Interaction of Silver Nanoparticles with Serum Proteins Affects Their Antimicrobial Activity In Vivo

The emergence of multidrug-resistant bacteria is a global threat for human society. There exist recorded data that silver was used as an antimicrobial agent by the ancient Greeks and Romans during the 8th century. Silver nanoparticles (AgNPs) are of potential interest because of their effective antibacterial and antiviral activities, with minimal cytotoxic effects on the cells. However, very few reports have shown the usage of AgNPs for antibacterial therapy in vivo. In this study, we deciphered the importance of the chosen methods for synthesis and capping of AgNPs for their improved activity in vivo. The interaction of AgNPs with serum albumin has a significant effect on their antibacterial activity. It was observed that uncapped AgNPs exhibited no antibacterial activity in the presence of serum proteins, due to the interaction with bovine serum albumin (BSA), which was confirmed by UV-Vis spectroscopy. However, capped AgNPs with citrate or poly(vinylpyrrolidone)] exhibited antibacterial properties due to minimized interactions with serum proteins. The damage in the bacterial membrane was assessed by flow cytometry, which also showed that only capped AgNPs exhibited antibacterial properties, even in the presence of BSA. In order to understand the in vivo relevance of the antibacterial activities of different AgNPs, a murine salmonellosis model was used. It was conclusively proved that AgNPs capped with citrate or PVP exhibited significant antibacterial activities in vivo against Salmonella infection compared to uncapped AgNPs. These results clearly demonstrate the importance of capping agents and the synthesis method for AgNPs in their use as antimicrobial agents for therapeutic purposes.

Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of Staphylococcus aureus homoserine dehydrogenase

Staphylococcus aureus is a Gram-positive nosocomial pathogen. The prevalence of multidrug-resistant S. aureus strains in both hospital and community settings makes it imperative to characterize new drug targets to combat S. aureus infections. In this context, enzymes involved in cell-wall maintenance and essential amino-acid biosynthesis are significant drug targets. Homoserine dehydrogenase (HSD) is an oxidoreductase that is involved in the reversible conversion of l-aspartate semialdehyde to l-homoserine in a dinucleotide cofactor-dependent reduction reaction. HSD is thus a crucial intermediate enzyme linked to the biosynthesis of several essential amino acids such as lysine, methionine, isoleucine and threonine.

Progress in tuberculosis vaccine development and host-directed therapies-a state of the art review

Tuberculosis continues to kill 1.4 million people annually. During the past 5 years, an alarming increase in the number of patients with multidrug-resistant tuberculosis and extensively drug-resistant tuberculosis has been noted, particularly in eastern Europe, Asia, and southern Africa. Treatment outcomes with available treatment regimens for drug-resistant tuberculosis are poor. Although substantial progress in drug development for tuberculosis has been made, scientific progress towards development of interventions for prevention and improvement of drug treatment outcomes have lagged behind. Innovative interventions are therefore needed to combat the growing pandemic of multidrug-resistant and extensively drug-resistant tuberculosis. Novel adjunct treatments are needed to accomplish improved cure rates for multidrug-resistant and extensively drug-resistant tuberculosis. A novel, safe, widely applicable, and more effective vaccine against tuberculosis is also desperately sought to achieve disease control. The quest to develop a universally protective vaccine for tuberculosis continues. So far, research and development of tuberculosis vaccines has resulted in almost 20 candidates at different stages of the clinical trial pipeline. Host-directed therapies are now being developed to refocus the anti-Mycobacterium tuberculosis-directed immune responses towards the host; a strategy that could be especially beneficial for patients with multidrug-resistant tuberculosis or extensively drug-resistant tuberculosis. As we are running short of canonical tuberculosis drugs, more attention should be given to host-directed preventive and therapeutic intervention measures.

Enriching the annotation of Mycobacterium tuberculosis H37Rv proteome using remote homology detection approaches: Insights into structure and function

The availability of the genome sequence of Mycobacterium tuberculosis H37Rv has encouraged determination of large numbers of protein structures and detailed definition of the biological information encoded therein; yet, the functions of many proteins in M. tuberculosis remain unknown. The emergence of multidrug resistant strains makes it a priority to exploit recent advances in homology recognition and structure prediction to re-analyse its gene products. Here we report the structural and functional characterization of gene products encoded in the M. tuberculosis genome, with the help of sensitive profile-based remote homology search and fold recognition algorithms resulting in an enhanced annotation of the proteome where 95% of the M. tuberculosis proteins were identified wholly or partly with information on structure or function. New information includes association of 244 proteins with 205 domain families and a separate set of new association of folds to 64 proteins. Extending structural information across uncharacterized protein families represented in the M. tuberculosis proteome, by determining superfamily relationships between families of known and unknown structures, has contributed to an enhancement in the knowledge of structural content. In retrospect, such superfamily relationships have facilitated recognition of probable structure and/or function for several uncharacterized protein families, eventually aiding recognition of probable functions for homologous proteins corresponding to such families. Gene products unique to mycobacteria for which no functions could be identified are 183. Of these 18 were determined to be M. tuberculosis specific. Such pathogen-specific proteins are speculated to harbour virulence factors required for pathogenesis. A re-annotated proteome of M. tuberculosis, with greater completeness of annotated proteins and domain assigned regions, provides a valuable basis for experimental endeavours designed to obtain a better understanding of pathogenesis and to accelerate the process of drug target discovery. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Mycobacterium tuberculosis has diminished capacity to counteract redox stress induced by elevated levels of endogenous superoxide

