Molecular tools in the diagnostic and epidemiology of infections caused by members of Mycobacterium avium Complex

Mycobacterium avium Complex (MAC) comprises microorganisms that affect a wide range of animals including humans. The most relevant are Mycobacterium avium subspecies hominissuis (Mah) with a high impact on public health affecting mainly immunocompromised individuals and Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (Map) causing paratuberculosis in animals with a high economic impact worldwide. In this work, we characterized 28 human and 67 porcine Mah isolates and evaluated the relationship among them by Multiple-Locus Variable number tandem repeat Analysis (MLVA). We concluded that Mah population presented a high genetic diversity and no correlations were inferred based on geographical origin, host or biological sample. For the first time in Portugal Map strains, from asymptomatic bovine faecal samples were isolated highlighting the need of more reliable and rapid diagnostic methods for Map direct detection. Therefore, we developed an IS900 nested real time PCR with high sensitivity and specificity associated with optimized DNA extraction methodologies for faecal and milk samples. We detected 83% of 155 faecal samples from goats, cattle and sheep, and 26% of 98 milk samples from cattle, positive for Map IS900 nested real time PCR. A novel SNPs (single nucleotide polymorphisms) assay to Map characterization based on a Whole Genome Sequencing analysis was developed to elucidate the genetic relationship between strains. Based on sequential detection of 14 SNPs and on a decision tree we were able to differentiate 14 phylogenetic groups with a higher discriminatory power compared to other typing methods. A pigmented Map strain was isolated and characterized evidencing for the first time to our knowledge the existence of pigmented Type C strains. With this work, we intended to improve the ante mortem direct molecular detection of Map, to conscientiously aware for the existence of Map animal infections widespread in Portugal and to contribute to the improvement of Map and Mah epidemiological studies.

Staphylococcus aureus: towards a comprehensive view on epidemiology and clonal spread

Dissertation presented to obtain a PhD degree in Biology/ Molecular Biology by the Universidade Nova de Lisboa, Instituto de Tecnologia Química e Biológica

Evolutionary dynamics of Chlamydia trachomatis genome and identification of molecular patterns of hypothetical protein coding genes

The obligate intracellular bacterium Chlamydia trachomatis is a human pathogen of major public health significance. Strains can be classified into 15 main serovars (A to L3) that preferentially cause ocular infections (A-C), genital infections (D-K) or lymphogranuloma venereum (LGV) (L1-L3), but the molecular basis behind their distinct tropism, ecological success and pathogenicity is not welldefined. Most chlamydial research demands culture in eukaryotic cell lines, but it is not known if stains become laboratory adapted. By essentially using genomics and transcriptomics, we aimed to investigate the evolutionary patterns underlying the adaptation of C. trachomatis to the different human tissues, given emphasis to the identification of molecular patterns of genes encoding hypothetical proteins, and to understand the adaptive process behind the C. trachomatis in vivo to in vitro transition. Our results highlight a positive selection-driven evolution of C. trachomatis towards nichespecific adaptation, essentially targeting host-interacting proteins, namely effectors and inclusion membrane proteins, where some of them also displayed niche-specific expression patterns. We also identified potential "ocular-specific" pseudogenes, and pointed out the major gene targets of adaptive mutations associated with LGV infections. We further observed that the in vivo-derived genetic makeup of C. trachomatis is not significantly compromised by its long-term laboratory propagation. In opposition, its introduction in vitro has the potential to affect the phenotype, likely yielding virulence attenuation. In fact, we observed a "genital-specific" rampant inactivation of the virulence gene CT135, which may impact the interpretation of data derived from studies requiring culture. Globally, the findings presented in this Ph.D. thesis contribute for the understanding of C.trachomatis adaptive evolution and provides new insights into the biological role of C. trachomatishypothetical proteins. They also launch research questions for future functional studies aiming toclarify the determinants of tissue tropism, virulence or pathogenic dissimilarities among C. trachomatisstrains.

Chlamydia trachomatis Infecção na grávida e no recém-nascido

A infecção urogenital causada por Chlamydia trachomatis é a doença bacteriana sexualmente transmissível mais comum na Europa, tanto em homens como em mulheres. Constitui um grave problema de saúde pública devido à elevada percentagem de portadores assintomáticos, às complicações clínicas que daí podem resultar e à possibilidade de transmissão vertical. O presente trabalho teve como principais objectivos: i) avaliar a prevalência da infecção por C. trachomatis e por Neisseria gonorrhoeae num grupo de grávidas de 36 semanas atendidas na consulta externa de Obstetrícia do Hospital Amadora Sintra e nos recém-nascidos de mães infectadas, ii) identificar os serovares responsáveis pelas infecções por C. trachomatis, iii) verificar a distribuição da prevalência da infecção por C. trachomatis em função da idade e iv) avaliar a utilidade de uma técnica de PCR multiplex e de PCR multiplex em tempo real no diagnóstico desta infecção. Foram testadas 1201 amostras de urina do primeiro jacto de grávidas e 18 exsudados oculares provenientes de recém-nascidos cujas mães estavam infectadas com C. trachomatis. Cada amostra foi testada pelas técnicas de PCR multiplex e de PCR multiplex em tempo real, tendo como alvos de amplificação um fragmento do plasmídio críptico e outro do gene omp1. Todos os resultados positivos foram confirmados com uma técnica de nested PCR e posteriormente enviados para sequenciação para identificação dos serovares envolvidos. Em todas as amostras foi ainda pesquisada a presença de ADN de N. gonorrhoeae através de técnicas de PCR e de PCR em tempo real sendo que, na primeira, o alvo a amplificar foi um fragmento do gene ccpB do plasmídio pJDI e na segunda o pseudogene porA. Os resultados positivos foram confirmados por RFLP. A prevalência da infecção por C. trachomatis e por N. gonorrhoeae foi de 3,7% (45/1201) e de 0,08% (1/1201), respectivamente. Nos recém-nascidos, a prevalência foi de 0% para ambas as infecções, embora o número de recém-nascidos estudados (18/45) dificilmente seja representativo. O serovar mais prevalente foi o E (31,1%), seguido do G (15,6%), do D/Da (13,3%), do F, I/Ia e do J (11,1%). O serovar K foi identificado em 4,4% das amostras infectadas e o H em apenas 2,2%. A técnica de PCR multiplex em tempo real parece ser mais adequada para o diagnóstico da infecção por C. trachomatis do que a técnica de PCR multiplex, tendo a primeira detectado 100% dos casos de infecção por este microrganismo (45/45), enquanto que a segunda detectou apenas 71% (32/45) dos mesmos.

