Instituto de Microbiología y Parasitología (IMPA)
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- ItemAn ancient ecospecies of Helicobacter pylori(2024-10-16) Modesto CruzHelicobacter pylori disturbs the stomach lining during long-term colonization of its human host, with sequelae including ulcers and gastric cancer1,2. Numerous H. pylori virulence factors have been identified, showing extensive geographic variation1. Here we identify a ‘Hardy’ ecospecies of H. pylori that shares the ancestry of ‘Ubiquitous’ H. pylori from the same region in most of the genome but has nearly fixed single-nucleotide polymorphism differences in 100 genes, many of which encode outer membrane proteins and host interaction factors. Most Hardy strains have a second urease, which uses iron as a cofactor rather than nickel3, and two additional copies of the vacuolating cytotoxin VacA. Hardy strains currently have a limited distribution, including in Indigenous populations in Siberia and the Americas and in lineages that have jumped from humans to other mammals. Analysis of polymorphism data implies that Hardy and Ubiquitous coexisted in the stomachs of modern humans since before we left Africa and that both were dispersed around the world by our migrations. Our results also show that highly distinct adaptive strategies can arise and be maintained stably within bacterial populations, even in the presence of continuous genetic exchange between strains.
- ItemComparative study between Helicobacter pylori and host human genetics in the Dominican Republic(2019-11-01) Modesto CruzHelicobacter pylori, a bacterium that infects the human stomach, has high genetic diversity. Because its evolution is parallel to human, H. pylori is used as a tool to trace human migration. However, there are few studies about the relationship between phylogeography of H. pylori and its host human.
- ItemDevelopment of Loop-Mediated Isothermal Amplification Assay for paid detection of Dengue Virus in aedesaegypti (Diptera:Cuclicidae) Larvae from Cuba.(2019-07-22) Modesto CruzDengue fever is an arthropod-borne disease of great importance worldwide due to the number of cases, epidemics and geographical extent of its vectors. Aedes aegypti (Linnaeus) mosquito is its main vector and its chemical control is the only viable alternative to stop dengue outbreaks since there is not an effective dengue vaccine. Even though surveillance systems allow a rapid detection of dengue cases; sometimes it is not enough to prevent outbreaks due to asymptomatic cases that cannot be detected. Nine pools of field-caught Ae. aegypti larvae were collected in Havana, Cuba. They were analyzed by reverse transcription–polymerase chain reaction (RTPCR) and loop-mediated isothermal amplification (RT-LAMP) assays to detect dengue virus. From them4 out of nine were positive by RT-PCR and 9 were positive by RTLAMP with and without RNA extraction step, respectively. RT-LAMP assay, with and without RNA extraction step, was able to detect more positive samples than RT-PCR standing out as a powerful tool to dengue surveillance in mosquito populations for early prediction of outbreaks
- ItemDifferences in interleukin 8 expression in Helicobacter pylori-infected gastric mucosa tissues from patients in Bhutan and the Dominican Republic(2015-01) Modesto CruzLos resultados de la infección por Helicobacter pylori varían geográficamente. Las cepas de H pylori, la presentación de la enfermedad y los ambientes difieren notablemente en Bután y República Dominicana. Los objetivos fueron comparar las cepas, histología y expresión de interleucina (IL) 8 e IL-10 de la mucosa gástrica de los 2 países. El estado de H pylori se evaluó mediante la combinación de prueba rápida de ureasa, cultivo e histología. La histología se evaluó utilizando el Sistema de Sydney actualizado, y las citoquinas en biopsias gástricas se midieron mediante reacción en cadena de la polimerasa (PCR) en tiempo real. Había 138 sujetos de Bután y 155 de República Dominicana. La prevalencia de infección por H pylori fue de 65% y 59%, respectivamente. El genotipo de cagA fue predominantemente de tipo asiático oriental en Bután versus tipo occidental en República Dominicana. La gravedad de la gastritis fue significativamente mayor en los sujetos infectados por H pylori de Bután que en los de República Dominicana. La expresión de IL-8 por infección por H pylori aumentó 5,5 veces en Bután frente a 3 veces en República Dominicana (P <,001); La expresión de