Avaliação de bacteriófagos com atividade antibacteriana em isolados provenientes de doentes com pneumonia associada ao ventilador

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina

Pneumonias adquiridas durante o internamento hospitalar : impacte na saúde e implicação nos custos

RESUMO - Introdução: O presente estudo pretende analisar o impacte na saúde e a implicação nos custos da Pneumonia adquirida durante o internamento hospitalar. Está comprovado que as infeções hospitalares constituem um problema de Saúde pública dos hospitais em todo o mundo. Metodologia: A população em estudo abrange 97 033 episódios de internamento, ocorridos em 10 hospitais, no ano de 2010. O trabalho compreende três fases: i) caracterização da população em estudo; ii) identificação das variáveis que influenciam os resultados em saúde; iii) estimação dos custos do internamento com Pneumonia. Resultados: Os episódios de internamento com Pneumonia ocorreram maioritariamente no sexo masculino (58.1%). A faixa etária com mais episódios foi a dos 80 aos 89 anos. A taxa de Prevalência foi de 4.16% e a taxa de Mortalidade foi de 34.56%. Os doentes com Pneumonia tiveram uma demora média superior em 13 dias em relação aos doentes sem Pneumonia para o mesmo conjunto de GDH. Pertencer ao sexo masculino e os episódios de internamento ocorridos em hospitais não universitários levam a um aumento da probabilidade de morrer. Por sua vez apresentar uma maior duração de internamento e um número superior de comorbilidades levam a uma diminuição deste risco. Os custos em excesso dos episódios de internamento devido à aquisição de Pneumonia como doença secundária foram de aproximadamente 18 milhões de euros. Conclusão: O trabalho foi elaborado tendo em vista a quantificação do fenómeno em Portugal, tanto em termos da carga da doença, como das implicações financeiras. Os valores encontrados são preocupantes, pelo que se torna necessário tomar medidas e introduzir práticas na atividade hospitalar que minimizem as infeções hospitalares em geral e da Pneumonia em particular. Por sua vez é expectável, face ao descrito na literatura internacional, que a introdução destas práticas melhor os resultados em saúde e o desempenho financeiro dos hospitais.

Utilidade Clínica do (1->3) B-D-glucano como marcador laboratorial no diagnóstico de Pneumonia por Pneumocystis jirovecii

A pneumonia por Pneumocystis jirovecii (PPc) é uma das principais causas de morte em doentes imunocomprometidos, revestindo-se assim de elevado interesse o diagnóstico precoce desta infecção, por forma a instaurar a terapêutica adequada. Actualmente, os meios laboratoriais de diagnóstico baseiam-se fundamentalmente na detecção directa deste microrganismo nas secreções pulmonares dos doentes, o que implica a realização de procedimentos invasivos. É nessa perspectiva que surge o doseamento do β-glucano no soro de doentes com presumível infecção, uma vez que, este composto é um dos principais componentes da parede dos quistos de P. jirovecii. Neste estudo procedeu-se ao doseamento do β-glucano em amostras de soro de 66 indivíduos e verificou-se que, nos 47 indivíduos que confirmaram o diagnóstico de PPc, a mediana de β-glucano obtida foi de 314,5 pg/mL, enquanto nos restantes 19 foi de 63,7 pg/mL. Estatisticamente obteve-se uma forte correlação entre níveis elevados de β-glucano no soro de doentes e a presença de infecção por P. jirovecii. Em relação ao diagnóstico clínico, os resultados obtidos demonstraram correlação entre um diagnóstico clinico sugestivo de PPc e níveis elevados de β-glucano no soro. Constatou-se ainda que, para a infecção por P. jirovecii o cut-off que apresentou melhores resultados para o teste Fungitell® situa-se nos 100 pg/mL, obtiveram-se resultados de sensibilidade de 89% e especificidade de 74%. Estudos preliminares apontaram para o facto de níveis elevados de β-glucano no soro corresponderem a níveis elevados de parasitémia e uma evolução clínica negativa da doença.

