Differentiation of IncL and IncM Plasmids Associated with the Spread of Clinically Relevant Antimicrobial Resistance.

INTRODUCTION blaOXA-48, blaNDM-1 and blaCTX-M-3 are clinically relevant resistance genes, frequently associated with the broad-host range plasmids of the IncL/M group. The L and M plasmids belong to two compatible groups, which were incorrectly classified together by molecular methods. In order to understand their evolution, we fully sequenced four IncL/M plasmids, including the reference plasmids R471 and R69, the recently described blaOXA-48-carrying plasmid pKPN-El.Nr7 from a Klebsiella pneumoniae isolated in Bern (Switzerland), and the blaSHV-5 carrying plasmid p202c from a Salmonella enterica from Tirana (Albania). METHODS Sequencing was performed using 454 Junior Genome Sequencer (Roche). Annotation was performed using Sequin and Artemis software. Plasmid sequences were compared with 13 fully sequenced plasmids belonging to the IncL/M group available in GenBank. RESULTS Comparative analysis of plasmid genomes revealed two distinct genetic lineages, each containing one of the R471 (IncL) and R69 (IncM) reference plasmids. Conjugation experiments demonstrated that plasmids representative of the IncL and IncM groups were compatible with each other. The IncL group is constituted by the blaOXA-48-carrying plasmids and R471. The IncM group contains two sub-types of plasmids named IncM1 and IncM2 that are each incompatible. CONCLUSION This work re-defines the structure of the IncL and IncM families and ascribes a definitive designation to the fully sequenced IncL/M plasmids available in GenBank.

Probing the assembly of transcription initiation complexes through changes in σN protease sensitivity

The alternative bacterial σN RNA polymerase holoenzyme binds promoters as a transcriptionally inactive complex that is activated by enhancer-binding proteins. Little is known about how sigma factors respond to their ligands or how the responses lead to transcription. To examine the liganded state of σN, the assembly of end-labeled Klebsiella pneumoniae σN into holoenzyme, closed promoter complexes, and initiated transcription complexes was analyzed by enzymatic protein footprinting. V8 protease-sensitive sites in free σN were identified in the acidic region II and bordering or within the minimal DNA binding domain. Interaction with core RNA polymerase prevented cleavage at noncontiguous sites in region II and at some DNA binding domain sites, probably resulting from conformational changes. Formation of closed complexes resulted in further protections within the DNA binding domain, suggesting close contact to promoter DNA. Interestingly, residue E36 becomes sensitive to proteolysis in initiated transcription complexes, indicating a conformational change in holoenzyme during initiation. Residue E36 is located adjacent to an element involved in nucleating strand separation and in inhibiting polymerase activity in the absence of activation. The sensitivity of E36 may reflect one or both of these functions. Changing patterns of protease sensitivity strongly indicate that σN can adjust conformation upon interaction with ligands, a property likely important in the dynamics of the protein during transcription initiation.

Conserved regulatory elements of the promoter sequence of the gene rpoH of enteric bacteria

The rpoH regulatory region of different members of the enteric bacteria family was sequenced or downloaded from GenBank and compared. In addition, the transcriptional start sites of rpoH of Yersinia frederiksenii and Proteus mirabilis, two distant members of this family, were determined. Sequences similar to the σ70 promoters P1, P4 and P5, to the σE promoter P3 and to boxes DnaA1, DnaA2, cAMP receptor protein (CRP) boxes CRP1, CRP2 and box CytR present in Escherichia coli K12, were identified in sequences of closely related bacteria such as: E.coli, Shigella flexneri, Salmonella enterica serovar Typhimurium, Citrobacter freundii, Enterobacter cloacae and Klebsiella pneumoniae. In more distant bacteria, Y.frederiksenii and P.mirabilis, the rpoH regulatory region has a distal P1-like σ70 promoter and two proximal promoters: a heat-induced σE-like promoter and a σ70 promoter. Sequences similar to the regulatory boxes were not identified in these bacteria. This study suggests that the general pattern of transcription of the rpoH gene in enteric bacteria includes a distal σ70 promoter, >200 nt upstream of the initiation codon, and two proximal promoters: a heat-induced σE-like promoter and a σ70 promoter. A second proximal σ70 promoter under catabolite-regulation is probably present only in bacteria closely related to E.coli.

