Metabolites from endophytic Aspergillus fumigatus and their in vitro effect against the causal agent of tuberculosis / Metabolitos de Aspergillus fumigatus endofítico e seu efeito in vitro contra o agente causal da tuberculose

ABSTRACT Tuberculosis (TB) remains one of the most deadly communicable infectious diseases, causing 1.4 million deaths in 2015 worldwide due to many conditions, including the inadequate treatment and the emergence of multidrug-resistant strains of the causal agent, Mycobacterium tuberculosis. Therefore, drugs developed from natural sources, as microorganisms and plant extracts, are a frequent target for the research and discovery of antimicrobial compounds. The current study started the characterization of compounds produced by an Aspergillus fumigatus isolated from copaíba (Copaifera multijuga) that efficiently inhibits M. tuberculosis by releasing the compounds into the fermentation broth under specific culture conditions. A preliminary assay was carried out with a correlate species, M. smegmatis, aiming to detect an antimicrobial effect related to A. fumigatus fermentation broth. The direct use of this substrate in antibiosis assays againstM. tuberculosis H37Rv strain (ATCC 27294) allowed the detection of antimicrobial activity with a minimal inhibitory concentration of 256 μg mL-1, demonstrating that purification processes developed by the Biotage Flash Chromatography System are robust and reliable techniques for purification of compounds from natural sources. Also, this chromatographic system can be used in combination with specific biochemical tests, improving the search for reliable results. We conclude that this fraction can express a broad action range, inhibiting both Mycobacterium species used as target organisms.

RESUMO A tuberculose continua a ser uma das doenças infecciosas transmissíveis mais mortais, causando 1,4 milhão de mortes em 2015 em todo o mundo devido a vários fatores, incluindo o tratamento inadequado e o surgimento de cepas multirresistentes do agente causal, Mycobacterium tuberculosis. Portanto, as drogas desenvolvidas a partir de fontes naturais, como micro-organismos e extratos de plantas, são um alvo freqüente para a pesquisa e descoberta de compostos antimicrobianos. O presente estudo foi um ponto de partida para caracterizar compostos produzidos por um Aspergillus fumigatus isolado de copaíba (Copaifera multijuga) que inibe eficientemente M. tuberculosis, liberando os compostos no caldo de fermentação em condições de cultura específicas. Realizou-se um ensaio preliminar com uma espécie correlata, M. smegmatis, com o objetivo de detectar um efeito antimicrobiano relacionado ao caldo de fermentação de A. fumigatus. O uso direto deste substrato em ensaios de antibiose contra a estirpe H37Rv de M. tuberculosis (ATCC 27294) permitiu a detecção de atividade antimicrobiana com uma concentração inibitória mínima de 256 μg mL-1, demonstrando que os processos de purificação desenvolvidos pelo Biotage Flash Chromatography System são técnicas robustas e confiáveis para purificar compostos de fontes naturais. Além disso, este sistema cromatográfico pode ser usado em combinação com testes bioquímicos específicos, melhorando a busca de resultados confiáveis. Concluímos que esta fração pode expressar uma ampla gama de ação, inibindo ambas as espécies de Mycobacterium utilizadas como organismos-alvo.

Avaliação do protocolo PCR4 de Marchetti em tecidos parafinizados para o diagnóstico da tuberculose cutânea e ganglionar / Evaluation of Marchetti PCR4 amplification assay to the diagnosis of cutaneous and lymph node tuberculosis from formalin-fixed paraffin-embedded tissue