Mycobacterium tuberculosis (Mtb) has evolved protective and detoxification mechanisms to maintain cytoplasmic redox balance in response to exogenous oxidative stress encountered inside host phagocytes. In contrast, little is known about the dynamic response of this pathogen to endogenous oxidative stress generated within Mtb. Using a noninvasive and specific biosensor of cytoplasmic redox state of Mtb, we for first time discovered a surprisingly high sensitivity of this pathogen to perturbation in redox homeostasis induced by elevated endogenous reactive oxygen species (ROS). We synthesized a series of hydroquinone-based small molecule ROS generators and found that ATD-3169 permeated mycobacteria to reliably enhance endogenous ROS including superoxide radicals. When Mtb strains including multidrug-resistant (MDR) and extensively drug-resistant (XDR) patient isolates were exposed to this compound, a dose-dependent, long-lasting, and irreversible oxidative shift in intramycobacterial redox potential was detected. Dynamic redox potential measurements revealed that Mtb had diminished capacity to restore cytoplasmic redox balance in comparison with Mycobacterium smegmatis (Msm), a fast growing nonpathogenic mycobacterial species. Accordingly, Mtb strains were extremely susceptible to inhibition by ATD-3169 but not Msm, suggesting a functional linkage between dynamic redox changes and survival. Microarray analysis showed major realignment of pathways involved in redox homeostasis, central metabolism, DNA repair, and cell wall lipid biosynthesis in response to ATD-3169, all consistent with enhanced endogenous ROS contributing to lethality induced by this compound. This work provides empirical evidence that the cytoplasmic redox poise of Mtb is uniquely sensitive to manipulation in steady-state endogenous ROS levels, thus revealing the importance of targeting intramycobacterial redox metabolism for controlling TB infection. (C) 2015 The Authors. Published by Elsevier Inc.

Environmental monitoring of bacterial contamination and antibiotic resistance patterns of the fecal coliforms isolated from Cauvery River, a major drinking water source in Karnataka, India

The present study focuses prudent elucidation of microbial pollution and antibiotic sensitivity profiling of the fecal coliforms isolated from River Cauvery, a major drinking water source in Karnataka, India. Water samples were collected from ten hotspots during the year 2011-2012. The physiochemical characteristics and microbial count of water samples collected from most of the hotspots exhibited greater biological oxygen demand and bacterial count especially coliforms in comparison with control samples (p <= 0.01). The antibiotic sensitivity testing was performed using 48 antibiotics against the bacterial isolates by disk-diffusion assay. The current study showed that out of 848 bacterial isolates, 93.51 % (n=793) of the isolates were found to be multidrug-resistant to most of the current generation antibiotics. Among the major isolates, 96.46 % (n=273) of the isolates were found to be multidrug-resistant to 30 antibiotics and they were identified to be Escherichia coli by 16S rDNA gene sequencing. Similarly, 93.85 % (n=107), 94.49 % (n=103), and 90.22 % (n=157) of the isolates exhibited multiple drug resistance to 32, 40, and 37 antibiotics, and they were identified to be Enterobacter cloacae, Pseudomonas trivialis, and Shigella sonnei, respectively. The molecular studies suggested the prevalence of blaTEM genes in all the four isolates and dhfr gene in Escherichia coli and Sh. sonnei. Analogously, most of the other Gram-negative bacteria were found to be multidrug-resistant and the Gram-positive bacteria, Staphylococcus spp. isolated from the water samples were found to be methicillin and vancomycin-resistant Staphylococcus aureus. This is probably the first study elucidating the bacterial pollution and antibiotic sensitivity profiling of fecal coliforms isolated from River Cauvery, Karnataka, India.