Applicazione della spettrometria di massa MALDI-TOF in microbiologia clinica

Riassunto La spettrometria di massa (MS) nata negli anni ’70 trova oggi, grazie alla tecnologia Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF), importanti applicazioni in diversi settori: biotecnologico (per la caratterizzazione ed il controllo di qualità di proteine ricombinanti ed altre macromolecole), medico–clinico (per la diagnosi di laboratorio di malattie e per lo sviluppo di nuovi trattamenti terapeutici mirati), alimentare ed ambientale. Negli ultimi anni, questa tecnologia è diventata un potente strumento anche per la diagnosi di laboratorio in microbiologia clinica, rivoluzionando il flusso di lavoro per una rapida identificazione di batteri e funghi, sostituendo l’identificazione fenotipica convenzionale basata su saggi biochimici. Attualmente mediante MALDI-TOF MS sono possibili due diversi approcci per la caratterizzazione dei microrganismi: (1) confronto degli spettri (“mass spectra”) con banche dati contenenti profili di riferimento (“database fingerprints”) e (2) “matching” di bio-marcatori con banche dati proteomiche (“proteome database”). Recentemente, la tecnologia MALDI-TOF, oltre alla sua applicazione classica nell’identificazione di microrganismi, è stata utilizzata per individuare, indirettamente, meccanismi di resistenza agli antibiotici. Primo scopo di questo studio è stato verificare e dimostrare l’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF MS mediante approccio di comparazione degli spettri di differenti microrganismi di interesse medico per i quali l’identificazione risultava impossibile a causa della completa assenza o presenza limitata, di spettri di riferimento all’interno della banca dati commerciale associata allo strumento. In particolare, tale scopo è stato raggiunto per i batteri appartenenti a spirochete del genere Borrelia e Leptospira, a miceti filamentosi (dermatofiti) e protozoi (Trichomonas vaginalis). Secondo scopo di questo studio è stato valutare il secondo approccio identificativo basato sulla ricerca di specifici marcatori per differenziare parassiti intestinali di interesse medico per i quali non è disponibile una banca dati commerciale di riferimento e la sua creazione risulterebbe particolarmente difficile e complessa, a causa della complessità del materiale biologico di partenza analizzato e del terreno di coltura nei quali questi protozoi sono isolati. Terzo ed ultimo scopo di questo studio è stata la valutazione dell’applicabilità della spettrometria di massa con tecnologia MALDI-TOF per lo studio delle resistenze batteriche ai carbapenemi. In particolare, è stato messo a punto un saggio di idrolisi dei carbapenemi rilevata mediante MALDI-TOF MS in grado di determinare indirettamente la produzione di carbapenemasi in Enterobacteriaceae. L’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF mediante l’approccio di comparazione degli spettri è stata dimostrata in primo luogo per batteri appartenenti al genere Borrelia. La banca dati commerciale dello strumento MALDI-TOF MS in uso presso il nostro laboratorio includeva solo 3 spettri di riferimento appartenenti alle specie B. burgdorferi ss, B. spielmani e B. garinii. L’implementazione del “database” con specie diverse da quelle già presenti ha permesso di colmare le lacune identificative dovute alla mancanza di spettri di riferimento di alcune tra le specie di Borrelia più diffuse in Europa (B. afzelii) e nel mondo (come ad esempio B. hermsii, e B. japonica). Inoltre l’implementazione con spettri derivanti da ceppi di riferimento di specie già presenti nel “database” ha ulteriormente migliorato l’efficacia identificativa del sistema. Come atteso, il ceppo di isolamento clinico di B. lusitaniae (specie non presente nel “database”) è stato identificato solo a livello di genere corroborando, grazie all’assenza di mis-identificazione, la robustezza della “nuova” banca dati. I risultati ottenuti analizzando i profili proteici di ceppi di Borrelia spp. di isolamento clinico, dopo integrazione del “database” commerciale, indicano che la tecnologia MALDI-TOF potrebbe essere utilizzata come rapida, economica ed affidabile alternativa ai metodi attualmente utilizzati per identificare ceppi appartenenti a questo genere. Analogamente, per il genere Leptospira dopo la creazione ex-novo della banca dati “home-made”, costruita con i 20 spettri derivati dai 20 ceppi di riferimento utilizzati, è stata ottenuta una corretta identificazione a livello di specie degli stessi ceppi ri-analizzati in un esperimento indipendente condotto in doppio cieco. Il dendrogramma costruito con i 20 MSP-Spectra implementati nella banca dati è formato da due rami principali: il primo formato dalla specie non patogena L. biflexa e dalla specie a patogenicità intermedia L. fainei ed il secondo che raggruppa insieme le specie patogene L. interrogans, L. kirschneri, L. noguchii e L. borgpetersenii. Il secondo gruppo è ulteriormente suddiviso in due rami, contenenti rispettivamente L. borgpetersenii in uno e L. interrogans, L. kirschneri e L. noguchii nell’altro. Quest’ultimo, a sua volta, è suddiviso in due rami ulteriori: il primo comprendente la sola specie L. noguchii, il secondo le specie L. interrogans e L. kirshneri non separabili tra loro. Inoltre, il dendrogramma costruito con gli MSP-Spectra dei ceppi appartenenti ai generi Borrelia e Leptospira acquisiti in questo studio, e appartenenti al genere Brachyspira (implementati in un lavoro precedentemente condotto) mostra tre gruppi principali separati tra loro, uno per ogni genere, escludendo possibili mis-identificazioni tra i 3 differenti generi di spirochete. Un’analisi più approfondita dei profili proteici ottenuti dall’analisi ha mostrato piccole differenze per ceppi della stessa specie probabilmente dovute ai diversi pattern proteici dei distinti sierotipi, come confermato dalla successiva analisi statistica, che ha evidenziato picchi sierotipo-specifici. È