Cluster of Leptospirosis Acquired Through River Surfing in Switzerland

Background.  In Switzerland, leptospirosis is still considered as a travel-associated disease. After the surprising diagnosis of leptospirosis in a patient who was initially suspected as having primary human immunodeficiency virus infection, we recognized that acquisition of leptospirosis occurred through recreational activities and we identified additional affected individuals. Methods.  Detailed anamnesis, excluding occupational exposure, acquisition abroad, and pet contacts, enabled us to detect the source of infection and identify a cluster of leptospirosis. Convalescent sera testing was performed to confirm Leptospira infection. Microscopic agglutination tests were used to determine the infecting serovar. Results.  We identified a cluster of leptospirosis in young, previously healthy persons. Acquisition of leptospirosis was traced back to a surfing spot on a river in Switzerland (Reuss, Aargau). Clinical presentation was indistinct. Two of the 3 reported cases required hospitalization, and 1 case even suffered from meningitis. Serologic tests indicated infection with the serovar Grippotyphosa in all cases. With the exception of the case with meningitis, no antibiotics were administered, because leptospirosis was diagnosed after spontaneous resolution of most symptoms. Despite a prolonged period of convalescence in 2 cases, full recovery was achieved. Recent reports on beavers suffering from leptospirosis in this region underline the possible water-borne infection of the 3 cases and raise the question of potential wildlife reservoirs. Conclusions.  Insufficient awareness of caregivers, which may be promoted by the missing obligation to report human leptospirosis, combined with the multifaceted presentation of the disease result in significant underdiagnosis. More frequent consideration of leptospirosis as differential diagnosis is inevitable, particularly as veterinary data suggest re-emergence of the disease.

One-Step Identification of Five Prominent Chicken Salmonella Serovars and Biotypes.

Based on bacterial genomic data, we developed a one-step multiplex PCR assay to identify Salmonella and simultaneously differentiate the two invasive avian-adapted S. enterica serovar Gallinarum biotypes Gallinarum and Pullorum, and the most frequent, specific, and asymptomatic colonizers of chickens, serovars Enteritidis, Heidelberg, and Kentucky.

Antibiotic Susceptibility and Sequence Type Distribution of Ureaplasma Species Isolated from Genital Samples in Switzerland.

Antibiotic resistance in Ureaplasma urealyticum/Ureaplasma parvum and Mycoplasma hominis is an issue of increasing importance. However, data regarding the susceptibility and, more importantly, the clonality of these organisms are limited. We analyzed 140 genital samples obtained in Bern, Switzerland, in 2014. Identification and antimicrobial susceptibility tests were performed by using the Mycoplasma IST 2 kit and sequencing of 16S rRNA genes. MICs for ciprofloxacin and azithromycin were obtained in broth microdilution assays. Clonality was analyzed with PCR-based subtyping and multilocus sequence typing (MLST), whereas quinolone resistance and macrolide resistance were studied by sequencing gyrA, gyrB, parC, and parE genes, as well as 23S rRNA genes and genes encoding L4/L22 ribosomal proteins. A total of 103 samples were confirmed as positive for U. urealyticum/U. parvum, whereas 21 were positive for both U. urealyticum/U. parvum and M. hominis. According to the IST 2 kit, the rates of nonsusceptibility were highest for ciprofloxacin (19.4%) and ofloxacin (9.7%), whereas low rates were observed for clarithromycin (4.9%), erythromycin (1.9%), and azithromycin (1%). However, inconsistent results between microdilution and IST 2 kit assays were recorded. Various sequence types (STs) observed previously in China (ST1, ST2, ST4, ST9, ST22, and ST47), as well as eight novel lineages, were detected. Only some quinolone-resistant isolates had amino acid substitutions in ParC (Ser83Leu in U. parvum of serovar 6) and ParE (Val417Thr in U. parvum of serovar 1 and the novel Thr417Val substitution in U. urealyticum). Isolates with mutations in 23S rRNA or substitutions in L4/L22 were not detected. This is the first study analyzing the susceptibility of U. urealyticum/U. parvum isolates in Switzerland and the clonality outside China. Resistance rates were low compared to those in other countries. We hypothesize that some hyperepidemic STs spread worldwide via sexual intercourse. Large combined microbiological and clinical studies should address this important issue.

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.

