Enterococcus and biocides: mechanisms of tolerance and selection for vancomycin resistance

Dissertation presented to obtain a Doctoral degree in Biology, Instituto de Tecnologia Química e Biológica, Universidade Nova de Lisboa.

Heat stress adaptation in hyperthermophiles: bosynthesis of inositol-containing compatible solutes

Dissertation presented to obtain the Ph.D. degree in Biochemistry

Modelação numérica de uma caldeira doméstica a pellets

A biomassa é uma das fontes de energia renovável com maior potencial em Portugal, sendo a capacidade de produção de pellets de biomassa atualmente instalada superior a 1 milhão de toneladas/ano. Contudo, a maioria desta produção destina-se à exportação ou à utilização em centrais térmicas a biomassa, cujo crescimento tem sido significativo nos últimos anos, prevendo-se que a capacidade instalada em 2020 seja de aproximadamente 250 MW. O mercado português de caldeiras a pellets é bastante diversificado. O estudo que realizamos permitiu concluir que cerca de 90% das caldeiras existentes no mercado português têm potências inferiores a 60 kW, possuindo na sua maioria grelha fixa (81%), com sistema de ignição eléctrica (92%) e alimentação superior do biocombustível sólido (94%). O objetivo do presente trabalho foi o desenvolvimento de um modelo para simulação de uma caldeira a pellets de biomassa, que para além de permitir otimizar o projeto e operação deste tipo de equipamento, permitisse avaliar as inovações tecnológicas nesta área. Para tal recorreu-se o BiomassGasificationFoam, um código recentemente publicado, e escrito para utilização com o OpenFOAM, uma ferramenta computacional de acesso livre, que permite a simulação dos processos de pirólise, gasificação e combustão de biomassa. Este código, que foi inicialmente desenvolvido para descrever o processo de gasificação na análise termogravimétrica de biomassa, foi por nós adaptado para considerar as reações de combustão em fase gasosa dos gases libertados durante a pirólise da biomassa (recorrendo para tal ao solver reactingFoam), e ter a possibilidade de realizar a ignição da biomassa, o que foi conseguido através de uma adaptação do código de ignição do XiFoam. O esquema de ignição da biomassa não se revelou adequado, pois verificou-se que a combustão parava sempre que a ignição era inativada, independentemente do tempo que ela estivesse ativa. Como alternativa, usaram-se outros dois esquemas para a combustão da biomassa: uma corrente de ar quente, e uma resistência de aquecimento. Ambos os esquemas funcionaram, mas nunca foi possível fazer com que a combustão fosse autossustentável. A análise dos resultados obtidos permitiu concluir que a extensão das reações de pirólise e de gasificação, que são ambas endotérmicas, é muito pequena, pelo que a quantidade de gases libertados é igualmente muito pequena, não sendo suficiente para libertar a energia necessária à combustão completa da biomassa de uma maneira sustentável. Para tentar ultrapassar esta dificuldade foram testadas várias alternativas, , que incluíram o uso de diferentes composições de biomassa, diferentes cinéticas, calores de reação, parâmetros de transferência de calor, velocidades do ar de alimentação, esquemas de resolução numérica do sistema de equações diferenciais, e diferentes parâmetros dos esquemas de resolução utilizados. Todas estas tentativas se revelaram infrutíferas. Este estudo permitiu concluir que o solver BiomassGasificationFoam, que foi desenvolvido para descrever o processo de gasificação de biomassa em meio inerte, e em que a biomassa é aquecida através de calor fornecido pelas paredes do reator, aparentemente não é adequado à descrição do processo de combustão da biomassa, em que a combustão deve ser autossustentável, e em que as reações de combustão em fase gasosa são importantes. Assim, é necessário um estudo mais aprofundado que permita adaptar este código à simulação do processo de combustão de sólidos porosos em leito fixo.

Mapping of a Leishmania major gene/locus that confers pentamidine resistance by deletion and insertion of transposable element

Pentamidine (PEN) is an alternative compound to treat antimony-resistant leishmaniasis patients, which cellular target remains unclear. One approach to the identification of prospective targets is to identify genes able to mediate PEN resistance following overexpression. Starting from a genomic library of transfected parasites bearing a multicopy episomal cosmid vector containing wild-type Leishmania major DNA, we isolated one locus capable to render PEN resistance to wild type cells after DNA transfection. In order to map this Leishmania locus, cosmid insert was deleted by two successive sets of partial digestion with restriction enzymes, followed by transfection into wild type cells, overexpression, induction and functional tests in the presence of PEN. To determine the Leishmania gene related to PEN resistance, nucleotide sequencing experiments were done through insertion of the transposon Mariner element of Drosophila melanogaster (mosK) into the deleted insert to work as primer island. Using general molecular techniques, we described here this method that permits a quickly identification of a functional gene facilitating nucleotide sequence experiments from large DNA fragments. Followed experiments revealed the presence of a P-Glycoprotein gene in this locus which role in Leishmania metabolism has now been analyzed.