stato, infatti, possibile mediante la creazione di un modello statistico dedicato ottenere un “pattern” di picchi discriminanti in grado di differenziare a livello di sierotipo sia i ceppi di L. interrogans sia i ceppi di L. borgpetersenii saggiati, rispettivamente. Tuttavia, non possiamo concludere che i picchi discriminanti da noi riportati siano universalmente in grado di identificare il sierotipo dei ceppi di L. interrogans ed L. borgpetersenii; i picchi trovati, infatti, sono il risultato di un’analisi condotta su uno specifico pannello di sierotipi. È stato quindi dimostrato che attuando piccoli cambiamenti nei parametri standardizzati come l’utilizzo di un modello statistico e di un programma dedicato applicato nella routine diagnostica è possibile utilizzare la spettrometria di massa MALDI-TOF per una rapida ed economica identificazione anche a livello di sierotipo. Questo può significativamente migliorare gli approcci correntemente utilizzati per monitorare l’insorgenza di focolai epidemici e per la sorveglianza degli agenti patogeni. Analogamente a quanto dimostrato per Borrelia e Leptospira, l’implementazione della banca dati dello spettrometro di massa con spettri di riferimento di miceti filamentosi (dermatofiti) si è rilevata di particolare importanza non solo per l’identificazione di tutte le specie circolanti nella nostra area ma anche per l’identificazione di specie la cui frequenza nel nostro Paese è in aumento a causa dei flussi migratori dalla zone endemiche (M. audouinii, T. violaceum e T. sudanense). Inoltre, l’aggiornamento del “database” ha consentito di superare la mis-identificazione dei ceppi appartenenti al complesso T. mentagrophytes (T. interdigitale e T. mentagrophytes) con T. tonsurans, riscontrata prima dell’implementazione della banca dati commerciale. Il dendrogramma ottenuto dai 24 spettri implementati appartenenti a 13 specie di dermatofiti ha rivelato raggruppamenti che riflettono quelli costruiti su base filogenetica. Sulla base dei risultati ottenuti mediante sequenziamento della porzione della regione ITS del genoma fungino non è stato possibile distinguere T. interdigitale e T. mentagrophytes, conseguentemente anche gli spettri di queste due specie presentavano picchi dello stesso peso molecoalre. Da sottolineare che il dendrogramma costruito con i 12 profili proteici già inclusi nel database commerciale e con i 24 inseriti nel nuovo database non riproduce l’albero filogenetico per alcune specie del genere Tricophyton: gli spettri MSP già presenti nel database e quelli aggiunti delle specie T. interdigitale e T. mentagrophytes raggruppano separatamente. Questo potrebbe spiegare le mis-identificazioni di T. interdigitale e T. mentagrophytes con T. tonsurans ottenute prima dell’implementazione del database. L’efficacia del sistema identificativo MALDI-TOF è stata anche dimostrata per microrganismi diversi da batteri e funghi per i quali la metodica originale è stata sviluppata. Sebbene tale sistema identificativo sia stato applicato con successo a Trichomonas vaginalis è stato necessario apportare modifiche nei parametri standard previsti per l’identificazione di batteri e funghi. Le interferenze riscontrate tra i profili proteici ottenuti per i due terreni utilizzati per la coltura di questo protozoo e per i ceppi di T. vaginalis hanno, infatti, reso necessario l’utilizzo di nuovi parametri per la creazione degli spettri di riferimento (MSP-Spectra). L’importanza dello sviluppo del nuovo metodo risiede nel fatto che è possibile identificare sulla base del profilo proteico (e non sulla base di singoli marcatori) microorganismi cresciuti su terreni complessi che potrebbero presentare picchi nell'intervallo di peso molecolare utilizzato a scopo identificativo: metaboliti, pigmenti e nutrienti presenti nel terreno possono interferire con il processo di cristallizzazione e portare ad un basso punteggio identificativo. Per T. vaginalis, in particolare, la “sottrazione” di picchi dovuti a molecole riconducibili al terreno di crescita utilizzato, è stata ottenuta escludendo dall'identificazione l'intervallo di peso molecolare compreso tra 3-6 kDa, permettendo la corretta identificazione di ceppi di isolamento clinico sulla base del profilo proteico. Tuttavia, l’elevata concentrazione di parassita richiesta (105 trofozoiti/ml) per una corretta identificazione, difficilmente ottenibile in vivo, ha impedito l’identificazione di ceppi di T. vaginalis direttamente in campioni clinici. L’approccio identificativo mediante individuazione di specifici marcatori proteici (secondo approccio identificativo) è stato provato ed adottato in questo studio per l’identificazione e la differenziazione di ceppi di Entamoeba histolytica (ameba patogena) ed Entamoeba dispar (ameba non patogena), specie morfologiacamente identiche e distinguibili solo mediante saggi molecolari (PCR) aventi come bersaglio il DNA-18S, che codifica per l’RNA della subunità ribosomiale minore. Lo sviluppo di tale applicazione ha consentito di superare l’impossibilità della creazione di una banca dati dedicata, a causa della complessità del materiale fecale di partenza e del terreno di coltura impiagato per l’isolamento, e di identificare 5 picchi proteici in grado di differenziare E. histolytica da E. dispar. In particolare, l’analisi statistica ha mostrato 2 picchi specifici per E. histolytica e 3 picchi specifici per E. dispar. L’assenza dei 5 picchi discriminanti trovati per E. histolytica e E. dispar nei profili dei 3 differenti terreni di coltura utilizzati in questo studio (terreno axenico LYI-S-2 e terreno di Robinson con e senza E. coli) permettono di considerare questi picchi buoni marcatori in grado di differenziare le due specie. La corrispondenza dei picchi con il PM di due specifiche proteine di E. histolytica depositate in letteratura (Amoebapore A e un “unknown putative protein” di E. histolytica ceppo di riferimento HM-1:IMSS-A) conferma la specificità dei picchi di E. histolytica identificati