Leprosy

1- MR imaging of neuropathic feet in leprosy patients with suspected osteomyelitis

Mario Maas; Erik J. Slim; Agnes F. Heoksma; Ad J. van der Kleij; Erik M. Akkerman; Gerard J. den Heeten; William R. Faber

This study was undertaken to analyze MRI findings in leprosy patients with neuropathic feet, which are suspected of having osteomyelitis. As far as we know, there is no literature concerning osteomyelitis and MRI in neuropathic leprosy feet at present. Therefore, we have included MRI examination of 18 events of suspected osteomyelitis in 12 leprosy patients. All patients with long-standing neuropathic foot problems were clinically suspected of having osteomyelitis. All patients underwent the MRI protocol with the inclusion of Two Point Dixon Chemical Shift Imaging as a fat-suppression sequence. For the MRI evaluation, we used signs that are described in literature for detecting osteomyelitis in diabetic feel. The primary MRI signs were positive in 17 of 18 patients. The secondary MRI signs were positive in 100% of the patients.
Our results show that MRI with the use of Two Point Dixon Chemical Shift Imaging is a promising diagnostic modality to detect osteomyelitis in the presence of neurosteoarthropathic changes in patients with leprosy. Whenever available, MRI could play an important role in detecting osteomyelitis in leprosy patients with long-standing neuropathic feet.

Cette étude fut entreprise dans le but d'analyser les données d'IRM obtenues chez les patients lépreux atteints de neuropathies des pieds et suspectés de souffrir d'ostéomyélite. A notre connaissance, il n'existe pas actuellement de littérature rapportant des données d'IRM sur les ostéomyélites, comme complication de neuropathies des pieds dans la lèpre. C'est pourquoi nous avons inclus un examen IRM lors de la caractérisation de 18 suspicion d'ostéomyélite concernant 12 patients hanséniens. Tous les patients souffrant de problèmes de neuropathic podale de longue durée firent l'objet d'une suspicion d'ostéomyélite. Tous les patients furent soumis à un protocole IRM, incluant une imagerie de type déplacement chimique en deux points selon Dixon ("Two Point Dixon Chemical Shift Imaging"), comme séquence de suppression du tissu adipeux. Pour l'évaluation IRM, nous avons utilisé les signes décrits dans la littérature pour détecter les ostéomyélites des pieds diabétiques. Les signes IRM principaux étaient détectés chez 17 des 18 patients étudiés. Les signes IRM secondaires étaient présents chez 100% des patients.
Nos résultats démontrent que L'IRM. avec l'utilisation de l'imagerie de type déplacement chimique de Dixon en deux points, est un outils diagnostic prometteur pour détecter une ostéomyélite en présence de signes neuro-arthrosiques chez les patients lépreux. L'application de la technologie IRM. lorsque disponible, pourrait jouer un rôle important pour détecter une ostéomyélite chez les patients atteint de la lèpre, qui souffrent depuis longtemps de neuropathies des pieds.

Este estudio se realizó con el fin de analizar los hallazgos por MRI en los pacientes con lepra y pie neuritico, sospechosos de tener osteomielitis. Hasta donde sabemos. actualmente no hay datos en la literatura relacionados con la osteomielitis y MRI en el pie neuropático de la lepra. Por lo tanto, incluímos el examen por MRI de 18 eventos sospechosos de osteomielitis en 12 pacientes con lepra. Todos los pacientes con problemas neuropáticos del pie de larga duración se consideraron como candidatos de tener osteomielitis. Todos los pacientes se sometieron al protocolo MRI con la inclusion del análisis de Dixon de dos puntos ("Two Point Dixon Chemical Shift Imaging") como una secuencia de supresión de grasa. Para evaluar los resultados del estudio por MRI usamos los signos descritos en la literatura para detectar la osteomielitis en el pie diabético. Los signos MRI primarios fueron positivos en 17 de 18 pacientes. Los signos MRI secundarios fueron positivos en el 100% de los pacientes.
Nuestros resultados muestran que el MRI aunado al uso del análisis de Dixon de dos puntos es una modalidad diagnostica promisoria para detectar osteomielitis cuando hay cambios neuro-osteoartropáticos en los pacientes con lepra. La aplicación de esta metodologia, siempre que sea posible, puede jugar un papel importante en la detección de osteomielitis en los pacientes con lepra y pie neuropático de larga duración.

