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 molecular de isolados de Enterobacteriaceae produtores de beta-lactamases de espectro alargado (ESBLs) provenientes de suiniculturas de produção intensiva e extensiva de Portugal

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

Detection of metallo-beta-lactamases-encoding genes in environmental isolates of Aeromonas hydrophila and Aeromonas jandaei

Aims: To determine the prevalence and expression of metallo-beta-lactamases (MBL)-encoding genes in Aeromonas species recovered from natural water reservoirs in southeastern Brazil. Methods and Results: Eighty-seven Aeromonas isolates belonging to Aeromonas hydrophila (n = 41) and Aer. jandaei (n = 46) species were tested for MBL production by the combined disk test using imipenem and meropenem disks as substrates and EDTA or thioglycolic acid as inhibitors. The presence of MBL genes was investigated by PCR and sequencing using new consensus primer pairs designed in this study. The cphA gene was found in 97.6% and 100% of Aer. hydrophila and Aer. jandaei isolates, respectively, whereas the acquired MBL genes bla(IMP), bla(VIM) and bla(SPM-1) were not detected. On the other hand, production of MBL activity was detectable in 87.8% and 10.9% of the cphA-positive Aer. hydrophila and Aer. jandaei isolates respectively. Conclusions: Our results indicate that cphA seems to be intrinsic in the environmental isolates of Aer. hydrophila and Aer. jandaei in southeastern Brazil, although, based on the combined disk test, not all of them are apparently able to express the enzymatic activity. Significance and Impact of the Study: These data confirm the presence of MBL-producing Aeromonas species in natural water reservoirs. Risk of water-borne diseases owing to domestic and industrial uses of freshwater should be re-examined from the increase of bacterial resistance point of view.

Caracterização de metalo-beta-lactamases produzidas por amostras de pseudomonas aeruginosa isoladas em dois hospitais de Porto Alegre

Introdução: P. aeruginosa é o principal agente causador de infecção hospitalar sendo a primeira causa de pneumonia nosocomial em hospitais brasileiros. Os carbapenêmicos são geralmente o tratamento empírico de escolha para infecções graves causadas por esta bactéria. Entretanto, seu uso tem sido limitado pelas elevadas taxas de resistência entre os isolados de P. aeruginosa principalmente os produtores de metalo-β-lactamases (Mβla). Objetivos: Caracterizar e avaliar a produção de metalo-β-lactamase em amostras de Pseudomonas aeruginosa resistentes a ceftazidima e/ou imipenem em dois hospitais universitários de Porto Alegre. Métodos: O método de disco difusão padronizado pelo NCCLS foi utilizado para avaliar o perfil de susceptibilidade aos antimicrobianos. Um teste de aproximação de discos utilizando ceftazidima com ácido 2-mercaptopropiônico foi utilizado para triagem de amostras produtoras de Mβla. A fita de Etest combinada imipenem com EDTA também foi utilizada como teste fenotípico. Os resultados destes dois testes foram comparados à PCR para pesquisa dos genes blaSPM-1, blaIMP-1 e blaVIM-2 .Os isolados produtores de Mβla foram submetidos a tipagem molecular pela técnica de macrorestrição de DNA seguida de pulsed-field gel electrophoresis (PFGE). O perfil de hidrólise para o imipenem foi avaliado nas amostras produtoras de Mβla através da variação de absorção medida a 298 nm. Resultados: Dos 92 isolados clínicos analisados, 33 foram positivos no teste de aproximação de discos. Destes, 18 foram produtores de SPM-1 e 5 de IMP-1. Todas as amostras produtoras de SPM-1 apresentaram razão de IP/IPI na fita combinada ≥ 8. Os 18 isolados de SPM-1 foram classificados como um único padrão de PFGE que foi o predominante. Seis isolados pertenciam a um segundo padrão de PFGE, sendo que cinco destes eram IMP-1. O perfil de hidrólise mostrou que os isolados produtores de SPM-1 degradam mais efetivamente o imipenem quando comparado aos produtores de IMP-1 e aos não produtores de Mβla. Conclusões: Há uma alta prevalência de Mβla entre isolados de P. aeruginosa resistentes a imipenem e/ou ceftazidima. O gene SPM-1 é o elemento genético mais prevalente entre as amostras de P. aeruginosa Mβla positivas e a disseminação clonal têm contribuído para os elevados níveis de resistência aos carbapenêmicos entre os isolados de P. aeruginosa nos hospitais deste estudo.

