidad de la experiencia en otros escenarios. Palabras clave: enfermedad de Chagas; estudiantes; participación comunitaria; Colombia

Estimating Effects of Temperature on Dengue Transmission in Colombian Cities

Background: Dengue fever is a viral disease that affects tropical and subtropical regions of the world. It is well known that processes related to virus transmission by mosquitoes are highly influenced by weather. Temperature has been described as one of the climatic variables that largely governs the development and survival of mosquito eggs as well as the survival of all insect stages. Previously, we noted that high temperatures in the Colombian city of Riohacha negatively affect the establishment of dengue virus (DENV) infection in mosquitoes; in Bello and Villavicencio cities, which have lower average temperatures, DENV infection rates in mosquitoes are positively associated with a gradual increase in temperature. Here, we test the hypothesis that a similar effect of temperature can be detected in the incidence in the human population inhabiting dengue-endemic cities in Colombia. Objective: Our objective was to evaluate the effect of climate variables related to temperature on DENV incidence in human populations living in DENV-endemic cities in Colombia. Methods: Epidemiologic data from the Instituto Nacional de Salud from 2012-2015 and 7 variables related to temperature were used to perform Spearman rank sum test analyses on 20 Colombian cities. Additionally, locally estimated scatterplot smoothing analyses were performed to describe the relationship among temperatures and incidence. Findings: Results indicated that Colombian cities with average and maximum temperatures greater than 28°C and 32°C, respectively, had an inversely related relationship to DENV incidence, which is in accordance with areas where higher temperatures are recorded in Colombia. ConclusionClimatic variables related to temperature affect dengue epidemiology in different way. According to the temperature of each city, transmission might be positively or negatively affected

High-Resolution Melting (HRM) of the Cytochrome B Gene: A Powerful Approach to Identify Blood-Meal Sources in Chagas Disease Vectors

Methods to determine blood-meal sources of hematophagous Triatominae bugs (Chagas disease vectors) are serological or based on PCR employing species-specific primers or heteroduplex analysis, but these are expensive, inaccurate, or problematic when the insect has fed on more than one species. To solve those problems, we developed a technique based on HRM analysis of the mitochondrial gene cytochrome B (Cyt b). This technique recognized 14 species involved in several ecoepidemiological cycles of the transmission of Trypanosoma cruzi and it was suitable with DNA extracted from intestinal content and feces 30 days after feeding, revealing a resolution power that can display mixed feedings. Field samples were analyzed showing blood meal sources corresponding to domestic, peridomiciliary and sylvatic cycles. The technique only requires a single pair of primers that amplify the Cyt b gene in vertebrates and no other standardization, making it quick, easy, relatively inexpensive, and highly accurate

Genotyping of Trypanosoma cruzi in a hyper-endemic area of Colombia reveals an overlap among domestic and sylvatic cycles of Chagas disease

ABSTARCT: Chagas disease is a neglected illness caused by the Trypanosoma cruzi parasite, which widely affects American communities. This study attempted to identify T. cruzi genotypes circulating in four indigenous communities of the Sierra Nevada of Santa Marta, Colombia, to investigate parasite transmission dynamics in these communities. In addition, some epidemiological variables to determine the risk factors for infection with this parasite, such as the prevalence of T. cruzi infection, the triatomine species, and the domestic and sylvatic mammals that act as vectors and reservoirs of the parasite in the domestic, peridomestic and sylvatic cycles, were examined. METHODS:We developed a prospective study to identify the main risk factors associated with T. cruzi infection in the region. The T. cruzi prevalence was determined by ELISA, IFA and PCR. Triatomines species and both domestic and sylvatic mammals from all communities were captured and sampled. To analyze parasite transmission dynamics in these four communities, eight DNA parasite probes were generated from insect and reservoir samples, and a DNA blot analysis were carried out. RESULTS:Serological studies revealed 37% prevalence in the four communities, and Kasakumake was the most endemic region, containing approximately 70% seropositives. Moreover, the molecular diagnosis showed a high correlation between the serological data and the T. cruzi circulating in the patients' blood. A total of 464 triatomine insects were collected in domestic, peridomestic and sylvatic environments, and these insects belonged to five different species; Rhodnius prolixus and Triatoma dimidiata were the two more important species transmitting the parasite. After studying the eco-epidemiological factors in these four communities, the most important risk factors for infection with the parasite were determined. These risk factors are a high infection rate of people and domestic animals, the construction materials of the houses, the presence of infected triatomines inside the human dwellings, the proximity between houses and a sylvatic environment with several triatomine species and wild animals. Finally, the molecular characterization of T. cruzi showed the presence of three haplotypes and complex T. cruzi mixed infections in all reservoirs. CONCLUSIONS:Active transmission of T. cruzi is present in four indigenous communities of the Sierra Nevada de Santa Marta with overlap between the domestic and the sylvatic transmission cycles of Chagas disease

Benznidazole-Resistance in Trypanosoma cruzi Is a Readily Acquired Trait That Can Arise Independently in a Single Population

Benznidazole is the frontline drug used against Trypanosoma cruzi, the causative agent of Chagas disease. However, treatment failures are often reported. Here, we demonstrate that independently acquired mutations in the gene encoding a mitochondrial nitroreductase (TcNTR) can give rise to distinct drug-resistant clones within a single population. Following selection of benznidazole-resistant parasites, all clones examined had lost one of the chromosomes containing the TcNTR gene. Sequence analysis of the remaining TcNTR allele revealed 3 distinct mutant genes in different resistant clones. Expression studies showed that these mutant proteins were unable to activate benznidazole. This correlated with loss of flavin mononucleotide binding. The drug-resistant phenotype could be reversed by transfection with wild-type TcNTR. These results identify TcNTR as a central player in acquired resistance to benznidazole. They also demonstrate that T. cruzi has a propensity to undergo genetic changes that can lead to drug resistance, a finding that has implications for future therapeutic strategies