2- Study of HLA-DR expression on skin lesions of leprosy before and during multiple drug therapy

Amany M. Abdel Latif; Eman A. Essa

Leprosy is a dynamic disease in which cell mediated immunity (CMI) plays an important role in host defense and control of the clinical spectrum. This study was carried out to detect immune activation in the granuloma of leprosy during multiple drug therapy (MDT) by studying the expression of human leukocytic antigen-DR (HLA- DR) in the granuloma before and during therapy. Skin punch biopsies were taken before and at least once 2-4 weeks after starting MDT in 20 newly diagnosed patients. Two biopsies, 2-4 weeks apart, were also taken from 10 new patients who did not yet receive any treatment, for comparison. Furthermore, biopsies were taken before and during corticosteroid therapy in live patients who developed reversal reaction during MDT. The biopsy specimens were studied for the expression of HLA-DR using the immunofluorescent staining which was found to be visibly increased in 17 out of 20 new cases (85%) within 2-4 weeks after starting MDT, while no change in the expression was noticed in those who did not receive any treatment (p <0.001). This might reflect the increased production of interferon gamma (lFNµ) specially from granuloma lymphocytes after being stimulated with the excessive release of mycobacterial antigen from killed bacilli during therapy. The five patients who developed reversal reaction during MDT had strong HLA-DR expression in the first biopsies which declined subsequently 2-6 weeks after starting prednisolone therapy. Our results suggest that CMI was activated in skin lesions of leprosy during MDT. Such activation was not only restricted to those who developed reversal reaction across the therapeutic course, which indicates that the difference between patients who developed such reaction and those who did not, was likely to be quantitative rather than qualitative, with a more exaggerated CMI response in the former. Furthermore, it seems that the beneficial effect of MDT is accompanied by important changes in the immune cell profile which have a great role in overcoming such infection.

La lèpre est une maladie évolutive où l'immunité à médiation cellulaire (IMC) joue un rôle important dans la défense de l'hôte et dans le caractère spectral des manifestations cliniques. Cette étude fut mise en œuvre dans le but de détecter les signes d'une activation immunitaire au sein des granulomes de la lèpre pendant une polychimiothérapie (PCI ). Cette activation lut étudiée en évaluant le niveau d'expression des antigènes leucocytaires humains de type DR (HLA- DR) présent dans les granulomes avant et après la prise en charge thérapeutique. Des biopsies de peau furent prélevées à partir de lésions de 20 patients récemment diagnostiqués avant et au moins 2 à 4 semaines après la mise en œuvre de la PCT. Pour comparaison. 10 nouveaux patients hanséniens furent aussi biopsiés à 2-4 semaines d'intervalle avant la mise en œuvre de tout traitement. De plus, des biopsies furent obtenues à partir de 5 patients qui développèrent des réactions reverses pendant la PCT, avant et après la mise en œuvre de la corticothérapie. L'expression de HLA-DR au sein des biopsie lut étudiée par immunofluorescence. Elle était visiblement augmentée chez 17 parmi 20 nouveaux cas (85%) dans les 2 à 4 semaines suivant le début de la PCT, tandis qu'aucun changement de niveaux d'expression de HLA-DR ne furent détectés chez les patients sans traitement (p <0.001 ). Cette augmentation pourrait être la conséquence d'une production augmentée d'interféron gamma (IFNg), en particulier par les lymphocytes présents dans le granulome, après avoir été stimulés par un libération accrue d'antigènes mycobactériens provenant de bacilles tués par le traitement. Les 5 patients qui ont développés une réaction reverse durant la PCT ont montré une forte expression HLA-DR au sein des premières biopsies. Cette expression fut ensuite plus faible 2 à 6 semaines après le début du traitement par la prednisolone. Nos résultats semblent donc indiquer que l'IMC est activée au sein des lésions cutanées des patients hanséniens pendant la PCT. Une telle activation n'était pas seulement restreinte aux patients montrant une réaction reverse pendant la mise en œuvre du traitement, ce qui indique que la différence entre les individus qui développent et ceux qui ne développent pas une telle réaction est plus probablement quantitative que qualitative. avec notamment une IMC exagérée chez les premiers. De plus, il semble que les effets bénéfiques de la PCT soient accompagnés par des modifications importantes du profil des cellules immunitaires, qui ont un rôle eminent pour juguler une infection de ce type.

