Functional characterization of Gne (UDP-N-acetylglucosamine-4-epimerase), Wzz (chain length determinant), and Wzy (O-antigen polymerase) of Yersinia enterocolitica serotype O:8

The lipopolysaccharide (LPS) O-antigen of Yersinia enterocolitica serotype O:8 is formed by branched pentasaccharide repeat units that contain N-acetylgalactosamine (GalNAc), L-fucose (Fuc), D-galactose (Gal), D-mannose (Man), and 6-deoxy-D-gulose (6d-Gul). Its biosynthesis requires at least enzymes for the synthesis of each nucleoside diphosphate-activated sugar precursor; five glycosyltransferases, one for each sugar residue; a flippase (Wzx); and an O-antigen polymerase (Wzy). As this LPS shows a characteristic preferred O-antigen chain length, the presence of a chain length determinant protein (Wzz) is also expected. By targeted mutagenesis, we identify within the O-antigen gene cluster the genes encoding Wzy and Wzz. We also present genetic and biochemical evidence showing that the gene previously called galE encodes a UDP-N-acetylglucosamine-4-epimerase (EC 5.1.3.7) required for the biosynthesis of the first sugar of the O-unit. Accordingly, the gene was renamed gne. Gne also has some UDP-glucose-4-epimerase (EC 5.1.3.2) activity, as it restores the core production of an Escherichia coli K-12 galE mutant. The three-dimensional structure of Gne was modeled based on the crystal structure of E. coli GalE. Detailed structural comparison of the active sites of Gne and GalE revealed that additional space is required to accommodate the N-acetyl group in Gne and that this space is occupied by two Tyr residues in GalE whereas the corresponding residues present in Gne are Leu136 and Cys297. The Gne Leu136Tyr and Cys297Tyr variants completely lost the UDP-N-acetylglucosamine-4-epimerase activity while retaining the ability to complement the LPS phenotype of the E. coli galE mutant. Finally, we report that Yersinia Wzx has relaxed specificity for the translocated oligosaccharide, contrary to Wzy, which is strictly specific for the O-unit to be polymerized.

Regulatory network of lipopolysaccharide O-antigen biosynthesis in Yersinia enterocolitica includes cell envelope-dependent signals

Lipopolysaccharide (LPS) is a glycolipid present in the outer membrane of all Gram-negative bacteria, and it is one of the signature molecules recognized by the receptors of the innate immune system. In addition to its lipid A portion (the endotoxin), its O-chain polysaccharide (the O-antigen) plays a critical role in the bacterium-host interplay and, in a number of bacterial pathogens, it is a virulence factor. We present evidence that, in Yersinia enterocolitica serotype O:8, a complex signalling network regulates O-antigen expression in response to temperature. Northern blotting and reporter fusion analyses indicated that temperature regulates the O-antigen expression at the transcriptional level. Promoter cloning showed that the O-antigen gene cluster contains two transcriptional units under the control of promoters P(wb1) and P(wb2). The activity of both promoters is under temperature regulation and is repressed in bacteria grown at 37 degrees C. We demonstrate that the RosA/RosB efflux pump/potassium antiporter system and Wzz, the O-antigen chain length determinant, are indirectly involved in the regulation mainly affecting the activity of promoter P(wb2). The rosAB transcription, under the control of P(ros), is activated at 37 degrees C, and P(wb2) is repressed through the signals generated by the RosAB system activation, i.e. decreased [K+] and increased [H+]. The wzz transcription is under the control of P(wb2), and we show that, at 37 degrees C, overexpression of Wzz downregulates slightly the P(wb1) and P(wb2) activities and more strongly the P(ros) activity, with the net result that more O-antigen is produced. Finally, we demonstrate that overexpression of Wzz causes membrane stress that activates the CpxAR two-component signal transduction system.

Temperature-regulated efflux pump/potassium antiporter system mediates resistance to cationic antimicrobial peptides in Yersinia

Most bacterial pathogens are resistant to cationic antimicrobial peptides (CAMPs) that are key components of the innate immunity of both vertebrates and invertebrates. In Gram-negative bacteria, the known CAMPs resistance mechanisms involve outer membrane (OM) modifications and specifically those in the lipopolysaccharide (LPS) molecule. Here we report, the characterization of a novel CAMPs resistance mechanism present in Yersinia that is dependent on an efflux pump/potassium antiporter system formed by the RosA and RosB proteins. The RosA/RosB system is activated by a temperature shift to 37 degrees C, but is also induced by the presence of the CAMPs, such as polymyxin B. This is the first report of a CAMPs resistance system that is induced by the presence of CAMPs. It is proposed that the RosA/RosB system protects the bacteria by both acidifying the cytoplasm to prevent the CAMPs action and pumping the CAMPs out of the cell.

