Detection and quantification of staphylococcus aureus enterotoxin B in food product using isotopic dilution techniques and mass spectrometry

L’entérotoxine B staphylococcique (SEB) est une toxine entérique hautement résistante à la chaleur et est responsable de plus de 50 % des cas d’intoxication d’origine alimentaire par une entérotoxine. L’objectif principal de ce projet de maîtrise est de développer et valider une méthode basée sur des nouvelles stratégies analytiques permettant la détection et la quantification de SEB dans les matrices alimentaires. Une carte de peptides tryptiques a été produite et 3 peptides tryptiques spécifiques ont été sélectionnés pour servir de peptides témoins à partir des 9 fragments protéolytiques identifiés (couverture de 35 % de la séquence). L’anhydride acétique et la forme deutérée furent utilisés afin de synthétiser des peptides standards marqués avec un isotope léger et lourd. La combinaison de mélanges des deux isotopes à des concentrations molaires différentes fut utilisée afin d’établir la linéarité et les résultats ont démontré que les mesures faites par dilution isotopique combinée au CL-SM/SM respectaient les critères généralement reconnus d’épreuves biologiques avec des valeurs de pente près de 1, des valeurs de R2 supérieure à 0,98 et des coefficients de variation (CV%) inférieurs à 8 %. La précision et l’exactitude de la méthode ont été évaluées à l’aide d’échantillons d’homogénat de viande de poulet dans lesquels SEB a été introduite. SEB a été enrichie à 0,2, 1 et 2 pmol/g. Les résultats analytiques révèlent que la méthode procure une plage d’exactitude de 84,9 à 91,1 %. Dans l’ensemble, les résultats présentés dans ce mémoire démontrent que les méthodes protéomiques peuvent être utilisées efficacement pour détecter et quantifier SEB dans les matrices alimentaires. Mots clés : spectrométrie de masse; marquage isotopique; protéomique quantitative; entérotoxines

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.

Prediction of Staphylococcus aureus antimicrobial resistance by whole-genome sequencing

Whole-genome sequencing (WGS) could potentially provide a single platform for extracting all the information required to predict an organism’s phenotype. However, its ability to provide accurate predictions has not yet been demonstrated in large independent studies of specific organisms. In this study, we aimed to develop a genotypic prediction method for antimicrobial susceptibilities. The whole genomes of 501 unrelated Staphylococcus aureus isolates were sequenced, and the assembled genomes were interrogated using BLASTn for a panel of known resistance determinants (chromosomal mutations and genes carried on plasmids). Results were compared with phenotypic susceptibility testing for 12 commonly used antimicrobial agents (penicillin, methicillin, erythromycin, clindamycin, tetracycline, ciprofloxacin, vancomycin, trimethoprim, gentamicin, fusidic acid, rifampin, and mupirocin) performed by the routine clinical laboratory. We investigated discrepancies by repeat susceptibility testing and manual inspection of the sequences and used this information to optimize the resistance determinant panel and BLASTn algorithm. We then tested performance of the optimized tool in an independent validation set of 491 unrelated isolates, with phenotypic results obtained in duplicate by automated broth dilution (BD Phoenix) and disc diffusion. In the validation set, the overall sensitivity and specificity of the genomic prediction method were 0.97 (95% confidence interval [95% CI], 0.95 to 0.98) and 0.99 (95% CI, 0.99 to 1), respectively, compared to standard susceptibility testing methods. The very major error rate was 0.5%, and the major error rate was 0.7%. WGS was as sensitive and specific as routine antimicrobial susceptibility testing methods. WGS is a promising alternative to culture methods for resistance prediction in S. aureus and ultimately other major bacterial pathogens.

Staphylococcus aureus MnhF mediates cholate efflux and facilitates survival under human colonic conditions

Resistance to the innate defences of the intestine is crucial for the survival and carriage of Staphylococcus aureus, a common coloniser of the human gut. Bile salts produced by the liver and secreted into the intestines are one such group of molecules with potent anti-microbial activity. The mechanisms by which S. aureus is able to resist such defences in order to colonize and survive in the human gut are unknown. Here we show that mnhF confers resistance to bile salts, which can be abrogated by efflux pump inhibitors. MnhF mediates efflux of radiolabelled cholic acid in both S. aureus and when heterologously expressed in Escherichia coli, rendering them resistant. Deletion of mnhF attenuated survival of S. aureus in an anaerobic three stage continuous culture model of the human colon (gut model), which represent different anatomical areas of the large intestine.

