PCR-based identification of Burkholderia pseudomallei

DNA amplification techniques are being used increasingly in clinical laboratories to confirm the identity of medically important bacteria. A PCR-based identification method has been in use in our centre for 10 years for Burkholderia pseudomallei and was used to confirm the identity of bacteria isolated from cases of melioidosis in Ceará since 2003. This particular method has been used as a reference standard for less discriminatory methods. In this study we evaluated three PCR-based methods of B. pseudomallei identification and used DNA sequencing to resolve discrepancies between PCR-based results and phenotypic identification methods. The established semi-nested PCR protocol for B. pseudomallei 16-23s spacer region produced a consistent negative result for one of our 100 test isolates (BCC #99), but correctly identified all 71 other B. pseudomallei isolates tested. Anomalous sequence variation was detected at the inner, reverse primer binding site for this method. PCR methods were developed for detection of two other B. pseudomallei bacterial metabolic genes. The conventional lpxO PCR protocol had a sensitivity of 0.89 and a specificity of 1.00, while a real-time lpxO protocol performed even better with sensitivity and specificity of 1.00, and 1.00. This method identified all B. pseudomallei isolates including the PCR-negative discrepant isolate. The phaC PCR protocol detected the gene in all B. pseudomallei and all but three B. cepacia isolates, making this method unsuitable for PCR-based identification of B. pseudomallei. This experience with PCR-based B. pseudomallei identification methods indicates that single PCR targets should be used with caution for identification of these bacteria, and need to be interpreted alongside phenotypic and alternative molecular methods such as gene sequencing.

Genotypic identification of Cryptosporidium spp. isolated from hiv-infected patients and immunocompetent children of São Paulo, Brazil

Cryptosporidium isolates identified in fourteen stool samples, collected from five HIV-infected patients and nine immunocompetent children, living in the Sate of São Paulo, Brazil, were submitted to a molecular analysis using a nested PCR followed of restriction fragment length polymorphism (RFLP), for genetic characterization. The analysis was based on digestion with RsaI restriction enzyme of a DNA fragment amplified from the Cryptosporidium oocyst wall protein (COWP) gene. Based on this analysis, four samples were identified as Cryptosporidium parvum, eight as Cryptosporidium hominis and two presented a profile that correspondedto Cryptosporidium meleagridis when compared to the standards used in the analysis. The use of molecular methods can be helpful to identify source of infections and risk factors related to Cryptosporidium infection in our communities.

Testing Nelder-Mead Based Repulsion Algorithms for Multiple Roots of Nonlinear Systems via a Two-Level Factorial Design of Experiments

This paper addresses the challenging task of computing multiple roots of a system of nonlinear equations. A repulsion algorithm that invokes the Nelder-Mead (N-M) local search method and uses a penalty-type merit function based on the error function, known as 'erf', is presented. In the N-M algorithm context, different strategies are proposed to enhance the quality of the solutions and improve the overall efficiency. The main goal of this paper is to use a two-level factorial design of experiments to analyze the statistical significance of the observed differences in selected performance criteria produced when testing different strategies in the N-M based repulsion algorithm. The main goal of this paper is to use a two-level factorial design of experiments to analyze the statistical significance of the observed differences in selected performance criteria produced when testing different strategies in the N-M based repulsion algorithm.

Identification of Paracoccidioides brasiliensis in adrenal glands biopsies of two patients with paracoccidioidomycosis and adrenal insufficiency

The authors report two cases of adrenal insufficiency secondary to infiltration of the adrenal glands by Paracoccidioides brasiliensis. The first patient had been treated for a chronic multifocal form of paracoccidiodomycosis 11 years ago. The diagnosis of the mycosis was done simultaneous with that of the adrenal insufficiency in the second patient. In both patients the diagnosis was done by direct visualization of fungus in adrenal biopsies. They were treated with hormonal supplements and itraconazol by 12 and six months, without relapses during the follow-up period.

