Actinobaculum schaalii: clinical observation of 20 cases.

Actinobaculum schaalii is a new species that has so far been isolated from human blood, urine and pus. Its importance has probably been underestimated and other Actinobaculum spp. may also have been underdiagnosed. This retrospective study comprises all known cases of A. schaalii infections identified since 2004 in the canton of Neuchâtel (170,000 inhabitants), Switzerland. Strains were cultivated and isolated in the bacteriology laboratory using its routine procedure. Identification included a Rapid ID 32 A strip (bioMérieux) and 16S rRNA gene sequencing. Twenty-one positive samples were found in 19 patients (11 male, 8 female) of all ages (range 16-91 years): 10 from urine (50%), six from blood (30%), one from both blood and urine (5%), and three from pus (15%). Thirteen out of 17 (76%) cases with either blood or urine specimens had underlying genitourinary tract pathologies. When urine cultures were positive for A. schaalii, leucocytes were found in all samples (10/10, 100%) but all nitrite tests were negative (10/10, 100%). The onset of appropriate treatment was delayed due to the diminished sensitivity of A. schaalii to the antibiotics commonly used for UTIs (i.e. ciprofloxacin and trimethoprim/sulfamethoxazole) and to the delay in microbiological diagnosis. A. schaalii should specifically be searched in all cases of leukocyturia with a negative nitrite test but with Gram-positive rods in the Gram stain, in patients with underlying genitourinary tract pathology, instead of dismissing these findings as clinically irrelevant colonization by coryneform bacteria. This infection may be much more common than previously thought.

Quinupristin-dalfopristin combined with beta-lactams for treatment of experimental endocarditis due to Staphylococcus aureus constitutively resistant to macrolide-lincosamide-streptogramin B antibiotics.

Quinupristin-dalfopristin (Q-D) is an injectable streptogramin active against most gram-positive pathogens, including methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA). In experimental endocarditis, however, Q-D was less efficacious against MRSA isolates constitutively resistant to macrolide-lincosamide-streptogram B (C-MLS(B)) than against MLS(B)-susceptible isolates. To circumvent this problem, we used the checkerboard method to screen drug combinations that would increase the efficacy of Q-D against such bacteria. beta-Lactams consistently exhibited additive or synergistic activity with Q-D. Glycopeptides, quinolones, and aminoglycosides were indifferent. No drugs were antagonistic. The positive Q-D-beta-lactam interaction was independent of MLS(B) or beta-lactam resistance. Moreover, addition of Q-D at one-fourth the MIC to flucloxacillin-containing plates decreased the flucloxacillin MIC for MRSA from 500 to 1,000 mg/liter to 30 to 60 mg/liter. Yet, Q-D-beta-lactam combinations were not synergistic in bactericidal tests. Rats with aortic vegetations were infected with two C-MLS(B)-resistant MRSA isolates (isolates AW7 and P8) and were treated for 3 or 5 days with drug dosages simulating the following treatments in humans: (i) Q-D at 7 mg/kg two times a day (b.i.d.) (a relatively low dosage purposely used to help detect positive drug interactions), (ii) cefamandole at constant levels in serum of 30 mg/liter, (iii) cefepime at 2 g b.i.d., (iv) Q-D combined with either cefamandole or cefepime. Any of the drugs used alone resulted in treatment failure. In contrast, Q-D plus either cefamandole or cefepime significantly decreased valve infection compared to the levels of infection for both untreated controls and those that received monotherapy (P < 0.05). Importantly, Q-D prevented the growth of highly beta-lactam-resistant MRSA in vivo. The mechanism of this beneficial drug interaction is unknown. However, Q-D-beta-lactam combinations might be useful for the treatment of complicated infections caused by multiple organisms, including MRSA.

A retrospective study of deep sternal wound infections: clinical and microbiological characteristics, treatment, and risk factors for complications.

