Genetic regulation of the ramA locus and its expression in clinical isolates of Klebsiella pneumoniae

Tigecycline resistance has been attributed to ramA overexpression and subsequent acrA upregulation. The ramA locus, originally identified in Klebsiella pneumoniae, has homologues in Enterobacter and Salmonella spp. In this study, we identify in silico that the ramR binding site is also present in Citrobacter spp. and that Enterobacter, Citrobacter and Klebsiella spp. share key regulatory elements in the control of the romA–ramA locus. RACE (rapid amplification of cDNA ends) mapping indicated that there are two promoters from which romA–ramA expression can be regulated in K. pneumoniae. Correspondingly, electrophoretic binding studies clearly showed that purified RamA and RamR proteins bind to both of these promoters. Hence, there appear to be two RamR binding sites within the Klebsiella romA–ramA locus. Like MarA, RamA binds the promoter region, implying that it might be subject to autoregulation. We have identified changes within ramR in geographically distinct clinical isolates of K. pneumoniae. Intriguingly, levels of romA and ramA expression were not uniformly affected by changes within the ramR gene, thereby supporting the dual promoter finding. Furthermore, a subset of strains sustained no changes within the ramR gene but which still overexpressed the romA–ramA genes, strongly suggesting that a secondary regulator may control ramA expression.

Elucidation of the RamA Regulon in Klebsiella pneumoniae Reveals a Role in LPS Regulation

Klebsiella pneumoniae is a significant human pathogen, in part due to high rates of multidrug resistance. RamA is an intrinsic regulator in K. pneumoniae established to be important for the bacterial response to antimicrobial challenge; however, little is known about its possible wider regulatory role in this organism during infection. In this work, we demonstrate that RamA is a global transcriptional regulator that significantly perturbs the transcriptional landscape of K. pneumoniae, resulting in altered microbe-drug or microbe-host response. This is largely due to the direct regulation of 68 genes associated with a myriad of cellular functions. Importantly, RamA directly binds and activates the lpxC, lpxL-2 and lpxO genes associated with lipid A biosynthesis, thus resulting in modifications within the lipid A moiety of the lipopolysaccharide. RamA-mediated alterations decrease susceptibility to colistin E, polymyxin B and human cationic antimicrobial peptide LL-37. Increased RamA levels reduce K. pneumoniae adhesion and uptake into macrophages, which is supported by in vivo infection studies, that demonstrate increased systemic dissemination of ramA overexpressing K. pneumoniae. These data establish that RamA-mediated regulation directly perturbs microbial surface properties, including lipid A biosynthesis, which facilitate evasion from the innate host response. This highlights RamA as a global regulator that confers pathoadaptive phenotypes with implications for our understanding of the pathogenesis of Enterobacter, Salmonella and Citrobacter spp. that express orthologous RamA proteins.

ISCR and their association with antibiotic resistance genes

A prevalência de bactérias resistentes a antibióticos em ambiente hospitalar tem vindo a tornar-se dramática e preocupante a nível mundial. Contudo, com a utilização inadequada de antibióticos em áreas tão diversas como a veterinária, a aquacultura e a agricultura, esta deixou de estar confinada ao ambiente hospitalar, sendo o ambiente um reservatório natural de microganismos resistentes a estes compostos. O conhecimento detalhado dos determinantes de resistência a antibióticos presentes nestes ambientes, sejam estes genes de resistência ou estruturas envolvidas na sua mobilização, é fundamental, não só do ponto de vista do conhecimento como para a eventual implementação de medidas de contenção da sua disseminação. Neste contexto, são necessários estudos que permitam conhecer o panorama mais realista da distribuição destes determinantes de resistência a antibióticos, quer no meio ambiente quer no ambiente clínico. Assim, constituiu objectivo principal deste trabalho contribuir para o conhecimento do panorama actual da prevalência e distribuição dos elementos ISCR, bem como de outros determinantes de resistência a antibióticos em espécies de Gram-negativo clinicamente relevantes (Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii e Citrobacter freundii) recolhidas a partir de amostras de pacientes do Hospital Infante D. Pedro, EPE, Aveiro, Portugal, entre 2006 e 2008. Adicionalmente, foram também recolhidas bactérias de Gram-negativo do meio ambiente, a partir de amostras de águas e de vísceras de peixes, nas quais foram igualmente pesquisados os elementos acima referidos. À excepção dos isolados de E. coli e de Gramnegativo ambientais, todas as estirpes estudadas foram seleccionadas com base no seu perfil de multirresistência a antibióticos. Os resultados mostraram que em todas as espécies recolhidas no ambiente hospitalar foi detectada a presença de elementos ISCR, do tipo ISCR1 ou ISCR2. O elemento ISCR1, foi encontrado em isolados de E. coli, K. pneumoniae e C. freundii e o elemento ISCR2 em isolados de A. baumannii. Não foi detectada a presença de ISCRs nos isolados de Gram-negativo ambientais, o que sugere que a ocorrência dos mesmos é fortemente influenciada pela pressão selectiva exercida pelo ambiente em que os microrganismos se encontram. Genes qnr e integrões de classe 1 foram os determinantes de resistência mais frequentemente encontrados associados aos elementos ISCR1. Os vários determinantes de resistência foram encontrados em diferentes contextos genéticos e localizados em estruturas móveis, nomeadamente em plasmídeos. O elemento ISCR2 presente em isolados de A. baumannii encontra-se associado ao gene sul2 em todos os isolados, dentro de um mesmo contexto genético e com uma localização cromossomal. Contudo, o contexto genético encontrado nestes isolados é novo não tendo sido descrito até à data em outros microrganismos. O presente estudo constitui a primeira descrição de elementos ISCR intrinsecamente ligados a genes de resistência a antibióticos, em Portugal. Uma vez que estes elementos parecem ser responsáveis pela mobilização de um grande número de genes de resistência a antibióticos, a sua elevada incidência entre estirpes resistentes e multirresistentes, bem como a sua associação com genes de resistência é preocupante e requer vigilância.