mediante analisi MALDI-TOF MS. Lo stesso riscontro non è stato possibile per i picchi di E. dispar in quanto nessuna proteina del PM di interesse è presente in GenBank. Tuttavia, va ricordato che non tutte le proteine E. dispar sono state ad oggi caratterizzate e depositate in letteratura. I 5 marcatori hanno permesso di differenziare 12 dei 13 ceppi isolati da campioni di feci e cresciuti in terreno di Robinson confermando i risultati ottenuti mediante saggio di Real-Time PCR. Per un solo ceppo di isolamento clinico di E. histolytica l’identificazione, confermata mediante sequenziamento della porzione 18S-rDNA, non è stata ottenuta mediante sistema MALDI-TOF MS in quanto non sono stati trovati né i picchi corrispondenti a E. histolytica né i picchi corrispondenti a E. dispar. Per questo ceppo è possibile ipotizzare la presenza di mutazioni geno/fenotipiche a livello delle proteine individuate come marcatori specifici per E. histolytica. Per confermare questa ipotesi sarebbe necessario analizzare un numero maggiore di ceppi di isolamento clinico con analogo profilo proteico. L’analisi condotta a diversi tempi di incubazione del campione di feci positivo per E. histolytica ed E. dipar ha mostrato il ritrovamento dei 5 picchi discriminanti solo dopo 12 ore dall’inoculo del campione nel terreno iniziale di Robinson. Questo risultato suggerisce la possibile applicazione del sistema MALDI-TOF MS per identificare ceppi di isolamento clinico di E. histolytica ed E. dipar nonostante la presenza di materiale fecale che materialmente può disturbare e rendere difficile l’interpretazione dello spettro ottenuto mediante analisi MALDI-TOF MS. Infine in questo studio è stata valutata l’applicabilità della tecnologia MALDI-TOF MS come saggio fenotipico rapido per la determinazione di ceppi produttori di carbapenemasi, verificando l'avvenuta idrolisi del meropenem (carbapeneme di riferimento utilizzato in questo studio) a contatto con i ceppi di riferimento e ceppi di isolamento clinico potenzialmente produttori di carbapenemasi dopo la messa a punto di un protocollo analitico dedicato. Il saggio di idrolisi del meropenem mediante MALDI-TOF MS ha dimostrato la presenza o l’assenza indiretta di carbapenemasi nei 3 ceppi di riferimento e nei 1219 (1185 Enterobacteriaceae e 34 non-Enterobacteriaceae) ceppi di isolamento clinico inclusi nello studio. Nessuna interferenza è stata riscontrata per i ceppi di Enterobacteriaceae variamente resistenti ai tre carbapenemi ma risultati non produttori di carbapenemasi mediante i saggi fenotipici comunemente impiegati nella diagnostica routinaria di laboratorio: nessuna idrolisi del farmaco è stata infatti osservata al saggio di idrolisi mediante MALDI-TOF MS. In un solo caso (ceppo di K. pneumoniae N°1135) è stato ottenuto un profilo anomalo in quanto presenti sia i picchi del farmaco intatto che quelli del farmaco idrolizzato. Per questo ceppo resistente ai tre carbapenemi saggiati, negativo ai saggi fenotipici per la presenza di carbapenemasi, è stata dimostrata la presenza del gene blaKPC mediante Real-Time PCR. Per questo ceppo si può ipotizzare la presenza di mutazioni a carico del gene blaKPC che sebbene non interferiscano con il suo rilevamento mediante PCR (Real-Time PCR positiva), potrebbero condizionare l’attività della proteina prodotta (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia negativi) riducendone la funzionalità come dimostrato, mediante analisi MALDI-TOF MS, dalla presenza dei picchi relativi sia all’idrolisi del farmaco sia dei picchi relativi al farmaco intatto. Questa ipotesi dovrebbe essere confermata mediante sequenziamento del gene blaKPC e successiva analisi strutturale della sequenza amminoacidica deducibile. L’utilizzo della tecnologia MALDI-TOF MS per la verifica dell’avvenuta idrolisi del maropenem è risultato un saggio fenotipico indiretto in grado di distinguere, al pari del test di Hodge modificato impiegato comunemente nella routine diagnostica in microbiologia, un ceppo produttore di carbapenemasi da un ceppo non produttore sia per scopi diagnostici che per la sorveglianza epidemiologica. L’impiego del MALDI-TOF MS ha mostrato, infatti, diversi vantaggi rispetto ai metodi convenzionali (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia) impiegati nella routine diagnostica di laboratorio i quali richiedono personale esperto per l’interpretazione del risultato e lunghi tempi di esecuzione e di conseguenza di refertazione. La semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questa tecnica un metodo accurato e rapido. Inoltre, il metodo risulta conveniente dal punto di vista economico, con un costo totale stimato di 1,00 euro per ceppo analizzato. Tutte queste considerazioni pongono questa metodologia in posizione centrale in ambito microbiologico anche nel caso del rilevamento di ceppi produttori di carbapenemasi. Indipendentemente dall’approccio identificativo utilizzato, comparato con i metodi convenzionali il MALDI-TOF MS conferisce in molti casi un guadagno in termini di tempo di lavoro tecnico (procedura pre-analititca per la preparazione dei campioni) e di tempo di ottenimento dei risultati (procedura analitica automatizzata). Questo risparmio di tempo si accentua quando sono analizzati in contemporanea un maggior numero di isolati. Inoltre, la semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questo un metodo di identificazione accurato e rapido risultando più conveniente anche dal punto di vista economico, con un costo totale di 0,50 euro (materiale consumabile) per ceppo analizzato. I risultati ottenuti dimostrano che la spettrometria di massa MALDI-TOF sta diventando uno strumento importante in microbiologia clinica e sperimentale, data l’elevata efficacia identificativa, grazie alla disponibilità sia di nuove banche dati commerciali sia di aggiornamenti delle stesse da parte di diversi utenti, e la possibilità di rilevare con successo anche se in modo indiretto le antibiotico-resistenze.