The lipopolysaccharide outer core of Yersinia enterocolitica serotype O:3 is required for virulence and plays a role in outer membrane integrity

Lipopolysaccharide (LPS) of Yersinia enterocolitica O:3 has an inner core linked to both the O-antigen and to an outer core hexasaccharide that forms a branch. The biological role of the outer core was studied using polar and non-polar mutants of the outer core biosynthetic operon. Analysis of O-antigen- and outer core-deficient strains suggested a critical role for the outer core in outer membrane properties relevant in resistance to antimicrobial peptides and permeability to hydrophobic agents, and indirectly relevant in resistance to killing by normal serum. Wild-type bacteria but not outer core mutants killed intragastrically infected mice, and the intravenous lethal dose was approximately 10(4)-fold higher for outer core mutants. After intragastric infection, outer core mutants colonized Peyer's patches and invaded mesenteric lymph nodes, spleen and liver, and induced protective immunity against wild-type bacteria. In mice co-infected intragastrically with an outer core mutant-wild type mixture, both strains colonized Peyer's patches similarly during the first 2 days, but the mutant was much less efficient in colonizing deeper organs and was cleared faster from Peyer's patches. The results demonstrate that outer core is required for Y. enterocolitica O:3 full virulence, and strongly suggest that it provides resistance against defence mechanisms (most probably those involving bactericidal peptides).

Outer membrane differences between pathogenic and environmental Yersinia enterocolitica biogroups probed with hydrophobic permeants and polycationic peptides

Sensitivities to polycationic peptides and EDTA were compared in Yersinia enterocolitica pathogenic and environmental biogroups. As shown by changes in permeability to the fluorescent hydrophobic probe N-phenylnaphthylamine (NPN), the outer membranes (OMs) of pathogenic and environmental strains grown at 26 degrees C in standard broth were more resistant to poly-L-lysine, poly-L-ornithine, melittin, cecropin P1, polymyxin B, and EDTA than Escherichia coli OMs. At 37 degrees C, OMs of pathogenic biogroups were resistant to EDTA and polycations and OMs of environmental strains were resistant to EDTA whereas E. coli OMs were sensitive to both EDTA and polycations. Similar results were found when testing deoxycholate sensitivity after polycation exposure or when isogenic pairs with or without virulence plasmid pYV were compared. With bacteria grown without Ca++ available, OM permeability to NPN was drastically increased in pathogenic but not in environmental strains or E. coli. Under these conditions, OMs of pYV+ and pYV- cells showed small differences in NPN permeability but differences in polycation sensitivity could not be detected by fluorimetry. O:1,6 (environmental type) lipopolysaccharide (LPS), but not O:3 or O:8 LPS, was markedly rough at 37 degrees C, and this could explain the differences in polycation sensitivity. LPSs from serotypes O:3 and O:8 grown at 37 degrees C were more permeable to NPN than O:1,6 LPS, and O:8 LPS was resistant to polycation-induced permeabilization. These data suggest that LPSs relate to some but not all the OM differences described. It is hypothesized that the different OM properties of environmental and pathogenic biogroups reflect the adaptation of the latter biogroups to pathogenicity.

Proper expression of the O-antigen of lipopolysaccharide is essential for the virulence of Yersinia enterocolitica O:8 in experimental oral infection of rabbits

The O-antigen of lipopolysaccharide (LPS) is required for virulence in Yersinia enterocolitica serotype O:8. Here we evaluated the importance of controlling the O-antigen biosynthesis using an in vivo rabbit model of infection. Y. enterocolitica O:8 wild-type strain was compared to three mutants differing in the O-antigen phenotype: (i) the rough strain completely devoid of the O-antigen, (ii) the wzy strain that lacks the O-antigen polymerase (Wzy protein) and expresses LPS with only one repeat unit, and (iii) the wzz strain that lacks the O-antigen chain length determinant (Wzz protein) and expresses LPS without modal distribution of O-antigen chain lengths. The most attenuated strain was the wzz mutant. The wzz bacteria were cleared from the tissues by day 30, the blood parameters were least dramatic and histologically only immunomorphological findings were seen. The level of attenuation of the rough and the wzy strain bacteria was between the wild-type and the wzz strain. Wild-type bacteria were highly resistant to killing by polymorphonuclear leukocytes, the wzz strain bacteria were most sensitive and the rough and wzy strain bacteria were intermediate resistant. These results clearly demonstrated that the presence of O-antigen on the bacterial surface is not alone sufficient for full virulence, but also there is a requirement for its controlled chain length.