Pesquisa de genes de metalo-beta-lactamases em pseudomonas aeruginosa isoladas em três hospitais universitários de Porto Alegre

Objetivos: Padronizar uma técnica molecular, Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) para detectar os genes blaSPM-1 , blaVIM-2 e blaIMP-1 que conferem a Pseudomonas aeruginosa resistência a carbapenêmicos (imipenem e meropenem) através da produção das metalo-β-lactamases (MBL) SPM-1, VIM-2 e IMP-1. Comparar os resultados obtidos com a técnica de PCR com os obtidos através de uma técnica fenotípica para detecção desse mecanismo enzimático de resistência. Descrever a prevalência dos genes de MBL. Metodologia: Utilizando 48 amostras clínicas de P. aeruginosa resistentes a ceftazidima e/ou imipenem sendo 37 caracterizadas como produtoras de MBL através de uma técnica fenotípica (aproximação de disco) e 11 como não produtoras pela mesma técnica. Esses isolados foram testados com três primers específicos para os seguintes genes: blaSPM-1 , blaVIM-2 e blaIMP-1 Resultados e Discussão: Dos 37 isolados produtores de metalo-β-lactamase, 29 tiveram resultado positivo na PCR sendo 27 positivos para o gene blaSPM-1 e 2 positivos para o gene blaIMP-1 . Em nenhum isolado foi detectado o gene blaVIM-2 .Oito isolados caracterizados como produtores de MBL não tiveram nenhum produto amplificado com os três pares de primers. Os 11 isolados caracterizados como não produtores de MBL não tiveram produto amplificado. Assim, a sensibilidade da técnica molecular foi de 78,40% e a especificidade 100,0% considerando a técnica fenotípica de aproximação de disco como padrão ouro Conclusões: Foi possível a padronização da técnica de PCR para a detecção dos genes blaSPM-1 , blaVIM-2 e blaIMP-1 bem como foi possível a comparação entre a técnica de PCR e a técnica fenotípica, sendo que a metodologia molecular apresentou 100% de especificidade e 78,40% de sensibilidade. O gene de MBL mais prevalente foi blaSPM-1 encontrado em 27/29 amostras de P. aeruginosa resistentes ao imipenem. O gene blaIMP-1 foi detectado em apenas 2/29 amostras de P. aeruginosa resistentes ao imipenem. O gene blaVIM-2 e não foi detectado nas amostras de P.aeruginosa analisadas neste estudo.

Detection of SPM and IMP metallo-beta-lactamases in clinical specimens of Pseudomonas aeruginosa from a Brazilian public tertiary hospital

Phenotypic and genotypic SPM and IMP metallo-beta-lactamases (MBL) detection and also the determination of minimal inhibitory concentrations (MIC) to imipenem, meropenem and ceftazidime were evaluated in 47 multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa isolates from clinical specimens. Polymerase chain reaction detected 14 positive samples to either bla(SPM) or bla(IMP) genes, while the best phenotypic assay (ceftazidime substrate and mercaptopropionic acid inhibitor) detected 13 of these samples. Imipenem, meropenem and ceftazidime MICs were higher for MBL positive compared to MBL negative isolates. We describe here the SPM and IMP MBL findings in clinical specimens of P. aeruginosa from the University Hospital of Botucatu Medical School, São Paulo, Brazil, that reinforce local studies showing the high spreading of bla(SPM) and bla(IMP) genes among Brazilian clinical isolates.

Perfil molecular e pesquisa de beta-lactamases de espectro ampliado de isolados de Klebsiella pneumoniase em rebanhos bovinos leiteiros no Estado de São Paulo

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Detecção de genes de beta-lactamases de amplo espectro em Pseudomonas aeruginosa resistentes aos carbapenêmicos isoladas em São José do Rio Preto - SP

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Detecção e identificação dos genes de beta-lactamases blaSHV, blaTEM e blaCTX-M em Klebsiella penumoniae isoladas em um Hospital Terciário do Estado de São Paulo

Pós-graduação em Microbiologia - IBILCE

Investigação dos genes Bla SHV, Bla TEM e Bla CTX-M produtoras de beta-lactamases de espectro estendido em E. coli e Klebsiella spp isoladas de gestantes com infecção do trato urinário atendidas em unidade básica de saúde de Imperatriz-MA