IL-10 fue similar. Los niveles de expresión de IL-8 entre los casos infectados por H pylori tendieron a correlacionarse positivamente con las puntuaciones de infiltración de leucocitos polimorfonucleares y monocitos en ambos países. La expresión de IL-8 entre aquellos con leucocitos polimorfonucleares de grado 2 y 3 e infiltración de monocitos fue significativamente mayor en Bután que en República Dominicana. La diferencia en la expresión de IL-8 en los 2 países se refleja en los diferentes patrones de enfermedad entre ellos. No está claro si el factor dominante son las diferencias en la virulencia de H pylori, en las interacciones huésped-H pylori-ambientales, los factores genéticos o todo. Sin embargo, la gravedad de la inflamación parece ser un factor crítico en la patogénesis de la enfermedad. Comparamos los niveles de ARN mensajero de IL-8 entre el país de alto riesgo de cáncer gástrico, Bután (principalmente el tipo H pylori de Asia oriental), y el país de menor riesgo de cáncer gástrico, República Dominicana (principalmente H pylori de tipo occidental).
- ItemEstructura poblacional del pez endémico Limiazonata (Cyprinodontiformes: Poeciliinae) en el Río maimón, provincia Monseñor Nouel, República Dominicana(2019-01-23) Arlen MarmolejoSe estudió la estructura de la población de Limia zonata (Nichols, 1915) en cuatro localidades del río Maimón, provincia Monseñor Nouel, República Dominicana. Se calculó la proporción sexual y de adultos-juveniles para todas las localidades muestreadas. Se encontró que la proporción sexual de L. zonata es significativamente diferente de 1:1 y está sesgada hacia las hembras (1.0: 1.6). Los peces juveniles fueron más abundantes y frecuentes que los adultos (69.3%). Se midieron y pesaron más de 800 peces para analizar la frecuencia de clases de tallas, morfometría y condición corporal de la especie. Se distinguieron diez clases de tallas que variaron sus frecuencias en función del sexo. La longitud total de los ejemplares medidos estuvo dentro del rango 6.50-65.69 mm, mientras que el peso total varió entre 0.004 y 3.941 g. La morfología varió entre sexos y se encontró un marcado dimorfismo sexual. Todas las variables morfométricas estudiadas presentaron un alto nivel de asociación (r). El ajuste de los modelos de regresión (r2) de las relaciones morfométricas estuvo entre 85 a 99%. La relación longitud estándar-peso total mostró variación significativa entre los sexos, sugiriendo distintos ritmos de crecimiento. El Factor de Condición Relativo (Kn) demostró el buen estado de salud de la población de peces, pero se detectaron variaciones entre los sexos.
- ItemFive Alternative Helicobacter Pylori antibiotics to counter high levofloxacin and metronidazole resistance in the Dominican Republic.(2019) Modesto CruzThe prevalence of Helicobacter pylori resistance to levofloxacin and metronidazole was high in the Dominican Republic. We used two-fold agar dilution method to determine the minimum inhibitory concentration of five alternative antibiotics in 63 Dominican strains. We also assessed the genetic mutations associated with the antibiotic resistance using next-generation sequencing. We revealed that all 63 strains were sensitive towards sitafloxacin, furazolidone, and rifabutin. In contrast, the prevalence of rifaximin and garenoxacin resistance were high (82.5% and 34.9%, respectively). Patients more than or equal to 60 years old had the highest risk of double-antibiotic resistance (7/9, 77.8%, OR = 31.5, P = 0.009) and garenoxacin resistances (8/9, 88.9%, OR = 45.33, P = 0.002) with an increasing risk simultaneously by age (P = 0.004, r = 0.357). Almost all rifaximin resistant strains possessed multiple mutations with more than three mutations within rpoB including the most frequent novel mutations of S352L, I2726L, and V2465A. There was a significant association between vacA genotype and rifaximin resistance (P = 0.042). Among 23 levofloxacin-resistant strains, 82.6% (19/23, P <0.001) were also resistant to garenoxacin, and 39.1% (9/23) had a high minimal inhibitory concentration ≥8 μg/mL with positive trend correlation (P = <0.001, r = 0.84). Among 19 garenoxacin resistant strains, 16 (84.2%) contained mutations at D91 and N87 of gyrA. In conclusion, sitafloxacin, rifabutin, and furazolidone might be considered as alternative antibiotics to be included in H. pylori eradication regimen in regions with high prevalence of levofloxacin and metronidazole resistance, such as the Dominican Republic.
