Echinococcus multilocularis Detection in Live Eurasian Beavers (Castor fiber) Using a Combination of Laparoscopy and Abdominal Ultrasound under Field Conditions.

Echinococcus multilocularis is an important pathogenic zoonotic parasite of health concern, though absent in the United Kingdom. Eurasian beavers (Castor fiber) may act as a rare intermediate host, and so unscreened wild caught individuals may pose a potential risk of introducing this parasite to disease-free countries through translocation programs. There is currently no single definitive ante-mortem diagnostic test in intermediate hosts. An effective non-lethal diagnostic, feasible under field condition would be helpful to minimise parasite establishment risk, where indiscriminate culling is to be avoided. This study screened live beavers (captive, n = 18 or wild-trapped in Scotland, n = 12) and beaver cadavers (wild Scotland, n = 4 or Bavaria, n = 11), for the presence of E. multilocularis. Ultrasonography in combination with minimally invasive surgical examination of the abdomen by laparoscopy was viable under field conditions for real-time evaluation in beavers. Laparoscopy alone does not allow the operator to visualize the parenchyma of organs such as the liver, or inside the lumen of the gastrointestinal tract, hence the advantage of its combination with abdominal ultrasonography. All live beavers and Scottish cadavers were largely unremarkable in their haematology and serum biochemistry with no values suspicious for liver pathology or potentially indicative of E. multilocularis infection. This correlated well with ultrasound, laparoscopy, and immunoblotting, which were unremarkable in these individuals. Two wild Bavarian individuals were suspected E. multilocularis positive at post-mortem, through the presence of hepatic cysts. Sensitivity and specificity of a combination of laparoscopy and abdominal ultrasonography in the detection of parasitic liver cyst lesions was 100% in the subset of cadavers (95%Confidence Intervals 34.24-100%, and 86.7-100% respectively). For abdominal ultrasonography alone sensitivity was only 50% (95%CI 9.5-90.6%), with specificity being 100% (95%CI 79.2-100%). For laparoscopy alone sensitivity was 100% (95% CI 34.2-100%), with specificity also being 100% (95% CI 77.2-100%). Further immunoblotting, PCR and histopathological examination revealed one individual positive for E. multilocularis, whilst the other individual was positive for Taenia martis.

Systematic interpretation of molecular beacon polymerase chain reaction for identifying rpoB mutations in Mycobacterium tuberculosis isolates with mixed resistant and susceptible bacteria

Detection of multidrug-resistant tuberculosis (MDR-TB), a frequent cause of treatment failure, takes 2 or more weeks to identify by culture. RIF-resistance is a hallmark of MDR-TB, and detection of mutations in the rpoB gene of Mycobacterium tuberculosis using molecular beacon probes with real-time quantitative polymerase chain reaction (qPCR) is a novel approach that takes ≤2 days. However, qPCR identification of resistant isolates, particularly for isolates with mixed RIF-susceptible and RIF-resistant bacteria, is reader dependent and limits its clinical use. The aim of this study was to develop an objective, reader-independent method to define rpoB mutants using beacon qPCR. This would facilitate the transition from a research protocol to the clinical setting, where high-throughput methods with objective interpretation are required. For this, DNAs from 107 M. tuberculosis clinical isolates with known susceptibility to RIF by culture-based methods were obtained from 2 regions where isolates have not previously been subjected to evaluation using molecular beacon qPCR: the Texas–Mexico border and Colombia. Using coded DNA specimens, mutations within an 81-bp hot spot region of rpoB were established by qPCR with 5 beacons spanning this region. Visual and mathematical approaches were used to establish whether the qPCR cycle threshold of the experimental isolate was significantly higher (mutant) compared to a reference wild-type isolate. Visual classification of the beacon qPCR required reader training for strains with a mixture of RIF-susceptible and RIF-resistant bacteria. Only then had the visual interpretation by an experienced reader had 100% sensitivity and 94.6% specificity versus RIF-resistance by culture phenotype and 98.1% sensitivity and 100% specificity versus mutations based on DNA sequence. The mathematical approach was 98% sensitive and 94.5% specific versus culture and 96.2% sensitive and 100% specific versus DNA sequence. Our findings indicate the mathematical approach has advantages over the visual reading, in that it uses a Microsoft Excel template to eliminate reader bias or inexperience, and allows objective interpretation from high-throughput analyses even in the presence of a mixture of RIF-resistant and RIF-susceptible isolates without the need for reader training.^

