Antimicrobial use, incidence, etiology and resistance patterns in bacteria causing ventilator-associated pneumonia in a clinical-surgical intensive care unit

INTRODUCTION : Antimicrobial resistance is an increasing threat in hospitalized patients, and inappropriate empirical antimicrobial therapy is known to adversely affect outcomes in ventilator-associated pneumonia (VAP). The aim of this study was to evaluate antimicrobial usage, incidence, etiology, and antimicrobial resistance trends for prominent nosocomial pathogens causing ventilator-associated pneumonia in a clinical-surgical intensive care unit (ICU). METHODS : Gram-negative bacilli and Staphylococcus aureus causing VAP, as well as their antimicrobial resistance patterns and data on consumption (defined daily dose [DDD] per 1,000 patient days) of glycopeptides, extended-spectrum cephalosporins, and carbapenems in the unit were evaluated in two different periods (A and B). RESULTS: Antimicrobial use was high, mainly of broad-spectrum cephalosporins, with a significant increase in the consumption of glycopeptides (p < 0.0001) and carbapenems (p < 0.007) in period B. For Acinetobacter baumannii and members of the Enterobacteriaceae family, 5.27- and 3.06-fold increases in VAPs, respectively, were noted, and a significant increase in resistance rates was found for imipenem-resistant A. baumannii (p = 0.003) and third-generation cephalosporins-resistant Enterobacteriaceae (p = 0.01) isolates in this same period. CONCLUSIONS: Our results suggest that there is a link between antibiotics usage at institutional levels and resistant bacteria. The use of carbapenems was related to the high rate of resistance in A. baumannii and therefore a high consumption of imipenem/meropenem could play a major role in selective pressure exerted by antibiotics in A. baumannii strains.

Bloodstream infection in patients with end-stage renal disease in a teaching hospital in central-western Brazil

Introduction Vascular access in patients undergoing hemodialysis is considered a critical determinant of bloodstream infection (BSI) and is associated with high morbidity and mortality. The purpose of this study was to investigate the occurrence of BSI in patients with end-stage renal disease using central venous catheters for hemodialysis. Methods A cohort study was conducted in a public teaching hospital in central-western Brazil from April 2010 to December 2011. For every patient, we noted the presence of hyperemia/exudation upon catheter insertion, as well as fever, shivering, and chills during hemodialysis. Results Fifty-nine patients were evaluated. Thirty-five (59.3%) patients started dialysis due to urgency, 37 (62.7%) had BSI, and 12 (20%) died. Hyperemia at the catheter insertion site (64.9%) was a significant clinical manifestation in patients with BSI. Statistical analysis revealed 1.7 times more cases of BSI in patients with hypoalbuminemia compared with patients with normal albumin levels. The principal infective agents identified in blood cultures and catheter-tip cultures were Staphylococcus species (24 cases), non-fermentative Gram-negative bacilli (7 cases of Stenotrophomonas maltophilia and 5 cases of Chryseobacterium indologenes), and Candida species (6). Among the Staphylococci identified, 77.7% were methicillin-resistant, coagulase-negative Staphylococci. Of the bacteria isolated, the most resistant were Chryseobacterium indologenes and Acinetobacter baumannii. Conclusions Blood culture was demonstrated to be an important diagnostic test and identified over 50% of positive BSI cases. The high frequency of BSI and the isolation of multiresistant bacteria were disturbing findings. Staphylococcus aureus was the most frequently isolated microorganism, although Gram-negative bacteria predominated overall. These results highlight the importance of infection prevention and control measures in dialysis units.

Synergistic interactions in mixed-species biofilms of pathogenic bacteria from the respiratory tract

IntroductionMixed-species biofilms are involved in a wide variety of infections. We studied the synergistic interactions during dual-species biofilm formation among isolates of Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, and Stenotrophomonas maltophilia.MethodsIsolates were cultured as single-species and all possible combinations of dual-species biofilms.ResultsThe 61 A. baumannii biofilms increased by 26-fold when cultured with S. maltophilia isolates; 62 A. baumannii biofilms increased by 20-fold when cultured with S. maltophilia isolates; and 31 P. aeruginosa biofilms increased by 102-fold when cultured with S. maltophilia 106.ConclusionsSynergy was observed between two isolates, including those that inherently lacked biofilm formation ability.

