Caracterização da microbiota envolvida nos processos aeróbios (lodos ativados) e anaeróbios (UASB) de uma indústria de alimentos.

O aumento da concentração de nutrientes nos corpos receptores, principalmente nitrogênio e fósforo oriundos de efluentes sanitários e industriais pode gerar o fenômeno da eutrofização. Para que isto não ocorra é necessário que este efluente passe por um tratamento adequado, no entanto, o papel desempenhado por diversos grupos de microrganismos encontrados nos sistemas de tratamento de efluentes não é completamente compreendido devido à complexidade das interações. Este trabalho teve como objetivo caracterizar a estrutura e dinâmica da comunidade microbiana (bactérias envolvidas no ciclo do nitrogênio e microfauna) e avaliar a atividade biológica dos reatores aeróbio e anaeróbio de uma indústria de alimentos. Os parâmetros físico-químicos da estação de tratamento foram monitorados, bem como foi feita a avaliação da estrutura e dinâmica da comunidade bacteriana envolvida no ciclo do nitrogênio por meio da técnica de Hibridização in situ Fluorescente. A microfauna do reator aeróbio foi caracterizada e classificada conforme o Índice Biótico do Lodo. A atividade biológica do lodo foi avaliada através do Teste de Respirometria e foram feitas correlações entre a microbiota encontrada no reator aeróbio e parâmetros físico-químicos. Os parâmetros físico-químicos analisados estiveram dentro dos limites permitidos pelas legislações federais e estaduais e os parâmetros Demanda Bioquímica de Oxigênio, Demanda Química de Oxigênio e Nitrogênio Kjeldahl foram reduzidos de 99,8%, 99,6% e 74,9%, respectivamente. Foi possível observar a presença tanto de bactérias oxidadoras de nitrito quanto de amônia em ambos os reatores analisados, bem como em cada ponto de coletas dentro dos reatores. A bactéria Pseudomonas fluorescens também ocorreu em todos os pontos de coleta dos dois reatores. Dentre os grupos que compõem a microfauna do lodo ativado, os ciliados rastejantes foram os mais frequentes, seguido pelas tecamebas, rotíferos, ciliados sésseis, ciliados livre natantes, flagelados e outros invertebrados. Além disso, não houve diferença entre as densidades dos grupos encontradas nos Pontos 1 e 2 do reator aeróbio e o Índice Biótico do Lodo encontrado foi igual a 8 (classe I). A semelhança apresentada entre a Taxa de Consumo de Oxigênio dos pontos 1 e 2, bem como a Taxa de Consumo de Oxigênio específica entre os pontos 1 e 2 sugere que o oxigênio é distribuído de forma homogênea dentro do tanque de aeração, fazendo com que os microrganismos tenham condições semelhantes de crescimento. Os ciliados livre natantes apresentaram correlação positiva com a DQO e DBO5 e os ciliados sésseis apresentaram correlação negativa com a DQO e com a DBO5. Os rotíferos apresentaram correlação negativa com Sólidos Suspensos Voláteis do reator aeróbio. Os ciliados rastejantes, tecamebas e rotíferos apresentaram correlação positiva com a microfauna total encontrada no reator aeróbio. Os ciliados livre natantes apresentaram correlação negativa com os ciliados sésseis, bactérias totais, Nitrobacter e outras bactérias; e correlação positiva com outros invertebrados. Os flagelados apresentaram correlação negativa com as bactérias totais, enquanto as outras bactérias apresentaram correlação positiva. Os outros invertebrados apresentaram correlação negativa com Nitrobacter.