Identification of respiratory virus in infants with congenital heart disease by comparison of different methods

Respiratory virus infections are the main cause of infant hospitalization and are potentially severe in children with congenital heart disease (CHD). Rapid and sensitive diagnosis is very important to early introduction of antiviral treatment and implementation of precautions to control transmission, reducing the risk of nosocomial infections. In the present study we compare different techniques in the diagnosis of respiratory viruses in CHD infants. Thirty-nine samples of nasopharyngeal aspirate were obtained from CHD infants with symptoms of respiratory infection. The Multiplex PCR (Seeplex® RV 12 ACE Detection) driven to the detection of 12 respiratory viruses was compared with the direct immunofluorescence assay (DFA) and PCR, both targeting seven respiratory viruses. The positivity found by DFA, Multiplex and PCR was 33.3%, 51.3% and 48.7%, respectively. Kappa index comparing DFA and Multiplex, DFA and PCR and PCR and Multiplex PCR was 0.542, 0.483 and 0.539, respectively. The concordance between techniques was considered moderate. Both Multiplex PCR (p = 0.001) and PCR (p = 0.002) detected significantly more respiratory virus than DFA. As the performance of the tests may vary, the combination of two or more techniques may increase diagnostic sensitivity favoring the diagnosis of co-infections, early introduction of antiviral therapy and implementation of appropriate measures.

Recém-nascidos no serviço de urgência pediátrica: casuística de um ano

Introdução: Os serviços de urgência pediátrica são ambientes particularmente deletérios para os recém-nascidos. A identifica - ção precoce da doença neste grupo é fundamental, uma vez que o atraso diagnóstico pode estar associado a consequências graves. A maioria dos sistemas de triagem utilizados nos serviços de urgência pediátrica não possui algoritmos específicos para os recém-nascidos. Este estudo teve como objetivos caracterizar os recém-nascidos que recorreram ao serviço de urgência pediátrica, analisar a sua categorização pelo Sistema de Triagem de Manchester e identificar fatores de risco associados ao internamento. Métodos: Estudo retrospetivo efetuado pela análise dos dados de recém-nascidos admitidos no serviço de urgência pediátrica no ano de 2012. Resultados: Foram incluídos 779 recém-nascidos com idade média de 16,78 dias. Os principais diagnósticos de admissão foram as infeções respiratórias (21,9%) e a cólica do lactente (21%). Ficaram internados 22,2%, sendo os principais motivos as infe - ções respiratórias baixas (19,7%), os episódios de apparent life threatening event (15%) e as gastroenterites agudas (10,8%). A presença de hipoxemia e a realização de exames complementares no serviço de urgência pediátrica associaram-se a maior taxa de internamento (p = 0,001), assim como a atribuição de nível de prioridade “urgente”, “muito urgente” ou “emergente” pelo Sistema de Triagem de Manchester (p = 0,001). Discussão: O recurso dos recém-nascidos ao serviço de urgência pediátrica neste hospital ocorre maioritariamente por situa- ções de doença aguda. Os diagnósticos de admissão mais frequentes apresentam pouca gravidade clínica, já que contribuem pouco para o número de internamentos. Verifica-se uma correlação entre o nível de prioridade atribuído pelo Sistema de Triagem de Manchester e a necessidade de internamento neste grupo etário.

COMPARISON BETWEEN AUTOMATED SYSTEM AND PCR-BASED METHOD FOR IDENTIFICATION AND ANTIMICROBIAL SUSCEPTIBILITY PROFILE OF CLINICAL Enterococcus spp

Enterococci are increasingly responsible for nosocomial infections worldwide. This study was undertaken to compare the identification and susceptibility profile using an automated MicrosScan system, PCR-based assay and disk diffusion assay of Enterococcus spp. We evaluated 30 clinical isolates of Enterococcus spp. Isolates were identified by MicrosScan system and PCR-based assay. The detection of antibiotic resistance genes (vancomycin, gentamicin, tetracycline and erythromycin) was also determined by PCR. Antimicrobial susceptibilities to vancomycin (30 µg), gentamicin (120 µg), tetracycline (30 µg) and erythromycin (15 µg) were tested by the automated system and disk diffusion method, and were interpreted according to the criteria recommended in CLSI guidelines. Concerning Enterococcus identification the general agreement between data obtained by the PCR method and by the automatic system was 90.0% (27/30). For all isolates of E. faecium and E. faecalis we observed 100% agreement. Resistance frequencies were higher in E. faecium than E. faecalis. The resistance rates obtained were higher for erythromycin (86.7%), vancomycin (80.0%), tetracycline (43.35) and gentamicin (33.3%). The correlation between disk diffusion and automation revealed an agreement for the majority of the antibiotics with category agreement rates of > 80%. The PCR-based assay, the van(A) gene was detected in 100% of vancomycin resistant enterococci. This assay is simple to conduct and reliable in the identification of clinically relevant enterococci. The data obtained reinforced the need for an improvement of the automated system to identify some enterococci.

