Caracterização da estrutura populacional de isolados de Escherichia coli provenientes de suiniculturas de produção intensiva e extensiva de Portugal

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

Caracterização molecular de isolados de Enterobacteriaceae produtores de beta-lactamases de espectro alargado (ESBLs) provenientes de suiniculturas de produção intensiva e extensiva de Portugal

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

Molecular diversity and transferability of integrons from wastewaters

Na evolução bacteriana, a capacidade de explorar novos ambientes e de responder a diferentes pressões selectivas deve-se principalmente à aquisição de novos genes por transferência horizontal. Integrões são elementos genéticos bacterianos que constituem sistemas naturais de captura e expressão de cassetes de genes, sendo um dos principais mecanismos bacterianos envolvidos na aquisição de resistências a antibióticos. Estudos recentes suportam a hipótese de que os ambientes naturais constituem importantes reservatórios de integrões e cassetes de genes. Uma vez que as águas residuais são descarregadas em receptores naturais, torna-se fundamental conhecer a presença e dispersão de integrões nestes ambientes, assim como a sua associação a outros elementos genéticos móveis e a genes de resistências a antibióticos. Neste trabalho, pretendeu-se avaliar a prevalência e diversidade de integrões em águas residuais de origem animal e doméstica, bem como a sua associação a plasmídeos conjugativos, usando metodologias dependentes e independentes do cultivo de microrganismos em laboratório. Os resultados obtidos sustentam assim a hipótese de que ambientes particularmente ricos em matéria orgânica, como é o caso das águas residuais, constituem ambientes propícios à presença de integrões e à ocorrência de transferência horizontal de genes de resistência a antibióticos, embora a sua prevalência e diversidade seja influenciada pelo tipo de efluente em questão. A presença de integrões em estações de tratamento de águas residuais, e em especial nos efluentes tratados, constitui assim um factor preocupante, uma vez que tal contribui para a sua disseminação e dispersão por outros ecossistemas aquáticos, nomeadamente rios e mares. Os métodos utilizados permitiram também detectar uma elevada diversidade de cassetes de genes associadas a integrões, sendo possível que algumas dessas sequências codifiquem para proteínas que desempenhem um importante papel na adaptação bacteriana às intensas pressões selectivas características deste tipo de ambientes. Assim, é possível concluir que as comunidades bacterianas presentes em águas residuais reúnem diferentes tipos de elementos geneticamente móveis que desempenham um importante papel não só na adaptação bacteriana, mas também na disseminação de determinantes genéticos de resistência para ambientes naturais. Adicionalmente, a presença de potenciais proteínas com possíveis aplicações biotecnológicas reforça a importância das águas residuais como fontes de diversidade funcional. Este trabalho incluiu também a criação e implementação da base de dados INTEGRALL, desenvolvida com o intuito de congregar informação acerca de integrões e de uniformizar a nomenclatura de cassetes de genes.

Phylogenetic and functional diversity of estuarine bacterioneuston

A micro-camada superficial da água (SML) é caracterizada pela ocorrência de grandes quantidades de compostos orgânicos, pela acumulação de contaminantes antropogênicos e é submetida a uma intensa radiação solar, extrema mudança de temperatura e, no caso dos estuários, flutuação de salinidade. Estas propriedades físico-químicas estão, provavelmente, a modular a comunidade bacteriana (bacterioneuston) com propriedades filogenéticas e funcionais específicas. Neste estudo, as abordagens dependentes e independentes do cultivo foram aplicadas para avaliar a estrutura e dinâmica das comunidades bacterioneuston e bacterioplâncton em três localizações geográficas ao longo do estuário da Ria de Aveiro. Além disso, comparámos a diversidade filogenética de grupos específicos (Aeromonas, Pseudomonas e Psychrobacter) presentes em bacterioneuston e bacterioplâncton. Finalmente, as duas comunidades foram comparadas em termos de prevalência e diversidade de bactérias resistentes aos antibióticos e respetivos genes de resistência. Bactérias heterotróficas cultiváveis foram enriquecidas em SML. Eletroforese em gel de gradiente desnaturante (DGGE) permitiu a identificação de filotipos específicos em SML. Além disso, a análise de agrupamento dos perfis de DGGE de ambas as comunidades revelou uma ligeira tendência de agrupamento de acordo com a camada amostrada. As diferenças entre as duas comunidades variaram de acordo com factores espaciais e temporais. Em termos de diversidade filogenética de grupos específicos, não foram identificadas diferenças consistentes entre SML e UW com relação às comunidades de Aeromonas. Com relação ao género Pseudomonas, uma unidade operacional taxonómica cultivável foi consistentemente hiper-representada nas amostras de SML. Metodologias dependentes e independentes do cultivo revelaram a presença de populações de Psychrobacter complexas e muito estáveis em todos os sítios e datas de amostragens, com diferenças significativas entre as comunidades de Psychrobacter presentes em SML e UW. Estirpes representativas de prováveis novas espécies também foram cultivadas. Em termos de resistência aos antibióticos, a prevalência de bactérias resistentes em SML foi alta sugerindo selecção pelas condições presentes em SML. É preciso enfatizar que a resistência aos antibióticos foi incomum entre as bactérias estuarinas e os mecanismos de resistência foram, predominantemente, intrínsecos. Pela combinação de abordagens inovadoras dependentes e independentes do cultivo, este estudo forneceu novas e consistentes informações com relação às diferenças em ambas as comunidades bacterianas e em relação a alguns dos fatores que contribuem para a sua formação.

