Contribución de los bacteriófagos a la eliminación de Escherichia coli en los sistemas acuáticos

Poster presentado al XXII Congreso Nacional de Microbiología celebrado en Almería los días 21-24 septiembre de 2009.

Mechanisms implied in Escherichia coli removal during wastewater treatment

Poster presentado 12th Symposium on Aquatic Microbial Ecology (SAME12) August 28 – September 02, 2011 Germany , Rostock–Warnemünde

Inability of Escherichia coli to Resuscitate from the Viable but Nonculturable State

Poster presentado 10th Symposium on Aquatic Microbial Ecology (SAME10) september 2-7 2007, Faro

Idoneidad de Escherichia coli portadoras de genes que codifican proteínas fluorescentes para conocer el destino de las bacterias intestinales durante el tratamiento de aguas residuales

Presentación de la la comunicación a la VII Reunión Microbiología del Medio Acuático celebradad en Bilbao del 25 al 27 de septiembre de 2008

Destino de Escherichia coli durante el tratamiento de aguas residuales mediante fangos activados

Presentación de la la comunicación a la VIII Reunión Microbiología del Medio Acuático celebrada en Vigo del 14 al 16 de septiembre de 2010

Ability of Urografin Density Gradients to Separate Nonculturable Subpopulations of Escherichia coli

Poster presentado a 11th International Symposium on Microbial Ecology(ISME -11)celebrado en Viena del 20 al 25 de agosto de 2006

Fate of Escherichia coli during an activated sludge wastewater treatment

Poster presentado al . 3rd Congress of European Microbiologist (FEMS 2009)celebrado en Gothenburg, Suecia del 28 de junio al 2 de julio de 2009

Relação dos sistemas de reparo de DNA em Escherichia coli K-12 com resistência a antibióticos, características adesivas e formação de biofilme

As espécies reativas de oxigênio (ERO) são geradas durante o metabolismo celular normal e podem produzir vários danos oxidativos no DNA, tais como lesões nas bases nitrogenadas ou sítios apurínico/apirimidínico (AP). Essas lesões podem acarretar acúmulo de sítios de mutações, caso esses danos não sejam reparados. Entretanto, as bactérias possuem vários mecanismos de defesa contra as ERO que desempenham um importante papel na manutenção da fisiologia. O objetivo deste trabalho foi o de avaliar se sistemas enzimáticos, como o reparo por excisão de bases (BER), sistema SOS e SoxRS, interferem em respostas como a sensibilidade aos antibióticos, aderência das células bacterianas a superfícies bióticas ou abióticas e formação de biofilme. Os mutantes utilizados no presente estudo são todos derivados de Escherichia coli K-12 e os resultados obtidos mostraram que, dos mutantes BER testados, o único que apresentou diferença no perfil de sensibilidade aos antimicrobiamos em relação à cepa selvagem (AB1157) foi o mutante xthA- (BW9091), deficiente em exonuclease III. No teste de aderência qualitativo realizado com linhagem de células HEp-2 (originária de carcinoma de laringe humana) foi observado que onze cepas da nossa coleção, apresentaram um padrão denominando like-AA, contrastando com o que era esperado para as cepas de E. coli utilizadas como controle negativo, que apresentam aderência discreta sem padrão típico. A aderência manose-sensível via fímbria do tipo I avaliada nesse estudo mostrou que essa fimbria, possui um papel relevante na intensidade da aderência e filamentação nessas cepas estudas. A filamentação é uma resposta SOS importante para que o genoma seja reparado antes de ser partilhado pelas células filhas. Além disso, com relação à formação de biofilme, oito cepas apresentaram um biofilme forte sendo que essa resposta não foi acompanhada pelo aumento da intensidade de filamentação. Nossos resultados em conjunto sugerem o envolvimento de estresse oxidativo na definição de parâmetros como sensibilidade a antimicrobianos, padrão e intensidade de aderência, filamentação e formação de biofilme nas amostras de E. coli K-12 avaliadas neste trabalho. Sugerimos que a aderência gera estresse oxidativo causando danos no DNA, o que leva a indução do sistema SOS resultando na resposta de filamentação observada.