Pharmacokinetic/pharmacodynamic target attainment of intravenous β-lactam regimens against Gram-negative bacteria isolated in a Brazilian teaching hospital

ABSTRACTINTRODUCTION: Monte Carlo simulations have been used for selecting optimal antibiotic regimens for treatment of bacterial infections. The aim of this study was to assess the pharmacokinetic and pharmacodynamic target attainment of intravenous β-lactam regimens commonly used to treat bloodstream infections (BSIs) caused by Gram-negative rod-shaped organisms in a Brazilian teaching hospital.METHODS: In total, 5,000 patients were included in the Monte Carlo simulations of distinct antimicrobial regimens to estimate the likelihood of achieving free drug concentrations above the minimum inhibitory concentration (MIC; fT > MIC) for the requisite periods to clear distinct target organisms. Microbiological data were obtained from blood culture isolates harvested in our hospital from 2008 to 2010.RESULTS: In total, 614 bacterial isolates, including Escherichia coli, Enterobacterspp., Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, and Pseudomonas aeruginosa, were analyzed Piperacillin/tazobactam failed to achieve a cumulative fraction of response (CFR) > 90% for any of the isolates. While standard dosing (short infusion) of β-lactams achieved target attainment for BSIs caused by E. coliand Enterobacterspp., pharmacodynamic target attainment against K. pneumoniaeisolates was only achieved with ceftazidime and meropenem (prolonged infusion). Lastly, only prolonged infusion of high-dose meropenem approached an ideal CFR against P. aeruginosa; however, no antimicrobial regimen achieved an ideal CFR against A. baumannii.CONCLUSIONS:These data reinforce the use of prolonged infusions of high-dose β-lactam antimicrobials as a reasonable strategy for the treatment of BSIs caused by multidrug resistant Gram-negative bacteria in Brazil.

Diversity and capacity to promote maize growth of bacteria isolated from the Amazon region

ABSTRACT Maize plants can establish beneficial associations with plant growth-promoting bacteria. However, few studies have been conducted on the characterization and inoculation of these bacteria in the Amazon region. This study aimed to characterize endophytic bacteria isolated from maize in the Amazon region and to assess their capacity to promote plant growth. Fifty-five bacterial isolates were obtained from maize grown in two types of ecosystems, i.e., a cerrado (savanna) and a forest area. The isolates were characterized by the presence of the nifH gene, their ability to synthesize indole-3-acetic acid (IAA) and solubilize calcium phosphate (CaHPO4), and 16S rRNA partial gene sequencing. Twenty-four bacteria contained the nifH gene, of which seven were isolated from maize plants cultivated in a cerrado area and seventeen from a forest area. Fourteen samples showed the capacity to synthesize IAA and only four solubilized calcium phosphate. The following genera were found among these isolates: Pseudomonas; Acinetobacter; Enterobacter; Pantoea; Burkholderia and Bacillus. In addition, eight isolates with plant growth-promoting capacity were selected for a glasshouse experiment involving the inoculation of two maize genotypes (a hybrid and a variety) grown in pots containing soil. Inoculation promoted the development of the maize plants but no significant interaction between maize cultivar and bacterial inoculation was found. A high diversity of endophytic bacteria is present in the Amazon region and these bacteria have potential to promote the development of maize plants.

Discrimination of bacteriophage infected cells using locked nucleic acid fluorescent in situ hybridization (LNA-FISH)

Bacteriophage-host interaction studies in biofilm structures are still challenging due to the technical limitations of traditional methods. The aim of this study was to provide a direct fluorescence in situ hybridization (FISH) method based on locked nucleic acid (LNA) probes, which targets the phage replication phase, allowing the study of population dynamics during infection. Bacteriophages specific for two biofilm-forming bacteria, Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter, were selected. Four LNA probes were designed and optimized for phage-specific detection and for bacterial counterstaining. To validate the method, LNA-FISH counts were compared with the traditional plaque forming unit (PFU) technique. To visualize the progression of phage infection within a biofilm, colony-biofilms were formed and infected with bacteriophages. A good correlation (r=0.707) was observed between LNA-FISH and PFU techniques. In biofilm structures, LNA-FISH provided a good discrimination of the infected cells and also allowed the assessment of the spatial distribution of infected and non-infected populations.