Detección de Xanthomonas cucurbitae (Bryan) Vauterin et al. afectando frutos de zapallo coreano en Mendoza y San Juan, Argentina

Durante las campañas 2007/08 y 2008/09, en explotaciones comerciales de zapallo coreano (Cucurbita moschata Duch) de las zonas hortícolas de Mendoza y San Juan, se observaron sobre los frutos numerosas lesiones circulares, de 3 a 6 mm de diámetro, de aspecto húmedo, algo deprimidas hacia el centro, con un exudado gomoso color ámbar. Cuando las lesiones superficiales se unían, se desarrollaba una podredumbre gelatinosa hacia el interior de los tejidos, que podía profundizar hasta la cavidad seminal. El resultado final de la afección era una podredumbre seca y costrosa, que abarcaba gran parte del fruto, inutilizándolo para ser comercializado. En follaje también se observaron síntomas de la enfermedad, como manchas cloróticas angulares de 2 a 3 mm de lado, que en ocasiones se fusionaban. El objetivo del presente trabajo fue determinar la etiología de la enfermedad. Para ello, se tomaron y analizaron muestras de frutos y hojas afectadas, durante ambas temporadas. Se concluyó que la sintomatología es causada por una bacteria, que de acuerdo con los estudios morfobioquímicos y patogénicos es Xanthomonas cucurbitae (Bryan) Vauterin et al. Esta investigación constituye la primera cita de este patógeno afectando frutos en Argentina.

Specific cleavage of chromosomal and plasmid DNA strands in gram-positive and gram-negative bacteria can be detected with nucleotide resolution

A sensitive and precise in vitro technique for detecting DNA strand discontinuities produced in vivo has been developed. The procedure, a form of runoff DNA synthesis on molecules released from lysed bacterial cells, mapped precisely the position of cleavage of the plasmid pMV158 leading strand origin in Streptococcus pneumoniae and the site of strand scission, nic, at the transfer origins of F and the F-like plasmid R1 in Escherichia coli. When high frequency of recombination strains of E. coli were examined, DNA strand discontinuities at the nic positions of the chromosomally integrated fertility factors were also observed. Detection of DNA strand scission at the nic position of F DNA in the high frequency of recombination strains, as well as in the episomal factors, was dependent on sexual expression from the transmissable element, but was independent of mating. These results imply that not only the transfer origins of extrachromosomal F and F-like fertility factors, but also the origins of stably integrated copies of these plasmids, are subject to an equilibrium of cleavage and ligation in vivo in the absence of DNA transfer.

Identification of a structural determinant for resistance to β-lactam antibiotics in Gram-positive bacteria

Streptococcus pneumoniae is the main causal agent of pathologies that are increasingly resistant to antibiotic treatment. Clinical resistance of S. pneumoniae to β-lactam antibiotics is linked to multiple mutations of high molecular mass penicillin-binding proteins (H-PBPs), essential enzymes involved in the final steps of bacterial cell wall synthesis. H-PBPs from resistant bacteria have a reduced affinity for β-lactam and a decreased hydrolytic activity on substrate analogues. In S. pneumoniae, the gene coding for one of these H-PBPs, PBP2x, is located in the cell division cluster (DCW). We present here structural evidence linking multiple β-lactam resistance to amino acid substitutions in PBP2x within a buried cavity near the catalytic site that contains a structural water molecule. Site-directed mutation of amino acids in contact with this water molecule in the “sensitive” form of PBP2x produces mutants similar, in terms of β-lactam affinity and substrate hydrolysis, to altered PBP2x produced in resistant clinical isolates. A reverse mutation in a PBP2x variant from a clinically important resistant clone increases the acylation efficiency for β-lactams and substrate analogues. Furthermore, amino acid residues in contact with the structural water molecule are conserved in the equivalent H-PBPs of pathogenic Gram-positive cocci. We suggest that, probably via a local structural modification, the partial or complete loss of this water molecule reduces the acylation efficiency of PBP2x substrates to a point at which cell wall synthesis still occurs, but the sensitivity to therapeutic concentrations of β-lactam antibiotics is lost.