Atividade antibacteriana de sementes de açaí (Euterpe oleracea Mart.)

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a atividade antibacteriana de um extrato aquoso de sementes de açaí (Euterpe oleracea Mart.), proveniente do Brasil, em isolados clínicos. O extrato revelou atividade antibacteriana em todos os isolados clínicos testados com a exceção de Escherichia coli e de Klebsiella pneumoniae. Os melhores valores de CMIs (concentrações mínimas inibitórias) foram observados para Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA) (0,25 mg/mL), Staphylococcus aureus sensível à meticilina (MSSA), Enterococcus faecalis e Streptococcus agalactiae com um valor de 0,5 mg/mL. O extrato testado parece ser uma opção a explorar no combate de bactérias resistentes.

Abcesso hepático piogénico criptogénico : caso clínico

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Using new scanning electron microscopy (SEM) approaches to elucidate bacterial biofilm architecture

Healthcare-associated infections (HAI) are a major public health problem being Klebsiella pneumoniae and nontuberculous mycobacteria, both with high antibiotic resistance rates, among their etiological agent. Since biofilme assembly is pointed as one of the mechanisms involved in emergence of antibiotic resistance understanding bacteria organization within the biofilm and the identification of differences between planktonic and sessile forms of bacteria will be a step forward to fight HAI. In the present work we used SEM as a tool to characterize the internal structure of biofilm assembled on different surfaces. For SEM analysis, biofilms were allowed to form either on six-well cell culture plates, silicon or metallic disks placed inside the wells for different incubation periods at 37 °C. The biofilm assembled on the cell culture dish was for both secondary and backscattered electron analysis as described before. Biofilms assembled on silicon disks instead of being sectioned were prepared as metallographic samples, by grinding with grit SIC paper and polishing with diamond particles. Samples were cleaned (70% ethanol), dried with hot air, further coated and analysed. A preliminary study using FIB-SEM has been performed to access the ultrastructure of biofilms assembled on metallic surfaces. The results obtained showed that the same bacteria assembled biofilms with different ratios of biomass and extracellular matrix depending on the surface. SEM performed on thin sections of biofilms is a powerful tool to elucidate biofilm structure allowing the quantification of the major components. FIB-SEM is also a promising tool in this field.

Enrichment, isolation and characterisation of ruminal bacteria that degrade non-protein amino acids from the tropical legume Acacia angustissima

Acacia angustissima has been proposed as a protein supplement in countries where low quality forages predominate. A number of non-protein amino acids have been identified in the leaves of A. angustissima and these have been linked to toxicity in ruminants. The non-protein amino acid 4-n-acetyl-2,4-diaminobutyric acid (ADAB) has been shown to be the major amino acid in the leaves of A. angustissima. The current study aimed to identify micro-organisms from the rumen environment capable of degrading ADAB by using a defined rumen-simulating media with an amino acid extract from A. angustissima. A mixed enrichment culture was obtained that exhibited substantial ADAB-degrading ability. Attempts to isolate an ADAB-degrading micro-organism were carried out, however no isolates were able to degrade ADAB in pure culture. This enrichment culture was also able to degrade the non-protein amino acids diaminobutyric acid (DABA) and diaminopropionic acid (DAPA) which have structural similarities to ADAB. Two isolates were obtained which could degrade DAPA. One isolate is a novel Grain-positive rod (strain LPLR3) which belongs to the Firmicutes and is not closely related to any previously isolated bacterium. The other isolate is strain LPSR1 which belongs to the Gammaproteobacteria and is closely related (99.93% similar) to Klebsiella pneumoniae subsp. ozaenae. The studies demonstrate that the rumen is a potential rich source of undiscovered micro-organisms which have novel capacities to degrade plant secondary compounds. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Neonatal enteral feeding tubes as loci for colonisation by members of the Enterobacteriaceae