Hydrocarbonoclastic bacteria: from bioremediation to bioenergy feedstock

Tese de Doutoramento em Engenharia Química e Biológica.

Structural and enzymatic characterization of ABgp46, a novel phage endolysin with broad anti-Gram-negative bacterial activity

The present study demonstrates the antibacterial potential of a phage endolysin against Gram-negative pathogens, particularly against multidrug resistant strains of Acinetobacter baumannii. We have cloned, heterologously expressed and characterized a novel endolysin (ABgp46) from Acinetobacter phage vb_AbaP_CEB1 and tested its antibacterial activity against several multidrug-resistant A. baumannii strains. LC-MS revealed that ABgp46 is an N-acetylmuramidase, that is also active over a broad pH range (4.0-10.0) and temperatures up to 50°C. Interestingly, ABgp46 has intrinsic and specific anti-A. baumannii activity, reducing multidrug resistant strains by up to 2 logs within 2 hours. By combining ABgp46 with several organic acids that act as outer membrane permeabilizing agents, it is possible to increase and broaden antibacterial activity to include other Gram-negative bacterial pathogens. In the presence of citric and malic acid, ABgp46 reduces A. baumannii below the detection limit (> 5 log) and more than 4 logs P. aeruginosa and Salmonella Typhimurium strains. Overall, this globular endolysin exhibits a broad and high activity against Gram-negative pathogens, that can be enhanced in presence of citric and malic acid, and be used in human and veterinary medicine.

The effects of sodium hypochlorite against selected drinking water-isolated bacteria in planktonic and sessile states

Chlorine is the most commonly used agent for general disinfection, particularly for microbial growth control in drinking water distribution systems. The goals of this study were to understand the effects of chlorine, as sodium hypochlorite (NaOCl), on bacterial membrane physicochemical properties (surface charge, surface tension and hydrophobicity) and on motility of two emerging pathogens isolated from drinking water, Acinetobacter calcoaceticus and Stenotrophomonas maltophilia. The effects of NaOCl on the control of single and dual-species monolayer adhered bacteria (2 h incubation) and biofilms (24 h incubation) was also assessed. NaOCl caused significant changes on the surface hydrophobicity and motility of A. calcoaceticus, but not of S. maltophilia. Planktonic and sessile S. maltophilia were significantly more resistant to NaOCl than A. calcoaceticus. Monolayer adhered co-cultures of A. calcoaceticus-S. maltophilia were more resilient than the single species. Oppositely, dual species biofilms were more susceptible to NaOCl than their single species counterparts. In general, biofilm removal and killing demonstrated to be distinct phenomena: total bacterial viability reduction was achieved even if NaOCl at the higher concentrations had a reduced removal efficacy, allowing biofilm reseed. In conclusion, understanding the antimicrobial susceptibility of microorganisms to NaOCl can contribute to the design of effective biofilm control strategies targeting key microorganisms, such as S. maltophilia, and guarantying safe and high-quality drinking water. Moreover, the results reinforce that biofilms should be regarded as chronic contaminants of drinking water distribution systems and accurate methods are needed to quantify their presence as well as strategies complementary/alternative to NaOCl are required to effectively control the microbiological quality of drinking water.

Vigilancia Epidemiológica de zoonosis en pequeños animales en la zona de influencia de la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la UCC

