Identificação de genoespécies do complexo Borrelia burgdorferi sensu lato (s.l.) circulantes na fauna ixodideológica em portugal

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Microbiologia Médica

Estudo da biodiversidade em actinobactérias marinhas, provenientes de sedimentos oceânicos colhidos no Arquipélago da Madeira

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Streptococcus anginosus como agentes de infeção em Humanos: um estudo epidemiológico numa taxonomia em mudança

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Microbiologia Médica

Caracterização de múltiplos polimorfismos de Pneumocystis Jirovecii por multiplex-PCR/Single base extension

Pneumocystis jirovecii é conhecido por causar infecções específicas no aparelho respiratório de seus hospedeiros, principalmente em doentes imunocomprometidos, manifestando-se por uma pneumonia grave e por vezes fatal, normalmente designada por pneumonia por Pneumocystis. A caracterização da diversidade genética de P. jirovecii tem demonstrado que determinados polimorfismos de base única poderão ser reconhecidos como marcadores moleculares de eleição para o estudo da distribuição geográfica, vias de transmissão, resistência/susceptibilidade a fármacos, factores de virulência e genética populacional de subtipos genéticos. Este estudo teve como objectivo a caracterização de polimorfismos de P. jirovecii, através da metodologia PCR multiplex/Extensão de base única (do inglês single base extension), com a principal finalidade de constatar eventuais associações entre polimorfismos de base única, genótipos multilocus, e dados clínicos e demográficos da infecção. Sessenta e seis espécimes pulmonares, previamente considerados positivos para P. jirovecii, obtidos entre 2001 e 2012, a partir de doentes portugueses imunocomprometidos, foram seleccionados de forma aleatória para este estudo multilocus. PCR multiplex foi utilizada para a amplificação simultânea de três regiões genómicas: subunidade grande do rRNA mitocondrial, superóxido dismutase e dihidropteroato sintetase. Cinco polimorfismos de base única, previamente correlacionados com parâmetros da doença, foram genotipados por extensão de base única: mt85, SOD110, SOD215, DHPS165 e DHPS171. Um total de 330 polimorfismos de base única e 29 genótipos multilocus putativos de P. jirovecii foram identificados e caracterizados nos espécimes pulmonares analisados. Os padrões de distribuição dos polimorfismos foram analisados, sendo considerada a variação temporal e/ou geográfica das suas formas alélicas. Constatou-se grande diversidade genotípica entre os isolados de P. jirovecii que poderá ter influência a nível epidemiológico. Foram observadas associações estatísticas entre mt85/genótipos multilocus e parâmetros demográficos e clínicos. A correlação mais importante verificou-se entre mt85C e cargas parasitárias baixas a moderadas, enquanto mt85T foi associado com cargas parasitárias altas; MLG5, MLG9 e MLG13 foram associados com cargas parasitárias baixas, moderadas e altas, respectivamente. Tais associações demonstram que potenciais marcadores moleculares da infecção por P. jirovecii poderão existir e que polimorfismos/genótipos específicos poderão determinar perfis epidemiológicos da pneumonia por Pneumocystis. A análise genética cruzada permitiu verificar associações entre polimorfismos de base única. Os polimorfismos SOD110T e SOD215C, SOD110C e SOD215T, DHPS165A e DHPS171C, DHPS165G e DHPS171T foram associados estatisticamente. Os genótipos multilocus mais prevalentes foram considerados para o teste recombinatório d1. Dois genótipos multilocus (MLG7 e MLG9) foram observados com elevada frequência, e a análise genética indicou que estes se encontravam sobre-representados na população de P. jirovecii estudada. Estas evidências indicam que o fenómeno de desequilíbrio de ligação e a propagação clonal de subtipos genéticos é frequente, considerando que a espécie P. jirovecii poderá ser representada por uma população com estrutura epidémica. O presente trabalho confirmou a importância do estudo de polimorfismos em P. jirovecii, sugerindo que a caracterização multilocus poderá fornecer informação relevante para a compreensão dos padrões, causas e controlo da infecção, melhorando assim a investigação deste importante patogéneo.

Aplicação de métodos moleculares ao diagnóstico de Giardia lamblia e de Entamoeba spp.

