Healthcare- Associated infections: An analysis of costs in a Portuguese Hospital

Hospital-acquired infections (HAIs) delay healing, prolong Hospital stay, and increase both Hospital costs and risk of death. This study aims to estimate the extra length of stay and mortality rate attributable to each of the following HAIs: wound infection (WI); bloodstream infection (BSI); urinary infections (UI); and Hospital-acquired pneumonia (HAP). The study population consisted of patients discharged in CHLC in 2014. Data was collected to identify demographic information, surgical operations, development of HAIs and its outputs. The study used regressions and a matched strategy to compare cases (infected) and controls (uninfected). The matching criteria were: age, sex, week and type of admission, number of admissions, major diagnostic category and type of discharge. When compared to matched controls, cases with HAI had a higher mortality rate and greater length of stay. WI related to hip or knee surgery, increased mortality rate by 27.27% and the length of stay by 74.97 days. WI due to colorectal surgery caused an extra mortality rate of 10.69% and an excess length of stay of 20.23 days. BSI increased Hospital stay by 28.80 days and mortality rate by 32.27%. UI caused an average additional length of stay of 19.66 days and risk of death of 12.85%. HAP resulted in an extra Hospital stay of 25.06 days and mortality rate of 24.71%. This study confirms the results of the previous literature that patients experiencing HAIs incur in an excess of mortality rates and Hospital stay, and, overall, it presents worse results comparing with other countries.

Gold nanoprobes for assessing expression of critical genes in the infection pathway of MRSA

Staphylococcus aureus is an important opportunistic pathogen that can cause a wide variety of diseases from mild to life-threatening conditions. S. aureus can colonize many parts of the human body but the anterior nares are the primary ecological niche. Its clinical importance is due to its ability to resist almost all classes of antibiotics available together with its large number of virulence factores. MRSA (Methicillin-Resistant S. aureus) strains are particularly important in the hospital settings, being the major cause of nosocomial infections worldwide. MRSA resistance to β-lactam antibiotics involves the acquisition of the exogenous mecA gene, part of the SCCmec cassette. Fast and reliable diagnostic techniques are needed to reduce the mortality and morbidity associated with MRSA infections, through the early identification of MRSA strains. The current identification techniques are time-consuming as they usually involves culturing steps, taking up to five days to determine the antibiotic resistance profile. Several amplification-based techniques have been developed to accelerate the diagnosis. The aim of this project was to develop an even faster methodology that bypasses the DNA amplification step. Gold-nanoprobes were developed and used to detect the presence of mecA gene in S. aureus genome, associated with resistance traits, for colorimetric assays based on non-crosslinking method. Our results showed that the mecA and mecA_V2 gold-nanoprobes were sensitive enough to discriminate the presence of mecA gene in PCR products and genomic DNA (gDNA) samples for target concentrations of 10 ng/μL and 20 ng/μL, respectively. As our main objective was to avoid the amplification step, we concluded that the best strategy for the early identification of MRSA infection relies on colorimetric assays based on non-crosslinking method with gDNA samples that can be extracted directly from blood samples.

Estimation of infection rate in epidemic models with multiple populations

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Matemática e Aplicações Especialização em Actuariado, Estatística e Investigação Operacional

Evolution of genotypes of Group A streptococci from colonization and infection

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Biologia

Update on the population structure of MRSA causing infection in a central hospital and in healthcare centers in Portugal