Deep sternal wound infection (DSWI) is a feared complication following cardiac surgery. This study describes clinical, microbiological, and treatment outcomes of DSWI and determines risk factors for complications. Of 55 patients with DSWI, 66% were male and mean age was 68.2years. Initial sternotomy was for coronary artery bypass graft in 49% of patients. Sternal debridement at mean 25.4±18.3days showed monomicrobial (94%), mainly Gram-positive infection. Secondary sternal wound infection (SSWI) occurred in 31% of patients, was mostly polymicrobial (71%), and was predominantly due to Gram-negative bacilli. Risk factors for SSWI were at least 1 revision surgery (odds ratio [OR] 4.8 [95% confidence interval {CI} 1.0-22.4], P=0.047), sternal closure by muscle flap (OR 4.6 [1.3-16.8], P=0.02), delayed sternal closure (mean 27 versus 14days, P=0.03), and use of vacuum-assisted closure device (100% versus 58%, P=0.008). Hospital stay was significantly longer in patients with SSWI (69days versus 48days, P=0.04).

Gram-negative flagella glycosylation

Protein glycosylation had been considered as an eccentricity of a few bacteria. However, through advances in analytical methods and genome sequencing, it is now established that bacteria possess both N-linked and O-linked glycosylation pathways. Both glycosylation pathways can modify multiple proteins, flagellins from Archaea and Eubacteria being one of these. Flagella O-glycosylation has been demonstrated in many polar flagellins from Gram-negative bacteria and in only the Gram-positive genera Clostridium and Listeria. Furthermore, O-glycosylation has also been demonstrated in a limited number of lateral flagellins. In this work, we revised the current advances in flagellar glycosylation from Gram-negative bacteria, focusing on the structural diversity of glycans, the O-linked pathway and the biological function of flagella glycosylation.

PET Imaging of Osteomyelitis. Feasibility of 18F-FDG, 68Ga-Chloride and 68Ga-DOTAVAP-P1 Tracers in Staphylococcal Bone Infections

Due to technical restrictions of the database system the title of the thesis does not show corretly on this page. Numbers in the title are in superscript. Please see the PDF-file for correct title. ---- Osteomyelitis is a progressive inflammatory disease of bone and bone marrow that results in bone destruction due to an infective microorganism, most frequently Staphylococcus aureus. Orthopaedic concern relates to the need for reconstructive and trauma-related surgical procedures in the fast grow¬ing population of fragile, aged patients, who have an increased susceptibility to surgical site infections. Depending on the type of osteomyelitis, infection may be acute or a slowly progressing, low-grade infection. Peri-implant infections lead to implant loosening. The emerging antibiotic resistance of com¬mon pathogens further complicates the situation. With current imaging methods, significant limitations exist in the diagnosing of osteomyelitis and implant-related infections. Positron emission tomography (PET) with a glucose analogue, 18F-fluoro¬deoxyglucose (18F-FDG), seems to facilitate a more accurate diagnosis of chronic osteomyelitis. The method is based on the increased glucose consumption of activated inflammatory cells. Unfortunately, 18F-FDG accumulates also in sterile inflammation regions and causes false-positive findings, for exam¬ple, due to post-operative healing processes. Therefore, there is a clinical need for new, more infection-specific tracers. In addition, it is still unknown why 18F-FDG PET imaging is less accurate in the detec¬tion of periprosthetic joint infections, most frequently due to Staphylococcus epidermidis. This doctoral thesis focused on testing novel PET tracers (68Ga-chloride and 68Ga-DOTAVAP-P1) for early detections of bone infections and evaluated the role of pathogen-related factors in the appli¬cations of 18F-FDG PET in the diagnostics of bone infections. For preclinical models of S. epidermidis and S. aureus bone/implant infections, the significance of the causative pathogen was studied with respect to 18F-FDG uptake. In a retrospective analysis of patients with confirmed bone infections, the significance of the presence or absence of positive bacterial cultures on 18F-FDG uptake was evalu¬ated. 18F-FDG and 68Ga-chloride resulted in a similar uptake in S. aureus osteomyelitic bones. However, 68Ga-chloride did not show uptake in healing bones, and therefore it may be a more-specific tracer in the early post-operative or post-traumatic phase. 68Ga-DOTAVAP-P1, a novel synthetic peptide bind¬ing to vascular adhesion protein 1 (VAP-1), was able to detect the phase of inflammation in healing bones, but the uptake of the tracer was elevated also in osteomyelitis. Low-grade peri-implant infec¬tions due to S. epidermidis were characterized by a low uptake of 18F-FDG, which reflects the virulence of the causative pathogen and the degree of leukocyte infiltration. In the clinical study, no relationship was found between the level of 18F-FDG uptake and the presence of positive or negative bacterial cul¬tures. Thus 18F-FDG PET may help to confirm metabolically active infection process in patients with culture-negative, histologically confirmed, low-grade osteomyelitis.