Archaeal-type lysyl-tRNA synthetase in the Lyme disease spirochete Borrelia burgdorferi

Lysyl-tRNAs are essential for protein biosynthesis by ribosomal mRNA translation in all organisms. They are synthesized by lysyl-tRNA synthetases (EC 6.1.1.6), a group of enzymes composed of two unrelated families. In bacteria and eukarya, all known lysyl-tRNA synthetases are subclass IIc-type aminoacyl-tRNA synthetases, whereas some archaea have been shown to contain an unrelated class I-type lysyl-tRNA synthetase. Examination of the preliminary genomic sequence of the bacterial pathogen Borrelia burgdorferi, the causative agent of Lyme disease, indicated the presence of an open reading frame with over 55% similarity at the amino acid level to archaeal class I-type lysyl-tRNA synthetases. In contrast, no coding region with significant similarity to any class II-type lysyl-tRNA synthetase could be detected. Heterologous expression of this open reading frame in Escherichia coli led to the production of a protein with canonical lysyl-tRNA synthetase activity in vitro. Analysis of B. burgdorferi mRNA showed that the lysyl-tRNA synthetase-encoding gene is highly expressed, confirming that B. burgdorferi contains a functional class I-type lysyl-tRNA synthetase. The detection of an archaeal-type lysyl-tRNA synthetase in B. burgdorferi and other pathogenic spirochetes, but not to date elsewhere in bacteria or eukarya, indicates that the gene that encodes this enzyme has a common origin with its orthologue from the archaeal kingdom. This difference between the lysyl-tRNA synthetases of spirochetes and their hosts may be readily exploitable for the development of anti-spirochete therapeutics.

A new pathway for the secretion of virulence factors by bacteria: The flagellar export apparatus functions as a protein-secretion system

Biogenesis of the flagellum, a motive organelle of many bacterial species, is best understood for members of the Enterobacteriaceae. The flagellum is a heterooligomeric structure that protrudes from the surface of the cell. Its assembly initially involves the synthesis of a dedicated protein export apparatus that subsequently transports other flagellar proteins by a type III mechanism from the cytoplasm to the outer surface of the cell, where oligomerization occurs. In this study, the flagellum export apparatus was shown to function also as a secretion system for the transport of several extracellular proteins in the pathogenic bacterium Yersinia enterocolitica. One of the proteins exported by the flagellar secretion system was the virulence-associated phospholipase, YplA. These results suggest type III protein secretion by the flagellar system may be a general mechanism for the transport of proteins that influence bacterial–host interactions.

Acyl-homoserine lactone quorum sensing in Gram-negative bacteria: A signaling mechanism involved in associations with higher organisms

Recent advances in studies of bacterial gene expression have brought the realization that cell-to-cell communication and community behavior are critical for successful interactions with higher organisms. Species-specific cell-to-cell communication is involved in successful pathogenic or symbiotic interactions of a variety of bacteria with plant and animal hosts. One type of cell–cell signaling is acyl-homoserine lactone quorum sensing in Gram-negative bacteria. This type of quorum sensing represents a dedicated communication system that enables a given species to sense when it has reached a critical population density in a host, and to respond by activating expression of genes necessary for continued success in the host. Acyl-homoserine lactone signaling in the opportunistic animal and plant pathogen Pseudomonas aeruginosa is a model for the relationships among quorum sensing, pathogenesis, and community behavior. In the P. aeruginosa model, quorum sensing is required for normal biofilm maturation and for virulence. There are multiple quorum-sensing circuits that control the expression of dozens of specific genes that represent potential virulence loci.

Analysis of the genetic differences between Neisseria meningitidis and Neisseria gonorrhoeae: two closely related bacteria expressing two different pathogenicities.