Demora média no tratamento da pneumonia adquirida na comunidade : estudo sobre os hospitais públicos portugueses entre 2009 e 2011

RESUMO - Contexto: O presente estudo teve como objetivo apurar a demora média (DM) em doentes admitidos com pneumonia adquirida de comunidade (PAC), nos hospitais públicos portugueses, que tiveram alta durante os anos de 2009, 2010 e 2011, identificar se esta é influenciada por um grupo de fatores selecionados para o efeito e determinar se existe margem para a reduzir nos hospitais com uma DM mais elevada, através da comparação da mesma com as respetivas taxas de readmissão até 30 dias após a alta. Metodologia: Para responder aos objetivos definidos recorreu-se à base de dado dos resumos de alta, referente aos anos de 2009, 2010 e 2011, tendo-se selecionado, para o efeito, todos os episódios de internamento com diagnóstico de admissão de PAC. O estudo considerou como medidas “chave” a DM e a taxa de readmissão até 30 dias após alta. Para identificar a influência de um conjunto de fatores na duração de internamento utilizaram-se duas abordagens: análise descritiva dos dados e análise estatística dos dados, com recurso a uma Regressão Linear Múltipla. Numa última fase e com recurso à análise descritiva dos resultados obtidos, procedeu-se à comparação da taxa de readmissão até 30 dias após alta, por hospital, com as DM de internamento que mais se distanciaram das DM nacional e corrigida da população em estudo. Resultados: Constatou-se que a no tratamento da PAC, em Portugal, entre 2009 e 2011, não sofreu em termos globais grandes oscilações, tendo registado um valor de 9,47 dias nos três anos em análise. Concluiu-se ainda existir uma elevada variabilidade da DM entre hospitais e por hospital. Apesar das limitações identificadas verificou-se que os fatores idade, sexo, quantidade de diagnósticos adicionais, quantidade de procedimentos, destino após alta e tipo de hospital têm influência sobre a duração de internamento dos doentes admitidos com PAC. Por fim conclui-se que os cinco hospitais com DM mais baixa apresentam, de uma forma geral e com exceção do hospital 44, uma taxa de readmissão até 30 dias após alta inferior aos hospitais com DM mais elevada. Conclusão: Os resultados apurados apontam no sentido de existir margem para reduzir a DM no tratamento da PAC, nos hospitais que registaram valores mais elevados entre 2009 e 2011, permitindo que os mesmos obtenham resultados mais custo-efetivos sem piorar os resultados em saúde, medidos pela taxa de readmissões até 30 dias após a alta e, simultaneamente garantindo que a qualidade dos cuidados prestados e a segurança do doente se mantêm nos níveis desejados e exigidos. Sugere-se, no entanto, que em estudos futuros se detalhem algumas das matérias abordadas neste estudo com o objetivo de completar ou corroborar os resultados apresentados.

Studies on resistance and response to vancomycin in Enterococcus faecalis: a last resort antibiotic

Dissertation presented to obtain a Ph.D. degree in Biochemistry by Instituto de Tecnologia Química e Biológica Universidade Nova de Lisboa.

Massive shift in the pneumococcal nasopharyngeal flora after the 7-valent conjugate vaccine: epidemiological studies and testing pathogenic potential in animal models