Infecções por Tinea capitis em meios desfavorecidos da periferia de Lisboa - Estudo em crianças do Bairro de Santa Filomena, Concelho da Amadora

PLAVRAS – CHAVE: Tinea capitis, colheita de amostras, diagnóstico laboratorial, questionário, estratégias de intervenção Os fungos dermatófitos estão entre os mais disseminados e prevalentes das doenças causadas por fungos, afectam milhões de pessoas em todas as partes do mundo. A tinea capitis é a infecção fúngica mais comum na idade pediátrica, é contagiosa, havendo aumento do risco de infecção quando existe partilha de objectos e poucos cuidados de higiene. É uma infecção que afecta essencialmente crianças e pré-adolescentes, sendo que estes apresentam mais susceptibilidade e exposição à infecção. É uma infecção com distribuição mundial, sendo muito comum em África. Anteriormente as áreas endémicas estavam mais definidas, mas com o aumento das viagens inter-continentais e da imigração novas doenças têm-se expandido nos países de acolhimento, daí o aumento da prevalência desta infecção nos países Europeus. Para além de ser uma doença com um impacto social marcado, levando as crianças à restrição de actividades sociais, como a ida à escola e todas as consequências que daí advêm, como por exemplo a exclusão. Perante esta situação, realizou-se um estudo de forma a identificar a prevalência da tinea capitis em crianças com idades entre os 1-14 anos no Bairro de Santa Filomena, Concelho da Amadora, Portugal, e os conhecimentos (definição, diagnóstico e tratamento) dos encarregados de educação/responsáveis pela criança sobre a doença, para se poderem traçar estratégias de intervenção. A população era composta por 127 crianças, que frequentavam a Associação da Encosta Nascente e o Centro de Catequese leccionado no Bairro de Santa Filomena, sendo 44,9% do Sexo Masculino e 55,1% do sexo Feminino, com idades pré-escolar e escolar. Utilizaram-se três técnicas de diagnóstico, observação clínica, microscopia e exame cultural. As amostras do couro cabeludo das crianças foram analisadas no Laboratório de Micologia do Instituto de Higiene e Medicina Tropical. A prevalência de crianças com doença activa foi de 17,3% e de portadoras 19,7%. Foram identificados dois agentes etiológicas, Microsporum audouinii e o Tricophyton soudanense (fungos de origem Africana). Aos encarregados de educação/responsáveis pelas crianças aplicou-se um questionário sobre aspectos relacionados com a infecção por tinea capitis. Os respondentes mostraram poucos conhecimentos, alguns até incorrectos. Tendo em vista o controlo da infecção, é necessário envolver vários parceiros, como os Centros de Saúde e Centros de Educação (Creches /Escolas/Catequese), para além dos encarregados de educação, intervindo na sua formação com Sessões de Educação, rastreios, diagnóstico e tratamento, medidas preventivas e melhorias das condições de higiene pessoal e ambiental.

Infecções urinárias adquiridas no hospital : resultados de um estudo de coorte realizado num serviço de medicina interna

RESUMO - Introdução: As infecções associadas aos cuidados de saúde são um importante problema de saúde pública. Entre elas, as infecções urinárias são as mais frequentes associando‐se a elevados custos e morbilidade. Pretende‐se caracterizar as ITU adquiridas no Hospital (ITUaH) ocorridas num serviço de Medicina Interna de um hospital português. Métodos: Efectuou‐se um estudo de coorte (histórica) para determinação da incidência da ITUaH e da bacteriúria assintomática. Analisaram-se os dados correspondentes a uma amostra aleatória sistemática de 388 doentes, representativa dos 3492 admissões ocorridas, em 2014, nesse Serviço. Resultados: A taxa de incidência global de ITUaH foi de 6,2% (24/388; IC 95%:[3,8--‐8,6%]). Ocorreram 19,76 ITU por mil dias de cateter vesical (ITUaCV) e 4,17 ITUaCV por mil dias de internamento. A taxa de incidência de ITUaCV foi de 4% (15/388; IC 95%:[2%--‐6%]). Oitenta por cento destas infecções ocorreram em doentes sem indicação para a algaliação. Um quarto dos doentes desta coorte foram algaliados (24,7%; IC 95%: [20%--‐29%]), não se verificando indicação para o procedimento em 36,5% dos casos. Os principais factores de risco para a algaliação identificados foram a dependência total (OR: 24,47; IC 95%: [5,50--‐ 108,87]; p<0,001) a dependência grave (OR:11,43; IC 95% [2,56--‐50,93]; p=0,001) (escala de Barthel) e a carga de doença (OR: 1,19; IC 95% [1,03--‐1,38]; p=0,017) (índice de comorbilidade de Charlson). Foram utilizados CV em 759 dias dos 3591 dias de internamento quantificados neste estudo (21%). A Taxa de incidência de Bacteriúria Assintomática (BA) foi de 4,4% (IC 95%:[2--‐6%]). Cerca de 60% (10/17) desses doentes foram submetidos a tratamento contrariamente às recomendações clínicas actuais. Conclusões: Este estudo evidencia a necessidade de implementação de estratégias de prevenção, das quais se destaca a redução do número de algaliações. O tratamento da BA deve ser evitado.