Enhancement of translation by the epsilon element is independent of the sequence of the 460 region of 16S rRNA

The epsilon enhancer element is a pyrimidine-rich sequence that increases expression of T7 gene 10 and a number of Escherichia coli mRNAs during initiation of translation and inhibits expression of the recF mRNA during elongation. Based on its complementarity to the 460 region of 16S rRNA, it has been proposed that epsilon exerts its enhancer activity by base pairing to this complementary rRNA sequence. We have tested this model of enhancer action by constructing mutations in the 460 region of 16S rRNA and examining expression of epsilon-containing CAT reporter genes and recF–lacZ fusions in strains expressing the mutant rRNAs. Replacement of the 460 E.coli stem–loop with that of Salmonella enterica serovar Typhimurium or a stem–loop containing a reversal of all 8 bp in the helical region produced fully functional rRNAs with no apparent effect on cell growth or expression of any epsilon-containing mRNA. Our experiments confirm the reported effects of the epsilon elements on gene expression but show that these effects are independent of the sequence of the 460 region of 16S rRNA, indicating that epsilon–rRNA base pairing does not occur.

Role of the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator in innate immunity to Pseudomonas aeruginosa infections

Chronic Pseudomonas aeruginosa infection occurs in 75–90% of patients with cystic fibrosis (CF). It is the foremost factor in pulmonary function decline and early mortality. A connection has been made between mutant or missing CF transmembrane conductance regulator (CFTR) in lung epithelial cell membranes and a failure in innate immunity leading to initiation of P. aeruginosa infection. Epithelial cells use CFTR as a receptor for internalization of P. aeruginosa via endocytosis and subsequent removal of bacteria from the airway. In the absence of functional CFTR, this interaction does not occur, allowing for increased bacterial loads in the lungs. Binding occurs between the outer core of the bacterial lipopolysaccharide and amino acids 108–117 in the first predicted extracellular domain of CFTR. In experimentally infected mice, inhibiting CFTR-mediated endocytosis of P. aeruginosa by inclusion in the bacterial inoculum of either free bacterial lipopolysaccharide or CFTR peptide 108–117 resulted in increased bacterial counts in the lungs. CFTR is also a receptor on gastrointestinal epithelial cells for Salmonella enterica serovar Typhi, the etiologic agent of typhoid fever. There was a significant decrease in translocation of this organism to the gastrointestinal submucosa in transgenic mice that are heterozygous carriers of a mutant ΔF508 CFTR allele, suggesting heterozygous CFTR carriers may have increased resistance to typhoid fever. The identification of CFTR as a receptor for bacterial pathogens could underlie the biology of CF lung disease and be the basis for the heterozygote advantage for carriers of mutant alleles of CFTR.

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.

Genome reduction in Leptospira borgpetersenii reflects limited transmission potential

Leptospirosis is one of the most common zoonotic diseases in the world, resulting in high morbidity and mortality in humans and affecting global livestock production. Most infections are caused by either Leptospira borgpetersenii or Leptospira interrogans, bacteria that vary in their distribution in nature and rely on different modes of transmission. We report the complete genomic sequences of two strains of L. borgpetersenii serovar Hardjo that have distinct phenotypes and virulence. These two strains have nearly identical genetic content, with subtle frameshift and point mutations being a common form of genetic variation. Starkly limited regions of synteny are shared between the large chromosomes of L. borgpetersenii and L. interrogans, probably the result of frequent recombination events between insertion sequences. The L. borgpetersenii genome is ≈700 kb smaller and has a lower coding density than L. interrogans, indicating it is decaying through a process of insertion sequence-mediated genome reduction. Loss of gene function is not random but is centered on impairment of environmental sensing and metabolite transport and utilization. These features distinguish L. borgpetersenii from L. interrogans, a species with minimal genetic decay and that survives extended passage in aquatic environments encountering a mammalian host. We conclude that L. borgpetersenii is evolving toward dependence on a strict host-to-host transmission cycle.

Sequence analysis and distribution in Salmonella enterica serovars of IS3-like elements

The genome of Salmonella enterica serovar Enteritidis was shown to possess three IS3-like insertion elements, designated IS1230A, B and C, and each was cloned and their respective deoxynucleotide sequences determined. Mutations in elements IS1230A and B resulted in frameshifts in the open reading frames that encoded a putative transposase to be inactive. IS1230C was truncated at nucleotide 774 relative to IS1230B and therefore did not possess the 3' terminal inverted repeat. The three IS1230 derivatives were closely related to each other based on nucleotide sequence similarity. IS1230A was located adjacent to the sef operon encoding SEF14 fimbriae located at minute 97 of the genome of S. Enteritidis. IS1230B was located adjacent to the umuDC operon at minute 42.5 on the genome, itself located near to one terminus of an 815-kb genome inversion of S. Enteritidis relative to S. Typhimurium. IS1230C was located next to attB, the bacteriophage P22 attachment site, and proB, encoding gamma-glutamyl phosphate reductase. A truncated 3' remnant of IS1230, designated IS1230T, was identified in a clinical isolate of S. Typhimurium DT193 strain 2391. This element was located next to attB adjacent to which were bacteriophage P22-like sequences. Southern hybridisation of total genomic DNA from eighteen phage types of S. Enteritidis and eighteen definitive types of S. Typhimurium showed similar, if not identical, restriction fragment profiles in the respective serovars when probed with IS1230A.