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

Role of ß-lactamase operon on mecA expression in Staphylococcus aureus

RESUMO: Os Staphylococcus aureus resistentes à meticilina (MRSA, do inglês “methicillin-resistant Staphylococcus aureus”) são um dos principais agentes responsáveis por infeções hospitalares. Os MRSA são resistentes a praticamente todos os antibióticos β-lactâmicos devido a dois mecanismos principais: produção de β-lactamase (bla), codificada pelo gene blaZ, e produção de uma proteína de ligação à penicilina (PBP2a, do inglês “penicillin binding protein 2”), codificada pelo gene mecA. Estes dois genes são regulados por sistemas homólogos, constituídos por um sensor-transdutor (BlaR1 e MecR1) e um repressor (BlaI e MecI), de tal modo que ambos os sistemas são capazes de co-regular os genes mecA e blaZ, embora com eficiências de indução muito diferentes. De facto, a indução mediada pelo sistema mecI-mecR1 é tão lenta que se acredita que este sistema não está funcional na maioria das estirpes MRSA. No entanto, dados recentes do nosso laboratório, demonstram a ausência de relação entre a presença do gene mecI e o nível de resistência à meticilina em estirpes MRSA epidémicas, e também que, o fenótipo de resistência da grande maioria das estirpes não é perturbado pela sobre-expressão em trans do repressor mecI. Curiosamente, as duas estirpes em que a expressão da resistência foi afetada pela sobre-expressão do mecI são negativas para o locus da β-lactamase, o que sugere que este locus pode interferir diretamente com a repressão do gene mecA mediada pelo MecI. Nesta tese de mestrado esta hipótese foi explorada usando estratégias de biologia molecular e ensaios fenotípicos da resistência aos -lactâmicos. Os resultados obtidos demonstram que a presença do plasmídeo nativo da β-lactamase não só anula a repressão mediada pelo MecI, como também aumenta o nível de resistência das estirpes parentais. Várias hipóteses foram então formuladas para explicar estas observações. Dados preliminares, em conjunto com evidências experimentais publicadas, sugerem que o BlaI forma hetero-dímeros com o MecI que, após a indução, são inativados eficientemente pelo BlaR1. Em conclusão, estes resultados apresentam novas perspetivas para o mecanismo de regulação do mecA e para uma nova importante função do operão da β-lactamase para o fenótipo das estirpes MRSA.-------------------ABSTRACT: Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) is an important nosocomial pathogen and is also emerging in the community. MRSA is cross-resistant to virtually all β-lactam antibiotics and has acquired two main resistance mechanisms: production of β-lactamase (bla), coded by blaZ, and production of penicillin binding protein 2a (PBP2a), coded by mecA. Both genes are regulated by homologous sensor-transducers (BlaR1 and MecR1) and repressors (BlaI and MecI), and coregulation of mecA and blaZ by both systems has been demonstrated, although with remarkable different efficiencies. In fact, induction of mecA by mecI-mecR1 is so slow that it is believed it is not functional in most MRSA strains. However, recent data from our laboratory has unexpectedly demonstrated that not only there is no correlation between the presence of mecI gene and the resistance level in epidemic MRSA strains, but also that for most strains there were no significant changes on the resistance phenotype upon the mecI overexpression in trans. Interestingly, the two strains in which mecI overexpression affected the resistance expression were negative for the bla locus, suggesting that this locus may interfere directly with the MecI-mediated repression of mecA and account for those puzzling observations. In this master thesis we have explored this hypothesis using molecular biology strategies and phenotypic analysis of -lactam resistance. The data obtained demonstrate that the presence of a wild-type plasmid containing the bla locus not only disrupts the MecImediated repression, but also significantly enhances the expression of resistance. Several preliminary hypotheses were formulated to explain these observations and preliminary data, together with published evidence, support the working model that BlaI forms functional hetero-dimers with MecI, which upon induction are readily inactivated by BlaR1. These results provide new insights into the regulatory mechanism(s) of mecA and open new perspectives for the role of β-lactamase operon in the MRSA phenotype.

A contribuição das bombas de efluxo QacA e Smr para a multirresistência em Staphylococcus aureus

RESUMO: O efluxo de compostos antimicrobianos é um mecanismo importante na multirresistência em bactérias. Bombas de efluxo codificadas em plasmídeos, como a QacA e a Smr, estão implicadas na susceptibilidade reduzida a biocidas, geralmente utilizados na prevenção e controlo de infecções nosocomiais, incluindo as causadas por estirpes de Staphylococcus aureus resistentes à meticilina (MRSA). Neste trabalho pretendeu-se avaliar a relevância de QacA e Smr no perfil de susceptibilidade dos isolados clínicos MRSA SM39 e SM52, que transportam os plasmídeos pSM39 e pSM52 com os determinantes qacA e smr, respectivamente. A actividade de efluxo das estirpes SM39 e SM39 curada (sem pSM39) e das estirpes SM52 e RN4220:pSM52 (estirpe susceptível RN4220 transformada com pSM52) foi caracterizada por: (1) determinação da concentração mínima inibitória (CMI) de biocidas, corantes e antibióticos, na ausência e presença dos inibidores de efluxo tioridazina, clorpromazina, verapamil e reserpina; e (2) fluorometria em tempo-real. A determinação de CMIs demonstrou que a actividade de efluxo mediada por QacA e Smr está envolvida na susceptibilidade reduzida aos biocidas e corantes testados, que incluíram o brometo de hexadeciltrimetilamónio, a cetrimida, o cloreto de benzalcónio, a berberina, o cloreto de dequalínio, a pentamidina e o brometo de etídeo. Os ensaios fluorométricos confirmaram a elevada actividade de efluxo presente nas estirpes com os genes qacA ou smr. A determinação de CMIs para antibióticos β-lactâmicos em conjunto com o teste da nitrocefina revelou a presença simultânea do gene qacA e de uma β-lactamase no plasmídeo pSM39. Este trabalho evidencia a importância das bombas de efluxo QacA e Smr na resistência a biocidas em estirpes MRSA e na sobrevivência destas estirpes em ambiente hospitalar e na comunidade, para além de destacar a questão da potencial co-resistência entre biocidas e antibióticos.--------------- ABSTRACT: Drug efflux has become an important cause of multidrug resistance (MDR) in bacteria. Plasmid-encoded MDR efflux pumps, such as QacA and Smr, are implicated in reduced susceptibility to biocides, generally used in the prevention and control of nosocomial infections, including the ones caused by methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA). In this work, we aimed to evaluate the relevance of QacA and Smr to the susceptibility profile of the clinical MRSA isolates SM39 and SM52, which harbor the plasmids pSM39 and pSM52 that carry the determinants qacA and smr, respectively. Efflux activity of strain SM39 and its plasmid-free counterpart, SM39 cured, SM52 and RN4220:pSM52 (susceptible strain RN4220 transformed with pSM52) was characterized by: (1) determination of minimum inhibitory concentration (MIC) of biocides, dyes and antibiotics, in the absence and presence of the efflux inhibitors thioridazine, chlorpromazine, verapamil and reserpine; and (2) real-time fluorometry. MIC determination showed that QacA and Smr mediated efflux was involved in the reduced susceptibility profile to the biocides and dyes tested, which included hexadecyltrymethylammonium bromide, cetrimide, benzalkonium chloride, berberine, dequalinium chloride, pentamidine and ethidium bromide. Fluorometric assays confirmed the higher efflux activity present in strains harboring qacA or smr genes. Moreover, MIC determination for β-lactam antibiotics together with the nitrocefin test confirmed the presence of a β-lactamase in the plasmid carried by SM39 strain, pSM39. This work highlights the relevance of QacA and Smr to the biocide resistance in MRSA strains, and consequently to their survival and maintenance in the hospital environment and in the community. Furthermore, the presence of a β-lactamase and qacA determinants in the the same plasmid reinforces the question of the potencial biocide/antibiotic co-resistance in MRSA strains.