Cytotoxicity of Ultrasmall Gold Nanoparticles on Planktonic and Biofilm Encapsulated Gram-Positive Staphylococci

The emergence of multidrug resistant bacteria, especially biofilm-associated Staphylococci, urgently requires novel antimicrobial agents. The antibacterial activity of ultrasmall gold nanoparticles (AuNPs) is tested against two gram positive: S. aureus and S. epidermidis and two gram negative: Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa strains. Ultrasmall AuNPs with core diameters of 0.8 and 1.4 nm and a triphenylphosphine-monosulfonate shell (Au0.8MS and Au1.4MS) both have minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration of 25 x 10(-6)m Au]. Disc agar diffusion test demonstrates greater bactericidal activity of the Au0.8MS nanoparticles over Au1.4MS. In contrast, thiol-stabilized AuNPs with a diameter of 1.9 nm (AuroVist) cause no significant toxicity in any of the bacterial strains. Ultrasmall AuNPs cause a near 5 log bacterial growth reduction in the first 5 h of exposure, and incomplete recovery after 21 h. Bacteria show marked membrane blebbing and lysis in biofilm-associated bacteria treated with ultrasmall AuNP. Importantly, a twofold MIC dosage of Au0.8MS and Au1.4MS each cause around 80%-90% reduction in the viability of Staphylococci enveloped in biofilms. Altogether, this study demonstrates potential therapeutic activity of ultrasmall AuNPs as an effective treatment option against staphylococcal infections.

Identificação, perfil fenotípico e disseminação clonal de cepas de Acinetobacter spp. em hospitais do estado do Rio de Janeiro

Espécies do gênero Acinetobacter são patógenos oportunistas que têm sido associados a várias infecções relacionadas à assistência em saúde acometendo principalmente, pacientes hospitalizados em centros de tratamento intensivo. A. baumannii , Acinetobacter genoespécie 3 e Acinetobacter genoespécie 13TU constituem o complexo A. baumannii e são consideradas as espécies de maior importância clínica. O objetivo deste trabalho foi identificar em nível de espécie, avaliar o perfil de resistência e analisar a diversidade genética de 102 amostras de Acinetobacter spp. isoladas de hemoculturas de pacientes internados em quatro hospitais do estado do Rio de Janeiro. Após a utilização de duas técnicas moleculares, 87 (85,3%) amostras foram identificadas como A. baumannii, sete (6,9%) como A. genoespécie 3, duas (1,9%) A. genoespécie 13TU e seis (5,9%) não foram identificadas em nível de espécie. A maioria das amostras de A. baumannii apresentou caráter multirresistente mostrando percentuais de resistência acima de 70% para ceftazidima, cefotaxima e ciprofloxacina. A resistência aos carbapenêmicos variou de 59% a 91%. Foi encontrada uma grande variedade de antibiotipos entre as amostras de A. baumannii, sendo prevalente dois multirresistentes. Um deles, caracterizado pela sensibilidade apenas aos aminoglicosídeos, ocorreu em 20,7% das amostras e o outro observado em 14,9% das amostras , foi caracterizado pela resistência a todos os antimicrobianos testados. Através da PCR, foi observado que 77% das amostras de A. baumannii apresentaram produto de amplificação compatível com gene blaOXA-23-like e destas, 64 mostraram-se resistentes tanto a imipenem quanto a meropenem. Em contrapartida, todas as amostras de A. baumannii OXA-23 negativas mostraram-se sensíveis aos carbapenens. Em relação às amostras de A. genoespécie 3 e 13TU, foram observados baixos percentuais de resistência frente aos antimicrobianos testados e apenas uma amostra de Acinetobacter genoespécie 3 apresentou produto de amplificação compatível com gene blaOXA-23-like, sendo esta sensível aos carbapenens. Não foram detectados os genes blaOXA-40-like e blaOXA-58-like nas 102 amostras de Acinetobacter spp.. A análise do polimorfismo genético das amostras de A. baumannii por PFGE mostrou a presença de 35 clones distribuídos entre os hospitais. Um clone (designado A), presente em 32 amostras (36,9%), foi encontrado nos quatro hospitais, sendo prevalente em três. Em 93,8% das amostras do clone A foi detectado o gene blaOXA-23-like. A disseminação de um clone de A. baumannii multirresistente produtor de OXA-23 entre os hospitais estudados evidencia a importância de medidas de controle de infecções mais eficazes, visando minimizar a morbidade e a mortalidade causadas por este importante patógeno. Além disso, como outras espécies também podem estar associadas a infecções, destacamos a importância da identificação correta das amostras em nível de espécie, visando o conhecimento da patogenicidade, do perfil de resistência e dados epidemiológicos des outras espécies, principalmente as pertencentes ao complexo A. baumannii

Avaliação do potencial leishmanicida e antibacteriano de Annona mucosa (Jacq.) - Annonaceae cultivada in vitro e in vivo

