Exploring the relationship between toxin and spore production in the human enteric pathogen Clostridium difficile

RESUMO: Clostridium difficile é presentemente a principal causa de doença gastrointestinal associada à utilização de antibióticos em adultos. C. difficile é uma bactéria Gram-positiva, obrigatoriamente anaeróbica, capaz de formar endósporos. Tem-se verificado um aumento dos casos de doença associada a C. difficile com sintomas mais severos, elevadas taxas de morbilidade, mortalidade e recorrência, em parte, devido à emergência de estirpes mais virulentas, mas também devido à má gestão do uso de antibióticos. C. difficile produz duas toxinas, TcdA e TcdB, que são os principais fatores de virulência e responsáveis pelos sintomas da doença. Estas são codificadas a partir do Locus de Patogenicidade (PaLoc) que codifica ainda para um regulador positivo, TcdR, uma holina, TcdE, e um regulador negativo, TcdC. Os esporos resistentes ao oxigénio são essenciais para a transmissão do organismo e recorrência da doença. A expressão dos genes do PaLoc ocorre em células vegetativas, no final da fase de crescimento exponencial, e em células em esporulação. Neste trabalho construímos dois mutantes de eliminação em fase dos genes tcdR e tcdE. Mostrámos que a auto-regulação do gene tcdR não é significativa. No entanto, tcdR é sempre necessário para a expressão dos genes presentes no PaLoc. Trabalho anterior mostrou que, com a exceção de tcdC, os demais genes do PaLoc são expressos no pré-esporo. Mostrámos aqui que TcdA é detectada à superfície do esporo maduro e que a eliminação do tcdE não influencia a acumulação de TcdA no meio de cultura ou em associação às células ou ao esporo. Estas observações têm consequências para o nosso entendimento do processo infecioso: sugeremque o esporo possa ser também um veículo para a entrega da toxina nos estágios iniciais da infecção, que TcdA possa ser libertada durante a germinação do esporo, e que o esporo possa utilizar o mesmo receptor reconhecido por TcdA para a ligação à mucosa do cólon.---------------------------ABSTRACT: Clostridium difficile is currently the major cause of antibiotic-associated gastrointestinal diseases in adults. This is a Gram-positive bacterium, endospore-forming and an obligate anaerobe that colonizes the gastrointestinal tract. Recent years have seen a rise in C. difficile associated disease (CDAD) cases, associated with more severe disease symptoms, higher rates of morbidity, mortality and recurrence, which were mostly caused due to the emergence of “hypervirulent” strains but also due to changing patterns of antibiotics use. C. difficile produces two potent toxins, TcdA and TcdB, which are the main virulence factors and the responsible for the disease symptoms. These are codified from a Pathogenicity Locus (PaLoc), composed also by the positive regulator, TcdR, the holin-like protein, TcdE, and a negative regulator, TcdC. Besides the toxins, the oxygen-resistant spores are also essential for transmission of the organism through diarrhea; moreover, spores can accumulate in the environment or in the host, which will cause disease recurrence. The expression of the PaLoc genes occurs in vegetative cells, at the end of the exponential growth phase, and in sporulating cells. In this work, we constructed two in-frame deletion mutants of tcdR and tcdE. We showed that the positive auto regulation of tcdR is not significant. However, tcdR is always necessary for the expression of the PaLoc genes. A previous work showed that, except tcdC, all the PaLoc genes are expressed in the forespore. Here, we detected TcdA at the spore surface. Furthermore, we showed that the in-frame deletion of tcdE does not affect the accumulation of TcdA in the culture medium or in association with cells or spores. This data was important for us to conclude about the infeccious process: it suggests that the spore may be the vehicle for the delivery of TcdA in early stages of infection, that TcdA may be released during spores germination and that this spore may use the same receptor recognized by TcdA to bind to the colonic mucosa.

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.