Entamoeba histolytica e Giardia lamblia são protozoários com distribuição mundial que frequentemente infectam o Homem, sendo causadores de elevada morbilidade associada com quadros de diarreia. Este estudo consistiu na utilização de métodos moleculares na detecção e identificação destes parasitas em amostras de fezes recebidas no Laboratório de Patologia Tropical do Instituto de Higiene e Medicina Tropical (Lisboa, Portugal), no período decorrente entre Setembro de 2007 e Agosto de 2009. . Foi igualmente avaliada a eficácia e custo-benefício de um método alternativo de conservação para material biológico fecal – o papel de filtro, para subsequente extracção de DNA. Foram analisadas microscopicamente 80 amostras, 23,8 % (19/80) das quais positivas para Giardia e 27,5% (22/80) positivas para Entamoeba spp.. Através do método molecular da PCR, amplificou-se com sucesso DNA de Giardia para o gene ssurRNA em 94,7% (18/19) das amostras microscopicamente positivas. No que se refere às amostras positivas por exame microscópico para Entamoeba spp foi detectada E. dispar em 50,0% (11/22) das amostras após amplificação de parte do gene 16S rRNA. Adicionalmente foi também detectado DNA de E. histolytica em 20,0% (4/20) das amostras analisadas, microscopicamente negativas para Entamoeba spp.. Neste estudo realizou-se a genotipagem de G. lamblia utilizando parte dos genes bg (beta-giardina), tpi (triose-fosfato isomerase) e gdh (glutamato desidrogenase), que revelou haver 61,5% (8/13) dos isolados pertencentes ao genótipo B e 38,5% (5/13) do genótipo A. A determinação de subgenótipos através da análise de SNP’s para os 3 genes só foi possível para o gene bg do genótipo A, revelando 3 amostras correspondentes ao subgenótipo A2 e uma para o subgenótipo A3. Para os restantes genes não foi possível a determinação de subgenótipos devido à presença de polimorfismos genéticos para ambos os genótipos A e B. Realizou-se também a análise filogenética concatenada que apenas permitiu a integração de três amostras identificadas com o genótipo A no subgenótipo AII. Os resultados obtidos neste trabalho demonstram que a microscopia associada às técnicas moleculares possibilita a diferenciação das espécies do complexo Entamoeba favorecendo o correcto diagnóstico desta patologia e consequente tratamento. Para além disso, o uso dos métodos moleculares contribuiu para o esclarecimento e compreensão dos genótipos de Giardia em humanos. Neste estudo a utilização do método de conservação, papel de filtro apresentou um menor custo e elevada eficácia em relação aos métodos normalmente utilizados, conservação a -20ºC. Sugerindo a sua utilização com sucesso em estudos epidemiológicos em especial em zonas endémicas de condições precárias.

Giardia duodenalis: genotypic comparison between a human and a canine isolates

INTRODUCTION: Evidence suggests that giardiasis is a zoonotic disease. The present work aimed to evaluate the genetic identity of Giardia duodenalis isolated from human and dog fecal samples from Belo Horizonte. METHODS: Human and dog fecal samples were cultured for isolation of G. duodenalis. To determine the genotype of the isolates, primers that amplify a specific region in rRNA of the protozoan were used. RESULTS: Two G. duodenalis isolates were obtained, which belong to the subgroup A genotype. CONCLUSIONS: These findings suggest that the transmission of giardiasis follows a zoonotic pattern.

Prevalence of enterotoxin-encoding genes and antimicrobial resistance in coagulase-negative and coagulase-positive Staphylococcus isolates from black pudding