We have investigated genetic differences between the closely related pathogenic Neisseria species, Neisseria meningitidis and Neisseria gonorrhoeae, as a novel approach to the elucidation of the genetic basis for their different pathogenicities. N. meningitidis is a major cause of cerebrospinal meningitis, whereas N. gonorrhoeae is the agent of gonorrhoea. The technique of representational difference analysis was adapted to the search for genes present in the meningococcus but absent from the gonococcus. The libraries achieved are comprehensive and specific in that they contain sequences corresponding to the presently identified meningococcus-specific genes (capsule, frp, rotamase, and opc) but lack genes more or less homologous between the two species, e.g., ppk and pilC1. Of 35 randomly chosen clones specific to N. meningitidis, DNA sequence analysis has confirmed that the large majority have no homology with published neisserial sequences. Mapping of the cloned DNA fragments onto the chromosome of N. meningitidis strain Z2491 has revealed a nonrandom distribution of meningococcus-specific sequences. Most of the genetic differences between the meningococcus and gonococcus appear to be clustered in three distinct regions, one of which (region 1) contains the capsule-related genes. Region 3 was found only in strains of serogroup A, whereas region 2 is present in a variety of meningococci belonging to different serogroups. At a time when bacterial genomes are being sequenced, we believe that this technique is a powerful tool for a rapid and directed analysis of the genetic basis of inter- or intraspecific phenotypic variations.

N2 fixation in marine heterotrophic bacteria: dynamics of environmental and molecular regulation.

Molecular and immunological techniques were used to examine N2 fixation in a ubiquitous heterotrophic marine bacterium, the facultative anaerobic Vibrio natriegens. When batch cultures were shifted from aerobic N-replete to anaerobic N-deplete conditions, transcriptional and post-translational regulation of N2 fixation was observed. Levels of nifHDK mRNA encoding the nitrogenase enzyme were highest at 140 min postshift and undetectable between 6 and 9 h later. Immunologically determined levels of nitrogenase enzyme (Fe protein) were highest between 6 and 15 h postshift, and nitrogenase activity peaked between 6 and 9 h postshift, declining by a factor of 2 after 12-15 h. Unlike their regulation in cyanobacteria, Fe protein and nitrogenase activity were present when nifHDK mRNA was absent in V. natriegens, indicating that nitrogenase is stored and stable under anaerobic conditions. Both nifHDK mRNA and Fe protein disappeared within 40 min after cultures were shifted from N2-fixing conditions (anaerobic, N-deplete) to non- N2-fixing conditions (aerobic, N-enriched) but reappeared when shifted to conditions favoring N2 fixation. Thus, unlike other N2-fixing heterotrophic bacteria, nitrogenase must be resynthesized after aerobic exposure in V. natriegens. Immunological detection based on immunoblot (Western) analysis and immunogold labeling correlated positively with nitrogenase activity; no localization of nitrogenase was observed. Because V. natriegens continues to fix N2 for many hours after anaerobic induction, this species may play an important role in providing "new" nitrogen in marine ecosystems.

Disparate responses to oxidative stress in saprophytic and pathogenic mycobacteria.

To persist in macrophages and in granulomatous caseous lesions, pathogenic mycobacteria must be equipped to withstand the action of toxic oxygen metabolites. In Gram-negative bacteria, the OxyR protein is a critical component of the oxidative stress response. OxyR is both a sensor of reactive oxygen species and a transcriptional activator, inducing expression of detoxifying enzymes such as catalase/hydroperoxidase and alkyl hydroperoxidase. We have characterized the responses of various mycobacteria to hydrogen peroxide both phenotypically and at the levels of gene and protein expression. Only the saprophytic Mycobacterium smegmatis induced a protective oxidative stress response analogous to the OxyR response of Gram-negative bacteria. Under similar conditions, the pathogenic mycobacteria exhibited a limited, nonprotective response, which in the case of Mycobacterium tuberculosis was restricted to induction of a single protein, KatG. We have also isolated DNA sequences homologous to oxyR and ahpC from M. tuberculosis and Mycobacterium avium. While the M. avium oxyR appears intact, the oxyR homologue of M. tuberculosis contains numerous deletions and frameshifts and is probably nonfunctional. Apparently the response of pathogenic mycobacteria to oxidative stress differs significantly from the inducible OxyR response of other bacteria.