Efeitos genotóxicos e indução do SOS em mutantes derivados de Escherichia coli K-12 durante o processo de interação com superfícies bióticas e abióticas

A célula epitelial é o primeiro contato entre os micro-organismos e o hospedeiro. Essa interação pode levar a produção de diversas citocinas, quimiocinas, moléculas inflamatórias e também estimular a geração de espécies reativas de oxigênio (ERO). Neste trabalho avaliamos se a interação com as células HEp-2 poderia ser genotóxica para os mutantes derivados de Escherichia coli K-12 deficientes em algumas enzimas que fazem parte do sistema de reparo por excisão de base (BER). Além disto, avaliamos a expressão do sistema SOS, que é induzido pela presença de danos no genoma bacteriano. Os resultados obtidos mostraram a presença de filamentos, na interação com células HEp-2, principalmente, no mutante xthA (BW9091) e no triplo mutante xthA nfo nth (BW535). Quando a interação foi quantificada na ausência da D-manose, observamos um aumento das bactérias aderidas. Além disto, a quantidade e o tamanho dos filamentos também aumentaram, mostrando que as adesinas manose-sensíveis estavam envolvidas na filamentação bacteriana. Para comprovar se o aumento da filamentação observada neste ensaio foram uma consequência da indução do sistema SOS, desencadeada pela interação com as células HEp-2, quantificamos a expressão do SOS, na presença e na ausência da D-manose. De fato, observamos que a indução do SOS na ausência da D-manose foi maior, quando comparada, com o ensaio realizado na presença de D-manose. Além disto, observamos que a ausência de xthA foi importante para o aumento da filamentação observada na ausência de D-manose. Diante destes resultados, verificamos se a resposta de filamentação ocorreria quando as bactérias interagiam com uma superfície abiótica como o vidro. Observamos também inúmeros filamentos nos mutantes BER, BW9091 e BW535, quando comparados a cepa selvagem AB1157. Essa filamentação foi associada à indução do SOS, em resposta a interação das bactérias com o vidro. Em parte a filamentação e a indução do SOS observadas na interação ao vidro, foram associadas à produção de ERO. Quantificamos também o número de bactérias aderidas e observamos que as nossas cepas formavam biofilmes moderados. Contudo, a formação de biofilme dependia da capacidade da bactéria induzir o sistema SOS, tanto em aerobiose como em anaerobiose. A tensão do oxigênio foi importante para interação dos mutantes BER, uma vez que os mutantes BW9091 e BW535 apresentaram uma quantidade de bactérias aderidas menor em anaerobiose. Contudo, a diminuição observada não estava vinculada a morte dos mutantes BER. Também realizamos microscopia de varredura na cepa selvagem e nos mutantes, BW9091 e BW535 e confirmamos que as três cepas formavam biofilmes tanto em aerobiose como em anaerobiose. Observamos uma estrutura sugestiva de matriz extracelular envolvendo os biofilmes da cepa selvagem AB1157 e do mutante BW9091. No entanto, a formação desta estrutura por ambas as cepas dependia da tensão de oxigênio, pois nos biofilmes formados em anaerobiose essa estrutura estava ausente. Em conclusão, mostramos que na interação das bactérias com a superfície biótica e abiótica, ocorreu lesão no genoma, com indução do SOS e a resposta de filamentação associada.

Caracterização molecular de bastonetes Gram positivos irregulares e actinomicetos aeróbios obtidos de espécimes clínicos, de ensaios de esterilidade e de áreas limpas