Adaptive resistance to biocides in Salmonella enterica and Escherichia coli O157 and cross-resistance to antimicrobial agents

The mechanisms by which bacteria resist killing by antibiotics and biocides are still poorly defined, although repeated exposure to sublethal concentrations of antibacterial agents undoubtedly contributes to their development. This study aimed both to investigate the potential of Salmonella enterica and Escherichia coli O157 for adaptive resistance to commonly used biocides and to determine any cross-resistance to antibiotics. Strains were repeatedly passaged in media containing increasing concentrations of a biocide or antibiotic until adaptive resistance was obtained. A wide panel of antimicrobial agents was then screened by using the adapted strain to determine cross-resistance, if any. Adaptive resistance was readily achieved for both S. enterica and E. coli O157. Cross-resistance in adaptively resistant S. enterica varied with the serotype; Salmonella enterica serovar Enteritidis expressed cross-resistance to chloramphenicol, whereas Salmonella enterica serovar Typhimurium expressed cross-resistance to chlorhexidine. Benzalkonium chloride-resistant Salmonella enterica serovar Virchow showed elevated resistance to chlorhexidine; however, chlorhexidine-resistant Salmonella serovar Virchow did not demonstrate reciprocal cross-resistance to benzalkonium chloride, suggesting specific rather than generic resistance mechanisms. E. coli O157 strains acquired high levels of resistance to triclosan after only two sublethal exposures and, when adapted, repeatedly demonstrated decreased susceptibilities to various antimicrobial agents, including chloramphenicol, erythromycin, imipenem, tetracycline, and trimethoprim, as well as to a number of biocides. These observations raise concern over the indiscriminate and often inappropriate use of biocides, especially triclosan, in situations where they are unnecessary, whereby they may contribute to the development of microbial resistance mechanisms.

Perfil sorológico contra Rickettsia spp e Leptospira spp e infestação de carrapatos em suínos mantidos sob diferentes sistemas de criação

The various types of pig farming, intensive and extensive, expose them to pig parasites but also to those from the environment of the breeding site. In this work was evaluated the exposure of bigs bred in technified farms, SISCAL (intensive breeding system in pens) and not technified (backyard) to leptospira, ticks and rickettsiae. Blood sera were analyzed to determine titers of antibodies anti-Leptospira by SAM technique and antibodies anti-rickettsial by IFA, pigs were inspected for ticks and in their breeding environment and surrounding areas (pastures and riparian vegetation), ticks were collected by the flannel dragging technique. In the farms of pigs 10.4% had anti-Leptospira antibodies, followed by SISCAL (8%) and backyard animals (2.5%). The serovars found were Bratislava, Pomona, serovar, Canicola and Icterohaemorrhagiae. Higher percentage of properties with pigs raised outdoors (SISCAL) had tick infested animals (20%) than those raised in backyard (6.7%), while commercial farms had no infested pigs nor infested breeding place. In both SISCAL and backyard pig breeding properties ticks were observed at the breeding site environment. Tick infestations were detected in areas surrounding pig breeding site in all three husbandry suystems. Ticks found were all Amblyomma scultpum nymphs or adults with the exception of one of Amblyomma parvum adult. In relation to anti-rickettsia serology to five Rickettsia species, 55.2% of pigs from commercial farms reacted to al least one species, backyard pigs reacted to 89.7% and all pigs of SISCAL showed anti-rickettsia titers. Consecutive tick sampling (June 2014 to February 2016) in SISCAL FAZU in Uberaba, showed the establishment A. sculptum ticks maintained by domestic pigs. These observations demonstrate the ability the pigs to maintain populations of A. sculptum at a favorable environment and may indicate a new trend in environmental infestations by this species of tick. Exposure to Leptospira and Rickettsia demonstrated the potential pigs exposure and transmission of important diseases in public health.

Mathematical Modeling to Assess the Drivers of the Recent Emergence of Typhoid Fever in Blantyre, Malawi

BACKGROUND: Multiyear epidemics of Salmonella enterica serovar Typhi have been reported from countries across eastern and southern Africa in recent years. In Blantyre, Malawi, a dramatic increase in typhoid fever cases has recently occurred, and may be linked to the emergence of the H58 haplotype. Strains belonging to the H58 haplotype often exhibit multidrug resistance and may have a fitness advantage relative to other Salmonella Typhi strains.

