Characterization of microbial populations in a wastewater treatment plant focusing on Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa

Dissertação de mestrado em Bioengenharia

Infecção de prótese vascular em cirurgia da aorta torácica: revisão da experiência e relato de caso tratado por técnica não convencional

Relatamos o caso de uma paciente de 37 anos de idade, que há cinco anos havia sido submetida à operação de Bental-de Bono em nosso serviço e retornou com dor de forte intensidade no toráx, sendo diagnosticada dissecção aguda de aorta do tipo III e tratada clinicamente. Um ano após esse episódio houve expansão dessa dissecção e a paciente foi submetida à cirurgia com interposição de prótese de dacron em aorta descendente. No pós-operatório imediato houve broncopneumonia esquerda e a paciente recebeu alta em boas condições e afebril. Após um mês da alta, retornou com febre e toxemia. Com diagnóstico de empiema pleural, foi submetida à toracotomia exploradora que não confirmou esse diagnóstico, havendo apenas intenso espessamento pleural. Quatro meses após a toracotomia exploradora, foram isolados Klebsiella pneumoniae e Enterobacter sp na hemocultura. A ressonância magnética revelou imagens compatíveis com infecção peri-prótese. Com esse quadro clínico e laboratorial foi indicada a remoção do enxerto e derivação axilo-bifemoral. A operação foi realizada com sucesso, a paciente recebeu alta em boas condições e continua fazendo controle ambulatorial e, atualmente, encontra-se com 57 meses de evolução sem complicações. São discutidos os métodos empregados para o diagnóstico e tratamento da infecção de prótese na cirurgia da aorta torácica.

Consecuencias del metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa : Respuestas adaptativas en microorganismos

Objetivos Generales: Mediante el abordaje experimental desde el punto de vista fisiológico, bioquímico y molecular se pretende conocer la respuesta adaptativa de P. aeruginosa frente a diferentes estímulos ambientales tales como osmolaridad, pH y distintos tipos de ayuno nutricional. Objetivos Específicos: Aspectos Bioquímicos a) Se continuarán los estudios de las propiedades cinéticas y fisicoquímicas de la fosforilcolina fosfatasa de P. aeruginosa. b) Se caracterizarán los sistemas de transporte en P. aeruginosa para: compuestos de amonio cuaternario (colina, betaína, carnitina, N-trimetillisina); aminoácidos básicos (lisina, arginina) y ácidos (glutámico); poliaminas y Pi. Se tratará de establecer la presencia o ausencia de proteínas unidoras periplásmicas para estos compuestos. c) Se tratará de establecer la relación entre el metabolismo de colina y otros compuestos de amonio cuaternario con el metabolismo del ácido glutámico y trealosa en P. aeruginosa crecidas en medios iso e hiperosmolares obtenidos con soluciones salinas y solutos no ionizables. d) Se tratará de establecer en P. aeruginosa el recambio o destino metabólico del Pi y colina que se produce cuando la bacteria se enfrenta a diferentes situaciones nutricionales y otros tipos de estímulos tales como pHs extremos y distinta osmolaridad, tanto a nivel de proteínas periplásmicas, citosólicas, de membranas interna y citosólica, fosfolípidos, glucofosfolípidos, glucolípidos y lipopolisacáridos (LPS) y compuestos fosforilados de bajo peso molecular, ej. acetilfosfato, alarmonas, etc. Aspectos Genéticos y Moleculares a) Se obtendrán mutantes de P. aeruginosa con fenotipos característicos relacionados con los puntos anteriores. (...) b) Se construirá la librería genómica de P. aeruginosa en cósmido, plásmido y cDNA. Posteriormente se pretende la identificación, clonado y secuenciación de los genes relacionados con: 1) La síntesis de la fosfatasa ácida, colinesterasa y PLC. 2) El transporte de compuestos de amonio cuaternario, teniendo en cuanta que, al menos para colina, existen dos componententes, uno de alta y otro de baja afinidad. 3) La síntesis de las enzimas responsables de la oxidación de colina hasta betaína, vía la formación de aldehído de betaína. (...) 4) La síntesis de las enzimas responsables de la degradación de betaína hasta glicina. (...) 5) La síntesis de las enzimas responsables del metabolismo de carnitina en condiciones de alta y baja osmolaridad. (...) 6) La adaptabilidad de la bacteria al pH en condiciones de baja osmolaridad. (...)