Algorithms for information extraction and signal annotation on long-term biosignals using clustering techniques

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

MOLECULAR IDENTIFICATION OF Bartonella henselae IN A SERONEGATIVE CAT SCRATCH DISEASE PATIENT WITH AIDS IN RIO DE JANEIRO, BRAZIL

Bartonella henselae is associated with a wide spectrum of clinical manifestations, including cat scratch disease, endocarditis and meningoencephalitis, in immunocompetent and immunocompromised patients. We report the first molecularly confirmed case of B. henselae infection in an AIDS patient in state of Rio de Janeiro, Brazil. Although DNA sequence of B. henselae has been detected by polymerase chain reaction in a lymph node biopsy, acute and convalescent sera were nonreactive.

Anopheles (Kerteszia) cruzii (DIPTERA: CULICIDAE) IN PERIDOMICILIARY AREA DURING ASYMPTOMATIC MALARIA TRANSMISSION IN THE ATLANTIC FOREST: MOLECULAR IDENTIFICATION OF BLOOD-MEAL SOURCES INDICATES HUMANS AS PRIMARY INTERMEDIATE HOSTS

Anopheles (Kerteszia) cruzii has been implicated as the primary vector of human and simian malarias out of the Brazilian Amazon and specifically in the Atlantic Forest regions. The presence of asymptomatic human cases, parasite-positive wild monkeys and the similarity between the parasites infecting them support the discussion whether these infections can be considered as a zoonosis. Although many aspects of the biology of An. cruzii have already been addressed, studies conducted during outbreaks of malaria transmission, aiming at the analysis of blood feeding and infectivity, are missing in the Atlantic Forest. This study was conducted in the location of Palestina, Juquitiba, where annually the majority of autochthonous human cases are notified in the Atlantic Forest of the state of São Paulo. Peridomiciliary sites were selected for collection of mosquitoes in a perimeter of up to 100 m around the residences of human malaria cases. The mosquitoes were analyzed with the purpose of molecular identification of blood-meal sources and to examine the prevalence of Plasmodium. A total of 13,441 females of An. (Ker.) cruzii were collected. The minimum infection rate was calculated at 0.03% and 0.01%, respectively, for P. vivax and P. malariae and only human blood was detected in the blood-fed mosquitoes analyzed. This data reinforce the hypothesis that asymptomatic human carriers are the main source of anopheline infection in the peridomiciliary area, making the probability of zoonotic transmission less likely to happen.

IDENTIFICATION OF Pseudomonas spp. AS AMOEBA-RESISTANT MICROORGANISMS IN ISOLATES OF Acanthamoeba

Acanthamoeba is a “Trojan horse” of the microbial world. The aim of this study was to identify the presence of Pseudomonas as an amoeba-resistant microorganism in 12 isolates of Acanthamoeba. All isolates showed the genus Pseudomonas spp. as amoeba-resistant microorganisms. Thus, one can see that the Acanthamoeba isolates studied are hosts of Pseudomonas.