A biodiversidade brasileira abrange plantas de importância medicinal que podem ser utilizadas na formulação de novos fármacos. Contudo, tem sido reduzida em velocidade alarmante, em função de diferentes ações antrópicas. A cultura de tecidos vegetais propicia a conservação e uso do germoplasma permitindo a obtenção de substâncias de importância medicinal. As leishmanioses são consideradas um problema de saúde pública mundial sendo a espécie Leishmania braziliensis de maior importância epidemiológica no Brasil. Recentemente tem-se registrado aumento da resistência à linha de tratamento usual. Do mesmo modo, o uso indiscriminado de antibióticos levou ao aumento de bactérias multirresistentes, que representam sério risco de infecção. A espécie Annona mucosa (Jacq.) possui substâncias, como acetogeninas e alcaloides, que apresentam atividades antiparasitária e antimicrobiana. Nesse sentido, o objetivo do trabalho foi avaliar o potencial leishmanicida e antibacteriano de extratos de A. mucosa de material produzido in vitro e in vivo. Foi proposto um protocolo de germinação in vitro, ainda não reportada para a espécie, com vistas à obtenção de plântulas axênicas. Em meio WPM foram cultivados explantes hipocotiledonares e foliares em meio MS, suplementados com PIC e diferentes concentrações de KIN, BAP ou TDZ. Os calos obtidos foram cultivados em meio líquido de mesma composição para a produção de suspensões celulares. Os materiais foram submetidos à extração metanólica e posterior fracionamento em hexano e diclorometano. Para a avaliação da atividade dos extratos sobre L. braziliensis foi usado o modelo in vitro, com a forma promastigota, e in vivo na forma amastigota, a partir do tratamento de macrófagos peritoneais de camundongos infectados com o parasito. Ambas as formas foram tratadas com os extratos por 96 e 48h, respectivamente. A atividade antimicrobiana foi avaliada por macrodiluição do extrato em Mueller-Hinton, sendo avaliado o crescimento das cepas após 16h de incubação a 48C. A germinação in vitro da espécie foi alcançada em substrato vermiculita estéril umedecido com solução de sais do meio MS, com taxa média de 85%. A maior produção de calos friáveis foi obtida em meios contendo KIN, com potencial uso para cultivo em suspensões celulares. Os extratos do material in situ e in vitro apresentaram atividade leishmanicida, apesar da toxicidade para macrófagos. Culturas de células em suspensão apresentaram potencial leishmanicida in vitro e redução da infecção em macrófagos. Os extratos do material avaliado apresentaram atividade antimicrobiana seletiva, com inibição do crescimento de Streptococcus pyogenes e Bacillus thurigiensis em diferentes concentrações avaliadas. Os métodos biotecnológicos empregados permitiram a obtenção de materiais com propriedades medicinais para as atividades leishmanicida e antibacteriana, assim como o material in vivo, constituindo este estudo o primeiro relato para as atividades propostas em A. mucosa.

Perfis de resistência de cepas de Escherichia coli isoladas em urocultura e a correlação com os fatores de risco diversos para infecção do trato urinário

As infecções do trato urinário (ITUs) são uma das causas mais comuns de consultas médicas. No ambiente hospitalar estão entre as mais frequentes infecções relacionadas à assistência à saúde (35 a 45%). Nos Estados Unidos da América, resultam em 3.600.000 consultas médicas anuais e mais de 100.000 hospitalizações. No Reino Unido, representam 23% das infecções relacionadas à assistência à saúde. Estudos mostram que a E. coli é a bactéria mais isolada em uroculturas (75% a 80%), tanto em pacientes hospitalizados quanto não hospitalizados. A antibioticoterapia para ITU é comumente iniciada empiricamente, antes da urocultura e do antibiograma, por isso, faz-se necessário conhecer a sensibilidade e resistência dos prováveis agentes etiológicos, deve-se considerar o histórico clínico epidemiológico do paciente. No presente estudo foi realizada a análise da resistência das cepas de E. coli isoladas em 261 uroculturas de pacientes assistidos no serviço ambulatorial e hospitalar do Hospital Universitário Pedro Ernesto (HUPE) e, também, de 81 cepas isoladas em uroculturas de pacientes assistidos no serviço ambulatorial de um Hospital Maternidade do Município do Rio de Janeiro (HMMRJ), no período de maio de 2010 a dezembro de 2010. A susceptibilidade aos antimicrobianos foi determinada pela metodologia de disco difusão por Kirby e Bauer. Foram realizadas triagens fenotípicas para cepas produtoras de ESBL e para cepas produtoras de carbapenemases. Através dos dados contidos nos prontuários dos pacientes com uroculturas positivas para E. coli (≥ 105 ufc/mL), foi realizada a pesquisa clínica epidemiológica para se verificar a ocorrência de fatores de risco diversos, para ITU por E. coli. Observou-se que pacientes do sexo feminino são mais susceptíveis a ITU e o uso de antibiótico até 03 meses antes do episódio infeccioso (p= 0,04746), diabetes (p= 0,01683), trauma recente (p= 0,000238), cirurgia abdominal ou pélvica prévia (p= 0,00221), patologia crônica de bexiga (p= 0,002150), uso de cateter urinário (p=0,0002), insuficiência renal crônica (p= 0,02178), e hospitalização por até 06meses prévios (p= 0,01802) podem ser considerados fatores de risco para ITU por E. coli. Verificou-se que o uso de cateter urinário (p=0,000399), cirurgia abdominal ou pélvica prévia (p=0,004458) e o uso de antimicrobianos prévios ao processo infeccioso (p=0,002625), podem ser considerados fatores de risco importantes, para ITU por E. coli multirresistentes. Os pacientes do sexo masculino, apesar de minoria no estudo, representam a maioria dos pacientes com ITU por E. coli multirresistente. Verificou-se que a classe de antimicrobiano utilizado previamente ao episódio infeccioso, aumenta a chance de ocorrer ITU por E. coli multirresistente, principalmente quando associadas ao uso de cateter urinário e cirurgia abdominal ou pélvica prévia. Os perfis de resistência da cepas isoladas dos pacientes assistidos no serviço ambulatorial e hospitalar do HUPE apresentam semelhanças. Apesar do baixo número de cepas multirresistentes entre as isoladas dos pacientes assistidos no serviço ambulatorial do HMMRJ, essas apresentam perfil de resistência semelhante aos perfis das cepas isoladas dos pacientes assistidos no serviço ambulatorial e hospitalar do HUPE. A partir das evidências, percebe-se que o uso racional de antimicrobianos é muito importante para diminuir a problemática da resistência bacteriana