Epidemiological studies of Streptococcus pneumoniae carriage in the post-vaccination era among two risk groups: children and the elderly

Dissertation presented to obtain the Ph.D. degree in Biology/ Molecular Biology

Community-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus (CA-MRSA) in Portugal:

Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), a human pathogen confined to hospitals (HAMRSA) for over 30 years have been emerging worldwide in the last two decades as a leading cause of severe infections in healthy individuals in the community (CA-MRSA). Despite its clinical significance, in the beginning of our studies no information existed on the prevalence, and population structure of CA-MRSA in Portugal. Moreover, it remained to be clarified how CA-MRSA emerged in our country. In particular, it was not known if CA-MRSA emerged locally by acquisition of the staphylococcal cassette chromosome mec (SCCmec) by established methicillin-susceptible S. aureus (MSSA) in the community, if they were imported from abroad or have escaped from the hospital.(...)

Healthcare- Associated infections: An analysis of costs in a Portuguese Hospital

Hospital-acquired infections (HAIs) delay healing, prolong Hospital stay, and increase both Hospital costs and risk of death. This study aims to estimate the extra length of stay and mortality rate attributable to each of the following HAIs: wound infection (WI); bloodstream infection (BSI); urinary infections (UI); and Hospital-acquired pneumonia (HAP). The study population consisted of patients discharged in CHLC in 2014. Data was collected to identify demographic information, surgical operations, development of HAIs and its outputs. The study used regressions and a matched strategy to compare cases (infected) and controls (uninfected). The matching criteria were: age, sex, week and type of admission, number of admissions, major diagnostic category and type of discharge. When compared to matched controls, cases with HAI had a higher mortality rate and greater length of stay. WI related to hip or knee surgery, increased mortality rate by 27.27% and the length of stay by 74.97 days. WI due to colorectal surgery caused an extra mortality rate of 10.69% and an excess length of stay of 20.23 days. BSI increased Hospital stay by 28.80 days and mortality rate by 32.27%. UI caused an average additional length of stay of 19.66 days and risk of death of 12.85%. HAP resulted in an extra Hospital stay of 25.06 days and mortality rate of 24.71%. This study confirms the results of the previous literature that patients experiencing HAIs incur in an excess of mortality rates and Hospital stay, and, overall, it presents worse results comparing with other countries.

Prevalência da C.trachomatis entre homens que fazem sexo com homens (HSH) que frequentam um centro clínico comunitário alternativo em Barcelona

RESUMO - Enquadramento: A infeção por Chlamydia trachomatis (CT) é considerada um grave problema de Saúde Pública. É causa de infeções sintomáticas tanto no homem como na mulher, bem como, de infeções assintomáticas que podem ter consequências muito graves a longo prazo. A presença de CT sem tratamento aumenta o risco de transmissão do vírus da imunodeficiência humana. Existem vários estudos publicados de prevalência da CT por todo o mundo, no entanto, estudos de prevalência da CT em populações assintomáticas, envolvendo homens que fazem sexo com homens (HSH) são raros na Europa. Assim, o presente estudo, ao estimar a prevalência e ao descrever as caraterísticas epidemiológicas e de conduta dos HSH, pretende contribuir para o plano de ação contra as IST´s e VIH na Catalunha, através de estratégias concretas para deteção e prevenção da CT. Métodos: Trata-se de um estudo observacional, transversal de prevalência da CT em HSH utentes de um serviço comunitário em Barcelona, com recurso a técnicas de diagnóstico de biologia molecular e a um questionário. Durante Março e Junho de 2015, foram recrutados 200 voluntários de um serviço comunitário em Barcelona que foram testados para CT e NG em três locais anatómicos através de uma PCR em tempo real utilizando o ensaio Anyplex™ CT/NG Real-time Detection. Resultados: O presente estudo permitiu uma caraterização da situação atual quanto á prevalência e aos fatores de risco associados á infeção por CT em HSH. A prevalência nesta população específica foi de 12,6% e os fatores risco associados foram o facto de serem VIH e praticarem sexo anal insertivo/recetivo com parceiro estável. Conclusões: Os resultados obtidos reforçam a necessidade do desenvolvimento de estratégias adequadas de controlo e prevenção da CT nesta população de risco, tais como: rastreios frequentes e tratamento dos casos positivos para quebrar a cadeia de transmissão, promoção da saúde, educação e notificação dos parceiros sexuais. Também demonstram a importância destes rastreios nos três locais anatómicos: uretra, reto e faringe.