Regulación transcripcional y relación entre estructura y función de proteínas relacionadas con el metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa. Transcriptional regulation and relationship between structure and function of proteins related with the choline metabolism in Pseudomonas aeruginosa.

El objetivo general de este proyecto es dilucidar los mecanismos de acción a nivel molecular de enzimas y proteínas involucradas en el metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa, con énfasis en la identificación de residuos aminoacídicos críticos y regulación de la expresión de los genes en estudio. Los objetivos específicos que se palntean involucran abordajes bioquímicos y moleculares y serán llevados a cabo mediante técnicas de biología molecular y bioquímica (mutación sitio-dirigida, deleción génica, expresión y purificación de proteínas, fusión transcripcional a genes reporteros, etc). Planteo de hipótesis: las proteínas que se inducen por colina (fosforilcolina fosfatasa (PchP), fosfolipasa C (PlcH), acetilcolinestera (AchE), proteínas periplásmicas unidoras de colina (PUch) podrían compartir: a) una organización génica y responder a la regulación por proteínas regulatorias o a factores ambientales de manera similar; b) residuos aminoacídicos conservados que intervengan en la unión o interacción con diferentes ligandos, principalmente, colina. Para ello, se plantean los siguientes Objetivos Específicos: 1) identificar las zonas promotoras de los genes que codifican para PchP, PlcH, AchE y PUch, a fin de localizar posibles sitios de unión a proteínas reguladoras y los factores ambientales que afectan la actividad promotora. 2) determinar en las proteínas mencionadas los residuos aminoacídicos de importancia involucrados en la catálisis y en la interacción con ligandos, principalmente en la unión a compuestos de alquilamonio; 3) Se iniciarán estudios que demuestren la relación entre la inducción por colina de varios factores de patogenicidad la virulencia del microorganismo, empleando mutantes simples o múltiples en estos factores y como modelo de patogenicidad el nematodo C. elegans. A partir de los resultados obtenidos se pretende tener un conocimiento profundo sobre la regulación molecular y bioquímica de varias enzimas comprometidas en la patología que produce P. aeruginosa. Esto más el conocimiento de la fisiología de este microorganismo abre el camino para la búsqueda de posibles blancos de acción de drogas. Por otro lado, se espera tener un conocimiento integral sobre la regulación de la expresión de las actividades enzimáticas relacionadas con el metabolismo de colina y la respuesta de P. aeruginosa ante la presencia de compuestos de alquilamonio utilizados como nutrientes. Se espera conocer el papel que desempeña cada uno de los sitios de unión a los diferentes ligandos para el funcionamiento y control de las enzimas mencionadas y explicar el comportamiento diferencial de las enzimas frente a distintos sustratos y otros ligandos. El conocimiento de los sitios de unión a compuestos de alquilamonio permitirá encontrar esos dominios en diferentes proteínas del género Pseudomonas y otras bacterias Gram negativas. Desde el punto de vista evolutivo, se podrá comparar la similitud de los sitios de unión a colina entre proteínas de organismos eucariotas con procariotas (ej. PUch de bacterias Gram positivas, transportadores de colina, proteína C reactiva, AchE de eucariotas contra las encontradas en bacterias del género Pseudomonas, fosfolipasas A, C o D, etc.). Este proyecto permitirá concretar al menos dos tesis doctorales (Sanchez, Otero) más varios trabajos finales de grado (tesinas) que son y serán realizados por alumnos de la carrera de Microbiología en la UNRC. Les permitirá a los doctorandos y a los alumnos de grado adquirir una formación bastante integral ya que utilizarán herramientas de la fisiología general bacteriana, de la bioquímica clásica, de la biología molecular y de la bioinformática.

Respuesta adaptativa y degradación de compuestos de amonio cuaternarios sintéticos por Pseudomonas putida. Adaptative answer and degradation of quaternary ammonium compounds by Pseudomonas putida.