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.

Influência da reutilização na biocompatibilidade de materiais médico-hospitalares de uso único

A prática da reutilização de produtos médico-hospitalares de uso único vem sendo aplicada desde meados da década de setenta. A principal razão que tem contribuído para disseminação desta conduta pelas instituições hospitalares radicadas tanto nos países em desenvolvimento como naqueles considerados ricos, tem sido a aparente economia de custos. Apesar dos riscos relacionados com a prática da reutilização, como reações pirogênicas, danos ocasionados por bactérias consideradas patogênicas em pacientes imunologicamente comprometidos, danos na integridade fisica dos produtos, assim como aumento do período de permanência dos pacientes no hospital, têm despertado o interesse em avaliar aspectos fisicos e biológicos dos produtos médico-hospitalares reutilizados. Baseando-se nestas considerações foram aplicados desafios com esporos de Bacillus Subtilis varo niger ATCC 9372 e endotoxina bacteriana E. coli 055:B5. Os produtos desafiados foram cateteres intravenosos, torneira três vias e tubos de traqueostomia. A possível presença microbiana foi investigada após contaminação intencional dos esporos de B. Subtillis (107 ufc/unid.) com submissão das unidades contaminadas à limpeza e posterior esterilização, utilizando óxido de etileno/CFC na proporção 12:88. Os ciclos de reprocessamentos simulados de produtos médico-hospitalares consistiram de contaminação de cada unidade teste com carga microbiana, lavagem com detergente enzimático, secagem e esterilização. Ao término de cada ciclo de reprocessamento foram separadas unidades representativas para avaliação por contagem microbiana (pour plate), testes de esterilidade por inoculação direta e indireta, citotoxidade por cultura de células e microscopia eletrônica de varredura. A eficiência da esterilidade foi avaliada tanto por contagem microbiana como pelos testes de esterilidade, que resultaram em níveis microbianos de 103 ufc/unid. e detecção de contaminação até o 6° ciclo de reprocessamento nos cateteres intravenosos, tubos de traqueostomia e torneiras três vias. A segurança dos reprocessamentos dos produtos médico-hospitalares foi avaliada pela cultura de células de fibroblastos de camundongo (NCTC clone 929), as quais não apresentaram toxicidade. Entretanto, os resultados obtidos durante microscopia eletrônica de varredura comprovaram presença de carga microbiana após 10° ciclo de reprocessamento, assim como danos na superficie polimérica. Durante desafio com endotoxina bacteriana, que consistiu em contaminar as unidades com 200 UE, secagem e exposição ao ciclo de esterilização com óxido de etileno/CFC (12:88), verificou-se que após ciclos de reprocessamentos simulados, totalizando dez ciclos, foi possível detectar valores de recuperação de endotoxina em torno de 100%. Os cateteres-guia que foram adquiridos em instituição hospitalar após quatro reutilizações, apresentaram níveis de contaminação de 105 ufc/unid., assim como presença de bactérias consideradas patogênicas em pacientes comprometidos imunologicamente, já a detecção de endotoxina bacteriana nestes cateteres não foi considerada significativa. Logo, as avaliações aplicadas nas unidades submetidas aos ciclos de reprocessamentos simulados, assim como nos cateteres-guia reprocessados e reutilizados quatro vezes, refletiram a realidade de algumas instituições no âmbito nacional e internacional que praticam a reutilização de produtos médico-hospitalares de uso-único. Os resultados obtidos vêm enfatizar objeções quanto à prática da reutilização, considerando que a ausência de segurança pode ocasionar em danos ao paciente.