Background The objective of this study was to determine whether neonatal nasogastric enteral feeding tubes are colonised by the opportunistic pathogen Cronobacter spp. (Enterobacter sakazakii) and other Enterobacteriaceae, and whether their presence was influenced by the feeding regime. Methods One hundred and twenty-nine tubes were collected from two neonatal intensive care units (NICU). A questionnaire on feeding regime was completed with each sample. Enterobacteriaceae present in the tubes were identified using conventional and molecular methods, and their antibiograms determined. Results The neonates were fed breast milk (16%), fortified breast milk (28%), ready to feed formula (20%), reconstituted powdered infant formula (PIF, 6%), or a mixture of these (21%). Eight percent of tubes were received from neonates who were 'nil by mouth'. Organisms were isolated from 76% of enteral feeding tubes as a biofilm (up to 107 cfu/tube from neonates fed fortified breast milk and reconstituted PIF) and in the residual lumen liquid (up to 107 Enterobacteriaceae cfu/ml, average volume 250 µl). The most common isolates were Enterobacter cancerogenus (41%), Serratia marcescens (36%), E. hormaechei (33%), Escherichia coli (29%), Klebsiella pneumoniae (25%), Raoultella terrigena (10%), and S. liquefaciens (12%). Other organisms isolated included C. sakazakii (2%),Yersinia enterocolitica (1%),Citrobacter freundii (1%), E. vulneris (1%), Pseudomonas fluorescens (1%), and P. luteola (1%). The enteral feeding tubes were in place between < 6 h (22%) to > 48 h (13%). All the S. marcescens isolates from the enteral feeding tubes were resistant to amoxicillin and co-amoxiclav. Of additional importance was that a quarter of E. hormaechei isolates were resistant to the 3rd generation cephalosporins ceftazidime and cefotaxime. During the period of the study, K. pneumoniae and S. marcescens caused infections in the two NICUs. Conclusion This study shows that neonatal enteral feeding tubes, irrespective of feeding regime, act as loci for the bacterial attachment and multiplication of numerous opportunistic pathogens within the Enterobacteriaceae family. Subsequently, these organisms will enter the stomach as a bolus with each feed. Therefore, enteral feeding tubes are an important risk factor to consider with respect to neonatal infections.

In vitro and in vivo activities of AM-112, a novel oxapenem

AM-112[1′R,5R,6R)-3-(4-amino-1,1-dimethyl-butyl)-6-(1′- hydroxyethyl)oxapenem-3-carboxylatel is a novel oxapenem compound which possesses potent β-lactamase-inhibitory properties. Fifty-percent inhibitory concentrations (IC50s) of AM-112 for class A enzymes were between 0.16 and 2.24 μM for three enzymes, compared to IC50s of 0.008 to 0.12 μM for clavulanic acid. Against class C and class D enzymes, however, the activity of AM-112 was between 1,000- and 100,000-fold greater than that of clavulanic acid. AM-112 had affinity for the penicillin-binding proteins (PBPs) of Escherichia coli DC0, with PBP2 being inhibited by the lowest concentration of AM-112 tested, 0.1 μg/ml. Ceftazidime was combined with AM-112 at 1:1 and 2:1 ratios in MIC determination studies against a panel of β-lactamase-producing organisms. These studies demonstrated that AM-112 was effective at protecting ceftazidime against extended-spectrum β-lactamase-producing strains and derepressed class C enzyme producers, reducing ceftazidime MICs by 16- and 2,048-fold. Similar results were obtained when AM-112 was combined with ceftriaxone, cefoperazone, or cefepime in a 1:2 ratio. Protection of ceftazidime with AM-112 was maintained against Enterobacter cloacae P99 and Klebsiella pneumoniae SHV-5 in a murine intraperitoneal sepsis model. The 50% effective dose of ceftazidime against E. cloacae P99 and K. pneumoniae SHV-5 was reduced from >100 and 160 mg/kg of body weight to 2 and 33.6 mg/kg, respectively, when it was combined with AM-112 at a 1:1 ratio. AM-112 demonstrates potential as a new β-lactamase inhibitor.

Antibacterial activity of low amperage and low voltage electric current (DC)

Infection is a major clinical problem associated with the use of intravenous catheters.The efficacy of a direct electric current (10µA, 9V) via electrode-conducting carbon impregnated catheters to prevent colonisation of catheters by micro-organisms was investigated. The range of organisms susceptible to 10µA was determined by a zone of inhibition test. The catheters acting as the anode and the cathode were inserted into a nutrient agar plate inoculated with a lawn of bacteria. There was no zone of inhibition observed around the anode. Organisms susceptible to 10µA at the cathode were Staphylococcus aureus (2 strains), Staphylococcus epidermidis (5 strains), Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae (2 strains each), and one strain of the following micro-organisms: Staphylococcus hominis, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa and Candida albicans. The zones ranged from 6 to 16 mm in diameter according to the organisms under test. The zone size was proportional to the amperage (10 - 100 µA) and the number of organisms on the plate. Ten µA did not prevent adhesion of staphylococci to the cathode nor did it affect their growth in nutrient broth. However, it was bactericidal to adherent bacteria on the cathodal catheter and significantly reduced the number of bacteria on the catheter after 4 to 24 h application of electricity. The antimicrobial activity of low amperage electric current under anaerobic conditions and in the absence of chloride ions against bacteria attached to the surface of a current carrying electrode was also investigated.The mechanisms of the bactericidal activity associated with the cathode were investigated with S. epidermidis and S. aureus. The inhibition zone was greatly reduced in the presence of catalase. There was no zone around the cathode when the test was carried out under anaerobic conditions. Hydrogen peroxide was produced at the cathode surface under aerobic conditions, but not in the absence of oxygen. A salt-bridge apparatus was used to demonstrate further that hydrogen peroxide was produced at the cathode, and chlorine at the anode. The antimicrobial activity of low amperage electric current under anaerobic conditions and in the absence of chloride ions against bacteria attached to the surface of a current carrying electrode was also investigated. Antibacterial activity was reduced under anaerobic conditions, which is compatible with the role of hydrogen peroxide as a primary bactericidal agent of electricity associated with the cathode. A reduction in chloride ions did not significantly reduce the antibacterial activity suggesting chlorine plays only a minor role in the bactericidal activity against organisms attached to anodal electrode surfaces. The bactericidal activity of electric current associated with the cathode and H202 was greatly reduced in the presence of 50 μM to 0.5 mM magnesium ions in the test menstrum. Ten μA applied via the catheters did not prevent the initial biofilm growth by the adherent bacteria but reduced the number of bacteria in the biofilm by 2 log order aiter 24 h. The results suggested that 10 μA may prevent the colonisation of catheters by both the extra~ and intra-luminal routes. The localised production of hydrogen peroxide and chlorine and the intrinsic activity due to electric current may offer a useful method for the eradication of bacteria from catheter surfaces.