INTRODUCTION: Staphylococcal species are pathogens that are responsible for outbreaks of foodborne diseases. The aim of this study was to investigate the prevalence of enterotoxin-genes and the antimicrobial resistance profile in staphylococcus coagulase-negative (CoNS) and coagulasepositive (CoPS) isolates from black pudding in southern Brazil. METHODS: Two hundred typical and atypical colonies from Baird-Parker agar were inoculated on mannitol salt agar. Eighty-two mannitol-positive staphylococci were submitted to conventional biochemical tests and antimicrobial susceptibility profiling. The presence of coagulase (coa) and enterotoxin (se) genes was investigated by polymerase chain reaction. RESULTS: The isolates were divided into 2 groups: 75.6% (62/82) were CoNS and 24.4% (20/82) were CoPS. The biochemical tests identified 9 species, of which Staphylococcus saprophyticus (37.8%) and Staphylococcus carnosus (15.9%) were the most prevalent. Antimicrobial susceptibility tests showed resistance phenotypes to antibiotics widely administered in humans, such as gentamicin, tetracycline, chloramphenicol, and erythromycin. The coa gene was detected in 19.5% (16/82) of the strains and 4 polymorphic DNA fragments were observed. Five CoNS isolates carrying the coa gene were submitted for 16S rRNA sequencing and 3 showed similarity with CoNS. Forty strains were positive for at least 1 enterotoxin-encoding gene, the genes most frequently detected were sea (28.6%) and seb (27.5%). CONCLUSIONS: The presence of antimicrobial resistant and enterotoxin-encoding genes in staphylococci isolates from black pudding indicated that this fermented food may represent a potential health risk, since staphylococci present in food could cause foodborne diseases or be a possible route for the transfer of antimicrobial resistance to humans.

Histological and endoscopic features of the stomachs of patients with Chagas disease in the era of Helicobacter pylori

Introduction Most studies that have evaluated the stomachs of patients with Chagas disease were performed before the discovery of Helicobacter pylori and used no control groups. This study compared the gastric features of chagasic and non-chagasic patients and assessed whether gastritis could be associated with Chagas disease. Methods Gastric biopsy samples were taken from patients who underwent endoscopy for histological analysis according to the Updated Sydney System. H. pylori infection was assessed by histology, 16S ribosomal ribonucleic acid (rRNA) polymerase chain reaction (PCR), serology and the 13C-urea breath test. Patients were considered H. pylori-negative when all of these diagnostic tests were negative. Clinical and socio-demographic data were obtained by reviewing medical records and using a questionnaire. Results The prevalence of H. pylori infection (70.3% versus 71.7%) and chronic gastritis (92.2% versus 85%) was similar in the chagasic and non-chagasic groups, respectively; such as peptic ulcer, atrophy and intestinal metaplasia. Gastritis was associated with H. pylori infection independent of Chagas disease in a log-binomial regression model. However, the chagasic H. pylori-negative patients showed a significantly higher grade of mononuclear (in the corpus) and polymorphonuclear (PMN) (in the antrum) cell infiltration. Additionally, the patients with the digestive form of Chagas disease showed a significantly lower prevalence of corpus atrophy than those with other clinical forms. Conclusions The prevalence of H. pylori infection and of gastric histological and endoscopic features was similar among the chagasic and non-chagasic patients. Additionally, this is the first controlled study to demonstrate that H. pylori is the major cause of gastritis in patients with Chagas disease.

Antimicrobial resistance of Helicobacter pylori strains to five antibiotics, including levofloxacin, in Northwestern Turkey

INTRODUCTION: Antibiotic resistance is the main factor that affects the efficacy of current therapeutic regimens against Helicobacter pylori. This study aimed to determine the rates of resistance to efficacy clarithromycin, amoxicillin, tetracycline, levofloxacin and metronidazole among H. pylori strains isolated from Turkish patients with dyspepsia. METHODS: H. pylori was cultured from corpus and antrum biopsies that were collected from patients with dyspeptic symptoms, and the antimicrobial susceptibility of H. pylori was determined using the E-test (clarithromycin, amoxicillin, tetracycline, metronidazole and levofloxacin) according to the EUCAST breakpoints. Point mutations in the 23S rRNA gene of clarithromycin-resistant strains were investigated using real-time PCR. RESULTS: A total of 98 H. pylori strains were isolated, all of which were susceptible to amoxicillin and tetracycline. Of these strains, 36.7% (36/98) were resistant to clarithromycin, 35.5% (34/98) were resistant to metronidazole, and 29.5% (29/98) were resistant to levofloxacin. Multiple resistance was detected in 19.3% of the isolates. The A2143G and A2144G point mutations in the 23S rRNA-encoding gene were found in all 36 (100%) of the clarithromycin-resistant strains. Additionally, the levofloxacin MIC values increased to 32 mg/L in our H. pylori strains. Finally, among the clarithromycin-resistant strains, 27.2% were resistant to levofloxacin, and 45.4% were resistant to metronidazole. CONCLUSIONS: We conclude that treatment failure after clarithromycin- or levofloxacin-based triple therapy is not surprising and that metronidazole is not a reliable agent for the eradication of H. pylori infection in Turkey.