Identification and in vitro production of Lactobacillus antagonists from women with or without bacterial vaginosis

Lactobacilli isolated from the vaginal tract of women with and without bacterial vaginosis (BV) were identified and characterized for the production of antagonists. Bacterial samples were isolated from healthy women (N = 16), from patients with clinical complaints but without BV (N = 30), and from patients with BV (N = 32). Identification was performed using amplified ribosomal DNA restriction analysis. Production of antagonistic compounds was evaluated by the double-layer diffusion technique using Gram-positive (N = 9) and Gram-negative bacteria (N = 6) as well as yeast (N = 5) as indicator strains. Of a total of 147 isolates, 133 were identified as pertaining to the genus Lactobacillus. Lactobacillus crispatus was the species most frequently recovered, followed by L. johnsonii and L. jensenii. Statistical analysis showed that L. crispatus was more frequent in individuals without BV (P < 0.05). A higher production of antagonists was noted in L. crispatus isolates from healthy women (P < 0.05). More acidic local pH and higher H2O2 production by isolated lactobacilli from healthy women suggest these mechanisms as the possible cause of this antagonism. In conclusion, a significant correlation was detected between the presence and antagonistic properties of certain species of Lactobacillus and the clinical status of the patients.

Semisynthetic aminoglycoside antibiotics : toward biomimetic synthesis, evasion of bacterial resistance and reduced toxicity