Síntese e imobilização de nanopartículas de ouro em fibras regeneradas via exaustão para potencial aplicação biomédica

The advancement of nanotechnology in the synthesis and characterisation of nanoparticles (NP's) has played an important role in the development of new technologies for various applications of nano-scale materials that have unique properties. The scientific development in the last decades in the field of nanotechnology has sought ceaselessly, the discovery of new materials for the most diverse applications, such as biomedical areas, chemical, optical, mechanical and textiles. The high bactericidal efficiency of metallic nanoparticles (Au and Ag), among other metals is well known, due to its ability to act in the DNA of fungi, viruses and bacteria, interrupting the process of cellular respiration, making them important means of study, in addition to its ability to protect UVA and UVB. The present work has as its main objective the implementation of an innovative method in the impregnation of nanoparticles of gold in textile substrate, functionalized with chitosan, by a dyeing process by exhaustion, with the control of temperature, time and velocity, thus obtaining microbial characteristics and UV protection. The exhausted substrates with colloidal solutions of NPAu's presented the colours, lilac and red (soybean knits) due to their surface plasmon peak around 520-540 nm. The NPAu's were synthesized chemically, using sodium citrate as a reducing agent and stabilizer. The material was previously cationised with chitosan, a natural polyelectrolyte, with the purpose of functionalising it to enhance the adsorption of colloid, at concentrations of 5, 7, 10 and 20 % of the bonding agent on the weight of the material (OWM). It was also observed, through an experimental design 23 , with 3 central points, which was the best process of exhaustion of the substrates, using the following factors: Time (min.), temperature (OC) and concentration of the colloid (%), having as a response to variable K/S (ABSORBÂNCIA/ Kubelka-Munk) of the fibres. Furthermore, it was evidenced as the best response, the following parameters: concentration 100%, temperature 70 ºC and time 30 minutes. The substrate with NPAu was characterised by XRD; thermal analysis using TGA; microstructural study using SEM/EDS and STEM, thus showing the NP on the surface of the substrate confirming the presence of the metal. The substrates showed higher washing fastness, antibacterial properties and UV radiation protection.

Extração, caracterização e prospecção de atividades farmacológicas de polissacarídeos sulfatados da macroalga verde Caulerpa prolifera

This study aimed to extract, characterize and conduct a prospective analysis of pharmacological activities of sulfated polysaccharides from green seaweed Caulerpa prolifera. Seven fractions (CP-0.3/CP-0.5/CP-0.7/CP-0.9/CP-1.1/CP-1.5/CP-2.0) were obtained from C. prolifera by alkaline proteolysis followed by sequential precipitation in acetone. The physicochemical analyzes indicated that C. prolifera synthesizes a homogalactan (CP-0.9) and different populations of sulfated heteropolysaccharides. In the analysis of anticoagulant activity, all fractions except CP-0.3, influenced the intrinsic coagulation pathway. All fractions showed antioxidant activity in six different assays being more pronounced in hydrogen peroxide scavenging assay, especially CP-0.3, CP-0.7 and CP-0.9 (which obtained 61% of hydrogen peroxide scavenging), in ferric chelation assay (especially CP-0.9 with 56% chelation) and cupric chelation assay (especially CP-2.0 with 78% chelation). With respect to immunomodulatory activity, the presence of CP-0.3, CP-0.7 and CP-0.9 showed an immunogenic potential, increasing the production of nitric oxide (NO) by 48, 142 and 163 times, respectively. Conversely, the NO synthesis fell 73% after the activation of macrophages by LPS, incubated concurrently with CP-2.0. The anti-adipogenic activity of the fractions was also evaluated and CP-1.5 was able to reduce the differentiation of pre-adipocytes (3T3-L1) into adipocytes by 60%, without affecting the cell viability. The fractions CP-0.3, CP-0.5 and CP-0.9 reduced the viability of the HeLa cells (human cervical adenocarcinoma) by 55% and CP-1.5 reduced the viability of the 786-0 cells (human renal adenocarcinoma) by 75%. Leishmanicidal activity and microbicide effect against Carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae (KPC) have not been identified. However, the viability of Staphylococcus epidermidis was reduced by 23.8% in the presence of CP -1.5. All fractions were able to change the formation of calcium oxalate crystals. CP-0.3, CP-0.5 and CP-1.1 only promoted the formation of COD type crystals with a very small size (1 μm). Confocal microscopy and zeta potential data of crystals formed in the presence of the samples showed that the polysaccharides present in the fractions must interact with calcium ions present throughout the crystal lattice, affecting the growth and morphology of crystals The results described herein indicate that the fractions rich in polysaccharides obtained from the green seaweed C. prolifera present a multi therapeutic potential, and subsequent purification steps, as well as research on the mechanisms of action by which these polymers act should be investigated.