La lepra es una enfermedad dinámica en la que la inmunidad mediada por células (IMC) juega un papel importante en la defensa del huésped y en el control del espectro clinico de la enfermedad. El presente estudio se realizo con el fin de detectar la activación inmunológica en el granuloma de la lepra durante la poliquimioterapia (PQT) en función de la expresión de los antígenos leucocitarios HLA-DR en el granuloma, antes y durante la PQT. Se incluyeron 20 pacientes con lepra recién diagnosticada, de los cuales se tomaron biopsias de piel con un "sacabocado", antes y después de 2 a 4 semanas de iniciar el tratamiento. Para comparación, también se tomaron dos biopsias, a intervalos de 2 a 4 semanas, de 10 pacientes similares que todavía no habían recibido ningún tratamiento. Además se tomaron biopsias antes y durante el tratamiento con corticoesteroides de 5 pacientes que desarrollaron una reacción reversa por efecto de la PQT. Las biopsias se estudiaron para buscar la expresión de antígenos HLA- DR usando una tinción inmunofluorescente. La expresión de antígenos HLA-DR se encontró visiblemente aumentada en 17 de los 20 casos nuevos de lepra (85%) entre las primeras 2 a 4 semanas de tratamiento con PQT mientras que no se observó ningún cambio en aquellos pacientes que no recibieron tratamiento (p <0.001). Esto podría reflejar una producción incrementada de interferon gamma (IFNg) por los linfocitos del granuloma estimulados por la excesiva liberación de antigenos micobacterianos a partir de los bacilos muertos durante la terapia. Los 5 pacientes que desarrollaron reacción reversa durante la PQT mostraron una marcada expresión de antígenos HLA-DR en las primeras biopsias pero su expresión declinó 2 a 6 semanas después de iniciar el tratamiento con prednisolona. Nuestros resultados sugieren que la IMC se activó durante el tratamiento con PQT. Sin embargo, tal activación no estuvo solo restringida a los pacientes que desarrolaron la reacción reversa durante la PQT. Io que indica que la diferencia entre los pacientes que desarrollaron la reacción y aquellos que no la desarrollaron fue probablemente cuantitativa más que cualitativa, con una IMC más exagerada en los primeros. Además, et efecto benéfico de la PQT se acompaña de cambios importantes el et perfil de las células inmunitarias que participan en et control de la infección.

3- Contrary to BCG, MLM fails to induce the production of TNFα and NO by macrophages

Oscar Rojas-Espinosa; Kendy Wek-Rodriguez; Patricia Arce-Paredes; Fabiola Aguilar-Torrentera; Carine Truyens; Yves Carlier

Pathogenic mycobacteria must possess efficient survival mechanisms to resist the harsh conditions of the intraphagosomal milieu. In this sense, Mycobacterium lepraemurium (MLM) is one of the most evolved intracellular parasites of murine macrophages; this microorganism has developed a series of properties that allows it not only to resist, but also to multiply within the inhospitable environment of the phagolysosome. Inside the macrophages, MLM appears surrounded by a thick lipid-envelope that protects the microorganism from the digestive effect of the phagosomal hydrolases and the acid pH. MLM produces a disease in which the loss of specific cellmediated immunity ensues, thus preventing activation of macrophages. In vitro, and possibly also in vivo, MLM infects macrophages without triggering the oxidative (respiratory burst) response of these cells, thus preventing the production of the toxic reactive oxygen intermediaries (ROI). Supporting the idea that MLM is within the most evolved pathogenic microorganisms, in the present study we found, that contrary to BCG. M. lepraemurium infects macrophages without stimulating these cells to produce meaningful levels of tumor necrosis factor alpha (TNFα) or nitric oxide (NO). Thus, the ability of the microorganisms to stimulate in their cellular hosts, the production of ROI and RNI (reactive nitrogen intermediates), seems to be an inverse correlate of their pathogenicity; the lesser their ability, the greater their pathogenicity.