INTRODUÇÃO: A tuberculose cutaneoganglionar (TbCG) corresponde a 25,4 por cento dos casos de tuberculose (Tb) extrapulmonar no estado do Amazonas. Os métodos tradicionais, bacteriológicos e histopatológicos envolvem algumas dificuldades diagnósticas, e a reação em cadeia da polimerase (PCR) surge como método alternativo, podendo propiciar resultados específicos e em menor tempo. Nesse sentido, verificou-se a acurácia do protocolo PCR4 de Marchetti et al. no diagnóstico da TbCG comparativamente aos métodos bacteriológicos e histopatológicos. MATERIAIS E MÉTODOS: Realizou-se o nested-PCR com oligonucleotídeos para a IS6110 do complexo do M. tuberculosis em 83 amostras parafinizadas, sendo 52 cutâneas e 31 ganglionares, de pacientes clinicamente suspeitos de TbCG. Todos os casos foram avaliados pelos métodos bacteriológicos e histopatológicos. Foi realizada análise da acurácia entre os resultados obtidos na PCR em relação ao cultivo e à histopatologia. RESULTADOS E DISCUSSÃO: A positividade da PCR em todos os casos estudados foi de 50,6 por cento (42/83), sendo de 59,6 por cento (31/52) em amostras cutâneas e de 35,5 por cento (11/31) nas ganglionares. Em ambos os grupos foram observados resultados falso-positivos e falso-negativos. Algumas hipóteses que podem justificar estes resultados estão relacionadas à presença da IS6110 em micobactérias ambientais da região amazônica e à não-padronização da amostra de DNA amplificado. CONCLUSÃO: O protocolo em avaliação apresentou positividade em percentual semelhante a diferentes protocolos existentes na literatura. Sugere-se o uso da PCR em tecidos parafinizados associada com o cultivo ou com a histopatologia para o diagnóstico definitivo de Tb ganglionar. Para as lesões cutâneas continua sendo necessária a busca de protocolo que amplie a acurácia do método.

BACKGROUND: Cutaneous lymph node tuberculosis (CLTb) represents 25.4 percent of all cases of extra-pulmonary Tb in the state of Amazonas. The current methods of diagnose including bacteriological and histopathological assays involve some technical difficulties, and the polymerase chain reaction - PCR arise as an alternative method allowing specific results faster than the others. In this context the accuracy of PCR4 Marchetti et al. protocol was compared with traditional methods. MATERIAL AND METHOD: Nested-PCR for IS6110 (123 pb) were applied on 83 CLTb suspicious formalin fixed and paraffin embedded samples of tissues (52 cutaneous and 31 lymph node), obtained from 1997 to 2002. All cases were evaluated by bacteriological and histopathological methods. Accuracy analyses were carried out between the PCR amplification results and those related on bacteriological and histopathological methods. RESULTS AND DISCUSSIONS: Positive results of PCR4 were about 50.6 percent (59.6 percent in cutaneous samples and of 35.5 percent in lymph nodes samples). In both groups were observed false-negative and false-positive results. Some hypotheses that explain those results are related to the presence of IS6110 in environmental mycobacterias in the Amazon region and the absence of standardized DNA concentration to amplification assays. CONCLUSIONS: The proposed protocol was as positive as others ones available in the literature. Definitive Tb diagnostic can be obtained on lymph node paraffin embedded PCR in association with bacteriological or histopathological method. A better accuracy of an amplification assay applied to cutaneous Tb suspicious lesions has to be still under research.

PKO: alternative method for isolating mycobacteria from sputum

We elaborated an alternative culture method, which we denominated PKO (initials in tribute of respect to Petroff, Kudoh and Ogawa), for isolating Mycobacterium tuberculosis from sputum for diagnosis of pulmonary tuberculosis (TB), and to compare its performance with the Swab and Petroff methods. For the technique validation, sputum samples from patients suspected of pulmonary TB cases were examined by acid-fast microscopy (direct and concentrated smear), PKO, Swab and Petroff methods. We found that Petroff and PKO methods have parity in the effectiveness of M. tuberculosis isolation. However, by the PKO method, 65 percent of isolated strains were detected in a period of £15 days, while by the Petroff method the best detection was in an interval of 16-29 days (71 percent). In positive smear samples, the average time of PKO isolation is only superior to the one related for Bactec 460TB. In conclusion, the exclusion of the neutralization stage of pH in the PKO reduces the manipulation of the samples, diminishes the execution time of the culture according to the Petroff method and facilitates the qualification of professionals involved in the laboratorial diagnosis of Tuberculosis.

Foi elaborado um método de cultivo alternativo, denominado por nós PKO (iniciais referentes à Petroff, Kudoh e Ogawa), para o isolamento do Mycobacterium tuberculosis em amostras de escarro para o diagnóstico da tuberculose pulmonar (TB). Para validação da técnica, amostras de escarro de pacientes suspeitos de TB foram submetidas aos métodos de baciloscopia (direta e pós-concentração), PKO, Swab e Petroff. A análise comparativa entre o método de Petroff e o PKO mostrou paridade de resultados em relação ao isolamento e número de colônias de M. tuberculosis. Porém, pelo método PKO, 65 por cento das cepas isoladas foi detectada em um período £15 dias, enquanto que pelo método de Petroff a melhor detecção ocorreu em um intervalo de 16-29 dias (71 por cento). O tempo médio de isolamento pelo PKO é somente superior ao sistema comercial Bactec 460TB em amostras positivas na baciloscopia. A exclusão da etapa de neutralização de pH no método PKO reduz a manipulação das amostras, diminui o tempo de execução do cultivo em relação ao de Petroff e facilita o treinamento de profissionais que realizam o diagnóstico laboratorial da TB.