Real-time Task-Splitting scheduling algorithms framework

Nos dias de hoje, os sistemas de tempo real crescem em importância e complexidade. Mediante a passagem do ambiente uniprocessador para multiprocessador, o trabalho realizado no primeiro não é completamente aplicável no segundo, dado que o nível de complexidade difere, principalmente devido à existência de múltiplos processadores no sistema. Cedo percebeu-se, que a complexidade do problema não cresce linearmente com a adição destes. Na verdade, esta complexidade apresenta-se como uma barreira ao avanço científico nesta área que, para já, se mantém desconhecida, e isto testemunha-se, essencialmente no caso de escalonamento de tarefas. A passagem para este novo ambiente, quer se trate de sistemas de tempo real ou não, promete gerar a oportunidade de realizar trabalho que no primeiro caso nunca seria possível, criando assim, novas garantias de desempenho, menos gastos monetários e menores consumos de energia. Este último fator, apresentou-se desde cedo, como, talvez, a maior barreira de desenvolvimento de novos processadores na área uniprocessador, dado que, à medida que novos eram lançados para o mercado, ao mesmo tempo que ofereciam maior performance, foram levando ao conhecimento de um limite de geração de calor que obrigou ao surgimento da área multiprocessador. No futuro, espera-se que o número de processadores num determinado chip venha a aumentar, e como é óbvio, novas técnicas de exploração das suas inerentes vantagens têm de ser desenvolvidas, e a área relacionada com os algoritmos de escalonamento não é exceção. Ao longo dos anos, diferentes categorias de algoritmos multiprocessador para dar resposta a este problema têm vindo a ser desenvolvidos, destacando-se principalmente estes: globais, particionados e semi-particionados. A perspectiva global, supõe a existência de uma fila global que é acessível por todos os processadores disponíveis. Este fato torna disponível a migração de tarefas, isto é, é possível parar a execução de uma tarefa e resumir a sua execução num processador distinto. Num dado instante, num grupo de tarefas, m, as tarefas de maior prioridade são selecionadas para execução. Este tipo promete limites de utilização altos, a custo elevado de preempções/migrações de tarefas. Em contraste, os algoritmos particionados, colocam as tarefas em partições, e estas, são atribuídas a um dos processadores disponíveis, isto é, para cada processador, é atribuída uma partição. Por essa razão, a migração de tarefas não é possível, acabando por fazer com que o limite de utilização não seja tão alto quando comparado com o caso anterior, mas o número de preempções de tarefas decresce significativamente. O esquema semi-particionado, é uma resposta de caráter hibrido entre os casos anteriores, pois existem tarefas que são particionadas, para serem executadas exclusivamente por um grupo de processadores, e outras que são atribuídas a apenas um processador. Com isto, resulta uma solução que é capaz de distribuir o trabalho a ser realizado de uma forma mais eficiente e balanceada. Infelizmente, para todos estes casos, existe uma discrepância entre a teoria e a prática, pois acaba-se por se assumir conceitos que não são aplicáveis na vida real. Para dar resposta a este problema, é necessário implementar estes algoritmos de escalonamento em sistemas operativos reais e averiguar a sua aplicabilidade, para caso isso não aconteça, as alterações necessárias sejam feitas, quer a nível teórico quer a nível prá

Multicore Scheduling of Real-Time Irregular Parallel Algorithms in Linux

Face à estagnação da tecnologia uniprocessador registada na passada década, aos principais fabricantes de microprocessadores encontraram na tecnologia multi-core a resposta `as crescentes necessidades de processamento do mercado. Durante anos, os desenvolvedores de software viram as suas aplicações acompanhar os ganhos de performance conferidos por cada nova geração de processadores sequenciais, mas `a medida que a capacidade de processamento escala em função do número de processadores, a computação sequencial tem de ser decomposta em várias partes concorrentes que possam executar em paralelo, para que possam utilizar as unidades de processamento adicionais e completar mais rapidamente. A programação paralela implica um paradigma completamente distinto da programação sequencial. Ao contrário dos computadores sequenciais tipificados no modelo de Von Neumann, a heterogeneidade de arquiteturas paralelas requer modelos de programação paralela que abstraiam os programadores dos detalhes da arquitectura e simplifiquem o desenvolvimento de aplicações concorrentes. Os modelos de programação paralela mais populares incitam os programadores a identificar instruções concorrentes na sua lógica de programação, e a especificá-las sob a forma de tarefas que possam ser atribuídas a processadores distintos para executarem em simultâneo. Estas tarefas são tipicamente lançadas durante a execução, e atribuídas aos processadores pelo motor de execução subjacente. Como os requisitos de processamento costumam ser variáveis, e não são conhecidos a priori, o mapeamento de tarefas para processadores tem de ser determinado dinamicamente, em resposta a alterações imprevisíveis dos requisitos de execução. `A medida que o volume da computação cresce, torna-se cada vez menos viável garantir as suas restrições temporais em plataformas uniprocessador. Enquanto os sistemas de tempo real se começam a adaptar ao paradigma de computação paralela, há uma crescente aposta em integrar execuções de tempo real com aplicações interativas no mesmo hardware, num mundo em que a tecnologia se torna cada vez mais pequena, leve, ubíqua, e portável. Esta integração requer soluções de escalonamento que simultaneamente garantam os requisitos temporais das tarefas de tempo real e mantenham um nível aceitável de QoS para as restantes execuções. Para tal, torna-se imperativo que as aplicações de tempo real paralelizem, de forma a minimizar os seus tempos de resposta e maximizar a utilização dos recursos de processamento. Isto introduz uma nova dimensão ao problema do escalonamento, que tem de responder de forma correcta a novos requisitos de execução imprevisíveis e rapidamente conjeturar o mapeamento de tarefas que melhor beneficie os critérios de performance do sistema. A técnica de escalonamento baseado em servidores permite reservar uma fração da capacidade de processamento para a execução de tarefas de tempo real, e assegurar que os efeitos de latência na sua execução não afectam as reservas estipuladas para outras execuções. No caso de tarefas escalonadas pelo tempo de execução máximo, ou tarefas com tempos de execução variáveis, torna-se provável que a largura de banda estipulada não seja consumida por completo. Para melhorar a utilização do sistema, os algoritmos de partilha de largura de banda (capacity-sharing) doam a capacidade não utilizada para a execução de outras tarefas, mantendo as garantias de isolamento entre servidores. Com eficiência comprovada em termos de espaço, tempo, e comunicação, o mecanismo de work-stealing tem vindo a ganhar popularidade como metodologia para o escalonamento de tarefas com paralelismo dinâmico e irregular. O algoritmo p-CSWS combina escalonamento baseado em servidores com capacity-sharing e work-stealing para cobrir as necessidades de escalonamento dos sistemas abertos de tempo real. Enquanto o escalonamento em servidores permite partilhar os recursos de processamento sem interferências a nível dos atrasos, uma nova política de work-stealing que opera sobre o mecanismo de capacity-sharing aplica uma exploração de paralelismo que melhora os tempos de resposta das aplicações e melhora a utilização do sistema. Esta tese propõe uma implementação do algoritmo p-CSWS para o Linux. Em concordância com a estrutura modular do escalonador do Linux, ´e definida uma nova classe de escalonamento que visa avaliar a aplicabilidade da heurística p-CSWS em circunstâncias reais. Ultrapassados os obstáculos intrínsecos `a programação da kernel do Linux, os extensos testes experimentais provam que o p-CSWS ´e mais do que um conceito teórico atrativo, e que a exploração heurística de paralelismo proposta pelo algoritmo beneficia os tempos de resposta das aplicações de tempo real, bem como a performance e eficiência da plataforma multiprocessador.