Aspectos clínico-epidemiológicos e microbiológicos de processos infecciosos causados por Corynebacterium spp em pacientes de centro de referência oncológico Rio de Janeiro, Brasil

Os resultados permitiram a redação de quatro artigos. Aspectos microbiológicos e clínicos de corinebacterioses em pacientes com câncer observados durante cinco anos foram descritos no Artigo 1. No Artigo 2 foram apresentados casos de bacteremia causados por corinebactérias invasivas não toxigênicas em dois períodos com intervalo de sete anos. As infecções em pacientes com câncer por C. diphtheriae, causando casos clínicos atípicos foram descritas no Artigo 3, além do estudo dos principais fatores de virulência de uma cepa de C. diphtheriae isolada de infecção associada ao cateter de nefrostomia foi descrita no Artigo 4. Resumidamente no Artigo 1, além dos aspectos clínico-epidemiológicos foram avaliados os perfis de resistência aos antimicrobianos e o potencial de virulência dos micro-organismos. Em cinco anos, 932 amostras de corinebactérias, com perfis de resistência aos antimicrobianos testados, foram isoladas de pacientes com câncer. As espécies predominantes foram Corynebacterium amycolatum (44,7%), Corynebacterium minutissimum (18,3%) e Corynebacterium pseudodiphtheriticum (8,5%). O uso de catéteres de longa permanência e a neutropenia, foram às condições importantes para infecção por corinebactérias. As doenças de base mais comuns foram os tumores sólidos. Pacientes hospitalizados apresentaram risco seis vezes maior de morrer, quando relacionadas às taxas de mortalidade com 30 dias (RC= 5,5; IC 95%= 1,15-26,30; p= 0,033). As bacteremias (Artigo 2) causadas por corinebactérias foram observadas em dois períodos: 2003-2004 (n=38) e de 2012-2013 (n=24). As espécies multirresistentes C. amycolatum e Corynebacterium jeikeium foram os principais responsáveis pelos quadros de bacteremia. Havia 34 pacientes com tumores sólidos e 28 pacientes com doenças linfoproliferativas, sendo que 21 deles apresentavam neutropenia e 54 utilizavam cateter venoso central. Em 41 pacientes havia infecção relacionada ou associada aos dispositivos intravasculares. Os pacientes com bacteremia responderam ao tratamento com vancomicina após a remoção do cateter. O comportamento agressivo da neoplasia, o tempo de internação hospitalar e o uso de CVC aumentaram o risco de bacteremias por Corynebacterium spp. No Artigo 3, 17 casos de infecções atípicas causadas por Corynebacterium diphtheriae foram diagnosticadas de 1996 a 2013. A incidência de C. diphtheriae correspondeu a 15,8 casos/100.000 admissões, 465 vezes maior que a incidência de difteria na população brasileira. Sintomas toxêmicos foram observados em nove pacientes, embora quadros de difteria clássica e endocardite não fossem observados. O perfil eletroforético em campo pulsado (PFGE) demonstrou um perfil de distribuição endêmica, apesar de haver dois casos de pacientes com o mesmo perfil eletroforético sugerindo transmissão relacionada aos cuidados à saúde. A adesão em superfícies bióticas e abióticas e produção de biofilme em cateter de poliuretano (Artigo 4) foi demonstrada em C. diphtheriae não toxigênico no sítio de inserção do cateter de nefrostomia. Os dados desses artigos permitiram concluir que (i) diferentes espécies de corinebactérias multirresistentes foram capazes de causar infecções em pacientes com câncer, incluindo bacteremias; (ii) C. diphtheriae foi capaz de causar infecções graves em indivíduos imunocomprometidos, incluindo infecções relacionadas ao uso de dispositivos invasivos em populações de risco, tais como pacientes com câncer.