- ItemGone content, phage cycle regulation model and prophage inactivation disclosed by prophage genomics in the Helicobacter pylori Genome Project(2024-08-12) Modesto CruzProphages can have major clinical implications through their ability to change pathogenic bacterial traits. There is limited understanding of the prophage role in ecological, evolutionary, adaptive processes and pathogenicity of Helicobacter pylori, a widespread bacterium causally associated with gastric cancer. Inferring the exact prophage genomic location and completeness requires complete genomes. The international Helicobacter pylori Genome Project (HpGP) dataset comprises 1011 H. pylori complete clinical genomes enriched with epigenetic data. We thoroughly evaluated the H. pylori prophage genomic content in the HpGP dataset. We investigated population evolutionary dynamics through phylogenetic and pangenome analyses. Additionally, we identified genome rearrangements and assessed the impact of prophage presence on bacterial gene disruption and methylome. We found that 29.5% (298) of the HpGP genomes contain prophages, of which only 32.2% (96) were complete, minimizing the burden of prophage carriage. The prevalence of H. pylori prophage sequences was variable by geography and ancestry, but not by disease status of the human host. Prophage insertion occasionally results in gene disruption that can change the global bacterial epigenome. Gene function prediction allowed the development of the first model for lysogenic-lytic cycle regulation in H. pylori. We have disclosed new prophage inactivation mechanisms that appear to occur by genome rearrangement, merger with other mobile elements, and pseudogene accumulation. Our analysis provides a comprehensive framework for H. pylori prophage biological and genomics, offering insights into lysogeny regulation and bacterial adaptation to prophages.
- ItemParadoja de la identidad nacional(2020-10-23) César Augusto ZapataEl tema de la identidad nacional dominicana ha sido siempre una asunto paradojal. La paradoja nos permite un ángulo de visión para estudiar la contradicción entre la herencia étnica del dominicano y su autoimagen, por un lado; y, por el otro, y la tendencia políticamente correcta de asumir una negritud contra un blanco imaginario. El proceso de hibridación en la historia dominicana hizo emerger un grupo étnicamente propio que no se corresponde con la negritud estudiada en Martinica, por ejemplo, o más próximo en Haití. La mulatidad implica una mirada a la emergencia étnica en mitad de dos metafísica: la blanquidad y la negritud. Emergencia paradójica de una identidad en permanente construcción.
- ItemPrimer registro de Mymartaprobanicus Ward, 1875 (Hymenoptera: Chalcidoidea: Mymaridae) para la República Dominicana(2014-10-01) Santo NavarroSe cita por primera vez para la República Dominicana la avispa parasítica Mymar taprobanicus Ward, 1875. Este registro se basa en un espécimen macho colectado en la Reserva Científica Loma Barbacoa, provincia Peravia.