"Multiplex PCR" identification of the atypical and monophasic Salmonella enterica subsp. enterica serotype 1,4,[5],12:i:- in São Paulo State, Brazil: frequency and antibiotic resistance patterns

Salmonella spp. are the etiologic agents of salmonellosis, a worldwide spread zoonoses causing foodborne outbreaks and clinical diseases. By serological identification, Salmonella enterica subsp. enterica serotype 1,4,[5],12:i:- accounted for 8.8% of human and 1.6% of nonhuman Salmonella strains isolated in São Paulo State, during 1991-2000. A total of 28.6% of them amplified a fragment corresponding to H:1,2 (flagellar phase two) through PCR analysis and were further assigned as S. Typhimurium. Antimicrobial resistance was detected in 36.3% of the 369 PCR-negative strains tested, including the multiresistance to ampicillin, chloramphenicol, sulfonamides, tetracycline, and streptomycin.

Genetic diversity and antimicrobial resistance of enterococcal isolates from Southern region of Brazil

In the present study, a total of 455 enterococcal isolates, recovered from patients living in the city of Porto Alegre, State of Rio Grande do Sul, Brazil, during the period from July 1996 to June 1997, were identified to the species level by conventional biochemical and microbiological tests, and assayed for their susceptibilities to antimicrobial agents. The genetic diversity of antimicrobial resistant strains was evaluated by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) analysis of SmaI restricted chromosomal DNA. The most frequent species was Enterococcus faecalis (92.8%). Other species identified were: E. faecium (2.9%), E. gallinarum (1.5%), E. avium (1.1%), E. hirae (0.7%), E. casseliflavus (0.4%), E. durans (0.4%) and E. raffinosus (0.2%). The overall prevalence of isolates with high-level resistance (HLR) to aminoglycosides was 37.8%. HLR to gentamicin was found in 24.8%. No strains with acquired resistance to vancomycin were found. PFGE analysis showed the predominance of clonal group A, comprising strains isolated from different clinical specimens obtained from patients in three hospitals. These results suggest intra and inter-hospital dissemination of one predominant clonal group of E. faecalis isolates with HLR to gentamicin in the hospitals included in this study.

Establishing the main Guidelines for Cast Steel to Produce Truck Parts

Este trabalho foi realizado na Scania CV AB e teve como principal objectivo estabelecer uma diretriz sobre a possível utilização de aços vazados. Existe uma grande necessidade na realização deste trabalho, de forma a apoiar os engenheiros de projecto no seu processo de selecção dos materiais mais adequados, para produzir componentes mais leves e de elevado desempenho. Esta diretriz apresenta informação relacionada com propriedades mecânicas, processos de fundição, vazabilidade, tipologia de defeitos, tratamentos térmicos, soldabilidade e tratamentos superficiais dos aços vazados. Este trabalho foi limitado, na seleção de materiais para componentes do camião, a aços vazados que poderiam ser aplicados em dois componentes específicos: um componente estrutural da carroçaria sujeito a esforços de fadiga e a um colector de gases de combustão, sujeito a fluência, oxidação, fadiga por corrosão, fadiga-térmica e fadiga-mecânica. Foi realizado um benchmark focado nestes dois componentes de forma a saber que materiais são utilizados de momento por outras empresas concorrentes. Foi realizada ainda uma análise sobre possíveis materiais que possam ser aplicados em cada componente referido. Foi conduzida uma caracterização no estado bruto de fundição de um aço inoxidável vazado usado para produzir um protótipo do colector de gases. Esta caracterização consistiu numa análise microestrutural e medição de macro e microdurezas. Além da caracterização inicial, foram aplicados um conjunto de tratamentos térmicos, de forma a estudar a possibilidade de eliminar os carbonetos presentes inicialmente nas fronteiras de grão. As principais conclusões deste trabalho são que o aço vazado apresenta potencial para ser uma escolha válida em diversas aplicações, devido a um leque alargado de propriedades apresentadas tipicamente por este material. Relativamente a aplicações estruturais, o aço vazado é vantajoso comparativamente ao ferro fundido, quando são requeridos, por exemplo, soldabilidade e elevada resistência, combinada com elevada tenacidade à fractura. Para componentes sujeitos a elevadas temperaturas de serviço, o aço inoxidável vazado é vantajoso quando usado a temperaturas superiores a 750°C, apesar do seu elevado custo. O tratamento térmico composto por um recozimento de solubilização seguido de envelhecimento, elimina quase na totalidade os carbonetos presentes nas fronteiras de grão e verifica-se um aumento de dureza através de uma precipitação de carbonetos finamente dispersos na matriz, que poderão também aumentar a resistência à fluência.