El objetivo de este trabajo es caracterizar la respuesta de P. putida frente a condiciones ambientales adversas dadas por la presencia del detergente catiónico tetradeciltrimetilamonio (TDTMA). El objetivo final que se persigue es el de utilizar este microorganismo como vehículo en procesos de biorremediación. El proyecto comprende aspectos relacionados con la degradación y con la respuesta adaptativa que le permiten a P. putida tolerar altas concentraciones del biocida. La degradación de TDTMA por P. putida involucra una actividad monooxigenasa, que produce trimetilamina (TMA) y tetradecilalcanal. Parte de la TMA producida es demetilada, por una TMAdehidrogenasa (TMADH), e utilizada por la bacteria como fuente de nitrógeno y parte es acumulada intracelularmente, inhibiendo el crecimiento bacteriano. Considerando la importancia de las oxigenasas y dehidrogenasas en la transformación química de compuestos recalcitrantes, se identificarán los genes responsables de la actividad monooxigenasa y de la TMADH, se caracterizarán las enzimas, lo que permitirá conocer, además, datos evolutivos de las mismas. Teniendo en cuenta que la acumulación intracelular TMA conduce a la degradación parcial del detergente, efecto contrarrestado por la adición de aluminio (Al), se investigarán si otros factores nutricionales participan en el control de la degradación de TDMA por P. putida. Se investigará si el regulador global NtrC, que se activa en respuesta a limitación de nitrógeno, participa en el metabolismo de TDTMA. Se prevé construir mutantes en los genes que codifican para monoxigenasa y TMADH y analizar la respuesta de estas cepas frente al estrés ocasionado por TDTMA y Al. En este proyecto se postula además que los cambios a nivel de fosfolípidos (PL) de membrana son una estrategia de P. putida para sobrevivir en presencia del TDTMA. Para concluir si fosfatidilglicerol es el principal responsable de la adaptación de P. putida frente al estrés ocasionado por TDTMA, se pretenden obtener mutantes afectadas en la biosíntesis de novo de PL, particularmente en cardiolipina sintasa. Paralelamente se estudiará si fosfolipasa D participa en la respuesta, lo que permitirá asignar un rol a esta enzima en procesos de señalización análogos a los que ocurren en organismos eucariotas. En presencia de TDTMA y Al, P. putida responde aumentando el contenido de fosfatidilcolina y posiblemente este PL actúe como un reservorio temporario del ión. Identificar en P. putida los genes que codifican para las enzimas responsables de su biosíntesis, particularmente fosfatidilcolina sintasa y/o fosfolípido N-metiltranferasa, conducirá a conocer el mecanismo por el cual fosfatidilcolina estaría involucrada en la respuesta a Al.

Producción de compuestos antimicrobianos por Pseudomonas nativas de la region de Córdoba. Production of antimicrobial compounds by native Pseudomonas from region of Cordoba.

La agricultura moderna se basa en el empleo de fertilizantes y pesticidas químicos para aumentar la productividad y para el control de enfermedades de los cultivos; sin embargo, existe una tendencia a disminuir su uso en la agricultura debido a los efectos negativos sobre la salud humana y el medio ambiente. Una estrategia alternativa al uso de agroquímicos es el empleo de microorganismos capaces de promover el crecimiento vegetal y/o actuar como agentes de biocontrol. A la hora de formular un inoculante se debe tener en cuenta que la cepa sea competitiva. A pesar de que se conoce poco sobre el rol de las bacteriocinas en el medio ambiente; se ha observado que bacterias productoras de bacteriocinas son más competitivas. Además estos metabolitos pueden ser utilizados también para el control biológico de bacterias patógenas. En el laboratorio se cuenta con cepas de Pseudomonas aislados de la rizósfera de cereales de la provincia de Córdoba. Pseudomonas sp. SF4c (cepa nativa de trigo), secreta una bacteriocina de alto peso molecular, aun no caracterizada. HIPOTESIS: El empleo de formulaciones en base a cepas nativas competitivas, altamente eficientes para la promoción del crecimiento vegetal y el control biológico permitirá disminuir el uso de agroquímicos incrementando la producción y/o calidad de los cultivos. Objetivos específicos: 1. Evaluar la capacidad de Pseudomonas nativas de inhibir el crecimiento de hongos fitopatógeno. 2. Analizar la producción de bacteriocinas en Pseudomonas spp. 3. Purificar parcialmente la bacteriocina secretada por Pseudomonas sp. SF4c. Para llevar a cabo este proyecto, - Se probará la capacidad de Pseudomonas de inhibir el crecimiento de hongos fitopatógenos en medio agar dextrosa papa. En las cepas biocontroladoras, se buscarán los genes implicados en la síntesis de metabolitos secundarios, mediante PCR usando primer específicos. - Se analizará la producción de bacteriocinas en Pseudomonas nativas. En las cepas bacteriocinogénicas se realizarán estudios adicionales para conocer la estabilidad de estos compuestos (sensibilidad a enzimas proteolíticas, calor, UV). -Se purificará la bacteriocina secretada por Pseudomonas sp. SF4C, mediante cromatografía de exclusión molecular, las fracciones recogidas serán analizados en geles de poliacrilamida. La identificación de la proteína será realizada por espectrometría de masa MALDI-TOF. Se espera encontrar dentro de la colección, cepas capaces de controlar el desarrollo de hongos fitopatógenos, dilucidar los mecanismos mediante el cual ejerce su efecto de biocontrol y avanzar en el conocimiento de nuevas bacteriocinas. A nivel industrial, existe en el futuro la posibilidad de que estas bacterias puedan ser utilizadas en la formulación de inoculantes para ser usados en la fertilización de cultivos de cereales que son de gran importancia económica para la región, y/o como agentes de control biológico.