Citotoxicidade e genotoxicidade do Listerine em culturas de Escherichia coli e plamídios

A utilização de testes de biocompatibilidade de materiais odontológicos é necessária para avaliar a segurança dos mesmos. Listerine é um enxaguatório comercial usado para a prevenção e tratamento da gengivite. O objetivo do estudo foi avaliar os efeitos citotóxico e genotóxico do Listerine em culturas de Escherichia coli e plasmídios. Na avaliação da citotoxicidade, culturas de E. coli AB1157 e BW9091 foram incubadas com Listerine (10, 50 e 100%) e o crescimento acompanhado pela densidade óptica (DO) em 600nm por 7 horas(h). Para avaliar a sobrevivência, culturas de E. coli AB1157, em fase exponencial, foram centrifugadas, ressuspensas em solução salina (NaCl 0,9%) e incubadas (1h, 37C) com Listerine (10, 50, 100%, 1h, 37 C). Alíquotas foram semeadas em placas de Petri contendo meio nutritivo nos tempos 0, 30 e 60 minutos e armazenadas em estufa bacteriológica (18h, 37 C). As unidades formadoras de colônias contadas e as frações de sobrevivência (FS) calculadas. Como controles, culturas tratadas salina ou etanol (21,6%). Para genotoxicidade, plasmídios pBSK foram incubados com Listerine (10, 50 e 100%) e com etanol (2,16%, 10,8% e 21,6%), associados ou não ao SnCl2(200g/mL, 30 minutos, temperatura ambiente), realizada eletroforese em gel de agarose (0,8%, 8V/cm), observados por transiluminação UV e obtido o percentual da forma superespiralada (%SE). Os resultados indicam que o enxaguatório Listerine foi capaz de inibir o crescimento bacteriano de culturas de E. coli na maior concentração utilizada. O enxaguatório, na maior concentração, diminuiu a sobrevivência das culturas bacterianas testadas. Listerine não modificou o perfil eletroforético do plasmídios, indicando ausência de efeito genotóxico e também foi capaz de proteger os plamídios da ação do SnCl2. Além disso, o etanol, na mesma concentração presente no Listerine, não alterou o perfil eletroforético dos plasmídios, sendo capaz de protegê-lo da ação do SnCl2. Os resultados indicaram que o Listerine apresentou efeito citotóxico em culturas de E. coli e ausência de potencial genotóxico em plamídios, sendo capaz de protegê-los, bem como o etanol, dos efeitos genotóxicos do SnCl2.

Kinetics and mechanisms of adsorption of Escherichia coli bacteriophage T_4 to activated carbon

A study was conducted on the adsorption of Escherichia coli bacteriophage T₄ to activated carbon. Preliminary adsorption experiments were also made with poliovirus Type III. The effectiveness of such adsorbents as diatomaceous earth, Ottawa sand, and coconut charcoal was also tested for virus adsorption.

The kinetics of adsorption were studied in an agitated solution containing virus and carbon. The mechanism of attachment and site characteristics were investigated by varying pH and ionic strength and using site-blocking reagents.

Plaque assay procedures were developed for bacteriophage T₄ on Escherichia coli cells and poliovirus Type III on monkey kidney cells. Factors influencing the efficiency of plaque formation were investigated.