Caracterização de beta-lactamases de espectro ampliado (ESBLs), genes de resistência aos antimicrobianos e conteúdo plasmidial em cepas de Escherichia coli e Salmonella spp. não tifóides isoladas do ambiente hospitalar e da comunidade

Enterobactérias produtoras de ESBLs são descritas tanto no ambiente hospitalar quanto na comunidade em todo o mundo. No Brasil, esses microrganismos também têm emergido como uma causa importante de infecções, sendo as enzimas CTX-M as prevalentes. O objetivo deste estudo foi analisar diferentes aspectos genotípicos relacionados à expressão da resistência aos antimicrobianos em cepas Escherichia coli e de Salmonella spp, tais como: a diversidade de ESBLs, os genes de resistência aos antimicrobianos e o conteúdo plasmidial. Os aspectos epidemiológicos das cepas produtoras de ESBLs também foram investigados. Foram estudadas 88 cepas de enterobactérias, sendo 43 E. coli e 45 cepas de Salmonella spp., de origem hospitalar e da comunidade (principalmente alimentos), isoladas na cidade do Rio de Janeiro. A expressão de ESBL foi observada em sete cepas de E. coli (7/43, 16,3%) e em uma cepa de Salmonella Typhimurium (1/45, 2,3%) e as enzimas foram identificadas como variantes de CTX-M e SHV-5, respectivamente. Entre as cepas de E. coli, a enzima CTX-M-2 foi a mais frequente (n = 4), sendo detectada em cepas isoladas de swab retal de pacientes hospitalizados, enquanto as enzimas CTX-M-59 (uma variante de CTX-M) (n = 1) e CTX-M-9 (n = 2) foram identificadas em cepas isoladas a partir de espécimes clínicos. Salmonella Typhimurium produtora de SHV-5 foi isolada do ambiente hospitalar (fórmula infantil). As cepas de E. coli produtoras das enzimas CTX-M pertenceram a grupos filogenéticos (A, B1, D) e STs (ST34, ST69, ST101) diferentes, sendo os genes blaCTX-M identificados em plasmídeos com tipo de replicon IncA/C de cerca de 150 kb (blaCTX-M-2, blaCTX-M-9, blaCTX-M-59) ou 80 kb (blaCTX-M-2). A cepa de S. Typhimurium produtora de SHV-5 pertenceu a um único clone (A-ST19) e o gene blaSHV-5 foi identificado em plasmídeo com o replicon IncL/M com aproximadamente 55Kb. Foi identificado pela primeira vez no Brasil o ST313 em um clone de S. Typhimurium (D-ST313), comumente associado com doenças invasivas severas, particulamente no continente africano. Genes que codificam para a resistência aos antimicrobianos não-beta-lactâmicos e integrons classe 1 foram identificados entre as cepas de E. coli e de Salmonella spp. multirresistentes produtoras ou não de ESBLs. Em conclusão: i) nossos resultados referentes à E. coli confirmaram a disseminação de enzimas CTX-M (principalmente variantes do grupo CTX-M-2) desde, pelo menos, o ano de 2000, em hospitais no Rio de Janeiro; demonstraram a implicação dos plasmídeos IncA/C na disseminação de genes blaCTX-M; indicaram a possível evolução intra-plasmídeo de blaCTX-M-59 a partir de blaCTX-M-2; a observação da diversidade e multiplicidade de plasmídeos poderiam fornecer plataformas genéticas para a dispersão de diferentes genes e/ou elementos de resistência aos antimicrobianos; ii) em relação à Salmonella spp. este estudo descreveu, pela primeira vez, o isolamento, a partir de fórmula infantil, de uma cepa de S. Typhimurium produtora de ESBL; foi demonstrada a associação do gene blaSHV-5 com plasmídeo do tipo IncL/M, que é considerado epidêmico; foi identificado o clone D-ST313 de S. Typhimurium, que está associado a doenças invasivas severas no continente africano, que reuniu cepas isoladas exclusivamente do ambiente hospitalar.