Clonal types and antimicrobial resistance profiles of methicillin-resistant Staphylococcus aureus isolates from hospitals in south Brazil

In the present study were evaluated the DNA macrorestriction profile and SCCmec types for nine multi-resistant MRSA selected. Also antimicrobial susceptibility testing by disk diffusion method was evaluated for 68 MRSA isolates against 12 antimicrobial agents. The isolates were recovered from blood culture collected from hospitalized patients in three hospitals of Porto Alegre, Brazil. PFGE and PCR for mecA and SCCmec I, II, III, IV types genes were done on selected nine isolates with susceptibility only to vancomycin, teicoplanin and linezolid. Two clone profiles, with five subtypes, were demonstrated among multi-resistant MRSA analyzed. Eight isolates showed harbor SCCmec type III and one isolate was not typeable. The knowledge of SCCmec type, clone and antimicrobial profiles among S. aureus is essential mainly to prevention and control of dissemination of the antimicrobial resistance.

Epidemiological characterization, antimicrobial resistance and virulence mechanisms of human and animal streptococci

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Biologia

Indications of carbapenem resistance evolution through heteroresistance as an intermediate stage in Acinetobacter baumannii after carbapenem administration

We describe an in vivo evolution of an antimicrobial profile from susceptibility to full-resistance to carbapenems, with heteroresistance as an intermediate stage, in an Acinetobacter baumannii strain. Heteroresistance was characterized by the growth of sub-populations within the susceptibility halo in both disk-diffusion and Etest. PCRs for the main A. baumannii carbapenemases were negative. The exact resistance mechanism, diagnostic methods and clinical relevance of heteroresistance in A. baumannii warrant further investigations. This is the first description of such phenomenon in vivo and the second report of heteroresistance to carbapenems in A. baumannii.

Characterization of a Hepatitis B virus strain in southwestern Paraná, Brazil, presenting mutations previously associated with anti-HBs Resistance

The present study investigated if hepatitis B virus (HBV) mutants circulate in the southwestern region of the State of Paraná, Brazil, by analyzing samples from children who received immunoprophylaxis but were born to HBV carrier mothers. Samples from 25 children were screened for HBV serum markers and for HBV DNA by PCR. Only one sample was positive for HBsAg, anti-HBs and HBV DNA, although the child had been vaccinated. Analysis of the S gene sequence of this sample showed the presence of a proline at position 105, a serine at position 114, three threonines at positions 115, 116 and 140, and a glutamine at position 129. The presence of these amino acids, except for serine at position 114, has been related to monoclonal or polyclonal therapy with anti-HBs after liver transplantation, whereas the presence of threonine at position 116 has been described in immunized children from Singapore. This finding demonstrates the possible circulation of HBV strains resistant to hepatitis B immunoprophylaxis in southwestern Paraná, Brazil. The genotype of the sample was identified as genotype D, which is frequently found in the region studied. Since 36% of the children had received incomplete or no immunoprophylaxis, more extensive follow-up of children born to HBsAg-positive mothers is needed.

Genetic diversity and primary resistance among HIV-1-positive patients from Maringá, Paraná, Brazil

The objective of this study is to identify subtypes of Human Immunodeficiency Virus type 1 (HIV-1) and to analyze the presence of mutations associated to antiretroviral resistance in the protease (PR) and reverse transcriptase (RT) regions from 48 HIV-1 positive treatment naïve patients from an outpatient clinic in Maringá, Paraná, Brazil. Sequencing was conducted using PR, partial RT and group-specific antigen gene (gag) nested PCR products from retrotranscribed RNA. Transmitted resistance was determined according to the Surveillance Drug Resistance Mutation List (SDRM) algorithm. Phylogenetic and SimPlot analysis of concatenated genetic segments classified sequences as subtype B 19/48 (39.6%), subtype C 12/48 (25%), subtype F 4/48 (8.3%), with 13/48 (27.1%) recombinant forms. Most recombinant forms were B mosaics (B/F 12.5%, B/C 10.4%), with one C/F (2.1%) and one complex B/C/F mosaic (2.1%). Low levels of transmitted resistance were found in this study, 2/48 (2.1% to NRTIs and 2.1% for PI). This preliminary data may subsidize the monitoring of the HIV evolution in the region.

RESISTANCE TO AMOXICILLIN, CLARITHROMYCIN AND CIPROFLOXACIN OF Helicobacter pylori ISOLATED FROM SOUTHERN BRAZIL PATIENTS

Introduction: Helicobacter pylori is a bacteria which infects half the world population and is an important cause of gastric cancer. The eradication therapy is not always effective because resistance to antimicrobials may occur. The aim of this study was to determine the susceptibility profile of H. pylori to amoxicillin, clarithromycin and ciprofloxacin in the population of Southern Brazil. Material and methods: Fifty four samples of H. pylori were evaluated. The antibiotics susceptibility was determined according to the guidelines of the British Society for Antimicrobial Chemotherapy and the Comité de l'Antibiogramme de la Société Française de Microbiologie. Results: Six (11.1%) H. pylori isolates were resistant to clarithromycin, one (1.9%) to amoxicillin and three (5.5%) to ciprofloxacin. These indices of resistance are considered satisfactory and show that all of these antibiotics can be used in the empirical therapy. Conclusion: The antibiotics amoxicillin and clarithromycin are still a good option for first line anti-H. pylori treatment in the population of Southern Brazil.