- ItemThe Helicobacter pylori Genome Projects: insights into H. pylori population structure from analysis of a worldwide collection of complete genomes(2023-12-11) Modesto CruzHelicobacter pylori, a dominant member of the gastric microbiota, shares co-evolutionary history with humans. This has led to the development of genetically distinct H. pylori subpopulations associated with the geographic origin of the host and with differential gastric disease risk. Here, we provide insights into H. pylori population structure as a part of the Helicobacter pylori Genome Project (HpGP), a multi-disciplinary initiative aimed at elucidating H. pylori pathogenesis and identifying new therapeutic targets. We collected 1011 well-characterized clinical strains from 50 countries and generated high-quality genome sequences. We analysed core genome diversity and population structure of the HpGP dataset and 255 worldwide reference genomes to outline the ancestral contribution to Eurasian, African, and American populations. We found evidence of substantial contribution of population hpNorthAsia and subpopulation hspUral in Northern European H. pylori. The genomes of H. pylori isolated from northern and southern Indigenous Americans differed in that bacteria isolated in northern Indigenous communities were more similar to North Asian H. pylori while the southern had higher relatedness to hpEastAsia. Notably, we also found a highly clonal yet geographically dispersed North American subpopulation, which is negative for the cag pathogenicity island, and present in 7% of sequenced US genomes. We expect the HpGP dataset and the corresponding strains to become a major asset for H. pylori genomics.
- ItemToll-like Receptor 10 in Helicobacter pylori Infection(2015-05-14) Modesto CruzInnate immunity plays important roles in the primary defense against pathogens, and epidemiological studies have suggested a role for Toll-like receptor 1 (TLR1) in Helicobacter pylori susceptibility. Microarray analysis of gastric biopsy specimens from H. pylori–positive and uninfected subjects showed that TLR10 messenger RNA (mRNA) levels were upregulated approximately 15-fold in infected subjects; these findings were confirmed by real-time quantitative polymerase chain reaction analysis. Immunohistochemical investigation showed increased TLR10 expression in the gastric epithelial cells of infected individuals. When H. pylori was cocultured with NCI-N87 gastric cells, both TLR10 and TLR2 mRNA levels were upregulated. We compared the ability of TLR combinations to mediate nuclear factor-κB (NF-κB) activation. Compared with other TLR2 subfamily heterodimers, the TLR2/TLR10 heterodimer mediated the greatest NF-κB activation following exposure to heat-killed H. pylori or H. pylori lipopolysaccharide. We conclude that TLR10 is a functional receptor involved in the innate immune response to H. pylori infection and that the TLR2/TLR10 heterodimer functions in H. pylori lipopolysaccharide recognition.
- ItemVirulence genes of Helicobacter pylori in the Dominican Republic(2014-09) Modesto CruzAunque la incidencia de cáncer gástrico en la República Dominicana no es alta, la enfermedad sigue siendo un problema de salud significativo. Primero realizamos un análisis detallado del estado de Helicobacter pylori en la República Dominicana. En total, se reclutaron 158 pacientes (103 mujeres y 55 hombres; edad media 47,1±16,2 años). El estado de la infección por H. pylori se determinó en base a cuatro pruebas: prueba rápida de ureasa, prueba de cultivo, prueba histológica e inmunohistoquímica. El estado de los genotipos cagA y vacA en H. pylori se examinó mediante PCR y secuenciación de genes. La prevalencia global de la infección por H. pylori fue del 58,9 %. No se encontró relación entre la tasa de infección por H. pylori y el rango de edad de 17 a 91 años. Incluso en el grupo más joven (pacientes de <29 años), la tasa de infección por H. pylori fue del 62,5 %. Se encontró úlcera péptica en 23 pacientes y cáncer gástrico en un paciente. La tasa de infección por H. pylori en pacientes con úlcera péptica fue significativamente mayor que en pacientes con gastritis (82,6 versus 54,5 %, p<0,01). El genotipo cagA-positivo/vacA s1m1 fue el más prevalente (43/64, 67,2 %). En comparación con los pacientes H. pylori negativos, los pacientes H. pylori positivos mostraron gastritis más grave. Además, la presencia de cagA se relacionó con la presencia de gastritis más grave. Todas las cepas positivas tenían de tipo occidental. En conclusión, encontramos que la infección por H. pylori es un factor de riesgo para la úlcera péptica en la República Dominicana. Los pacientes con H. pylori cagA positivo podrían tener un mayor riesgo de inflamación y atrofia graves.