Evolution of Drug Resistance: Insight on TEM -Lactamases Structure and Activity and Beta-Lactam Antibiotics

Extended-spectrum β-lactamases (ESBLs) prevalence was studied in the north of Portugal, among 193 clinical isolates belonging to citizens in a district in the boundaries between this country and Spain from a total of 7529 clinical strains. In the present study we recovered some members of Enterobacteriaceae family, producing ESBL enzymes, including Escherichia coli (67.9%), Klebsiella pneumoniae (30.6%), Klebsiella oxytoca (0.5%), Enterobacter aerogenes (0.5%), and Citrobacter freundii (0.5%). β-lactamases genes blaTEM, blaSHV, and blaCTX-M were screened by polymerase chain reaction (PCR) and sequencing approaches. TEM enzymes were among the most prevalent types (40.9%) followed by CTX-M (37.3%) and SHV (23.3%). Among our sample of 193 ESBL-producing strains 99.0% were resistant to the fourth-generation cephalosporin cefepime. Of the 193 isolates 81.3% presented transferable plasmids harboring genes. Clonal studies were performed by PCR for the enterobacterial repetitive intragenic consensus (ERIC) sequences. This study reports a high diversity of genetic patterns. Ten clusters were found for E. coli isolates and five clusters for K. pneumoniae strains by means of ERIC analysis. In conclusion, in this country, the most prevalent type is still the TEM-type, but CTX-M is growing rapidly.

Role of NleH, a Type III Secreted Effector from Attaching and Effacing Pathogens, in Colonization of the Bovine, Ovine, and Murine Gut

The human pathogen enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) O157:H7 colonizes human and animal gut via formation of attaching and effacing lesions. EHEC strains use a type III secretion system to translocate a battery of effector proteins into the mammalian host cell, which subvert diverse signal transduction pathways implicated in actin dynamics, phagocytosis, and innate immunity. The genomes of sequenced EHEC O157: H7 strains contain two copies of the effector protein gene nleH, which share 49% sequence similarity with the gene for the Shigella effector OspG, recently implicated in inhibition of migration of the transcriptional regulator NF-kappa B to the nucleus. In this study we investigated the role of NleH during EHEC O157: H7 infection of calves and lambs. We found that while EHEC Delta nleH colonized the bovine gut more efficiently than the wild-type strain, in lambs the wild-type strain exhibited a competitive advantage over the mutant during mixed infection. Using the mouse pathogen Citrobacter rodentium, which shares many virulence factors with EHEC O157: H7, including NleH, we observed that the wild-type strain exhibited a competitive advantage over the mutant during mixed infection. We found no measurable differences in T-cell infiltration or hyperplasia in colons of mice inoculated with the wild-type or the nleH mutant strain. Using NF-kappa B reporter mice carrying a transgene containing a luciferase reporter driven by three NF-kappa B response elements, we found that NleH causes an increase in NF-kappa B activity in the colonic mucosa. Consistent with this, we found that the nleH mutant triggered a significantly lower tumor necrosis factor alpha response than the wild-type strain.