La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha definido las zoonosis como “aquellas enfermedades e infecciones que se transmiten, en forma natural, entre animales vertebrados y el hombre. La separación de las zoonosis en un grupo aparte de enfermedades tiene un significado práctico, antropocéntrico y utilitario, si bien biológicamente injustificable. Su objetivo es señalar que el reservorio de estas enfermedades son los animales inferiores y por consiguiente la prevención y el control de la infección deben llevarse a cabo sobre estos reservorios animales. La consideración que requieren las zoonosis, más allá de la sola propuesta para su valoración en términos de morbilidad y mortalidad, implica también generar y ofrecer alternativas viables para su atención desde una perspectiva integral, que más allá de una casuística, considere sus determinantes. Estableciéndose que las zoonosis se pueden transmitir a partir de los mismos animales, otras formas de vida o bien a través de vehículos y materia inerte, el riesgo de contraer una zoonosis no está definido por la posesión o no de animales, ni es tampoco una decisión el asimilarlo con conocimientos de causa, simplemente se refiere a un hecho epidemiológico de carácter ambiental y por lo tanto a un evento definible como riesgo que adquiere características particulares en el contexto urbano. Una zoonosis más que un caso de enfermedad transmisible requiere ser visto como la manifestación de un complejo en el que la enfermedad es solo la resultante de un proceso en el que convergen diversos factores, relacionados con las variables epidemiológicas de tiempo, espacio y población pero también con las de carácter económico, social y específicas de orden cultural. Pocos son los conocimientos actuales de la casuística de las zoonosis transmitidas por pequeños animales en el área de influencia de la UCC, por lo tanto a través del presente proyecto se intenta avanzar en el conocimiento de estas enfermedades y a su vez implementar en el ámbito de la Facultad de Ciencias Agropecuarias, técnicas diagnósticas para las mismas, que no solo beneficiarán las tareas de docencia sino también de servicio al medio.

Modelo in vitro de ateroesclerosis: Efecto de la infección con Trypanosoma cruzi, lípidos y lipoproteínas sobre la expresión de receptores Toll-like y scavengers en la formación de células espumosas derivadas de macrófagos

Los receptores Toll-like (TLRs) son receptores ancestrales que reconocen modelos moleculares asociados a patógenos y nos defienden de los microorganismos. Su activación por vías de señalización que involucran al factor de transcripción NF-kB, estimula la producción de citoquinas inflamatorias, quimioquinas, moléculas de adhesión y procoagulantes. Recientemente se ha documentado la participación de TLR 2 y 4 en el desarrollo /progresión del ateroma en modelos experimentales in vivo, siendo postulados como nexo entre inflamación, infecciones y ateroesclerosis. Infecciones bacterianas y virales han demostrado jugar un papel en su desarrollo. Sin embargo, el rol de parásitos intracelulares obligados -Trypanosoma cruzi- ha sido escasamente explorado. Los macrófagos, células claves del sistema inmune innato, que pueden ser infectadas in vivo e in vitro por este parásito, expresan en su superficie receptores multiligando scavenger (SR) clase B. Entre ellos, CD 36, capta lipoproteínas de baja densidad (LDL) oxidadas y este mecanismo endocítico no controlado por feedback favorecería la formación de células espumosas, la lesión más temprana de ateroesclerosis. El objetivo general de este proyecto es contribuir a esclarecer el conocimiento de los mecanismos bioquímicos, celulares y moleculares que participan en la formación de células espumosas derivadas de macrófagos. Determinar el efecto de potenciales factores aterogénicos sobre receptores Toll-like and SR-CD 36, permitiría diseñar terapias alternativas tendientes a modular su actividad con la finalidad de disminuir la elevada morbilidad/mortalidad que ocasiona la ateroesclerosis en la sociedad occidental. En nuestro modelo proponemos los siguientes objetivos específicos: -Dilucidar el compromiso de TLRs y SR-clase B en el proceso de aterogenésis, específicamente en la formación de células espumosas.-Investigar la influencia de la infección por T. cruzi, ácidos grasos y LDL modificadas como factores aditivos en la formación de estas células. -Evaluar el efecto de ligandos agonistas de TLR2/4 y SR-CD 36. -Determinar el perfil de citoquinas inflamatorias liberadas en el sobrenadante de los cultivos celulares. -Estudiar el efecto metabólico de las hormonas insulina y adipoquinas en el proceso bioquímico y celular que permite la formación de células espumosas.