Les mycobactéries pathogènes doivent posséder des mécanismes de survie efficaces pour résister aux conditions hostiles du milieu intraphagosomal. En ce sens. M. lepraemurium (MLM) est un des parasites intracellulaires les plus évolués des macrophages des souris. Ce microorganisme a développé une série de propriétés qui lui permettent 11011 seulement de résister, mais aussi de se multiplier dans l'environnement inhospitalier du phagolysosome. Dans les macrophages, MLM apparaít entouré par une épaisse enveloppe lipidique qui le protège d'une digestion par des hydrolases phagosomales et du pH acide. MLM induit un déficit de l'immunité cellulaire en évitant l'action des macrophages. Par ailleurs, in vitro, et probablement aussi in vivo. MLM infecte les macrophages sans déclencher leur réponse oxydative, prévenant de cette manière la production de dérivés toxiques de l'oxygène. De plus, contrairement à BCG, M. lepraemurium infecte les macrophages sans induire la production de quantités significatives de tumeur necrosis facteur alpha (TNFα) ou d'oxyde nitrique (NO) (cf. cet article). Les dérivés de l'oxygène et l'oxyde nitrique étant les armes les plus efficaces des macrophages, il est clair que M. lepraemurium est un des parasites les plus évolués et done les plus pathogènes pour les macrophages.
Acknowledgment. This investigation is part of a Research Program on Leprosy supported by the Consejo Nacional de Ciência y Tecnología, México (Projects 26427-M "La lepra murina como modelo de estudio de la lepra humana" and 38441-M "Las citocinas y su relación con la evolución de la lepra en un modelo animal: lepra murina)" and by the Coordinación General de Posgrado e Investigación (CGPI) del (Project 32.12: "Inmunidad celular y humoral en la lepra murina: un estudio cinético"). O. Rojas-Espinosa holds fellowships from SNI (Mex.), COFAA (IPN) and BDI (IPN): P. Arce-Paredes is a fellow holder of COFAA and BDD: K. Wek-Rodríguez is a fellow of CONA- CyT.

Las micobacterias patógenas deben poseer eficientes mecanismos de supervivencia para resistir las condiciones agresivas del medio intrafagosomal. En este sentido. Mycobacterium lepraemurium (MLM) es uno de los parásitos más evolucionados de los macrófagos murinos: este organismo ha desarrollado una serie de propiedades que le permiten no solo resistir, sino también proliferar dentro del inhóspido medio del fagolisosoma. Dentro de los macrófagos, MLM aparece rodeado de una gruesa envoltura lipídica que lo protege del efecto digestivo de las hidrolasas fagosomales y del pH ácido de la vacuola. MLM produce una enfermedad en la cual ocurre la perdida de la inmunidad celular específica, evitando así la activación de los macrófagos. ln vitro, y probablemente también in vivo, MLM infecta a los macrófagos sin estimular la respuesta oxidativa (estallido respiratorio) de estas células, evitando de esta mariera la production de los intermediarios tóxicos del oxígeno. Además, contrario a lo que ocurre con BCG. M. lepraemurium infecta a los macrófagos sin estimular la capacidad de estas células para producir niveles significativos de factor de necrosis tumoral alfa (TNFα) o de óxido nítrico (NO) (esta comunicación). Siendo los metabolitos reactivos del oxígeno, y el óxido nítrico, las armas más letales de los macrófagos, es claro que M. lepraemurium está dentro de los parásitos más evolucionados, y por ende, patogénicos de los macrófagos.