RESUMO:Staphylococcus aureus é um dos principais agentes patogénicos humanos, sendo frequentemente associado a infecções nosocomiais e infecções na comunidade. A prevalência de S. aureus resistentes à meticilina (MRSA) em hospitais portugueses é uma das mais elevadas da Europa e tem sido caracterizada extensivamente; contrariamente, a prevalência e epidemiologia de MRSA na comunidade em Portugal não tem sido devidamente seguida. Com o objectivo de compreender as causas possíveis do aumento na frequência de MRSA num dos maiores hospitais centrais portugueses (HSM) ao longo de 17 anos, isolados de MRSA recolhidos em 1993 (n=54) e 2010 (n=180) de pus, sangue e urina foram analisados por PFGE, MLST, tipagem do spa e tipagem de SCCmec. Os resultados mostraram que ocorreu uma mudança global nos tipos clonais predominantes, onde o clone ST22-IVh substituiu os clones, ST239-IIIvar e ST247-I, representando mais de 70% da população actual. Além disso, entre 1993 e 2010 verificou-se um aumento na diversidade genética dos tipos clonais de MRSA. Para determinar a frequência e a natureza clonal de MRSA e S. aureus sensíveis à meticilina (MSSA) isolados de infecções de pele e tecidos moles (SSTI) em pessoas que frequentam centros de saúde em Portugal, 73 amostras foram recolhidas em nove centros de saúde (Rede Médicos Sentinela). Isolou-se um total de 40 S. aureus (55%), dos quais 17,5% eram MRSA. Os isolados de MRSA pertenciam aos clones ST22-IVh (n=4), ST5-IVc (n=2) e ST105-II (n=1), que foram descritos neste estudo como sendo clones de origem hospitalar. Os nossos resultados sugerem que o aumento da frequência de MRSA no HSM pode estar associado à emergência de um clone de MRSA com maior capacidade epidémica. Além disso, verificámos que a principal causa de SSTI em pessoas que frequentam centros de saúde em Portugal são MRSA de origem hospitalar e não MRSA associados à comunidade.------ABSTRACT: Staphylococcus aureus is one of the most important human pathogens, being a major cause of infections worldwide both in the hospital and in the community. In Portugal, the prevalence of methicillin resistant S. aureus (MRSA) in hospitals is one of the highest in Europe and has been characterized extensively; contrarily the prevalence and epidemiology of MRSA in the community has not been followed in a meaningful way. To understand the epidemiological events that could explain a steep increase in MRSA frequency in a major Portuguese central hospital (HSM) within a 17 year period, two MRSA collections recovered in 1993 (n=54) and 2010 (n=180) from pus, blood and urine were analyzed by PFGE, MLST, spa and SCCmec typing. The results showed that a major clonal shift occurred, wherein ST22-IVh clone has replaced the previous ST239-IIIvar and ST247-I clones and accounts for more than 70% of the present population. Moreover, an increase in genetic diversity of MRSA clonal types was observed between the two study periods. With the aim of determining the frequency and clonal nature of MRSA and methicillin-susceptible S. aureus (MSSA) causing skin and soft tissue infections (SSTI) in patients attending healthcare centers in Portugal, 73 samples were collected from nine healthcare centers (Medicos Sentinela Network). A total of 40 S. aureus were isolated, accounting for 55% of the SSTI, of which 17.5% were MRSA. MRSA isolates belonged to ST22-IVh (n=4), ST5-IVc (n=2) and ST105-II (n=1) that have also been described in the hospital in an equivalent period. Our results suggest that the increase in MRSA frequency in HSM may be associated to the emergence of a MRSA clone with higher epidemic potential. Moreover, we propose that the spillover of MRSA from the hospital rather than community-associated-MRSA was the main cause of SSTI in persons attending healthcare centers in Portugal.

The role of detoxification in the mosquito Anopheles gambiae response to Plasmodium infection