The kinetics of bacteriophage T₄ adsorption to activated carbon can be described by a reversible second-order equation. The reaction order was first order with respect to both virus and carbon concentration. This kinetic representation, however, is probably incorrect at optimum adsorption conditions, which occurred at a pH of 7.0 and ionic strength of 0.08. At optimum conditions the adsorption rate was satisfactorily described by a diffusion-limited process. Interpretation of adsorption data by a development of the diffusion equation for Langmuir adsorption yielded a diffusion coefficient of 12 X 10^-8 cm²/sec for bacteriophage T₄. This diffusion coefficient is in excellent agreement with the accepted value of 8 X 10^-8 cm²/sec. A diffusion-limited theory may also represent adsorption at conditions other than the maximal. A clear conclusion on the limiting process cannot be made.

Adsorption of bacteriophage T₄ to activated carbon obeys the Langmuir isotherm and is thermodynamically reversible. Thus virus is not inactivated by adsorption. Adsorption is unimolecular with very inefficient use of the available carbon surface area. The virus is probably completely excluded from pores due to its size.

Adsorption is of a physical nature and independent of temperature. Attraction is due to electrostatic forces between the virus and carbon. Effects of pH and ionic strength indicated that carboxyl groups, amino groups, and the virus's tail fibers are involved in the attachment of virus to carbon. The active sites on activated carbon for adsorption of bacteriophage T₄ are carboxyl groups. Adsorption can be completely blocked by esterifying these groups.

Efecto de la temperatura en el subproteoma de membrana externa de Escherichia coli

[es]En sus habitas naturales, los microorganismos están en un estado constante de adaptación a cambios tanto bióticos como abióticos. Ante situaciones de estré s, como por ejemplo cambios en nutriente s, temperatura o de osmolar idad , la s estrategias de supervivencia o adapta ción se puede n manifestar como cambios fenotípicos y genotípicos . En este estudio se analizaron algunos mecanismos de cambio asociados a la supervivencia y la composición proteica de membrana en Escherichia coli (bact eria mesófila), al ser expuesta a condiciones de ayuno y a temperaturas subó ptimas (4 y 20ºC). Al realizar un análisis comparativ o del subproteoma de membrana entre estas dos temperaturas, se observó que ante la ausencia de nutrientes, E. coli respondía de forma diferen te en la expresió n de proteí nas as ociadas a estructura (lipoproteínas), conservación de la energía y transporte, con un aumento en el nú mero de proteí nas expresadas a 20 o C. Se observó, además, una importante diferencia en la supervivencia a estas dos temperaturas, donde el número de células en el estado viable no cultivable (VNC) representaron un porcentaje importante a 20ºC

Mechanisms involved in Escherichia coli and Serratia marcescens removal during activated sludge wastewater treatment

Wastewater treatment reduces environmental contamination by removing gross solids and mitigating the effects of pollution. Treatment also reduces the number of indicator organisms and pathogens. In this work, the fates of two coliform bacteria, Escherichia coli and Serratia marcescens, were analyzed in an activated sludge process to determine the main mechanisms involved in the reduction of pathogenic microorganisms during wastewater treatment. These bacteria, modified to express green fluorescent protein, were inoculated in an activated sludge unit and in batch systems containing wastewater. The results suggested that, among the different biological factors implied in bacterial removal, bacterivorous protozoa play a key role. Moreover, a representative number of bacteria persisted in the system as free-living or embedded cells, but their distribution into liquid or solid fractions varied depending on the bacterium tested, questioning the real value of bacterial indicators for the control of wastewater treatment process. Additionally, viable but nonculturable cells constituted an important part of the bacterial population adhered to solid fractions, what can be derived from the competition relationships with native bacteria, present in high densities in this environment. These facts, taken together, emphasize the need for reliable quantitative and qualitative analysis tools for the evaluation of pathogenic microbial composition in sludge, which could represent an undefined risk to public health and ecosystem functions when considering its recycling.