Les antibiotiques aminoglycosidiques sont des agents bactéricides de grande valeur et d’efficacité à large spectre contre les pathogènes Gram-positifs et Gram-négatifs, dont plusieurs membres naturels et semisynthétiques sont importants dans l’histoire clinique depuis 1950. Des travaux crystallographiques sur le ribosome, récompensés par le prix Nobel, ont démontré comment leurs diverses structures polyaminées sont adaptées pour cibler une hélice d’ARN dans le centre de codage de la sous-unité 30S du ribosome bactérien. Leur interférence avec l’affinité et la cinétique des étapes de sélection et vérification des tARN induit la synthèse de protéines à basse fidélité, et l’inhibition de la translocation, établissant un cercle vicieux d’accumulation d’antibiotique et de stress sur la membrane. En réponse à ces pressions, les pathogènes bactériens ont évolué et disséminé une panoplie de mécanismes de résistance enzymatiques et d’expulsion : tels que les N acétyltransférases, les O phosphotransférases et les O nucleotidyltransférases qui ciblent les groupements hydroxyle et amino sur le coeur des aminoglycosides; des méthyl-transférases, qui ciblent le site de liaison ribosomale; et des pompes d’expulsion actives pour l’élimination sélective des aminoglycosides, qui sont utilisés par les souches Gram-négatives. Les pathogènes les plus problématiques, qui présentent aujourd’hui une forte résilience envers la majorité des classes d’antibiotiques sur le bord de la pan-résistance ont été nommés des bactéries ESKAPE, une mnémonique pour Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa et Enterobacteriaceae. La distribution globale des souches avec des mécanismes de résistance envers les standards cliniques aminoglycosides, tels que la tobramycine, l’amikacine et la gentamicine, est comprise entre 20 et 60% des isolées cliniques. Ainsi, les aminoglycosides du type 4,6-disubstitués-2-deoxystreptamine sont inadéquats comme thérapies anti-infectieuses à large spectre. Cependant, la famille des aminoglycosides 4,5-disubstitués, incluant la butirosine, la neomycine et la paromomycine, dont la structure plus complexe, pourrait constituter une alternative. Des collègues dans le groupe Hanessian et collaborateurs d’Achaogen Inc. ont démontré que certains analogues de la paraomomycine et neomycine, modifiés par désoxygénation sur les positions 3’ et 4’, et par substitution avec la chaîne N1-α-hydroxy-γ-aminobutyramide (HABA) provenant de la butirosine, pourrait produire des antibiotiques très prometteurs. Le Chapitre 4 de cette dissertation présente la conception et le développement d’une stratégie semi-synthétique pour produire des nouveaux aminoglycosides améliorés du type 4,5 disubstitués, inspiré par des modifications biosynthétiques de la sisomicine, qui frustrent les mécanismes de résistance bactérienne distribuées globalement. Cette voie de synthèse dépend d’une réaction d’hydrogénolyse de type Tsuji catalysée par palladium, d’abord développée sur des modèles monosaccharides puis subséquemment appliquée pour générer un ensemble d’aminoglycosides hybrides entre la neomycine et la sisomicine. Les études structure-activité des divers analogues de cette nouvelle classe ont été évaluées sur une gamme de 26 souches bactériennes exprimant des mécanismes de résistance enzymatique et d’expulsion qui englobe l’ensemble des pathogènes ESKAPE. Deux des antibiotiques hybrides ont une couverture antibacterienne excellente, et cette étude a mis en évidence des candidats prometteurs pour le développement préclinique. La thérapie avec les antibiotiques aminoglycosidiques est toujours associée à une probabilité de complications néphrotoxiques. Le potentiel de toxicité de chaque aminoglycoside peut être largement corrélé avec le nombre de groupements amino et de désoxygénations. Une hypothèse de longue date dans le domaine indique que les interactions principales sont effectuées par des sels des groupements ammonium, donc l’ajustement des paramètres de pKa pourrait provoquer une dissociation plus rapide avec leurs cibles, une clairance plus efficace et globalement des analogues moins néphrotoxiques. Le Chapitre 5 de cette dissertation présente la conception et la synthèse asymétrique de chaînes N1 HABA β substitutées par mono- et bis-fluoration. Des chaînes qui possèdent des γ-N pKa dans l’intervalle entre 10 et 7.5 ont été appliquées sur une neomycine tétra-désoxygénée pour produire des antibiotiques avancés. Malgré la réduction considérable du γ N pKa, le large spectre bactéricide n’a pas été significativement affecté pour les analogues fluorés isosteriques. De plus, des études structure-toxicité évaluées avec une analyse d’apoptose propriétaire d’Achaogen ont démontré que la nouvelle chaîne β,β difluoro-N1-HABA est moins nocive sur un modèle de cellules de rein humain HK2 et elle est prometteuse pour le développement d’antibiotiques du type neomycine avec des propriétés thérapeutiques améliorées. Le chapitre final de cette dissertation présente la proposition et validation d’une synthèse biomimétique par assemblage spontané du aminoglycoside 66-40C, un dimère C2 symétrique bis-imine macrocyclique à 16 membres. La structure proposée du macrocycle a été affinée par spectroscopie nucléaire à un système trans,trans-bis-azadiène anti-parallèle. Des calculs indiquent que l’effet anomérique de la liaison α glycosidique entre les anneaux A et B fournit la pré-organisation pour le monomère 6’ aldéhydo sisomicine et favorise le produit macrocyclique observé. L’assemblage spontané dans l’eau a été étudié par la dimérisation de trois divers analogues et par des expériences d’entre croisement qui ont démontré la généralité et la stabilité du motif macrocyclique de l'aminoglycoside 66-40C.