As beta-lactamases são produzidas por bactérias gram-positivas e gram-negativas. Cerca de 40% a 50% das mulheres desenvolveram um infecção urinária durante a sua vida adulta. O objetivo o presente trabalho foi realizar a caracterização dos genes Bla _SHV, Bla _TEM e Bla _CTX-M produtoras de beta-lactamases de espectro estendido em E. coli e Klebsiella spp isoladas de gestante com infecção do trato urinário atendidas na Unidade Básica de Saúde de Imperatriz - MA no período de maio a agosto de 2012. Participaram do presente estudo 50 de mulheres grávidas maiores de 18 anos, que apresentaram sintomas com caracterização clínica de infecção do trato urinário (ITU), referenciadas no ambulatório na Unidade Básica de Saúde Imperatriz - MA. Foi coletada urina, para realização da urinocultura e antibiograma, posteriormente foi realizado a Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) detectar a presença dos genes Bla _SHV, Bla _TEM e Bla _CTX-M produtores das enzimas Beta-lactamases. A média de idade destes pacientes foi de 21 anos, sendo 42% estando na faixa etária de 18 a 25 anos, 70% destas tem residência fixa em Imperatriz e os outros 30% são oriundos de outros municípios. Entre estas, 24% das voluntárias já apresentaram ITU durante a gravidez e fora do estado gravídico e 80% delas afirmaram fazer o uso de antibióticos sem prescrição médica. Das 12 amostras com crescimento microbiológico positivo, 11 foram positivas para Escherichia coli com resultados do antibiograma que apresentaram resistência para o antibiótico cefalotina, em 91,7%. Sendo isolado, uma cepa de Klebsiella ssp, e esta apresentou resistência a todos os antibióticos testados. Pela análise dos resultados da PCR das amostras isoladas, os três genes Bla _SHV, Bla _TEM e Bla _CTX-M, não foram observadas nas amostras P9, P11 e P12, porém nas demais amostras houve a ocorrência de pelo menos um dos genes. Este estudo confirmou a presença dos três tipos de genes (Bla _SHV, Bla _TEM e Bla _CTX-M) entre as amostras estudada.

Índice de resistência múltipla aos antimicrobianos, concentração inibitória e beta-lactamases de espectro estendido em linhagens de Proteus mirabilis e Proteus vulgaris isoladas de diferentes afecções em animais domésticos

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FMVZ

Exposure assessment of extended-spectrum beta-lactamases/AmpC beta-lactamases-producing Escherichia coli in meat in Denmark

INTRODUCTION Extended-spectrum beta-lactamases (ESBL) and AmpC beta-lactamases (AmpC) are of concern for veterinary and public health because of their ability to cause treatment failure due to antimicrobial resistance in Enterobacteriaceae. The main objective was to assess the relative contribution (RC) of different types of meat to the exposure of consumers to ESBL/AmpC and their potential importance for human infections in Denmark. MATERIAL AND METHODS The prevalence of each genotype of ESBL/AmpC-producing E. coli in imported and nationally produced broiler meat, pork and beef was weighted by the meat consumption patterns. Data originated from the Danish surveillance program for antibiotic use and antibiotic resistance (DANMAP) from 2009 to 2011. DANMAP also provided data about human ESBL/AmpC cases in 2011, which were used to assess a possible genotype overlap. Uncertainty about the occurrence of ESBL/AmpC-producing E. coli in meat was assessed by inspecting beta distributions given the available data of the genotypes in each type of meat. RESULTS AND DISCUSSION Broiler meat represented the largest part (83.8%) of the estimated ESBL/AmpC-contaminated pool of meat compared to pork (12.5%) and beef (3.7%). CMY-2 was the genotype with the highest RC to human exposure (58.3%). However, this genotype is rarely found in human infections in Denmark. CONCLUSION The overlap between ESBL/AmpC genotypes in meat and human E. coli infections was limited. This suggests that meat might constitute a less important source of ESBL/AmpC exposure to humans in Denmark than previously thought - maybe because the use of cephalosporins is restricted in cattle and banned in poultry and pigs. Nonetheless, more detailed surveillance data are required to determine the contribution of meat compared to other sources, such as travelling, pets, water resources, community and hospitals in the pursuit of a full source attribution model.

The catalytic mechanism of beta-lactamases: NMR titration of an active-site lysine residue of the TEM-1 enzyme.

Beta-Lactamases are widespread in the bacterial world, where they are responsible for resistance to penicillins, cephalosporins, and related compounds, currently the most widely used antibacterial agents. Detailed structural and mechanistic understanding of these enzymes can be expected to guide the design of new antibacterial compounds resistant to their action. A number of high-resolution structures are available for class A beta-lactamases, whose catalytic mechanism involves the acylation of a serine residue at the active site. The identity of the general base which participates in the activation of this serine residue during catalysis has been the subject of controversy, both a lysine residue and a glutamic acid residue having been proposed as candidates for this role. We have used the pH dependence of chemical modification of epsilon-amino groups by 2,4,6,-trinitrobenzenesulfonate and the pH dependence of the epsilon-methylene 1H and 13C chemical shifts (in enzyme selectively labeled with [epsilon-13C]lysine) to estimate the pKa of the relevant lysine residue, lysine-73, of TEM-1 beta-lactamase. Both methods show that the pKa of this residue is > 10, making it very unlikely that this residue could act as a proton acceptor in catalysis. An alternative mechanism in which this role is performed by glutamate-166 through an intervening water molecule is described.