EspJ is a prophage-carried type III effector protein of attaching and effacing pathogens that modulates infection dynamics

Enterohemorrhagic Escherichia coli, enteropathogenic E. coli, and Citrobacter rodentium are highly adapted enteropathogens that successfully colonize their host's gastrointestinal tract via the formation of attaching and effacing (A/E) lesions. These pathogens utilize a type III secretion system (TTSS) apparatus, encoded by the locus of enterocyte effacement, to translocate bacterial effector proteins into epithelial cells. Here, we report the identification of EspJ (E. coli-secreted protein J), a translocated TTSS effector that is carried on the 5' end of the cryptic prophage CP-933U. Infection of epithelial cells in culture revealed that EspJ is not required for A/E lesion activity in vivo and ex vivo. However, in vivo studies performed with mice demonstrated that EspJ possesses properties that influence the dynamics of clearance of the pathogen from the host's intestinal tract, suggesting a role in host survival and pathogen transmission.

Attaching-effacing bacteria in animals

Enteric bacteria with a demonstrable or potential ability to form attaching-effacing lesions, so-called attaching-effacing (AE) bacteria, have been found in the intestinal tracts of a wide variety of warm-blooded animal species, including man. In some host species, for example cattle, pigs, rabbits and human beings, attaching-effacing Escherichia coli (AEEC) have an established role as enteropathogens. In other host species, AE bacteria are of less certain significance. With continuing advances in the detection and typing of AE strains, the importance of these bacteria for many hosts is likely to become clearer. The pathogenic effects of AE bacteria result from adhesion to the intestinal mucosa by a variety of mechanisms, culminating in the formation of the characteristic intimate adhesion of the AE lesion. The ability to induce AE lesions is mediated by the co-ordinated expression of some 40 bacterial genes organized within a so-called pathogenicity island, known as the "Locus for Enterocyte Effacement". It is also believed that the production of bacterial toxins, principally Vero toxins, is a significant virulence factor for some A-EEC strains. Recent areas of research into AE bacteria include: the use of Citrobacter rodentium to model human AEEC disease; quorum-sensing mechanisms used by AEEC to modulate virulence gene expression; and the potential role of adhesion in the persistent colonization of the intestine by AE bacteria. This review of AE bacteria covers their molecular biology, their occurrence in various animal species, and the diagnosis, pathology and clinical aspects of animal diseases with which they are associated. Reference is made to human pathogens where appropriate. The focus is mainly on natural colonization and disease, but complementary experimental data are also included. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Resistotipagem e transferência genética de plasmídios de resistência entre coliformes e vibrios potencialmente patogênicos para o homem isolados de camarão (litopenaeus vannamei) comercializado em Natal-Rio Grande do Norte

Cinquenta amostras de camarão fresco e refrigerado (Litopenaeus vannamei) foram coletadas em diferentes pontos de comercialização na cidade de Natal RN. As amostras foram maceradas em um gral estéril e 25 gramas semeadas em 225mL de APA contendo 1% de NaCl e 25g em 225mL de CL incubadas a 35ºC - 24 horas. O crescimento em APA foi semeado em placas de Ágar TCBS, incubadas a 35ºC-24h para isolamento de Vibrio e Aeromonas. O crescimento do CL foi semeado em Agar EAM, para isolamento de coliformes. Dos 102 isolados, 91 (89,2%) pertenciam ao gênero Vibrio e 11 (10,8%) ao gênero Aeromonas, com predominância de V. cholerae não O1/não O139, V. alginolyticus, V. carchariae e V. parahaemolyticus K- e A. veronii biogrupo sobria , A. jandaei, A. schubertii, A. veronii biogrupo veronii e A. hydrophila. A menor eficiência entre os antimicrobianos foi da AMP (57,8% de resistência) seguida da AMK (29,4%) e TCY (21,6%). As 39 cepas de Vibrio e Aeromonas multirresistentes se distribuíram em 10 perfis distintos, sendo que um revelou cinco marcos (AMP, CHL, NIT, SXT e TCY) em um isolado de V. carchariae de camarão, adquirido em supermercados. O índice MAR, nas 39 cepas variou de 0,28 a 0,42, sugerindo que são de risco na transferência e difusão da resistência na cadeia alimentar. Após a cura plasmidial pelo tratamento com AO de 24 cepas multirresistentes e com resistência intermediária de víbrio e aeromonas escolhidas aleatoriamente, 13 perderam totalmente a resistência e 7 perderam parcialmente, sendo que o maior percentual de perda da resistência ocorreu nas cepas de V. cholerae não O1 e não O139 (6 cepas), se concentrando nos marcos de resistência a AMP (13), AMK (11), TCY(8) e CIP(3). Os resultados da conjugação realizada entre amostras de Vibrio xvi curadas e a E. coli K12C600 demonstraram que 78,5% das culturas de Vibrio testadas revelaram capacidade de transferência para o gene que confere resistência a AMP e 28,5% para a TCY. Dos coliformes, E. coli foi a mais frequente, seguida de Citrobacter spp, isoladas em 40,3% e 27,5% das amostras respectivamente. AMP foi o antimicrobiano menos eficaz, seguido de TCY. As 11 cepas multirresistentes se distribuíram em 9 perfis distintos, um deles constituído de cinco marcos (AMP, NIT, TCY, CHL, SXT), albergados em uma cepa de Klebsiella spp, oriunda de camarão adquirido em supermercado, similar ao resultado obtido em V. carchariae. Conclui-se que, os camarões marinhos frescos e refrigerados, comercializados em Natal-RN evidenciaram contaminação com coliformes, víbrios e aeromonas multirresistentes a antimicrobianos comumente utilizados na terapia médica e veterinária, e que, possivelmente, a transferência de genes de resistência entre bactérias se constitui um sério problema de saúde pública