IDENTIFICATION OF Leishmania infantum IN PUERTO IGUAZÚ, MISIONES, ARGENTINA

 The emergence of zoonotic visceral leishmaniasis (ZVL) in Latin America is a growing public health problem. The urbanization of ZVL has been observed in different countries around the world, and there are a growing number of reports drawing attention to the emergence of this infection in new locations, as well as its increase in previously established areas of endemicity. In the city of Posadas, Misiones province, Northeastern Argentina, the transmission of ZVL associated with canines and Lutzomyia longipalpis was first reported in 2006. In the city of Puerto Iguazú, also in Misiones province, the first human case of ZVL was reported in February 2014. From 209 surveyed dogs, 15 (7.17%) were identified as positive by serological and/or parasitological methods. Amplification was observed in 14 samples and in all cases the species implicated was Leishmania infantum. To the authors’ knowledge, this is the first molecular characterization of L. infantum from dogs in this area.

MOLECULAR IDENTIFICATION AND ANTIMICROBIAL RESISTANCE PATTERN OF SEVEN CLINICAL ISOLATES OF Nocardia spp. IN BRAZIL

Nocardia is a ubiquitous microorganism related to pyogranulomatous infection, which is difficult to treat in humans and animals. The occurrence of the disease is on the rise in many countries due to an increase in immunosuppressive diseases and treatments. This report of cases from Brazil presents the genotypic characterization and the antimicrobial susceptibility pattern using the disk-diffusion method and inhibitory minimal concentration with E-test® strips. In summary, this report focuses on infections in young adult men, of which three cases were cutaneous, two pulmonary, one neurological and one systemic. The pulmonary, neurological and systemic cases were attributed to immunosuppressive diseases or treatments. Sequencing analysis of the 16S rRNA segments (1491 bp) identified four isolates of Nocardia farcinica, two isolates of Nocardia nova and one isolate of Nocardia asiatica. N. farcinica was involved in two cutaneous, one systemic and other pulmonary cases; N. nova was involved in one neurological and one pulmonary case; and Nocardia asiatica in one cutaneous case. The disk-diffusion antimicrobial susceptibility test showed that the most effective antimicrobials were amikacin (100%), amoxicillin/clavulanate (100%), cephalexin (100%) and ceftiofur (100%), while isolates had presented most resistance to gentamicin (43%), sulfamethoxazole/trimethoprim (43%) and ampicillin (29%). However, on the inhibitory minimal concentration test (MIC test), only one of the four isolates of Nocardia farcinica was resistant to sulfamethoxazole/trimethoprim.