Avaliação da reação em cadeia da polimerase no diagnóstico da tuberculose pulmonar em pacientes indígenas e não indígenas / Evaluation of polymerase chain reaction in the diagnosis of pulmonary tuberculosis in indigenous and non-indigenous patients

OBJETIVO: Avaliar a acurácia dos métodos bacteriológicos e da reação em cadeia da polimerase com oligonucleotídeos específicos para a IS6110 do complexo Mycobacterium tuberculosis, em amostras de escarro de indígenas e não indígenas. MÉTODOS: Analisaram-se 214 amostras de escarro (154 de indígenas e 60 de não indígenas) quanto à acurácia da baciloscopia direta e pós-concentração, cultivo e reação em cadeia da polimerase. RESULTADOS: Ambos os métodos baciloscópicos, quando comparados com o cultivo ou a reação em cadeia da polimerase foram de baixa sensibilidade. A especificidade variou de 91 por cento a 100 por cento, sendo a baciloscopia pós-concentração menos específica. Nas amostras indígenas constataram-se três vezes mais isolamentos de micobactérias não tuberculosas do que nas não indígenas. Resultados da reação em cadeia da polimerase aparentemente falsos-positivos e negativos foram encontrados com maior freqüência na população indígena. CONCLUSÃO: Baciloscopias positivas para bacilos álcool-acidorresistentes com isolamento de micobactérias não tuberculosas e reação em cadeia da polimerase positiva estabelecem as hipóteses de: existência na Amazônia de espécies de micobactérias não tuberculosas com regiões do DNA homólogas à IS6110 ou ainda que possuam a IS6110, até então só descrita no complexo M. tuberculosis; impossibilidade de isolamento do M. tuberculosis pelo crescimento mais rápido de micobactérias não tuberculosas presentes nas amostras de escarro, por colonização da orofaringe ou da lesão tuberculosa; presença de DNA de M. tuberculosis devida a antecedente de tuberculose. A ausência de positividade em resultados bacteriológicos com reação em cadeia da polimerase positiva sugere questões técnicas inerentes aos métodos bacteriológicos ou precedentes de tuberculose.

OBJECTIVE: To evaluate the accuracy of bacteriological methods and of polymerase chain reaction (with primers specific for IS6110 of the Mycobacterium tuberculosis complex) in testing sputum samples from indigenous (Amerindian) and non-indigenous patients. METHODS: A total of 214 sputum samples (154 from indigenous patients and 60 from non-indigenous patients) were analyzed in order to determine the accuracy of smear microscopy (direct and concentrated versions) for acid-fast bacilli, culture, and polymerase chain reaction. RESULTS: Both microscopy methods presented low sensitivity in comparison with culture and polymerase chain reaction. Specificity ranged from 91 percent to 100 percent, the concentrated acid-fast smear technique being the least specific. Nontuberculous mycobacteria were isolated three times more frequently in samples from indigenous patients than in those from non-indigenous patients. False-positive and false-negative polymerase chain reaction results were more common in the indigenous population. CONCLUSION: Positivity and isolation of nontuberculous mycobacteria in the acid-fast smear in conjunction with polymerase chain reaction positivity raise the following hypotheses: nontuberculous mycobacteria species with DNA regions homologous to, or even still possessing, the M. tuberculosis IS6110 exist in the Amazon; colonization of the oropharynx or of a tuberculous lesion accelerates the growth of the nontuberculous mycobacteria present in the sputum samples, making it impossible to isolate M. tuberculosis; A history of tuberculosis results in positivity for M. tuberculosis DNA. The absence of bacteriological positivity in the presence of polymerase chain reaction positivity raises questions regarding the inherent technical characteristics of the bacteriological methods or regarding patient history of tuberculosis.