Resistance to last-resort antibiotics in natural environments

Last-resort antibiotics are the final line of action for treating serious infections caused by multiresistant strains. Over the years the prevalence of resistant bacteria has been increasing. Natural environments are reservoirs of antibiotic resistance, highly influenced by human-driven activities. The importance of aquatic systems on the evolution of antibiotic resistance is highlighted from the assumption that clinically-relevant resistance genes have originated in strains ubiquitous in these environments. We hypothesize that: a) rivers are reservoirs and disseminators of antibiotic resistance; b) anthropogenic activities potentiate dissemination of resistance to last-resort antibiotics. Hence, the main goal of the work is to compare the last-resort antibiotics resistome, in polluted and unpolluted water. Rivers from the Vouga basin, exposed to different anthropogenic impacts, were sampled. Water quality parameters were determined to classify rivers as unpolluted or polluted. Two bacterial collections were established enclosing bacteria resistant to cefotaxime (3rd generation cephalosporin) and to imipenem (carbapenem). Each collection was characterized regarding: phylogenetic diversity, antibiotic susceptibility, resistance mechanisms and mobile genetic elements. The prevalence of cefotaxime- and imipenem-resistant bacteria was higher in polluted water. Results suggested an important role in the dissemination of antibiotic resistance for Enterobacteriaceae, Pseudomonas and Aeromonas. The occurrence of bacteria resistant to non-beta-lactams was higher among isolates from polluted water as also the number of multiresistant strains. Among strains resistant to cefotaxime, extended-spectrum beta-lactamase (ESBL) genes were detected (predominantly blaCTX-M-like) associated to mobile genetic elements previously described in clinical strains. ESBL-producers were often multiresistant as a result of co-selection mechanisms. Culture-independent methods showed clear differences between blaCTX-M-like sequences found in unpolluted water (similar to ancestral genes) and polluted water (sequences identical to those reported in clinical settings). Carbapenem resistance was mostly related to the presence of intrinsically resistant bacteria. Yet, relevant carbapenemase genes were detected as blaOXA-48-like in Shewanella spp. (the putative origin of these genes), and blaVIM-2 in Pseudomonas spp. isolated from polluted rivers. Culture-independent methods showed an higher than the previously reported diversity of blaOXA-48-like genes in rivers. Overall, clear differences between polluted and unpolluted systems were observed, regarding prevalence, phylogenetic diversity and susceptibility profiles of resistant bacteria and occurrence of clinically relevant antibiotic resistance genes, thus validating our hypotheses. In this way, rivers act as disseminators of resistance genes, and anthropogenic activities potentiate horizontal gene transfer and promote the constitution of genetic platforms that combine several resistance determinants, leading to multiresistance phenotypes that may persist even in the absence of antibiotics.

Antimicrobial activity of essential oils against multiresistant aeromonads and enterococci

Tese de mestrado. Biologia (Microbiologia Aplicada). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Avaliação do efeito de um probiótico na performance zootécnica e microbiota entérica em coelhos (Oryctolagus cuniculus) de produção

A cunicultura é uma atividade pecuária em crescente desenvolvimento e isso traduz-se em novos desafios. Durante muitos anos a criação de coelhos recorreu em demasia ao uso de antimicrobianos com o objetivo de tratar e prevenir o aparecimento de diversas doenças. Paralelamente, estes compostos foram também usados como “promotores de crescimento”, visando essencialmente uma melhoria da eficiência digestiva. Porém, o uso indiscriminado destas substâncias levantou questões de saúde pública, como a emergência de estirpes bacterianas multirresistentes e a inerente disseminação de genes de resistência, possivelmente transferíveis ao Homem através da cadeia alimentar. No presente, existe uma enorme pressão para a adoção de estratégias que possibilitem uma redução massiva na quantidade de antimicrobianos administrados a espécies pecuárias. Este trabalho visou contribuir para o estudo de uma alternativa ao uso de antimicrobianos - os probióticos – enquanto suplementos alimentares constituídos por microrganismos vivos capazes de equilibrar a microbiota intestinal do hospedeiro. Para tal, foram constituídos dois grupos de coelhos com base na alimentação: i) grupo antibiótico, com acesso a um alimento composto suplementado com antibióticos e ii) o grupo probiótico alimentado com a mesma dieta, mas sem antibióticos e inoculado com um probiótico constituído por Escherichia coli e Enterococcus spp.. Ao longo de 22 dias de estudo foram monitorizados alguns indicadores produtivos e efetuadas recolhas periódicas de fezes para estudo microbiológico. A análise dos resultados zootécnicos permitiram verificar que o uso de probióticos em detrimento de antibióticos parece promover o crescimento de coelhos, tornando-se um método mais rentável na produção cunícula. Através de genotipagem por ERIC-PCR e PFGE, pretendeu-se verificar se as estirpes estranhas ao trato gastrointestinal dos coelhos seriam capazes de coloniza-lo, permanecendo ao longo do tempo de estudo. O facto de as estirpes inoculadas no probiótico terem sido encontradas ao longo dos dias de estudo nos coelhos aos quais foram administradas, sugere que os efeitos observados na performance zootécnica estejam relacionados com as estirpes administradas no probiótico, pelo que este poderá ser um sistema viável na substituição de antibióticos na alimentação de coelhos de produção.