Avaliação da resposta imune a Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Candida albicans em pacientes com neuromielite óptica e sua correlação com o grau de incapacidade neurológica

A Neuromielite Óptica (NMO), anteriormente considerada como um subtipo de Esclerose Múltipla, é uma doença autoimune, inflamatória do sistema nervoso central, na qual o sistema imune ataca a mielina dos neurônios localizados nos nervos ópticos e medula espinhal, produzindo, então, mielite e neurite óptica simultânea ou sequenciais. A patogênese da neuromielite óptica é influenciada pela combinação de fatores genéticos e ambientais, incluindo agentes infecciosos. Diferentes doenças infecciosas podem tanto desencadear como exacerbar a autoimunidade. Portanto, o objetivo do presente estudo foi de analisar a responsividade imune in vitro a Escherichia coli, Staphylococcus aureus e Candida albicans em pacientes com NMO recorrente-remitente, e a correlacionar ao nível de incapacidade neurológica. Nesse contexto, a extensão da linfoproliferação e perfil de citocinas em resposta a S. aureus e C. albicans, em culturas de células mononucleares do sangue periférico (CMSP) foram similares entre pacientes com NMO e indivíduos saudáveis. Entretanto, maior proliferação de células T associada à elevada liberação de IL-1β, IL-6 e IL-17 foi observada em culturas de células derivadas de pacientes com NMO quando estimuladas com E. coli. Ademais, nessas culturas, a produção de IL-10 foi significativamente menor quando comparada ao grupo controle. Ensaios conduzidos em culturas de CMSP depletadas de diferentes subtipos de linfócitos demonstraram que, enquanto células T CD4+ e T CD8+ produzem IL-6 em resposta a E. coli, a produção de IL-17 foi praticamente restrita às células T CD4+. Os níveis de IL-6 e IL-17 in vitro induzidos por E. coli foram correlacionados positivamente às incapacidades neurológicas. Essa maior tendência a produzir citocinas relacionadas ao perfil Th17 foi diretamente associada aos níveis de IL-23 produzidos por monócitos ativados com LPS. De modo interessante, níveis elevados de LPS foram quantificados no plasma de pacientes com NMO e estes foram correlacionados aos níveis plasmáticos de IL-6. Em conclusão, nossos resultados sugerem que uma maior responsividade a E. coli poderia estar envolvida na patogênese da NMO. Esse tipo de investigação é muito importante pois inibidores da ligação ou sinalização do TLR poderiam ser considerados terapias com grande potencial como adjuvantes no tratamento de pacientes com NMO.

Análise do perfil de genes relacionados ao SST5 e SST6, formação de biofilme e invasão em cepas de Escherichia coli enteroagregativa

A Escherichia coli enteroagregativa (EAEC) é um patotipo emergente e heterogêneo que causa a diarréia aguda ou persistente em indivíduos de diferentes faixas etárias e em pacientes imunocomprometidos. Além disso, EAEC é um dos principais agentes etiológicos da diarréia dos viajantes. O padrão de aderência agregativa de EAEC está associado ao plasmídeo de aderência agregativa (pAA). Genes presentes no plasmídeo e no cromossomo codificam proteínas envolvidas na secreção extracelular de fatores de virulência na superfície ou diretamente na célula hospedeira. A capacidade de produção de muco e biofilme, elaboração de toxinas, aderência e indução de inflamação intensa na mucosa intestinal são importantes características da patogenicidade de EAEC. Nesse estudo, determinamos o perfil genotípico de genes do sistema de secreção Tipo V (SST5) e sistema de secreção Tipo VI (SST6) em cepas de EAEC. Os genes do SST5 ocorreram com mais frequência que os genes do SST6. A presença de pelo menos um gene do SST5 foi detectada em 79% das cepas, enquanto que os genes relacionados ao SST6 foram detectados em apenas 42% das cepas analisadas. A produção de biofilme foi observada em teste quantitativo e verificamos que 67% das cepas produziram biofilme. No teste qualitativo, o tipo de biofilme que predomina é o biofilme moderado (11 cepas), seguido do biofilme forte (9 cepas) e do biofilme discreto (4 cepas). A presença ou ausência de genes do SST5 e SST6 não parece interferir com a capacidade de produção de biofilme, nem com o tipo de biofilme formado. Em ensaios de citotoxicidade, apenas 25% das cepas EAEC (sobrenadante) causaram redução significativa na viabilidade de células T84 avaliada pelo teste de redução com MTT. Nossos resultados mostram que as cepas EAEC isoladas de crianças com diarréia aguda ou de grupo controle são invasoras para células T84. Ao compararmos a capacidade invasora das cepas clinicas e controle, observamos que a média do índice de internalização obtido nas 15 cepas do grupo clinico foi de 5,7% 1,7 e para as 9 cepas do grupo controle foi de 2.4 % 0,7; entretanto essa diferença observada não foi estatisticamente significativa. Não foi possível correlacionar o perfil genotípico dos genes do SST5 e SST6 com o perfil fenotípico analisado (formação de biofilme, citotoxicidade e invasão).O que pode ser atribuído a heterogeneidade genotípica e fenotípica, uma característica relevante de cepas EAEC.