Análise de diferentes primers utilizados na PCR visando ao diagnóstico da tuberculose no Estado do Amazonas / Analysis of different primers used in the PCR method: diagnosis of tuberculosis in the State of Amazonas, Brazil

INTRODUÇAO: Há diferentes primers sendo testados para a detecção do DNA do Mycobacterium tuberculosis. A acuidade da reação em cadeia da polimerase (PCR) depende da existência da seqüência alvo no bacilo e de os testes serem realizados em cepas isoladas ou em amostras clínicas. OBJETIVO: Verificar a presença das seqüências de DNA alvo mais relatadas na literatura para o diagnóstico da tuberculose em amostras clínicas usando como controle positivo as respectivas cepas de M. tuberculosis isoladas. MÉTODO: Oitenta e uma amostras clínicas de pacientes com suspeita de tuberculose foram submetidas à baciloscopia e cultivo. A técnica de PCR foi realizada nas amostras clínicas e cepas isoladas com primers específicos para os seguintes alvos: IS6110, 65 kDa, 38 kDa e MPB64. RESULTADOS: Em 24 amostras com baciloscopia e cultivo negativos, a PCR também foi negativa com todos os primers testados. Em 19 amostras com baciloscopia positiva e nas cepas isoladas obteve-se 100 por cento de resultados positivos nas PCR, exceto nas PCR em amostras clínicas com os primers para a seqüência MPB64 (89,4 por cento). Em 38 amostras com baciloscopia negativa e cultivo positivo, as PCR tiveram resultados variáveis, sendo que os primers específicos que amplificam o fragmento de 123 pb da seqüência IS6110 foram os que forneceram os maiores percentuais de positividade (92,1 por cento), concordância diagnóstica (0,9143), co-positividade (94,7 por cento) e co-negatividade (100 por cento). CONCLUSAO: As seqüências IS6110, 38 kDa, MPB64 e 65 kDa foram encontradas no genoma de todas as cepas de M. tuberculosis isoladas desses pacientes do Estado do Amazonas. O protocolo utilizado no processamento das amostras clínicas e os primers específicos utilizados para amplificação do fragmento de 123 pb da seqüência IS6110 demonstraram maior eficiência no diagnóstico da tuberculose pulmonar (paucibacilar) em comparação com a literatura.

HLA in Brazilian Ashkenazic Jews with chronic dermatophytosis caused by Trichophyton rubrum

A freqüência dos HLA foi analisada em 25 Judeus Ashkenazitas, não consangüíneos, residentes em São Paulo, Brasil, com dermatofitose crônica causada por T. rubrum e em 25 indivíduos sadios, pertencentes ao mesmo grupo étnico dos pacientes. Observou-se valor estatisticamente significante (p<0,05) para HLA-B14 associado a resistência à dermatofitose crônica enquanto HLA-DQB1*06 (p=0,05) possivelmente relacionado a susceptibilidade. Estes achados indicam que o desenvolvimento da dermatofitose crônica pode ser influenciado por genes localizados no cromossomo 6, na região do complexo principal de histocompatibilidade.

PCR in the diagnosis of cutaneous tuberculosis

Seeking to improve the laboratory diagnosis of Cutaneous Tuberculosis, a study was carried out on the application of PCR technique in macerated, decontaminated(with 4 percent H2SO4 for elimination of normal microbiot), neutralized (with 4 percent NaOH)biopsies tissues samples stored at -20liC. Of the 37 samples submitted for study, 16.22 percent were positive by microscopy for acid-fast bacilli (concentrated method) and in 43.24 percent the Mycobacterium tuberculosis was isolated in L que wenstein-Jensen medium. Using a M. tuberculosis complex specific primer set (gene sequence for 16S rDNA), the mycobacterial DNA was detected in 24.32 percent of the biopsies. The sensitivity and specificity of PCR were 43.7 percent and 90.4 percent, respectively. Due to low sensitivity and discrepant results between bacteriological techniques and PCR methodology, the samples were repeated in a new PCR with primers for the IS6110 target. The sensitivity and specificity of PCR for the IS6110 target obtained 100 percent in comparison with the culture method. The results confirm the effectiveness of PCR methodology using primers for the IS6110 gene sequence and permit the PCR method to be applied to frozen cutaneous biopsies sent by services that do not identify the M. tuberculosis by the biology molecular method.