Búsqueda de nuevos compuestos con acción inhibidora de bacterias y enzimas asociadas a patologías, obtenidos a partir de plantas nativas y naturalizadas del centro de Argentina

Las infecciones bacterianas están en franco aumento por diversas razones, en especial por la aparición de resistencia a los antibióticos comerciales. Por otro lado los inhibidores de acetilcolinesterasa (AChE) y tirosinasa, ambas enzimas relacionadas con diversas patologías como por ejemplo la enfermedades de Alzheimer o Parkinson, presentan ciertos inconvenientes en especial asociados a su toxicidad. Es por esto que el descubrimiento de nuevas moléculas con acción inhibidora de bacterias y de las mencionadas enzimas es un desafío de muchos investigadores. Las plantas son capaces de sintetizar compuestos que utilizan como sus propias armas de defensa contra el ataque de agentes externos negativos. Esta propiedad puede ser aprovechada por el hombre para la obtención de nuevos medicamentos fitoterápicos. Continuando con la búsqueda de compuestos naturales bioactivos que realiza nuestro grupo de investigación, es nuestro objetivo encontrar nuevos agentes obtenidos a partir de plantas nativas y naturalizadas de la región Central de Argentina efectivos para inhibir bacterias y enzimas asociadas a enfermedades. Estos productos pueden llevar a nuevos medicamentos fitoterápicos o a novedosos líderes para la síntesis de análogos. De esta manera podremos contribuir a mejorar la calidad de vida de los pacientes afectados.

Desórdenes Congénitos de la Glicosilación (CDG). Primera investigación Argentina de patologías genéticas causadas por defectos en la biosíntesis de las glicoproteínas: estudios clínicos, bioquímicos y moleculares para la identificación y caracterización de las distintas variantes

La caracterización de nuevas patologías causadas por defectos en la glicosilación de proteínas se ha incrementado exponencialmente en los últimos cinco años. Los Desórdenes Congénitos de la Glicosilación ó Congenital Disorders of Glycosylation, sigla en inglés, CDG, comprenden defectos en la biosíntesis de las glicoproteínas, ya sea en la vía de la N-glicosilación, como así también de la O-glicosilación proteica. La presentación fenotípica es multisistémica, existen más de 500 genes que codifican para proteínas implicadas en procesos de glicosilación, poniendo de manifiesto la importancia crucial de la glicobiología en los procesos celulares. La mayoría de los CDG conocidos hasta el momento son defectos de N-glicosilación (clasificadas CDG-Ia hasta CDG-Im y CDG-IIa hasta CDG-IIf), aunque están siendo descritas alteraciones de O-glicosilación, como causa primaria de diferentes distrofias musculares, condrodisplasias, mucolipidosis I y II; Síndrome de Exostosis Múltiple Hereditario (EMH), trastornos de la migración neuronal e incluso existen defectos combinados de N- y O-glicosilación. Presentan una mortalidad infantil elevada, de aproximadamente un 25% por infecciones graves o fallos orgánicos. Las principales manifestaciones clínicas son: retraso psicomotor, convulsiones, hipotonía axial, estrabismo e hipoplasia cerebelosa, entre las características más frecuentes, acompañadas en algunos casos por dismorfias, hepatopatía, coagulopatía, enteropatía, entre otras manifestaciones, sin existir un patrón único de expresión clínica y pudiendo observarse manifestaciones inusuales de la enfermedad. Existe en nuestro medio un sub-diagnóstico de estas patologías, atribuible al desconocimiento de la gran variabilidad fenotípica y a la falta de metodologías para su diagnóstico. El estudio de alteraciones de la glicosilación proteica permitirá la identificación de diferentes clases de CDG como responsables de síndromes clínicos no explicados e incluso el hallazgo de nuevas variantes de estas patologías en nuestro medio. Como Objetivo General, se desea contribuir al desarrollo de un capítulo inédito en Latinoamérica, en el área de las Enfermedades Metabólicas Hereditarias, desde los diferentes aspectos: clínico, bioquímico y molecular, conjuntamente con la aplicación de criterios cada vez más amplios para la detección de CDG en nuestro medio y el conocimiento de los aspectos fisiopatogénicos propios de estas enfermedades.

Acciones contra la desnutrición y las parasitosis en niños y adolescentes de las Comunas de Villa El Prado y Los Cedros