Rute C. Félix PALAVRAS-CHAVE: Malária, mosquito vector, Anopheles gambiae, parasita, Plasmodium berghei, infecção, enzimas de detoxificação, citocromos P450, tubulinas A malária, uma das doenças mais devastadoras que ocorrem em África é causada por um parasita do género Plasmodium e é transmitida aos humanos por mosquitos vectores do género Anopheles durante a refeição de sangue. Apesar da resposta do mosquito à infecção por Plasmodium ter vindo a ser intensamente estudada nos últimos anos, as interacções entre o mosquito vector e o parasita são muito complexas e, estão longe de serem completamente compreendidas. Este estudo tem como objectivo principal contribuir para o conhecimento da resposta do mosquito à infecção por Plasmodium, focando-se no papel das enzimas de detoxificação. Para atingir este objectivo realizouse uma análise transcriptómica com microarrays, com o intuito de identificar alterações de transcrição de enzimas de detoxificação no mosquito Anopheles gambiae em resposta à infecção por Plasmodium. Esta análise permitiu identificar alterações na expressão de 254 genes de destoxificação no estômago e corpo gordo de A. gambiae durante a invasão do intestino médio pelos oocinetos e durante a libertação dos esporozoítos do oocisto. Os resultados mostraram que a invasão do intestino médio pelos oocinetos causou alterações num maior número de genes em ambos os tecidos estudados, sendo o intestino médio do mosquito o tecido mais afectado nas duas fases da infecção do parasita. De todos os genes de destoxificação com expressão alterada, as tubulinas e os citocromos P450 destacaram-se e foram escolhidos para continuar o estudo. As tubulinas foram seleccionadas porque estão associadas à invasão do epitélio do intestino médio e a sua função na resposta à invasão do Plasmodium ainda não está bem definida. Os citocromos P450 foram seleccionados porque já foram descritos como tendo a expressão alterada em resposta ao Plasmodium e a outras infecções. Para identificar e caracterizar o papel das tubulinas durante a infecção pelo parasita e a sua possível associação com os citocromos P450 foi utilizado o silenciamento génico por RNA de interferência e a injecção de inibidores químicos de tubulinas. O silenciamento e co-silenciamento das tubulinas causaram um aumento da taxa e intensidade da infecção. No entanto, apesar de o aumento ser consistente não foi significativo. Por outro lado, a injecção de paclitaxel, um inibidor de tubulinas, aumentou significativamente a taxa e intensidade da infecção, fortalecendo a hipótese do envolvimento das tubulinas na resposta à infecção por Plasmodium. Este trabalho também mostrou que o co-silenciamento da tubulina A e tubulina B e a injecção do inibidor de tubulinas colchicine causam alterações significativas na expressão da CYP6Z2, sendo este proposto como um possível elo de ligação entre as tubulinas e os citocromos P450. Finalmente, uma análise comparativa foi realizada para estudar as regiões promotoras dos citocromos P450: CYP6M2 e o CYP6Z1. Este estudo obteve novos dados sobre compostos que activam estes citocromos e quais os possíveis factores de transcrição envolvidos. Dos diferentes estímulos utilizados, a exposição a insecticidas e a bactérias foram os que mais afectaram estes citocromos. O conjunto total das diferentes abordagens utilizadas neste trabalho contribuiu para aumentar o conhecimento do papel das enzimas de destoxificação durante a passagem do parasita da malária pelo mosquito vector.

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.

Non-clinical isolates bring new findings on enterococcal virulence

Dissertation presented to obtain the PhD degree in Biology

HDL in HIV-1 infection: a quality perspective through paraoxonase-1 activities

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

FSR Quorum Sensing: Role in Enterococcus faecalis Biology & Host Infection

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biology.

Design and characterization of Chitin- Glucan polymeric structures for wound dressing materials

The main objective of this work was the development of polymeric structures, gel and films, generated from the dissolution of the Chitin-Glucan Complex (CGC) in biocompatible ionic liquids for biomedical applications. Similar as chitin, CGC is only soluble in some special solvents which are toxic and corrosive. Due to this fact and the urgent development of biomedical applications, the need to use biocompatible ionic liquids to dissolve the CGC is indispensable. For the dissolution of CGC, the biocompatible ionic liquid used was Choline acetate. Two different CGC’s, KiOnutrime from KitoZyme and biologically produced CGC from Faculdade de Ciencias e Tecnologia (FCT) - Universidade Nova de Lisboa, were characterized in order to develop biocompatible wound dressing materials. The similar result is shown in term of the ratio of chitin:glucan, which is 1:1.72 for CGC-FCT and 1:1.69 for CGC-Commercial. For the analysis of metal element content, water and inorganic salts content and protein content, both polymers showed some discrepancies, where the content in CGC-FCT is always higher compared to the commercial one. The different characterization results between CGC-FCT and CGC-Commercial could be addressed to differences in the purification method, and the difference of its original strain yeast, whereas CGC-FCT is derived from P.pastoris and the commercial CGC is from A.niger. This work also investigated the effect of biopolymers, temperature dissolution, non-solvent composition on the characteristics of generated polymeric structure with biocompatible ionic liquid. The films were prepared by casting a polymer mixture, immersion in a non-solvent, followed by drying at ambient temperature. Three different non-solvents were tested in phase inversion method, i.e. water, methanol, and glycerol. The results indicate that the composition of non-solvent in the coagulation bath has great influence in generated polymeric structure. Water was found to be the best coagulant for producing a CGC polymeric film structure. The characterizations that have been done include the analysis of viscosity and viscoelasticity measurement, as well as sugar composition in the membrane and total sugar that was released during the phase inversion method. The rheology test showed that both polymer mixtures exhibit a non- Newtonian shear thinning behaviour. Where the viscosity and viscoelasticity test reveal that CGCFCT mixture has a typical behaviour of a viscous solution with entangled polymer chains and CGCCommercial mixture has true gel behaviour. The experimental results show us that the generated CGC solution from choline acetate could be used to develop both polymeric film structure and gel. The generated structures are thermally stable at 100° C, and are hydrophilic. The produced films have dense structure and mechanical stabilities against puncture up to 60 kPa.