Caracterização fenotípica e molecular de amostras de Enterococcus isoladas em um hospital universitário da cidade do Rio de Janeiro

Os enterococos estão amplamente distribuídos no ambiente. Nos seres humanos, compõem a microbiota do trato gastrintestinal, da cavidade oral e do trato geniturinário. Nas últimas décadas, esses microrganismos se tornaram importantes agentes etiológicos de infecções hospitalares. Uma característica marcante desses microrganismos é a resistência intrínseca a vários antimicrobianos utilizados habitualmente no tratamento de infecções, além de alguns fatores que tem sido relacionado à virulência de enterococos. Este estudo investigou a presença de enterococos em amostras de infecção e colonização de pacientes hospitalizados, profissionais de saúde, dietas hospitalares e manipuladores de alimentos. Foram analisadas 276 amostras de colonização, de quadros de infecção, dietas orais e manipuladores de alimento. Não foram recuperadas amostras dos profissionais de saúde. Todas as amostras foram submetidas a testes convencionais de caracterização do gênero e espécies. Testes de susceptibilidade aos antimicrobianos foram empregados pelo método de disco difusão, além da CIM para vancomicina e teicoplanina. A produção de biofilme e a expressão da gelatinase também foram avaliadas. Os genes de resistência a gentamicina, estreptomicina e vancomicina e os genes de virulência cylA, esp e fsr foram pesquisados pela técnica de PCR. O polimorfismo genético foi determinado por PFGE. A espécie E. faecalis foi a prevalente nas amostras isoladas de colonização e infecção (42,2% e 81,9%, respectivamente). E. casseliflavus (58,9%) foi a mais freqüente dentre as amostras das dietas hospitalares e E. faecium (46,7%) de manipuladores. Dentre as amostras de colonização as maiores taxas de resistência foram observadas para eritromicina (76,3%) e ciprofloxacina (53,9%). Dentre as amostras de infecção, >70% foram resistentes a eritromicina, ciprofloxacina e tetraciclina. Resistência a níveis elevados de gentamcina (HLR-GE) e estreptomicina (HLR-ST) foi detectada em 24,6% e 20,4% das amostras, respectivamente, e todas foram portadoras dos respectivos genes. A maioria das amostras de colonização (52,6%) e infecção (55,7%) foram multirresistentes. A taxa para resistência a níveis elevados de vancomicina foi de 5,2% e todas eram portadoras do gene vanA. Em relação a formação de biofilme, 70,2% foram produtoras, com uma maior freqüência dentre as de infecção. A expressão de gelatinase foi detectada em 28,9% e 44,3% das amostras de colonização e infecção, respectivamente. Nenhuma das amostras isoladas das dietas hospitalares e de manipuladores expressou gelatinase. Nas amostras pertencentes as espécies E. faecalis e E. faecium (n=109) 16,5%, 51,4% e 48,6% apresentaram produtos de amplificação referentes aos genes cylA, esp e fsr, respectivamente. A análise do polimorfismo genético revelou uma extensa diversidade dentre as amostras pertencentes as espécies E. faecalis e E. faecium, não acarretando um perfil eletroforético prevalente. Entretanto, foi observado um perfil único dentre as amostras de E. gallinarum resistentes a vancomicina (vanA). Este estudo mostrou que amostras de enterococos isoladas de diferentes fontes, não só de quadros infecciosos, podem representar um risco para a população, apontando para uma maior reflexão quanto ao papel desses microrganismos nas infecções humanas, particularmente no ambiente hospitalar.

Formação de biofilmes por Enterococcus faecium sensível e multirresistente aos antimicrobianos: características à proteômica

Enterococcus faecium tem se destacado no cenário das infecções hospitalares, particularmente, amostras portadoras de características de multirresistência. Apesar de serem responsabilizados como agentes etiológicos em diferentes quadros clínicos, fatores associados a patogênese das infecções ainda não estão esclarecidos. Entretanto, sabe-se que a capacidade de formação de biofilmes pode ser responsabilizada como um dos atributos capazes de promover o papel patogênico desses microrganismos. Assim sendo, este estudo se propôs a investigar a capacidade de formação de biofilmes por duas amostras de E. faecium: SS-1274 (derivada da amostra tipo da espécie) e CL-6729 (multirresistente e pertencente a um complexo clonal globalmente disperso). As amostras foram caracterizadas fenotipica e genotipicamente para confirmação da identificação, determinação da susceptibilidade a 17 antimicrobianos, caracterização da concentração mínima inibitória para ampicilina, gentamicina e vancomicina, determinação do genótipo vanA e detecção de genes associados a expressão dos genes asa1, cylA, esp, gelE e hyl. A análise quantitativa da formação por 24h e 72h dos biofilmes foi realizada por metodologia do cristal violeta, em placas de microtitulação de poliestireno. Foram construídas curvas de formação pela avaliação da DO570nm das preparações coradas por cristal violeta em períodos de tempo de 2h a 74h. A influência de subCMIs de ampicilina, gentamicina e vancomicina na formação de biofilmes de E. faecium foi também caracterizada em ensaios de quantificação da biomassa. A presença de DNA e proteínas foi avaliada em ensaios de destacamento e por fluorimetria. A arquitetura, distribuição espacial e reação aos fluorocromos Syto9 e SYPRO Ruby Protein foram evidenciadas por microscopia confocal de varredura a laser. Análises proteômicas através da avaliação por SDS-PAGE e por ESI-Q-TOF também foram empregadas para avaliação de biofilmes versus crescimento planctônico. Nossos resultados demonstraram que a amostra CL-6729 apresentou uma maior biomassa nos tempos analisados. Apesar da menor quantidade de biomassa da amostra SS-1274, o perfil da curva de formação foi semelhante a CL-6729. As análises da matriz por ensaios quantitativos e microscopia confocal revelaram que proteína parece ser um importante constituinte para ambas as amostras, entretanto biofilmes formados na presença de da CMI e durante 24h, parecem sofrer alterações na constituição. Os resultados relativos às espectrometrias de massa sugerem que células de biofilmes de E. faecium podem também estar metabolicamente ativas, devido a identificação de um considerável número de proteínas relacionadas ao metabolismo e divisão celular, similarmente às células planctônicas. No entanto, investigações complementares são necessárias para quantificar as diferenças relacionadas a sua expressão. Foi observado que ambas as amostras independente das variações fenotípicas e genotípicas são capazes de formar biofilmes maduros exibindo constituição e arquitetura similares. Entretanto, nossos resultados sugeriram que cada amostra responde as diferentes situações de acordo com seus determinantes de virulência e resistência.