Detecção de Enterococcus resistentes a vancomicina em criações comerciais de ovinos e caprinos das regiões centro-leste e nordeste do Estado de São Paulo

As exigências das condições higiênico-sanitárias na produção de animais de interesse zootécnico vêm aumentando progressivamente dada à necessidade de aliar-se produtividade a produtos de alta qualidade para atender a mercados consumidores cada vez mais exigentes. Nesse sentido, a utilização de antimicrobianos, tanto na profilaxia como na terapêutica, permanece como estratégia de controle para vários microrganismos patogênicos, de importância não apenas para a produção animal como também para a saúde humana, ainda que restrições ao uso indiscriminado desses produtos têm se intensificado. Não obstante, o uso excessivo desses produtos está associado à seleção de microrganismos resistentes nas áreas de produção. Por outro lado, investigações sobre circulação de cepas resistentes em rebanhos animais, até então restritas a populações humanas, ainda permanecem limitadas no Brasil. Bactérias do gênero Enterococcus, integrantes usuais da microbiota gastrointestinal animal e humana, são indicadoras ambientais de contaminação fecal e tem-se tornado objeto de preocupação em saúde pública e veterinária dada a ocorrência de cepas resistentes à vancomicina (VRE). O presente trabalho teve como objetivo isolar, quantificar e caracterizar VRE presentes em amostras fecais de ovinos oriundos de pequenas propriedades das regiões centro-leste e nordeste do estado de São Paulo. Para tanto, 132 amostras fecais foram coletadas diretamente do reto dos animais ou do piso das instalações. As amostras foram semeadas em ágar m-Enterococcus e subcultivadas em Ágar Bile Esculina acrescido de 6 µg/mL de vancomicina (ABEV), para confirmação de Enterococcus spp e detecção de cepas resistentes. Procedeu-se igualmente a observação da morfologia, características tintoriais, bioquímicas e moleculares. O número máximo de Enterococcus spp. encontrado foi de 2,6 × 105 e 1,70 × 105 UFC/g de fezes do ambiente e dos animais, respectivamente. Na caracterização bioquímica espécies mais prevalentes foram: Enterococcus faecalis e Vagococcus fluvialis. No ABEV, houve crescimento de colônias VRE em 33 das 84 amostras de ovinos-caprinos e em 21 das 48 amostras ambientais, representando, respectivamente 46,7% e 29,3% das amostras analisadas. A análise por multiplex PCR das 54 cepas VRE obtidas indicaram que 23 (43%), 22 (41%), 2 (3,5%) e 2 (3,5%) foram positivas, respectivamente, para os genes vanC2/C3, vanC1, vanA e vanB, sendo que para 5,3% dos isolados nenhum produto foi amplificado, sugerindo a possível ocorrência de genes dos demais grupos van conhecidos entre os isolados. Os resultados obtidos indicam, de forma inédita no país, a circulação de VRE em propriedades produtoras de ovinos e caprinos, sem ocorrência de manifestações clínicas aparentes nos animais, porém com possíveis riscos à saúde dos produtores e profissionais envolvidos, bem como a eventuais consumidores.

Development of PCR-based markers for detection of Leifsonia xyli subsp. xyli in fibrovascular fluid of infected sugarcane plants

DNA of Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx), the causal agent of ratoon stunting disease of sugarcane, was detected in the fibrovascular fluid of sugarcane plants using random amplified polymorphic DNA PCR-based amplification using two 10-mer oligonucleotide primers. The primers OPC-02 and OPC-11 produced Lxx-specific markers of approximately 800 bp and 1000 bp, respectively. A cloned DNA fragment from the 800 bp PCR product (pSKC2-800) hybridised to a single genomic DNA fragment from Lxx when used as a probe in Southern hybridisation. This cloned fragment did not hybridise to L. xyli subsp. cynodontis (Lxc), or L. xyli-like bacteria isolated from grasses in Australia, indicating the usefulness of this DNA fragment as a specific probe for Lxx. A cloned fragment from the 1000 bp PCR product ( pSKC11-1000) hybridised to three genomic fragments in Lxx isolates, one genomic fragment in two of the four isolates of L. xyli-like bacteria, and in two of the four isolates of Lxc isolated from the USA. These results indicate that L. xyli-like bacteria are more likely to be related to Lxc than Lxx. These probes did not hybridise to the DNA from strains of the species of Clavibacter, Rathayibacter, Acidovorax, Ralstonia, Pseudomonas and Xanthomonas tested. Two oligonucleotide primers (21-mer) designed from the pSKC2-800 sequences specifically amplified template DNA from Lxx and detected as few as 5 x 10(4) cells/mL in fibrovascular fluid from sugarcane plants infected with Lxx.