Produção de DNases extracelulares em estirpes de Streptococcus agalactiae de origem humana e bovina

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina

Non-clinical isolates bring new findings on enterococcal virulence

Dissertation presented to obtain the PhD degree in Biology

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

Estudo da expressão génica da Legionella pneumophila estirpe paris após co-cultura em Acanthamoeba castellanii

RESUMO: A Legionella é um bacilo Gram-negativo que replica dentro de protozoários como Acanthamoeba castellanii (A. castellanii) e no interior de macrófagos alveolares humanos, podendo resultar numa pneumonia grave. A Legionella em meio líquido tem um ciclo de vida bifásico, apresentando traços replicativos na fase exponencial e expressando factores transmissíveis na fase estacionária. Estudos recentes demonstraram que a Legionella precisa de assegurar um tempo preciso no seu ciclo de vida para efectuar com êxito a infecção das células hospedeiras. Muitos modelos de estudo foram desenvolvidos a fim de aumentar o conhecimento sobre o ciclo de vida intracelular e identificar os genes necessários para a modulação da célula hospedeira. Embora o conhecimento sobre a interacção bactéria-hospedeiro ainda seja limitado, parece que esta interacção gera um conjunto de características de virulência permitindo que a bactéria infecte células fagocíticas humanas e cause doença. O objectivo do presente projecto de investigação foi investigar e seleccionar genes críticos para a infecciosidade da Legionella pneumophila estirpe Paris (Lp Paris), desenhar e optimizar uma técnica de PCR em tempo real para o estudo da expressão génica e comparar o perfil de expressão da Lp Paris antes e depois da co-cultura em A. castellanii. Os resultados mostraram que oito dos 12 genes em estudo alteraram a sua expressão relativa após co-cultura em A. castellanii quando os ensaios foram realizados com culturas de Lp Paris na fase estacionária precoce (cinco foram induzidos e três reprimidos) Quando os ensaios foram realizados com culturas de Lp Paris na fase estacionária tardia 11 genes apresentaram repressão na sua expressão relativa. Analisando os resultados, concluímos que o perfil de expressão de Lp Paris foi modificado pela interacção com A. castellanii, no entanto essa mudança foi dependente da fase do seu ciclo de vida.-------ABSTRACT: Legionella is a pathogenic Gram-negative bacterium that replicates not only within aquatic protozoa like Acanthamoeba castellanii (A. castellanii), but also within human alveolar macrophages, which can result in a severe pneumonia. Legionella has a biphasic life cycle in broth, where exponential phase cultures display replicative traits and stationary bacteria express transmissive factors. Recent studies demonstrated that for successful infection of host cells, Legionella needs to ensure a precise timing of its life cycle. Many models of study were developed in order to learn about the intracellular life cycle and to identify the genes necessary for the host cell modulation. Although knowledge about the bacteria-host interaction is still limited, it appears that this interaction generate a pool of virulence traits, allowing the bacterium to infect human phagocytic cells and cause disease. The purpose of the present study was to investigate and select de critical genes for the infectivity of Legionella pneumophila strain Paris (Lp Paris), design and optimize a real time PCR technique for gene expression study and compare the expression profile of Lp Paris before and after co- culture of A. castellanii. The results show that eight of 12 genes in study changed its relative expression after coculture in A. castellanii when we performed the intracellular assays with early stationary phase Lp Paris cultures (five were induced and tree were repressed). When we performed the intracellular assays with late stationary phase Lp Paris cultures 11 genes showed a repressed relative expression. Analysing the results, we conclude that the expression profile of Lp Paris was modified by interaction with A. castellanii but this change was dependent of the timing of its life cycle.