Aunque durante muchos años la anemia se ha reconocido como un serio problema de salud pública, se ha reportado poco progreso y la prevalencia mundial de este problema sigue siendo inadmisiblemente elevada. La anemia tiene consecuencias de gran alcance para la salud humana y para el desarrollo social y económico. Las causas pueden ser variadas, pero las más comunes se deben a deficiencias nutricionales y a enfermedades infecciosas. Por ello, a partir a partir del año 2007 se inició una investigación orientada al análisis de la situación epidemiológica y a la caracterización de factores contribuyentes de la anemia en uno de los segmentos más vulnerables para adquirirla como son los niños y adolescentes de las Comunas de Villa El Prado y Los Cedros de la Provincia de Córdoba. Los instrumentos utilizados para recolectar los datos objeto de esta investigación permitieron obtener la siguiente información preliminar, especialmente de la Comuna de Los Cedros: a) Las viviendas corresponden fundamentalmente a casas con techos de ladrillo y piso de cemento. El baño se encuentra dentro de la mayoría de las viviendas, sin sistema de arrastre de agua y sin conexión a desagüe de red pública (cloacas). La principal forma de abastecimiento de agua es a través de bidones con agua potabilizada por la comuna, b) Aún cuando no alcanzan niveles de deficiencia, hay casos con valores de déficit subclínico de hierro, c) Preocupa la sostenida y elevada prevalencia de parasitosis (mono o poliparasitado) que constituye un serio factor de riesgo para la transmisión, especialmente en niños, d) Se detectó una alta prevalencia de manifestaciones alérgicas y que la infección por parásitos exacerba el nivel de inmunoglobulina E sérica total y e) En la parasitosis intestinal se pueden detectar distintos perfiles de respuesta inmune humoral y celular. En base a estos hallazgos, el Programa de Transferencia de Resultados de la Investigación (PROTRI) propuesto permitirá beneficiar a: a) los niños y adolescentes ya que, la detección y caracterización de la anemia y de las infecciones parasitarias permitirá diseñar acciones e intervenciones específicas no solo para prevenir y promocionar hábitos saludables sino también para mejorar el estado de salud de este grupo poblacional, b) a los miembros de las Comunas a través de una activa y sostenida participación de los Jefes Comunales, médicos de los dispensarios y docentes de las escuelas y c) a los padres o tutores de los niños y adolescentes a través de actividades teóricas y prácticas sobre aspectos nutricionales y sobre hábitos de higiene individual y comunitaria. La transferencia de los resultados obtenidos será realizada a través de: a) Constitución de grupos de apoyo, b) Reuniones con Jefes de las Comunas, Médicos de los dispensarios y los docentes de los establecimientos educativos c) talleres, d) dictado de actividades áulicas, e) campaña de divulgación de sobre anemia y parásitos, f) realización de actividades culturales, g) dictado de actividades prácticas a las madres o tutores y al personal encargado de los comedores comunitarios sobre la producción, conservación y consumo de alimentos y h) desarrollo de juegos didácticos. Estos mecanismos y medios de transferencia aspiran a constituir una estrategia integrada para el manejo de problemas nutricionales y factores contribuyentes y poder replicarla en otras Comunas de la Provincia.

Efecto de la infección in vivo con Trypanosoma cruzi y una dieta rica en lípidos sobre receptores Toll-like en un modelo experimental de Aterosclerosis

Además de los factores de riesgos convencionales y mejor conocidos que predisponen a la aterosclerosis, entre ellos, la hiperlipemia, hipertensión y el hábito de fumar, recientemente se ha propuesto a las infecciones y la inflamación como factores de riesgo a tener en cuenta en el desarrollo de esta patología. Considerando que algunas infecciones bacterianas y / o virales pueden ejercer una acción pro-aterogénica, probablemente como consecuencia de inflamación sistémica o un efecto directo sobre la pared vascular, nos propusimos como objetivo principal, estudiar la influencia de la infección in vivo con Trypanosoma cruzi (parásito protozoario, agente etiológico de la Enfermedad de Chagas) más una dieta rica en lípidos sobre la expresión de los receptores de la inmunidad innata (Toll – like) en un modelo experimental desarrollado en ratones C57BL/6, propensos a la aterosclerosis. Por otra parte, nos interesa caracterizar los tipos celulares que infiltran el corazón y la aorta de los animales sometidos a tratamientos experimental (mediante estudios inmunohistoquímicos), el perfil de citoquinas inflamatorias séricas y moléculas de adhesión intercelular, así como también establecer una correlación con parámetros bioquímico – clínicos y endocrinológicos, en especial el perfil de lípidos, lipoproteínas y apolipoproteínas, marcadores de inflamación sistémica, peso corporal, glucemia, insulina e insulina resistencia