Proteína C Reativa pré-operatória prediz infecção respiratória após cirurgia de revascularização miocárdica

FUNDAMENTO: Níveis elevados de proteína C reativa de alta sensibilidade (PCRas) na avaliação pré-operatória para cirurgia de revascularização do miocárdio (CRM) têm sido associados a maus desfechos no pós-operatório. OBJETIVO: Avaliar a associação entre níveis elevados de PCRas e os desfechos em curto prazo após cirurgia cardíaca. MÉTODOS: Coorte prospectivo com 331 pacientes submetidos à CRM com circulação extracorpórea (CEC) em nossa instituição. Os pacientes foram divididos em dois grupos de acordo com os níveis de PCRas, medidos antes da cirurgia: normal (grupo N), nível menor que 3 mg/l PCRas, e elevado (grupo A), nível maior ou igual a 3 mg/l PCRas. O grupo N apresentou uma sensibilidade e uma especificidade de 60% para a previsão de infecção respiratória, com uma aproximação de 90%. Os pacientes foram acompanhados durante o período em que permaneceram hospitalizados. RESULTADOS: A idade média foi de 60 anos, e 71,6% dos pacientes eram do sexo masculino. A PCRas estava elevada (grupo A) em 144 pacientes (43,5%). A mortalidade hospitalar foi de 4,8%, e as complicações mais frequentes nos dois grupos foram: infecções em geral (18%), infecções respiratórias (16%), fibrilação atrial (15%) e infarto agudo do miocárdio (7,6%). A incidência de infecções pós-operatórias gerais foi de 14,4% no grupo N e de 23,6% no grupo A (p = 0,046). As infecções respiratórias também foram mais frequentes no grupo A (21,5% vs. 11,8%; p = 0,024). As análises multivariadas mostraram que o nível de PCRas representou um preditor independente para a infecção respiratória no pós-operatório (RC = 2,08, CI de 95% = 1,14 - 3,79). CONCLUSÃO: O alto nível de PCRas no pré-operatório é um preditor independente para infecções respiratórias no período de médio prazo do pós-operatório de cirurgia de revascularização do miocárdio eletiva.

Terapia antirretroviral altamente eficaz para infecção pelo vírus da imunodeficiência humana aumenta a rigidez aórtica