METHODS: To explore hypotheses for the increased number of typhoid fever cases in Blantyre, we fit a mathematical model to culture-confirmed cases of Salmonella enterica infections at Queen Elizabeth Central Hospital, Blantyre. We explored 4 hypotheses: (1) an increase in the basic reproductive number (R0) in response to increasing population density; (2) a decrease in the incidence of cross-immunizing infection with Salmonella Enteritidis; (3) an increase in the duration of infectiousness due to failure to respond to first-line antibiotics; and (4) an increase in the transmission rate following the emergence of the H58 haplotype.

RESULTS: Increasing population density or decreasing cross-immunity could not fully explain the observed pattern of typhoid emergence in Blantyre, whereas models allowing for an increase in the duration of infectiousness and/or the transmission rate of typhoid following the emergence of the H58 haplotype provided a good fit to the data.

CONCLUSIONS: Our results suggest that an increase in the transmissibility of typhoid due to the emergence of drug resistance associated with the H58 haplotype may help to explain recent outbreaks of typhoid in Malawi and similar settings in Africa.

Ácidos orgânicos e probiótico na redução da colonização de Salmonella enterica Heidelberg em frangos de corte

In the food industry, Salmonella sp. and other pathogens represent a major threat as potential causes of foodborne diseases. The Salmonella enterica serovar Heidelberg (SH) has a great importance to public health, being currently the most frequent serotype in the official control analyzes carried out in Brazil’s Southern. In this region are concentrated the largest poultry flocks, contributing over 60 % of Brazilian production of chicken meat. To help prevent and minimize infections by pathogenic bacteria, in addition to attend the standards of biosecurity in the field and good hygiene and sanitizing programs in the industry, there is the possibility to control directly on the poultry breeding. Use of organic acids added in the diet of the fowls has an antibacterial action. In the other hand, the use of probiotics has been shown to prevent enteric diseases. This dissertation was divided into two chapters and aimed to evaluate the quantitative and qualitative reduction of SH in broiler chickens. In the first chapter the aim was to collect information on the prevalence rate of SH strain in broiler chickens. This coefficient was 100 %, being a suitable method for determining the frequency of salmonellosis in broiler chickens. In the second chapter five treatments were evaluated (a positive control and four tests), in order to reduce the colonization of SH in broilers, using organic acids and probiotic during production phase. In SH count related to the colonization of the cecum at 28 days of age differences were observed (p<0,05) among treatments. The Treatment 2 showed a count of 41 most probable number of bacterial cells per gram (MPN/g) with lower counts when compared to the positive control (5.106 MPN/g) and treatment 1 (1.354 MPN/g). The evaluation index of infected birds, there was a difference between treatments. In treatment 2, and treatment 4 reduced 58,34 % and 25 % respectively the number of fowls infected with SH. There was no effect of treatments on the performance. Administration of organic acids and probiotic used in the treatment 2 proved to be an effective tool in the SH control in broilers at 28 days of age.

Eficácia de películas edíveis suplementadas com componentes de óleos essenciais no controlo de Listeria monocytogenes e Salmonella enterica Typhimurium

Dissertação de Mestrado, Engenharia Biológica, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2014

A cross sectional study of leptospirosis and fetal death in Yucatan, Mexico

Introduction: Leptospirosis is a zoonotic disease affecting mainly to low income human population. Acute leptospiral infection during pregnancy has been associated with spontaneous abortion and fetal death during the first trimester and the abortion may occur as consequence of systemic failure. Objective: To estimate the frequency of Leptospira interrogans infection in women with spontaneous abortion in the state of Yucatan, Mexico. Methods: A cross sectional study on women with spontaneous abortion was conducted. Serum samples were tested for Leptospirosis by the microaglutination test, to estimate the frequency of the infecting serovar. The indirect ELISA IgM was used to detect recent infection by L. interrogans. DNA was extracted from paraffin-embedded tissue of placenta for PCR detection of L. interrogans. Results: Overall frequency of infection with L. interrogans in the 81 women with abortion was 13.6%. Five of the 12 serovars evaluated were found and included. Two of the 11 women with abortion and positive to microaglutination test were also positive to the ELISA IgM test. None samples were positive for PCR Leptospira diagnosis. Conclusion: two women could be associated with spontaneous abortion due to leptospirosis, because they showed antibodies against L. interrogans in the microaglutination test and ELISA IgM assays. Differences between regions were found with respect to the prevalences of lesptospirosis.