Avaliação da toxicidade da emodina e sua associação com radiação ultravioleta A em cepas de Escherichia coli e células da linhagem A549

A emodina é uma antraquinona estruturalmente semelhante à aloe-emodina e ambas tem sido apontadas como capazes de causar lesões oxidativas pela produção de ERO. Sua presença em produtos dermocosméticos e de higiene pessoal, associada às informações de que a fotoativação de antraquinonas levaria ao aumento de lesões oxidativas causadas por ERO, torna relevante o estudo da associação da emodina com a radiação UVA. O objetivo desse trabalho foi avaliar a citotoxicidade induzida pela associação da emodina com doses subletais de radiação UVA, em células de Escherichia coli (selvagem e cepas deficientes em enzimas do BER), através de ensaios de sobrevivência bacteriana (taxa de dose de UVA igual a 20J/m/s, totalizando 108kJ/m ao final de 90min de experimento), e em células da linhagem A549 pela exclusão do corante azul de tripan e sobrevivência clonogênica(taxa de dose de UVA igual a 20J/m/s, totalizando 36kJ/m ao final de 30min de experimento). Além disso, a genotoxicidade desses agentes foi estudada por eletroforese em gel de agarose de DNA plasmidial (taxa de dose de UVA igual a 16J/m/s, totalizando 57,6kJ/m ao final de 60min de experimento). De acordo com os resultados: i) Concentrações iguais ou abaixo de 5,55mM de emodina não alteraram a sobrevivência em nenhuma das cepas estudas; ii) As proteínas Xth e Fpg parecem ter um papel importante no reparo das lesões causadas pela emodina, em altas concentrações, sugerindo a participação do reparo por excisão de bases (BER) nesse processo; iii) A associação da emodina com a radiação UVA se mostrou citotóxica em todas as cepas de E. coli; iv) O gene nfo foi o mais importante na resistência bacteriana às lesões induzidas pela associação dos dois agentes, reforçando o envolvimento do BER e indicando uma possível participação do reparo por incisão de nucleotídeos (NIR); v) A emodina parece ter interagido com o DNA plasmidial, alterando seu padrão de migração no gel de agarose; vi) Em células da linhagem A549, a emodina causa efeitos tóxicos imediatos que parecem ser reparados ao longo do tempo. Porém, quando a droga permaneceu por 24 horas em contato com as células, houve uma diminuição na sobrevivência celular que parece ser dosedependente; vii) As concentrações de 10μM e 25μM de emodina, quando associadas ao UVA, se mostraram responsáveis pela redução de mais de 50% na sobrevivência nas células A549, chegando a 100% de morte quando a concentração de emodina foi de 50μM; viii) A radiação UVA potencializou os efeitos citotóxicos da emodina, nos 2 modelos experimentais do presente estudo, indicando que a interação da emodina com a radiação UVA seja genotóxica e portanto prejudicial à saúde.