Molecular detection of Trypanosoma sp. and Blastocrithidia sp. (Trypanosomatidae) in phlebotomine sand flies (Psychodidae) in the Federal District of Brazil

Abstract: INTRODUCTION : This study describes the occurrence of trypanosomatids in phlebotomines in Brasília, Brazil. METHODS : Two hundred and ten females of 13 sand fly species were analyzed by polymerase chain reaction (PCR) using different molecular markers (D7 24Sα rRNA, kDNA, and ITS1) and sequencing. RESULTS : PCR revealed trypanosomatid-positive samples from Nyssomyia whitmani and Evandromyia evandroi, which were negative by kDNA and ITS1 Leishmania-specific PCRs. DNA sequence analysis of D7 24Sα rRNA amplicons indicated the occurrence of Blastocrithidia sp. and Trypanosoma sp. in Nyssomyia whitmani and Evandromyia evandroi, respectively. CONCLUSIONS : Two trypanosomatid species other than Leishmania sp. were found to circulate in sand flies in Central Brazil.

Comportamento biológico "in vitro" de "novas espécies" de Leishmania no Velho Mundo

As leishmanioses são um grupo de doenças causadas pelo parasita protozoário Leishmania sp. Na Bacia mediterrânica, Leishmania infantum, é a principal espécie causadora de leishmaniose visceral, a forma mais severa da doença, sendo L. major um dos agentes etiológicos da leishmaniose cutânea. Apesar de se considerar que estes parasitas têm uma reprodução essencialmente clonal, nos últimos 20 anos tem vindo a ser descrita a recombinação genética entre diferentes estirpes e espécies, com ocorrência de híbridos naturais, quer no Velho quer no Novo Mundo. Recentemente, em Portugal, foram isoladas e identificadas pela primeira vez, estirpes híbridas de L. infantum/L. major. O presente estudo teve como principais objetivos, a pesquisa de “novas espécies” de Leishmania e a análise do comportamento “in vitro” de estirpes parentais e híbridas de L. infantum e L. major. Numa primeira parte do trabalho efetuou-se a cultura e pesquisa de DNA de Leishmania sp., em amostras de sangue medular de 229 cães provenientes de uma região endémica de Portugal, utilizando diferentes marcadores moleculares (kDNA, ITS1 e SSU rRNA) e protocolos de PCR. Não foi encontrado DNA de espécies híbridas, tendo-se no entanto, identificado DNA de Leishmania sp. em 45,85% (105/229) das amostras, incluindo cães sem sinais clínicos. Na segunda parte do trabalho, realizaram-se diversos ensaios “in vitro” com estirpes híbridas naturais L. infantum/L. major e parentais L. infantum e L. major. Em condições normais de crescimento, observou-se um padrão de crescimento distinto para cada estirpe estudada. Em condições de “stress” oxidativo, destacou-se uma diferença significativa entre as duas estirpes híbridas estudadas. Em condições de “stress” nutricional, as estirpes não apresentaram diferenças entre si. Após avaliação da suscetibilidade das estirpes na presença de Anfotericina B, todas se mostraram suscetíveis, com concentrações inibitórias (CI50) entre 0.21 e 1.15 μg/mL. Após infeção em linhas celulares monocíticas, não se verificaram diferenças estatisticamente significativas na taxa e intensidade de infeção das estirpes híbridas em comparação às putativas parentais. Os resultados obtidos, contribuíram para um melhor conhecimento sobre o comportamento biológico destas estirpes híbridas naturais L. infantum/L. major. Estas demonstraram um comportamento “in vitro” intermédio, relativamente às estirpes parentais. Estes resultados poderão servir de base para o desenvolvimento de outros estudos com estas “novas espécies”, nomeadamente estudos de patogenicidade “in vivo” e o papel de biomarcadores de virulência, que permitam um potencial prognóstico da infeção e avaliação do seu risco epidemiológico.