Avaliação da atividade antimicrobiana das defensinas recombinantes de ervilha (drr230a) e café (cd1) produzidas em Pichia pastoris

The inefficiency of chemical pesticides to control phytopathogenic fungi in agriculture and the frequent incidence of human diseases caused by bacteria which are resistant to antibiotics lead to the search for alternative antimicrobial compounds. In this context, plant defensins are a promising tool for the control of both plant and human pathogenic agents. Plant defensins are cationic peptides of about 50 amino acid residues, rich in cysteine and whose tridimensional structure is considerably conserved among different plant species. These antimicrobial molecules represent an important innate component from plant defense response against pathogens and are expressed in various plant tissues, such as leaves, tubers, flowers, pods and seeds. The present work aimed at the evaluation of the antimicrobial activity of two plant defensins against different phytopathogenic fungi and pathogenic bacteria to humans. The defensin Drr230a, whose gene was isolated from pea (Pisum sativum), and the defensin CD1,whose gene was identified within coffee (Coffea arabica) transcriptome, were subcloned in yeast expression vector and expressed in Pichia pastoris. The gene cd1 was subcloned as two different recombinant forms: CD1tC, containing a six-histidine sequence (6xHis) at the peptide C-terminal region and CD1tN, containing 6xHis coding sequence at the N-terminal region. In the case of the defensin Drr230a, the 6xHis coding sequence was inserted only at the N-terminal region. Assays of the antimicrobial activity of the purified recombinant proteins rDrr230a and rCD1 against Phakopsora pachyrhizi, causal agent of soybean Asian rust, were performed to analyze the in vitro spore germination inhibition and disease severity caused by the fungus in planta. Both recombinant defensins were able to inhibit P. pachyrhizi uredospore germination, with no difference between the antimicrobial action of either CD1tC or CD1tN. Moreover, rDrr230a and rCD1 drastically reduced severity of soybean Asian rust, as demonstrated by in planta assays. In spite of the fact that rCD1 was not able to inhibit proliferation of the human pathogenic bacteria Staplylococcus aureus and Klebsiella pneumoniae, rCD1 was able to inhibit growth of the phytopathogenic fungus Fusarium tucumaniae, that causes soybean sudden death syndrome. The obtained results show that these plant defensins are useful candidates to be used in plant genetic engineering programs to control agriculture impacting fungal diseases.

Infecções por enterobacteriaceae resistente aos carbapenêmicos em hospital de ensino: epidemiologia e caracterização molecular

Introduction: The production of KPC (Klebsiella pneumoniae carbapenemase) has become an important mechanism of carbapenem-resistance among Enterobacteriaceae strains. In Brazil, KPC is already widespread and its incidence has increased significantly, reducing treatment options. The “perfect storm” combination of the absence of new drug developmentand the emergence of multidrug-resistant strains resulted in the need for the use of older drugs, with greater toxicity, such as polymyxins. Aims: To determine the occurrence of carbapenemase-producing strains in carbapenem-resistant Enterobacteriaceae isolated from patients with nosocomial infection/colonization during September/2014 to August/2015, to determine the risk factors associated with 30-day- mortality and the impact of inappropriate therapy. Materials and Methods: We performed a case control study to assess the risk factors (comorbidities, invasive procedures and inappropriate antimicrobial therapy) associated with 30-day-mortality, considering the first episode of infection in 111 patients. The resistance genes blaKPC, blaIMP, blaVIM and blaNDM-1 were detected by polymerase chain reaction technique. Molecular typing of the strains involved in the outbreak was performed by pulsed field gel electrophoresis technique. The polymyxin resistance was confirmed by the microdilution broth method. Results: 188 episodes of carbapenem-resistant Enterobacteriaceae infections/colonizations were detected; of these, 122 strains were recovered from the hospital laboratory. The presence of blaKPC gene were confirmed in the majority (74.59%) of these isolates. It was not found the presence of blaIMP , blaVIM and blaNDM-1 genes. K. pneumoniae was the most frequent microorganism (77,13%), primarily responsible for urinary tract infections (21,38%) and infections from patients of the Intensive Care Unit (ICU) (61,38%). Multivariate statistical analysis showed as predictors independently associated with mortality: dialysis and bloodstream infection. The Kaplan-Meier curve showed a lower probability of survival in the group of patients receiving antibiotic therapy inappropriately. Antimicrobial use in adult ICU varied during the study period, but positive correlation between increased incidence of strains and the consumption was not observed. In May and July 2015, the occurrence rates of carbapenem-resistant Enterobacteriaceae KPC-producing per 1000 patient-days were higher than the control limit established, confirming two outbreaks, the first caused by colistin-susceptible KPC-producing K. pneumoniae isolates, with a polyclonal profile and the second by a dominant clone of colistin-resistant (≥ 32 μg/mL) KPC-producing K. pneumoniae. The cross transmission between patients became clear by the temporal and spatial relationships observed in the second outbreak, since some patients occupied the same bed, showing problems in hand hygiene adherence among healthcare workers and inadequate terminal disinfection of environment. The outbreak was contained when the ICU was closed to new admissions. Conclusions: The study showed an endemicity of K. pneumoniae KPC-producing in adult ICU, progressing to an epidemic monoclonal expansion, resulted by a very high antibiotic consumption of carbapenems and polymyxins and facilitated by failures in control measures the unit.