Caracterização molecular de bastonetes Gram positivos irregulares e actinomicetos aeróbios obtidos de espécimes clínicos, de ensaios de esterilidade e de áreas limpas

Os bastonetes Gram positivos irregulares (BGPIs) compõem um grupo de espécies bacterianas com ampla diversidade fenotípica e que podem estar presente no meio ambiente, na microbiota humana e de animais. A identificação acurada de BGPIs em nível de gênero e espécie empregando métodos bioquímicos convencionais é bastante limitada, sendo recomendado, portanto, o uso de técnicas moleculares. No presente estudo, foram identificadas amostras de BGPIs oriundas de espécimes clínicos de humanos, de produtos farmacêuticos e de áreas limpas através da análise de sequencias do gene 16S rRNA e de outros genes conservados (housekeeping genes). Os resultados obtidos pelo sequenciamento dos genes 16S rRNA e rpoB demonstraram C. striatum multi-resistente (MDR) como responsável por surto epidêmico em ambiente hospitalar da cidade do Rio de Janeiro. Quinze cepas de C. striatum foram isoladas em cultura pura a partir de secreção traqueal de pacientes adultos submetidos a procedimentos de entubação endotraqueal. A análise por eletroforese em gel de campo pulsado (PFGE) indicou a presença de quatro perfis moleculares, incluindo dois clones relacionados com cepas MDR (PFGE I e II). Os dados demonstram a predominância de PFGE I entre cepas MDR isoladas de unidades de terapia intensiva e enfermarias cirúrgicas. Uma potencial ligação causal entre a morte e a infecção por C. striatum MDR (PFGE tipos I e II) foi observada em cinco casos. Adicionalmente, acreditamos que este seja o primeiro estudo de identificação de espécies de Nocardia relacionadas com infecções humanas pela análise da sequencia multilocus (MLSA) no Brasil. Diferente dos dados observados na literatura (1970 a 2013) e obtidos pelos testes fenotípicos convencionais, a caracterização molecular de quatro lócus (gyrB-16S-secA1-hsp65) permitiu a identificação das espécies N. nova, N. cyriacigeorgica, N. asiatica e N. exalbida/gamkensis relacionadas com quadros de nocardiose em humanos. Cepas de N. nova isoladas de diferentes materiais clínicos de um único paciente apresentaram padrões de susceptibilidade antimicrobianos idênticos e dois perfis PFGE, indicando a possibilidade de quadros de co-infecção por N. nova em humanos. Em outra etapa da investigação, amostras de BGPIs obtidos de ambientes de salas limpas que não puderam ser identificadas por critérios convencionais foram submetidas a análise da sequência do gene 16S rRNA e caracterizadas 95,83% em nível de gênero e 35,42% em espécies. Para gêneros mais encontrados no estudo, foram analisados os genes rpoB e recA de dezessete cepas de Microbacterium e utilizado o MLSA para a identificação de sete cepas identificadas como Streptomyces. Os ensaios permitiram a identificação de três cepas de Microbacterium e de uma única amostra de Streptomyces ao nível de espécie. A análise da sequencia do gene rpoB também se mostrou eficaz na identificação de espécies de cepas de Corynebacterium. Finalmente, para as cepas ambientais pertencentes à classe Actinobacteria os dados morfológicos, bioquímicos e genotípicos permitiram documentar a cepa 3117BRRJ como representante de uma nova espécie do gênero Nocardioides, para o qual o nome Nocardioides brasiliensis sp. nov. e as cepas 3712BRRJ e 3371BRRJ como representante de um novo gênero e espécie para o qual o nome Guaraldella brasiliensis nov. foi proposto.