Detection of mixed microbial biofilms on central venous catheters removed from Intensive care Unit Patients

Cateteres venosos centrais inseridos em pacientes internados em unidade de terapia intensiva foram avaliados por métodos microbiológicos (cultura semi-quantitativa) e microscopia eletrônica de varredura a fim de detectar adesão microbiana e correlacionar com a cultura de sangue. Durante o período de estudo, foram avaliados 59 pacientes com cateter venoso central. A idade dos pacientes, sexo, sítio de inserção e tempo de permanência do cateter foram anotados. O cateter era de poliuretano não tunelizado e de único lúmen. O sangue para cultura foi coletado no momento da remoção do cateter. de 63 pontas de cateteres, 30 (47,6%) foram colonizadas e a infecção encontrada em 5 (23,8%) cateteres. A infecção foi mais prevalente em 26 pacientes (41,3%) com cateteres inseridos em veia subclávia do que nos 3 (3,2%) inseridos em veia jugular. A infecção foi observada com mais freqüência em cateteres com tempo de permanência maior do que sete dias. Os microrganismos isolados incluíram 32 estafilococos coagulase-negativa (29,7%), 61 bactérias Gram-negativas (52,9%), 9 estafilcocos coagulase-positiva (8,3%) e 3 leveduras (2,7%). Como agentes causais de infecções em unidade de terapia intensiva foram isolados E. aerogenes, P. aeruginosa, A. baumannii. Os antimicrobianos com maior atividade in vitro contra as bactérias Gram-negativas foram o imipenem e contra as Gram-positivas vancomicina, cefepime, penicilina, rifampicina e tetraciclina. As análises por microscopia eletrônica de varredura revelaram biofilmes sobre a superfície de todos os cateteres examinados.

Occurrence of yeasts, pseudomonads and enteric bacteria in the oral cavity of patients undergoing head and neck radiotherapy

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

Evaluation of the Diramic system for urine cultures

O sistema Diramic foi avaliado para o diagnóstico das infecções do trato urinário (ITU). O sistema Diramic foi desenvolvido em Cuba e possibilita resultados de diagnóstico das infecções do trato urinário (ITU) em quatro horas e baseia-se na variação da turvação do crescimento microbiano no meio de cultura após incubação a 37ºC/4 horas. 396 amostras de urinas provenientes de ambulatórios e enfermarias do HC da FMB-UNESP-Botucatu/SP foram analisadas pelo sistema Diramic. O método da alça calibrada (AC) foi adotado como método de referência. A taxa de coincidência entre os dois métodos foi de 96,46% (382 amostras de urina), não havendo diferença significativa entre os resultados obtidos nos dois métodos. Os resultados para sensibilidade e especificidade foram 84,37 e 98,80% respectivamente e 10 resultados no Diramic foram falsos negativos (2,5%) e 4 falso positivos (1,01%). Os microrganismos identificados nas urinas positivas foram Escherichia coli (68,75%), Klebsiella pneumoniae (10,94%), leveduras (6,25%), Pseudomonas aeruginosa (4,69%), Enterobacter cloacae (3,12%) e Proteus mirabilis, Staphyloccocus coagulase negativo, Morganella morganii e Citrobacter freundii também foram identificadas (1,56% para cada espécie). O método Diramic foi eficiente na triagem das urinoculturas, porém verificou-se algumas restrições quanto ao diagnóstico das infecções do trato urinário quando causadas por leveduras e em pacientes submetidos a antibioticoterapia.