Système de recombinaison Xer chez Staphylococcus aureus

Le système de recombinaison Xer est impliqué dans la monomerisation des réplicons bactériens, comme les plasmides et les chromosomes, dans une grande variété de bactéries. Ce système est un système de recombinaison site-spécifique composé de deux tyrosine recombinases, soit XerC et XerD. Ils agissent ensemble afin de convertir les chromosomes dimériques en monomères en agissant à un site spécifique près du terminus de la réplication, appelé le site dif. Les gènes Xer et leur site d’action sont identifiés dans plusieurs bactéries gram positives et gram négatives. Staphylococcus aureus représente une bactérie gram positive qui contient un système XerCD/dif. Elle est impliqué dans plusieurs maladies humaines, tels que des infections cutanées, des gastroentérites, et le syndrome de choc toxique, pour en nommer quelques unes. Bien que les gènes codant les protéines XerC et XerD ont été identifiés, il y a beaucoup d’inconnu sur leur mode d’action au site dif. Des mutations dans XerC ont été obtenues, mais aucune dans XerD, suggérant que ce gène pourrait être essentiel pour cet organisme. Les études présentées dans ce mémoire ont permis de commencer à mieux caractériser XerD de S. aureus, en séquençant le gène et en faisant des tests de liaison à l’ADN. Elles ont montré que la recombinase XerD se lie au site dif d’Eschericia coli seul et de façon coopérative avec la recombinase XerC d’E. coli. XerD de S. aureus est, aussi, efficace dans la complémentation de XerD muté d’E. coli dans la réaction de recombinaison chromosomique. Cependant, elle ne démontre pas cette même capacité de complémentation lors de la recombinaison plasmidique aux sites cer.

Les macrophages d’ascendance européenne et africaine répondent différemment aux infections bactériennes

Des études antérieures démontrent que les descendants de peuples européens et africains présentent des différences de susceptibilité à certaines maladies infectieuses. Ces différences suggèrent des variations interpopulationnelles de la réponse immunitaire qui résultent probablement de l’adaptation de ces individus aux pathogènes de leur environnement. Nous avons caractérisé la réponse immunitaire chez des descendants de peuples européens et africains à des infections bactériennes. Nous avons infecté des macrophages dérivés de monocytes de 30 Américains d’origine africaine (Africains) et de 31 Américains d’origine européenne (Européens) avec les pathogènes intracellulaires Listeria monocytogenes et Salmonella typhimurium pendant 4 heures, puis nous avons mesuré le niveau d’expression pangénomique des cellules infectées et non infectées par séquençage de l’ARNm. Nous avons estimé le niveau de contrôle de l’infection par les macrophages à 2, 4 et 24 heures post-infection en évaluant le taux de survie des bactéries. Nous avons observé que les Africains présentent significativement moins de bactéries intracellulaires après 4 et 24 heures que les Européens, suggérant que les Africains contrôlent mieux les infections bactériennes. Nous avons identifié des différences interpopulationnelles dans le niveau de sécrétion des cytokines et dans le niveau d’expression de certains gènes, ce qui suggère que les Africains modulent une réponse inflammatoire plus forte que les Européens. Nous avons démontré que plusieurs de ces gènes ont subi des évènements de sélection positive récents seulement chez les Européens. Notre étude a identifié plusieurs gènes candidats susceptibles d’influencer le cours des infections bactériennes chez les humains. Nos résultats indiquent que les différences dans la progression des maladies infectieuses entre les populations européennes et africaines seraient le résultat de la sélection naturelle.

Actividad antibacteriana del aceite esencial de la conobea scopariodes frente a cinco cepas bacterianas de interés clínico en Colombia

En Colombia el manejo de pacientes en los diferentes servicios hospitalarios han presentado inconvenientes en el combate de infecciones por bacterias y la resistencia de las mismas; el Staphylococcus aureus Escherichia coli y Pseudomonas aeruginosa, han demostrado evolución en la creación de generaciones resistentes y también han participado junto con la Salmonella y el B.cereus en brotes por ETAS como principales microorganismos causales. En el presente estudio se analizó el aceite esencial de la Conobea scoparioides para evaluar su actividad frente a cinco cepas bacterianas. Se obtuvo el AE y se prepararon las bacterias aplicándose pruebas de sensibilidad y no paramétricas para determinar el porcentaje de inhibición, la evaluación de la MIC y comparar la efectividad del aceite vs la estreptomicina. El aceite esencial presentó actividad principalmente contra el B. cereus con el mayor % de inhibición y una MIC de 3.2 ug/ml, caso diferente presentó P. aeruginosa con un % de crecimiento por encima del 50% presentando una MIC de 16.7 ug/ml. Finalmente podemos concluir que se presentó mayor actividad frente a bacterias gram positivas como el caso del B. cereus que en gram negativas con MIC bajas. Estos resultados permite comparar la actividad de la conobea con estudios recientes bajo la misma modalidad que permiten identificar nuevas plantas con actividad biológica y percibir que la conobea es efectiva en mayor proporción frente a bacterias gram positivas.