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.(...)

Wound Healing: a genetic approach in Drosophila

The wound healing response is an essential mechanism to maintain the integrity of epithelia and protect all organisms from the surrounding milieu. In the “purse-string” mechanism of wound closure, an injured epithelial sheet cinches its hole closed via an intercellular contractile actomyosin cable.(...)

the liver endoplasmic reticulum in malaria liver infection

Malaria, a disease caused by Plasmodium, represents a major health problem with a still disconcertingly high mortality rate (655 000 malaria deaths were estimated by the World Health Organization in 2012), mainly in Africa [1]. After a bite by an infected Anopheles mosquito occurs, Plasmodium sporozoites reach their target organ, the liver, within minutes. After traversing several hepatocytes, the parasite invades a final one and establishes a parasitophorous vacuole, where it replicates exponentially generating thousands of infective merozoites, the red blood cell infectious forms that are released in the blood stream. The liver stage is the first obligatory phase of malaria infection and, although no symptoms are associated with it, it is absolutely crucial to the establishment of a successful infection.(...)

Estimativa dos custos das infeções nosocomiais da corrente sanguínea relacionadas com o cateter venoso central no Centro Hospitalar de Lisboa Ocidental

RESUMO - Introdução: As Infeções nosocomiais da corrente sanguínea associada a cateter venoso central (INCS-CVC) provocam um aumento das despesas hospitalares, traduzindo num aumento dos dias de internamento, consumo de antibióticos e de meios complementares de diagnóstico e terapêutica (MCDT). O presente estudo pretende avaliar os custos das INCS-CVC nos serviços de internamento do CHLO, no ano de 2012. Metodologia: Realizou-se um estudo retrospetivo de caso-controlo para determinar os custos adicionais inerentes às INCS-CVC. Foram identificados, em 2012, 32 doentes com infeção e 31 sem infeção. Os controlos foram extraídos da população tendo igual grupo diagnóstico Homogéneo (GDH), idade, sexo, serviço e duração de internamento e presença de CVC. As principais fontes de informação foram os registos da Comissão Controlo de Infeção (CCI) e do processo clinico eletrónico (PCE). A estimativa dos custos teve em consideração a duração de internamento, consumo de antibióticos e de MCDT. Resultados: A idade média dos casos e controlos foi de 66 e 69, respetivamente (p=0,432), 50% dos casos e 51,6% dos controlos eram do sexo masculino. Um total de 22 casos foi comparado com 22 controlos. A duração média de internamento dos casos e controlos foi de 70,8 e 36,6 dias, respetivamente (p=0,000). Em média o custo adicional por doente com antibióticos foi de 256€ (p=0,001). Nos casos o consumo de análises clinica foi 2,5 vezes superior e de exames imagiológicos 2 vezes superior aos controlos. O custo total médio adicional por doente foi de 20.737,6€. Conclusão: A ocorrência de INCS-CVC resultou num aumento significativo de utilização de recursos hospitalares e consequentemente num aumento dos custos hospitalares.