Comparación entre algunos métodos para el aislamiento de Yersinia enterocolítica, a partir de suspensiones fecales artificialmente contaminadas

Tesis (Maestría en Ciencias con Especialidad en Microbiología Médica) U.A.N.L.

Frequência de infecções urinárias em ambulatório : dados de um laboratório de Lisboa. Parte I

As infecções urinárias são uma das principais causas de doença em Portugal, variando conforme sejam infecções urinárias adquiridas na comunidade ou infecções urinárias nosocomiais. Neste estudo determinou-se a prevalência dos microrganismos, presentes nas amostras de urina obtidas pela técnica asséptica em doentes com infecções urinárias em ambulatório.Este estudo foi realizado no primeiro semestre do ano 2006, utilizando os dados recolhidos num laboratório de Lisboa. Foi um estudo observacional, descritivo e transversal. Foram incluídos todos os indivíduos que obtiveram um diagnóstico positivo na realização dos exames bacteriológicos (urinoculturas). Nos meses de Janeiro a Junho de 2006, primeiro semestre, foram realizadas 2820 urinoculturas, das quais 385 foram positivas. Destas, 334 (86,75%) pertenciam a indivíduos do sexo feminino e 53 a indivíduos sexo masculino (13,25%).A média de idades dos indivíduos foi de 55,25 anos (± 24,18 DP). As bactérias responsáveis pelas infecções do tracto urinário com maior frequência foram a Escherichia coli (63,6 %), Proteus spp.. (11,9 %), Enterococcus spp.. (7%) e Klebsiella spp.. (6%). Deste estudo concluiu-se que as percentagens verificadas de agentes infecciosos, responsáveis pelas infecções urinárias na comunidade, coincidem com padrões encontrados em estudos internacionais. Estas conclusões referem-se a um laboratório de Lisboa, carecendo de estudos semelhantes ao nível nacional, para caracterização do fenómeno em Portugal.

Frequência e susceptibilidade bacteriana em infecções urinárias : dados de um laboratório de Lisboa. Parte II

Este estudo teve como objectivo identificar os agentes etiológicos causadores de infecções do tracto urinário (ITU) em amostras de urina para determinar e comparar o perfil de resistência aos antibióticos nas bactérias isoladas em uroculturas, num laboratório em Lisboa (LUMILABO), durante um período de seis meses em 1997 (Maio a Outubro), com os de um período de seis meses nove anos depois, correspondentes ao 2º semestre de 2006. É umestudo observacional, descritivo e transversal, que inclui todos os indivíduos que obtiveram um diagnóstico positivo nos exames bacteriológicos num total de 3535 e 2676 uroculturas em 1997 e 2006, respectivamente, com identificação de 20 estirpes bacterianas.AE.coli foi a bactéria identificada com maior frequência em ambos os anos, seguida de P.mirabilis, Klebsiella spp. e Enterococcus spp. Emrelação à susceptibilidade aos antibióticos, verificou-se que em 1997 a E.coli, P.mirabilis e Klebsiella spp. apresentam elevada frequência de resistência aos antibióticos Ampicilina, Trimetroprim+Sulfametoxazol (SXT), e Ácido Nalidíxico, no caso da E.coli, e Furadantina no caso do P.mirabilis e Klebsiella spp.; verificou-se que em 2006 a E.coli apresenta maior resistência à Tobramicina, Norfloxacina (NOR) e Ciprofloxacina (CIP), o P.mirabilis à Ampicilina, SXT e Amoxicilina+Ácido Clavulânico, a Klebsiella spp. à Cefalexina, Nitrofurantuina e SXT, e o Enterococcus spp. à Tretraciclina, CIPe NOR. Este estudo fornece dados para o conhecimento dos diferentes agentes etiológicos mais frequentes nas ITU no laboratório LUMIBABO em períodos de seis meses distanciados de 1997 a 2006 e disponibiliza informação sobre os seus padrões de resistências, necessários para um tratamento empírico adequado.

Infecções Associadas à Prestação de Cuidados de Saúde

A grande maioria das infecções associadas à prestação de cuidados de saúde é causada por bactérias resistentes a muitos dos tratamentos antimicrobianos disponíveis no mercado. Anteriormente, estas infecções encontravam-se em maior percentagem em hospitais. Este dado já não se verifica actualmente uma vez que estas estirpes resistentes foram transmitidas à comunidade a partir dos pacientes hospitalizados, dos visitantes e do pessoal de saúde, provocando doenças graves. Através do uso racional de antibióticos e da adopção de políticas de prevenção de infecções nos hospitais é possível prevenir a transmissão destas bactérias resistentes, diminuindo assim os custos quer para os pacientes quer para o Estado.