Evolução de genótipos de Streptococcus agalactiae associados a colonização na grávida

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Microbiologia Médica

Spore differentiation in relation to the infectious cycle of the enteric pathogen Clostridium difficile

Clostridium difficile is a gram positive, spore former, anaerobic bacterium that is able to cause infection and disease, with symptoms ranging from mild diarrhea to pseudomembranous colitis, toxic megacolon, sepsis and death. In the last decade new strains have emerged that caused outbreaks of increased disease severity and higher recurrence, morbidity and mortality rates, and C. difficile is now considered both a main nosocomial pathogen associated with antibiotic therapy as well as a major concern in the community.(...)

Caracterização de múltiplos polimorfismos de Pneumocystis Jirovecii por multiplex-PCR/Single base extension

Pneumocystis jirovecii é conhecido por causar infecções específicas no aparelho respiratório de seus hospedeiros, principalmente em doentes imunocomprometidos, manifestando-se por uma pneumonia grave e por vezes fatal, normalmente designada por pneumonia por Pneumocystis. A caracterização da diversidade genética de P. jirovecii tem demonstrado que determinados polimorfismos de base única poderão ser reconhecidos como marcadores moleculares de eleição para o estudo da distribuição geográfica, vias de transmissão, resistência/susceptibilidade a fármacos, factores de virulência e genética populacional de subtipos genéticos. Este estudo teve como objectivo a caracterização de polimorfismos de P. jirovecii, através da metodologia PCR multiplex/Extensão de base única (do inglês single base extension), com a principal finalidade de constatar eventuais associações entre polimorfismos de base única, genótipos multilocus, e dados clínicos e demográficos da infecção. Sessenta e seis espécimes pulmonares, previamente considerados positivos para P. jirovecii, obtidos entre 2001 e 2012, a partir de doentes portugueses imunocomprometidos, foram seleccionados de forma aleatória para este estudo multilocus. PCR multiplex foi utilizada para a amplificação simultânea de três regiões genómicas: subunidade grande do rRNA mitocondrial, superóxido dismutase e dihidropteroato sintetase. Cinco polimorfismos de base única, previamente correlacionados com parâmetros da doença, foram genotipados por extensão de base única: mt85, SOD110, SOD215, DHPS165 e DHPS171. Um total de 330 polimorfismos de base única e 29 genótipos multilocus putativos de P. jirovecii foram identificados e caracterizados nos espécimes pulmonares analisados. Os padrões de distribuição dos polimorfismos foram analisados, sendo considerada a variação temporal e/ou geográfica das suas formas alélicas. Constatou-se grande diversidade genotípica entre os isolados de P. jirovecii que poderá ter influência a nível epidemiológico. Foram observadas associações estatísticas entre mt85/genótipos multilocus e parâmetros demográficos e clínicos. A correlação mais importante verificou-se entre mt85C e cargas parasitárias baixas a moderadas, enquanto mt85T foi associado com cargas parasitárias altas; MLG5, MLG9 e MLG13 foram associados com cargas parasitárias baixas, moderadas e altas, respectivamente. Tais associações demonstram que potenciais marcadores moleculares da infecção por P. jirovecii poderão existir e que polimorfismos/genótipos específicos poderão determinar perfis epidemiológicos da pneumonia por Pneumocystis. A análise genética cruzada permitiu verificar associações entre polimorfismos de base única. Os polimorfismos SOD110T e SOD215C, SOD110C e SOD215T, DHPS165A e DHPS171C, DHPS165G e DHPS171T foram associados estatisticamente. Os genótipos multilocus mais prevalentes foram considerados para o teste recombinatório d1. Dois genótipos multilocus (MLG7 e MLG9) foram observados com elevada frequência, e a análise genética indicou que estes se encontravam sobre-representados na população de P. jirovecii estudada. Estas evidências indicam que o fenómeno de desequilíbrio de ligação e a propagação clonal de subtipos genéticos é frequente, considerando que a espécie P. jirovecii poderá ser representada por uma população com estrutura epidémica. O presente trabalho confirmou a importância do estudo de polimorfismos em P. jirovecii, sugerindo que a caracterização multilocus poderá fornecer informação relevante para a compreensão dos padrões, causas e controlo da infecção, melhorando assim a investigação deste importante patogéneo.