Combining analytical methodologies for the identification of Aspergillus section Flavi strains isolated from Brazilian agricultural commodities

The use of chemical analysis of microbial components, including proteins, became an important achievement in the 80’s of the last century to the microbial identification. This led a more objective microbial identification scheme, called chemotaxonomy, and the analytical tools used in the field are mainly 1D/2D gel electrophoresis, spectrophotometry, high-performance liquid chromatography, gas chromatography, and combined gas chromatography-mass spectrometry. The Edman degradation reaction was also applied to peptides sequence giving important insights to the microbial identification. The rapid development of these techniques, in association with knowledge generated by DNA sequencing and phylogeny based on rRNA gene and housekeeping genes sequences, boosted the microbial identification to an unparalleled scale. The recent results of mass spectrometry (MS), like Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionisation Time-of-Flight (MALDI-TOF), for rapid and reliable microbial identification showed considerable promise. In addition, the technique is rapid, reliable and inexpensive in terms of labour and consumables when compared with other biological techniques. At present, MALDI-TOF MS adds an additional step for polyphasic identification which is essential when there is a paucity of characters or high DNA homologies for delimiting very close related species. The full impact of this approach is now being appreciated when more diverse species are studied in detail and successfully identified. However, even with the best polyphasic system, identification of some taxa remains time-consuming and determining what represents a species remains subjective. The possibilities opened with new and even more robust mass spectrometers combined with sound and reliable databases allow not only the microbial identification based on the proteome fingerprinting but also include de novo specific proteins sequencing as additional step. These approaches are pushing the boundaries in the microbial identification field.

Proteins on microbial identification: past achievements, present state-of-the-art, and future challenges

The use of chemical analysis of microbial components, including proteins, became an important achievement in the 80’s of the last century to the microbial identification. This led a more objective microbial identification scheme, called chemotaxonomy, and the analytical tools used in the field are mainly 1D/2D gel electrophoresis, spectrophotometry, high-performance liquid chromatography, gas chromatography, and combined gas chromatography-mass spectrometry. The Edman degradation reaction was also applied to peptides sequence giving important insights to the microbial identification. The rapid development of these techniques, in association with knowledge generated by DNA sequencing and phylogeny based on rRNA gene and housekeeping genes sequences, boosted the microbial identification to an unparalleled scale. The recent results of mass spectrometry (MS), like Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionisation Time-of-Flight (MALDI-TOF), for rapid and reliable microbial identification showed considerable promise. In addition, the technique is rapid, reliable and inexpensive in terms of labour and consumables when compared with other biological techniques. At present, MALDI-TOF MS adds an additional step for polyphasic identification which is essential when there is a paucity of characters or high DNA homologies for delimiting very close related species. The full impact of this approach is now being appreciated when more diverse species are studied in detail and successfully identified. However, even with the best polyphasic system, identification of some taxa remains time-consuming and determining what represents a species remains subjective. The possibilities opened with new and even more robust mass spectrometers combined with sound and reliable databases allow not only the microbial identification based on the proteome fingerprinting but also include de novo specific proteins sequencing as additional step. These approaches are pushing the boundaries in the microbial identification field.

Caracterização do microbioma e dos perfis de resistência nos afluentes e efluentes de ETAR

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Engenharia Clínica)

Diversity and capacity to promote maize growth of bacteria isolated from the Amazon region

ABSTRACT Maize plants can establish beneficial associations with plant growth-promoting bacteria. However, few studies have been conducted on the characterization and inoculation of these bacteria in the Amazon region. This study aimed to characterize endophytic bacteria isolated from maize in the Amazon region and to assess their capacity to promote plant growth. Fifty-five bacterial isolates were obtained from maize grown in two types of ecosystems, i.e., a cerrado (savanna) and a forest area. The isolates were characterized by the presence of the nifH gene, their ability to synthesize indole-3-acetic acid (IAA) and solubilize calcium phosphate (CaHPO4), and 16S rRNA partial gene sequencing. Twenty-four bacteria contained the nifH gene, of which seven were isolated from maize plants cultivated in a cerrado area and seventeen from a forest area. Fourteen samples showed the capacity to synthesize IAA and only four solubilized calcium phosphate. The following genera were found among these isolates: Pseudomonas; Acinetobacter; Enterobacter; Pantoea; Burkholderia and Bacillus. In addition, eight isolates with plant growth-promoting capacity were selected for a glasshouse experiment involving the inoculation of two maize genotypes (a hybrid and a variety) grown in pots containing soil. Inoculation promoted the development of the maize plants but no significant interaction between maize cultivar and bacterial inoculation was found. A high diversity of endophytic bacteria is present in the Amazon region and these bacteria have potential to promote the development of maize plants.