The staphylococcus aureus surface protein IsdA mediates resistance to the innate defenses of human skin

Resistance to human skin innate defenses is crucial for survival and carriage of Staphylococcus aureus, a common cutaneous pathogen and nasal colonizer. Free fatty acids extracted from human skin sebum possess potent antimicrobial activity against S. aureus. The mechanisms by which S. aureus overcomes this host defense during colonization remain unknown. Here, we show that S. aureus IsdA, a surface protein produced in response to the host, decreases bacterial cellular hydrophobicity rendering them resistant to bactericidal human skin fatty acids and peptides. IsdA is required for survival of S. aureus on live human skin. Reciprocally, skin fatty acids prevent the production of virulence determinants and the induction of antibiotic resistance in S. aureus and other Gram-positive pathogens. A purified human skin fatty acid was effective in treating systemic and topical infections of S. aureus suggesting that our natural defense mechanisms can be exploited to combat drug-resistant pathogens.

Endophytic bacterial community composition in wheat (Triticum aestivum) is determined by plant tissue type, developmental stage and soil nutrient availability

Aims: To understand effects of tissue type, growth stage and soil fertilisers on bacterial endophyte communities of winter wheat (Triticum aestivum cv. Hereward). Methods: Endophytes were isolated from wheat grown under six fertiliser conditions in the long term Broadbalk Experiment at Rothamsted Research, UK. Samples were taken in May and July from root and leaf tissues. Results: Root and leaf communities differed in abundance and composition of endophytes. Endophytes were most abundant in roots and the Proteobacteria were most prevalent. In contrast, Firmicutes and Actinobacteria, the Gram positive phyla, were most prevalent in the leaves. Both fertiliser treatment and sample time influenced abundance and relative proportions of each phylum and genus in the endosphere. A higher density of endophytes was found in the Nil input treatment plants. Conclusions: Robust isolation techniques and stringent controls are critical for accurate recovery of endophytes. The plant tissue type, plant growth stage, and soil fertiliser treatment all contribute to the composition of the endophytic bacterial community in wheat. These results should help facilitate targeted development of endophytes for beneficial applications in agriculture.

Bacteriologic investigation of the effects of sodium hypochlorite and chlorhexidine during the endodontic treatment of teeth with apical periodontitis

SIQUEIRA JR. et al. Bacteriologic investigation of the effects of sodium hypochlorite and chlorhexidine during the endodontic treatment of teeth with apical periodontitis. Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol. Oral Radiol. Endod., v. 104, n. 1, p. 122-130, 2007.

Bacterial diversity in soil in response to different plans, phosphate fertilizers and liming

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Bacterial sterilization by a dielectric barrier discharge (DBD) in air

Cold atmospheric plasma treatment of microorganisms and living tissues has become a popular topic in modern plasma physics and in medical science. The plasma is capable of bacterial inactivation and noninflammatory tissue modification, which makes it an attractive tool for treatment of skin diseases, open injuries and dental caries. Because of their enhanced plasma chemistry, Dielectric Barrier Discharges (DBDs) have been widely investigated for some emerging applications such as biological and chemical decontamination of media at ambient conditions. Despite the high breakdown voltage in air at atmospheric pressure, the average current of DBD discharges is low. Therefore, a DBD can be applied in direct contact with biological objects without causing any damage. In this work a 60 Hz DBD reactor, which generates cold atmospheric plasma inside Petri dishes with bacterial culture, is investigated. Samples of Staphylococcus aureus, a Gram-positive bacterium and Escherichia coil a Gram-negative bacterium were selected for this study. The bacterial suspensions were evenly spread on agar media planted in Petri dishes. The reactor electrodes were placed outside the Petri dish, thus eliminating the risk of samples microbial contamination. The covered Petri dish with agar medium in it serves as dielectric barrier during the treatment. The plasma processing was conducted at same discharge power (similar to 1.0 W) with different exposure time. Sterilization of E. coil and S. aureus was achieved for less than 20 min. Plasma induced structural damages of bacteria were investigated by Scanning Electron Microscopy. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.