Os bastonetes Gram positivos irregulares (BGPIs) compõem um grupo de espécies bacterianas com ampla diversidade fenotípica e que podem estar presente no meio ambiente, na microbiota humana e de animais. A identificação acurada de BGPIs em nível de gênero e espécie empregando métodos bioquímicos convencionais é bastante limitada, sendo recomendado, portanto, o uso de técnicas moleculares. No presente estudo, foram identificadas amostras de BGPIs oriundas de espécimes clínicos de humanos, de produtos farmacêuticos e de áreas limpas através da análise de sequencias do gene 16S rRNA e de outros genes conservados (housekeeping genes). Os resultados obtidos pelo sequenciamento dos genes 16S rRNA e rpoB demonstraram C. striatum multi-resistente (MDR) como responsável por surto epidêmico em ambiente hospitalar da cidade do Rio de Janeiro. Quinze cepas de C. striatum foram isoladas em cultura pura a partir de secreção traqueal de pacientes adultos submetidos a procedimentos de entubação endotraqueal. A análise por eletroforese em gel de campo pulsado (PFGE) indicou a presença de quatro perfis moleculares, incluindo dois clones relacionados com cepas MDR (PFGE I e II). Os dados demonstram a predominância de PFGE I entre cepas MDR isoladas de unidades de terapia intensiva e enfermarias cirúrgicas. Uma potencial ligação causal entre a morte e a infecção por C. striatum MDR (PFGE tipos I e II) foi observada em cinco casos. Adicionalmente, acreditamos que este seja o primeiro estudo de identificação de espécies de Nocardia relacionadas com infecções humanas pela análise da sequencia multilocus (MLSA) no Brasil. Diferente dos dados observados na literatura (1970 a 2013) e obtidos pelos testes fenotípicos convencionais, a caracterização molecular de quatro lócus (gyrB-16S-secA1-hsp65) permitiu a identificação das espécies N. nova, N. cyriacigeorgica, N. asiatica e N. exalbida/gamkensis relacionadas com quadros de nocardiose em humanos. Cepas de N. nova isoladas de diferentes materiais clínicos de um único paciente apresentaram padrões de susceptibilidade antimicrobianos idênticos e dois perfis PFGE, indicando a possibilidade de quadros de co-infecção por N. nova em humanos. Em outra etapa da investigação, amostras de BGPIs obtidos de ambientes de salas limpas que não puderam ser identificadas por critérios convencionais foram submetidas a análise da sequência do gene 16S rRNA e caracterizadas 95,83% em nível de gênero e 35,42% em espécies. Para gêneros mais encontrados no estudo, foram analisados os genes rpoB e recA de dezessete cepas de Microbacterium e utilizado o MLSA para a identificação de sete cepas identificadas como Streptomyces. Os ensaios permitiram a identificação de três cepas de Microbacterium e de uma única amostra de Streptomyces ao nível de espécie. A análise da sequencia do gene rpoB também se mostrou eficaz na identificação de espécies de cepas de Corynebacterium. Finalmente, para as cepas ambientais pertencentes à classe Actinobacteria os dados morfológicos, bioquímicos e genotípicos permitiram documentar a cepa 3117BRRJ como representante de uma nova espécie do gênero Nocardioides, para o qual o nome Nocardioides brasiliensis sp. nov. e as cepas 3712BRRJ e 3371BRRJ como representante de um novo gênero e espécie para o qual o nome Guaraldella brasiliensis nov. foi proposto.

Hydrodynamic entrapment of bacteria swimming near a solid surface.

The near-surface motility of bacteria is important in the initial formation of biofilms and in many biomedical applications. The swimming motion of Escherichia coli near a solid surface is investigated both numerically and experimentally. A boundary element method is used to predict the hydrodynamic entrapment of E. coli bacteria, their trajectories, and the minimum separation of the cell from the surface. The numerical results show the existence of a stable swimming distance from the boundary that depends only on the shape of the cell body and the flagellum. The experimental validation of the numerical approach allows one to use the numerical method as a predictive tool to estimate with reasonable accuracy the near-wall motility of swimming bacteria of known geometry. The analysis of the numerical database demonstrated the existence of a correlation between the radius of curvature of the near-wall circular trajectory and the separation gap. Such correlation allows an indirect estimation of either of the two quantities by a direct measure of the other without prior knowledge of the cell geometry. This result may prove extremely important in those biomedical and technical applications in which the near-wall behavior of bacteria is of fundamental importance.

Influence of microbial interactions on the susceptibility of Karenia spp. to algicidal bacteria

A bacterial strain (D38BY) belonging to the family Flavobacteriaceae and antagonistic towards an algicidal bacterium (strain S03; Flavobacteriaceae) was isolated from a culture of the red tide dinoflagellate Karenia brevis that had previously been characterized as resistant to attack by strain S03. This antagonistic bacterium increased the survival time of otherwise susceptible, bacteriafree K. brevis cultures in a concentration-dependent manner during exposure to the algicidal bacterium. Experimental evidence indicated that direct contact was required in order for strain D38BY to inhibit the killing activity of algicidal strain S03. While further work is needed to determine its precise mode of action, the antagonistic properties of strain D38BY provide further evidence that the resistance or susceptibility of certain algal taxa to algicidal attack can be more a function of interactions within the ambient microbial community than an intrinsic property of the alga.