Caracterização fenotípica e genotípica de Staphylococcus aureus resistentes à meticilina isolados na cidade do Natal/RN

Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA) é um dos principais agentes de infecções associadas a serviços de saúde em todo o mundo. No Brasil, há a predominância de um clone de MRSA multirresistente denominando clone epidêmico brasileiro (CEB). Entretanto, novos clones nãomultirresistentes com alta virulência têm sido descritos em infecções comunitárias e hospitalares. O objetivo desse estudo foi realizar a caracterização fenotípica e genotípica de cepas de MRSA isoladas na cidade do Natal/RN. Inicialmente avaliamos 60 amostras de S. aureus quanto a resistência à meticilina através de diferentes técnicas fenotípicas, utilizando a detecção do gene mecA por PCR como padrão. O antibiograma de todas as cepas foi realizado utilizando 12 antimicrobianos conforme descrito pelo CLSI. As cepas de MRSA foram caracterizadas geneticamente através da tipagem do cassete cromossômico estafilocócico mec (SCCmec) e da eletroforese em campo elétrico alternado (PFGE). Dos 60 S. aureus estudados, 45 foram resistentes à meticilina. Observamos que para algumas cepas de MRSA os testes de triagem em ágar com 6μg/mL de oxacilina e difusão em meio sólido com oxacilina-1μg apresentaram dificuldades na sua interpretação. No entanto, todas as 45 amostras de MRSA, foram facilmente detectadas pelos testes com o disco de cefoxitina-30μg e pesquisa da PBP2a. A análise molecular das cepas de MRSA mostrou 8 padrões distintos de PFGE (A-H), com predominância do padrão A (73%), relacionado ao CEB. Estas carreavam o SCCmec tipo IIIA, e apresentaram uma considerável variedade de subtipos (A1-A16). Cinco cepas de MRSA portando SCCmec IV também foram xiv identificadas, três delas relacionadas geneticamente ao clone USA800 (Padrão B). Destas cinco, três (2 padrão F e 1 padrão B) foram altamente susceptíveis as drogas testadas, entretanto, dois outros isolados, padrão B, apresentaram multirresistência. As amostras restantes pertenciam a padrões de PFGE distintos dos clones internacionais predominantes em nosso continente. Para realização deste projeto de pesquisa, a metodologia exigiu a interação com pesquisadores de áreas como: infectologia, microbiologia e biologia molecular. Portanto, esta dissertação apresentou um caráter de multidisciplinaridade e transdiciplinaridade no seu desenvolvimento

Oxacillin Resistance of Staphylococcus aureus Isolated from the University Hospital of Botucatu Medical School in Brazil

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

Variabilidades fenotípica e genotípica de estirpes de Staphylococcus aureus isoladas em casos de mastite subclínica bovina

Foram submetidas a PCR-Ribotipagem e aos testes de sensibilidade in vitro frente a 12 antimicrobianos 77 estirpes de Staphylococcus aureus isoladas em amostras de leite procedentes de 40 vacas da raça holandesa que apresentaram mastite subclínica, em uma propriedade rural localizada no Estado de São Paulo, Brasil. Os resultados obtidos revelaram quatro diferentes padrões de resistência a antimicrobianos, sendo observada a predominância de resistência à lincomicina entre 19 (24,7%) estirpes de S.aureus. As 58 (75,3%) estirpes restantes foram sensíveis aos 12 antimicrobianos testados. A PCR-ribotipagem revelou a ocorrência de nove padrões genotípicos distintos, além de apresentar uma capacidade discriminatória maior (D = 0,82) que a obtida nos antibiogramas (D = 0,42). Entre as 19 estirpes resistentes aos antimicrobianos, 14 (73,7%) foram agrupadas em três padrões de ribotipagem e, destas, 13 (92,9%) apresentaram resistência à eritromicina e à lincomicina, isoladamente ou em associação. O grande número de ribotipos e de padrões de resistência a antimicrobianos observados nesta propriedade demonstrou que há grande heterogeneidade genética em populações naturais de S. aureus, fato este que deve ser levado em consideração em programas de controle da mastite bovina.

Minimum inhibitory concentrations of Staphylococcus aureus recovered from clinical and subclinical cases of bovine mastitis

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Risk of peritonitis during peritoneal dialysis in carriers of Staphylococcus aureus and coagulase-negative staphylococci

The presence of Staphylococcus aureus in the nasal cavities and pericatheter skin of peritoneal dialysis patients put them at high risk of developing peritonitis. However, it is not clear whether the presence of coagulase-negative staphylococci (CNS) in the nasal passages and skin of patients is related to subsequent occurrence of peritoneal infection. The aim of the present study was to verify the relationship between endogenous sources of S. aureus and CNS and occurrence of peritonitis in patients undergoing peritoneal dialysis. Thirty-two patients on peritoneal hemodialysis were observed for 18 months. Staphylococcus species present in their nasal passage, pericatheter skin and peritoneal effluent were identified and compared based on drug susceptibility tests and dendrograms, which were drawn to better visualize the similarity among strains from extraperitoneal sites as well as their involvement in the causes of infection. Out of 288 Staphylococcus strains isolated, 155 (53.8%) were detected in the nasal cavity, 122 (42.4%) on the skin, and 11 (3.8%) in the peritoneal effluent of patients who developed peritonitis during the study. The most frequent Staphylococcus species were CNS (78.1%), compared with S. aureus (21.9%). Among CNS, S. epidermidis was predominant (64.4%), followed by S. warneri (15.1%), S. haemolyticus (10.7%), and other species (9.8%). Seven (64%) out of 11 cases of peritonitis analyzed presented similar strains. The same strain was isolated from different sites in two (66%) out of three S. aureus infection cases. In the six cases of S. epidermidis peritonitis, the species that caused infection was also found in the normal flora. From these, two cases (33%) presented highly similar strains and in three cases (50%), it was difficult to group strains as to similarity. Patients colonized with multidrug-resistant S. epidermidis strains were more predisposed to infection. Results demonstrated that an endogenous source of S. epidermidis could cause peritonitis in peritoneal dialysis patients, similarly to what has been observed with S. aureus.