FUNDAMENTO: Sabe-se que a terapia antirretroviral altamente potente para Aids reconhecida aumenta o risco cardiovascular, mas os efeitos dos agentes antirretrovirais de acordo com o gênero ainda são desconhecidos. OBJETIVO: O presente estudo avaliou o impacto do tratamento para o vírus da imunodeficiência humana (HIV) na rigidez aórtica de acordo com o gênero. MÉTODOS: Foram recrutados 28 pacientes com Aids submetidos à terapia antirretroviral altamente potente (HAART), 28 pacientes infectados pelo HIV virgens de tratamento, 44 pacientes com diabetes tipo 2, e 30 controles. A rigidez aórtica foi determinada pela medição da Velocidade da Onda de Pulso (VOP), utilizando um equipamento automático validado e não invasivo. RESULTADOS: Os resultados médios brutos da VOP (e intervalo de confiança de 95%) para participantes nos grupos terapia antirretroviral potente, HIV virgem de tratamento, diabéticos, e controles foram 9,77 m/s (9,17-10,36), 9,00 m/s (8,37-9,63), 9,90 m/s (9,32-10,49) e 9,28 m/s (8,61-9,95), respectivamente, para os homens (p de tendência = 0,14) e 9,61 m/s (8,56-10,66), 8,45 m/s (7,51-9,39), 9,83 (9,21-10,44) e 7,79 m/s (6,99-8,58), respectivamente, para as mulheres (p valor de tendência < 0,001). Análises post-hoc revelaram uma diferença significativa entre os valores médios de VOP no grupo com HAART e controles em mulheres (p < 0,01). Ajustes para as demais covariáveis potenciais, incluindo pressão arterial sistólica e diabetes, não alteraram esses resultados. Os achados indicam que o impacto do tratamento com HAART na rigidez aórtica foi amplificado nas mulheres com hipertensão, dislipidemia e síndrome metabólica. CONCLUSÃO: Agentes antirretrovirais potentes utilizados no tratamento da infecção pelo HIV aumentam a rigidez da aorta, especialmente em mulheres com maior risco cardiovascular.

As manifestações de ECG do maior surto da doença de Chagas devido a infecção oral na América Latina

FUNDAMENTO: A doença de Chagas afeta mais de 15 milhões de pessoas em todo o mundo. Embora a transmissão vetorial tenha diminuído, a transmissão oral tornou-se relevante. Recentemente, nosso grupo publicou as características clínicas e epidemiológicas do maior surto relatado até hoje da doença de Chagas transmitida oralmente. OBJETIVO: Descrever alterações eletrocardiográficas que ocorrem na população de estudo durante o surto causado pela ingestão de suco de goiaba contaminado. MÉTODOS: Avaliamos 103 casos positivos, dos quais 76 (74%) tinham <18 anos de idade (média das idades: 9,1 ± 3,1 anos) e 27 (26%) tinham >18 anos (média das idades: 46 ± 11,8 anos). Todos os pacientes foram submetidos a avaliações clínicas e ECG. Caso os pacientes apresentassem palpitações ou alterações evidentes do ritmo na linha basal, o monitoramento de ECG ambulatorial seria realizado. RESULTADOS: Um total de 68 casos(66%;53 crianças e15 adultos) apresentaram anormalidades no ECG. Além disso, 69,7% (53/76) daqueles com idade < 18anos e 56% (15/27) daqueles com idade >18 anos apresentaram alguma alteração no ECG(p = ns). Anormalidades de ST-T foram observadas em 37,86% casos (39/103) e arritmias foram evidente sem 28,16% casos(29/103). Alterações de ST ocorreram em 72% daqueles com idade < 18 anos em comparação aos de > 18 anos (p < 0,0001). CONCLUSÃO: Este estudo relata o maior número de casos no mesmo surto de doença de Chagas causada por contaminação oral, com ECGs relatados. As alterações no ECG que sugerem miocardite aguda e arritmias foram as anormalidades encontradas com maior frequência.

Algumas exigências metabólicas de Pseudomonas denitrificans

Para estudos da bioquímica da desnitrificação os desnitrificadores são cultivados em meio parcialmente sintético, com extrato de levedura ou de carne ou ainda peptona. Procurou-se então um meio de cultura completamente sintético no qual P. denitrificans pudesse desenvolver-se e fazer desnitrificação. Para tanto, células de um "strain" dessa bactéria foram crescidas durantes, 24 e 48 horas em tubos de ensaio contendo 10 ml de meio de cultura consistindo de succinato de sódio, nitrato de potássio, extrato de levedura o tampão de fosfato 1M, valôr pH 6,8. Dêsse meio (controle) 0,1 ml foi inoculado em 10 ml do meio de cultura em estudo, mantido então em condições parcialmente anaeróbicas. Após 24 horas uma alíquota foi retirada e suspensa em água destilada e a turbidês lida em espectrofotômetro Beckman, a 420 my. Os dados obtidos após longa série de ensaios permitiram concluir que a fim de se obter em 48 horas um crescimento da mesma ordem que o obtido com o meio controle, o meio de cultura sintético deve conter micronutrientes (Zn, Fe, Mn, Cu, Co, B e Mo, em EDTA), sulfato de sódio, sulfato de magnésio e ácido glutâmico, além de KNO3, succinato e tampão de fosfato.