Salt-tolerance in mangrove soil bacteria

A total of sixteen bacterial species were isolated from mangrove soils of Karachi, Pakistan. Twelve of the isolates were gram positive while four were gram negative. All sixteen species showed resistance to high concentration of streptomycin, however, resistance to chloramphenicol and tetracycline was variable. The isolates tolerated up to 110‰ salinity and accumulated sodium form the media.

Study on the intestinal bacteria of Labeo rohita (Ham.)

The quantitative and qualitative aspects of intestinal bacteria of rohu fish (Labeo rohita) showed that total viable count of bacteria ranged from 9.9 x 106 to 1.4 x 107 CFU/g of intestine in different age groups of fish. The bacterial load was highest in the month of July and lowest in January. The genera of the isolates from intestine included Coryneform, Micrococcus, Flavobacterium, Cytophaga, Achromobacter, Aeromonas Enterobacteriaceae and Vibrio. Coryneform was the dominant group throughout the study period followed by Micrococcus and Enterobacteriaceae. Marked variations in the bacterial load and generic composition of intestinal bacteria were evident during the study period in different age groups of rohu fish.

Effect of some environmental factors on the acute toxicity of deltamethrin to common carp: a laboratory study under aerobic condition

The toxicity of xenobiotic in aquatic ecosystems is influenced by many factors such as ambient temperature, water hardness, pond soil type, etc. In the present study, it was observed that air temperature, water hardness and soil sediment have profound influence on the toxicity of deltamethrin to common carp fry (ay. length 3.5 ± 0.5 cm, ay. weight 0.58 ± 0.25 g); 96h LC(sub)50 values for common carp at 38.07 ± 2.20°C maximum and 27.86 ± 1.22°C minimum air temperature in soft and very hard water were 0.102 and 0.495 µg lˉ¹, respectively. This value had increased significantly to 2.37 and 3.02 µg at 30.55 ± 1.21°C maximum and 26.04 ± 0.61°C minimum air temperature, respectively. When sediment was included, 96h LC(sub)50 at 38.07°C maximum temperature in very hard water was 1.808 µg 1ˉ¹ and this had increased to 8.073 µg 1ˉ¹ when tested at 30.55°C maximum temperature. Due to the 7.5°C increase in maximum and 1.7°C in minimum temperature, toxicity increased significantly. Lower toxicity in very hard water in comparison to soft water may be due to the lower solubility of deltarnethrin and high level of calcium. Adsorption reaction of deltamethrin with clay, humus, FeOOH, MnOOH and particulate organic carbon, and complexation reaction with dissolved organic carbon were responsible for the lowered toxicity in the experiment with sediment. Exposure time had no significant effect on acute toxicity of deltamethrin.

Marine bacteria as indicators of upwelling in the Sea

The “oxidase reaction” (using p-amino-dimethyl-aniline oxalate as the reagent) has been used to distinguish oxidase-negative from oxidase-positive bacteria from the sea, when grown on membrane filters. By this means, it has been shown (a) that under conditions of stable stratification of the sea as in the tropics, a relationship exists between the percentage incidence of oxidase negative bacteria in the flora and the depth of the water; (b) that the maximum value for this percentage incidence (100) is reached at or immediately below the upper limit of the oxygen minimum layer; (c) that this percentage value (expressed as Oxⁿvalues) may be used to demonstrate the movements of water masses during upwelling. Such upwelling as indicated by theoretical findings and by temperature determinations along two transects off the west coast of Ceylon during the north east monsoon, has been confirmed by the distribution of Oxⁿvalues at these transects.