Condições higiênico-sanitárias de alimentos prontos para o consumo servidos em escolas públicas de um município da região noroeste do Estado de São Paulo e perfil de sensibilidade das cepas de Staphylococcus aureus e Escherichia coli isoladas frente a agentes antimicrobianos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Epidemiologia molecular aplicada ao monitoramaento de estirpes de Staphylococcus aureus envolvidas em casos de mastite bovina

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Pesquisa docluster de imuno evasão e tipagem molecular em Staphylococcus aureus meticilina-sensíveis (MSSA), osolados de maipladores de alimentos

Pós-graduação em Biologia Geral e Aplicada - IBB

Characterization of methicillin-resistant coagulase-negative staphylococci in milk from cows with mastitis in Brazil

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Diversidade genética em Staphylococcus aureus resistentes à oxacilina em isolados de pacientes pediátricos do Hospital das Clínicas de Botucatu

Staphylococcus aureus é um patógeno ubíquo capaz de causar uma variedade de infecções em humanos. A resistência desse microrganismo a antibióticos como oxacilina e meticilina é um problema sério, de crescimento significativo para a terapêutica antimicrobiana clínica em pacientes acometidos por infecções estafilocócicas. A resistência à meticilina em S. aureus é decorrente da alteração do sítio de ação dos antibióticos β-lactâmicos, os quais agem através da inibição de enzimas que catalisam a síntese da parede celular. Essas enzimas são o sítio de ação das penicilinas, e por isso, passaram a ser chamadas de proteínas ligadoras de penicilinas (PBPs). O gene mecA codifica a PBP2a, que substitui a função das outras PBPs neste patógeno e confere resistência a β-lactâmicos. A PBP2a exibe uma afinidade reduzida pelo anel β-lactâmico e permite que a bactéria continue a sintetizar a parede bacteriana. Este gene faz parte de um elemento genético móvel encontrado em isolados de MRSA, designado cassete cromossômico estafilocócico mec (SCCmec), integrado ao cromossomo de S. aureus. O objetivo do estudo foi a caracterização molecular de 139 isolados de S.aureus provenientes de pacientes pediátricos com bacteremia durante o período de 1991 a 2010. Métodos moleculares foram utilizados para a determinação do perfil genético das amostras, incluindo, identificação do tipo de SCCmec, detecção do gene codificador de leucocidina de panton valentine (PVL) e similaridade clonal em gel de eletroforese em campo pulsado (PFGE). O gene mecA foi detectado em 32 (23%) amostras e houve predomínio do SCCmec IV (68,8%) em relação ao SCCmec III (31,2%). A presença de PVL foi encontrada em 18 amostras (12,9%), todas sensíveis à oxacilina. O clone epidêmico brasileiro, relacionado ao SCCmec tipo III, esteve presente na unidade neonatal do hospital... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Estudo dos fatores de virulência e resistência à oxacilina em Staphylococcus spp. isolados de aspirado traqueal de pacientes em ventilação mecânica internados em UTI

Patients that are mechanically ventilated in ICUs are constantly exposed to different pathogens, which present multiantibiotic resistance. Among these microorganisms, is MRSA (Meticillin-Resistant Staphylococcus aureus) considered to be a therapeutic challenge due to its resistance to β-lactam antibiotics. Therefore, this study proposed to identify species of Staphylococcus spp. isolated from mechanically ventilated patients in ICU, the gene mecA detection and the genes of the enterotoxins A (sea), B (seb), C (sec-1) and D (sed) in samples of S. aureus, as well as the phenotypic resistance determination to oxacillin using the disc-diffusion method with discs of oxacillin and cefoxitin. The samples collection occurred during in a period of 19 months, obtaining samples from 232 patients. A percentage of 39% (70) of Gram-positive cocci were found; which 82,8% (58) were identified as Staphylococcus spp,. among these, 75,8% (44) corresponded to S. aureus species and 47,7% were identified as MRSA. It was found resistance to both drugs in 31,8% of the S. aureus samples, 16 (36,3%) had the gene sea and 11 (25%) had the sec-1 gene. Among the coagulase-negative staphylococci obtained, the species most found was S. epidermidis, corresponding to 43% (6). The results revealed that one of the most important etiologic agents of VAP amid the Gram-positive cocci is the species S. aureus, with special attention to MRSA. The presence of enterotoxins genes in S. aureus did not showed determinant role in VAP, but the presence of these superantigens can contribute worsening the patient’s prognosis, since they are associated with intense inflammatory response