Pulmonary, microbiological and hematological changes in Crotalus durissus terrificus (Serpentes, Viperidae) parasitized by nematodes of the genus Rhabdias (Nematoda, Rhabdiasidae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Atividade antimicrobiana in vitro da cefpiroma em comparação com outros beta-lactâmicos de amplo espectro contra 804 amostras clínicas de nove hospitais brasileiros

OBJETIVO: Avaliar a atividade in vitro da cefalosporina de quarta geração, cefpiroma em comparação com ceftazidima, ceftriaxona, cefotaxima e imipenem em um estudo multicêntrico envolvendo nove hospitais de seis cidades em quatro estados. MATERIAL E MÉTODOS: Foram estudadas 804 amostras clínicas isoladas em pacientes internados em unidades de terapia intensiva ou unidades de oncohematologia. As amostras foram coletadas no período de junho a novembro de 1995, isto é, antes da cefpiroma estar disponível comercialmente no Brasil, e testadas através do método de microdiluição em placas conforme descrito pelo National Committee for Clinical Laboratory Standards (NCCLS). Todas as amostras resistentes à cefpiroma foram retestadas utilizando-se o E-test. RESULTADOS: Contra as amostras de enterobactérias (n= 344), a cefpiroma apresentou atividade de 2 a 32 vezes superior àquela apresentada pelas cefalosporinas de terceira geração (CTGs) e semelhante àquela apresentada pelo imipenem. As porcentagens de enterobactérias sensíveis foram: 88% para a cefpiroma, 69% para as CTGs e 96% para o imipenem. O espectro de ação da cefpiroma foi maior ou igual ao do imipenem contra as espécies Citrobacter freundii, E. aerogenes, Morganella morganii e Serratia marcescens. Contra Acinetobacter sp. (n=77), a cefpiroma foi ligeiramente mais ativa que a ceftazidima, porém as porcentagens de resistência foram muito altas para esses compostos (84% e 88% respectivamente). As atividades da cefpiroma, ceftazidima e imipenem foram semelhantes contra Pseudomonas aeruginosa (n=128), com MIC50/porcentagem de sensibilidade de 8/59%, 8/62% e 4/62% respectivamente. Contra bactérias aeróbias gram-positivas, a cefpiroma foi de 4 a 16 vezes mais ativa que as CTGs. Contra S. epidermidis e outras espécies de estafilococos coagulase-negativos a cefpiroma foi ligeiramente superior ao imipenem, porém, contra as outras espécies de bactérias gram-positivas avaliadas, o imipenem apresentou atividade um pouco superior. CONCLUSÃO: Os resultados desse estudo sugerem que, no Brasil, a cefpiroma apresenta espectro de ação superior ao das CTGs contra bactérias gram-negativas (Enterobacteriaceae e não-fermentadares) e gram-positivas e semelhante ao do imipenem contra algumas espécies de enterobactérias e contra P. aeruginosa.

In vitro characterization of intra-generic inhibition of growth in Salmonella typhimurium

The intra-generic inhibition of bacterial growth observed previously in vivo and in vitro with strains of Salmonella, Citrobacter and E. coli was studied in vitro using S. typhimurium strain F98. There was complete inhibition of multiplication of S. typhimurium when it was added to stationary-phase broth cultures of different Salmonella serotypes, but only partial inhibition when added to broth cultures of E. coli. The degree of inhibition between different mutants of F98 was affected by the numbers of bacteria of the inhibiting strain, but this was not the only factor, since exponential-phase bacterial cells were less inhibitory than stationary-phase cells. The inhibitory effect was produced at temperatures between 20°C and 40°C. The complete inhibition of growth observed between F98 mutants was abolished by ampicillin, rifampicin and streptomycin, but not by nalidixic acid. Inhibition was also prevented by separating the two cultures by a dialysis membrane. A Tnpho A Insertion mutant of F98 was produced which did not show inhibition in vitro but was still inhibitory in vivo. It is suggested that this complete inhibition of bacterial multiplication between organisms of the same genus, which is greater than that produced between organisms from different genera, is mediated by a cell surface protein.