Epidemiologia da malária em Cabo Verde - Factores genéticos humanos e estrutura populacional do mosquito vector

A malária, doença parasitária complexa que resulta da interacção entre parasita, hospedeiros humano e vector, constitui um dos principais problemas de saúde a nível mundial. À semelhança de outras doenças parasitárias e infecciosas a malária tem um papel importante na evolução, tendo já sido demonstrado o papel da variação genética humana na resistência à infecção. Após quase meio século de controlo, a malária persiste na ilha de Santiago onde, apesar da baixa endemicidade, os indivíduos apresentam geralmente manifestações moderadas, são diagnosticadas infecções abaixo do nível detectável pela microscopia e o vector se encontra muito próximo da população supostamente susceptível, desconhecendo-se a frequência dos principais polimorfismos genéticos humanos mais relacionados com a doença e a estrutura populacional do mosquito vector. Os objectivos gerais de trabalho desta tese assentam 1) no estudo dos dois clássicos factores genéticos do hospedeiro humano relacionados com a malária, nomeadamente os afectos à anemia das células falciformes, à deficiência em G6PD e a análise dum provável envolvimento da PK e 2) na análise genética das populações do mosquito vector, tentando contribuir para a compreensão da epidemiologia da doença na Ilha, e para a escolha de medidas de controlo apropriadas. Os trabalhos incidiram na detecção do alelo responsável pela hemoglobina S, de polimorfismos no gene da G6PD e da PK em indivíduos não aparentados (Infectados e não Infectados) com análise da sua provável associação com a infecção e, ainda, na genotipagem de loci microssatélites de Anopheles arabiensis com recurso a técnicas baseadas na PCR. Relativamente à anemia falciforme, a frequência dos portadores do traço (indivíduos HbAS) e do alelo HbS foi 6% e 5%, respectivamente, e para as variantes da G6PD, 0,8% para G6PDA- e 0,0% para a G6PDMed, não tendo sido encontrado associação entre os genótipos desses dois factores e a presença de infecção. No que concerne ao gene PKLR não foi encontrada uma associação clara entre os polimorfismos analisados e o estado de infecção, mas foi detectado um acentuado desequilíbrio de linkage entre os loci, apenas nos Não Infectados, o que pode significar que essa região do gene, aparentemente conservada, tenha sido seleccionada por fornecer protecção contra a infecção e/ou doença. A diversidade genética das populações de A. arabiensis em onze loci microssatélites foi moderada com valores médio de He, variando de 0,481 a 0,522 e a Rs de 4 a 5. O valor da diferenciação genética baseado em 7 loci polimórficos foi baixo (FST=0,012; p<0,001) mas significativo, variando entre 0,001 e 0,023 entre os pares de populações. Não foram detectados os alelos de resistência associados ao gene Kdr. A baixa frequência dos alelos associados à G6PD (A- e Med) tem implicações importantes nas estratégias de controlo definidas pelo Programa Nacional de Luta contra o Paludismo (PNLP), uma vez que a primaquina pode continuar a ser administrada como complemento aos regimes terapêuticos, em caso de necessidade. A população de A. arabiensis em Santiago revelou-se relativamente homogénea e com uma estrutura reduzida o que pode, por um lado, representar uma desvantagem por permitir uma provável dispersão dos genes de resistência. Por outro lado, essa relativa homogeneidade poderá representar uma vantagem para a introdução de um programa de controlo baseado na libertação de mosquitos transgénicos.

Análise da variabilidade de Magnaporthe grisea no Estado de Santa Catarina

A rápida perda da resistência das cultivares de arroz à brusone, causada por Magnaporthe grisea (Herb.) Barr, é geralmente atribuída à variabilidade genética do patógeno ou ainda à ocorrência de escape durante a seleção de novas cultivares. Com o objetivo de caracterizar a estrutura genética de um grupo de isolados de M. grisea em Santa Catarina (SC), plantas com sintomas de brusone foram coletadas em 12 municípios e na Estação Experimental da Epagri em Itajaí (EEI), SC. Os isolados foram analisados através de rep-PCR baseado no transposon Pot-2. Para a identificação das raças, um subgrupo de isolados foi inoculado na série internacional de cultivares diferenciais de arroz. As raças identificadas tiveram seu espectro de virulência avaliado em um grupo de cultivares com genes de resistência conhecidos (isolinhas). Isolados que apresentaram características genéticas distintas, foram avaliados quanto a capacidade de recombinação parassexual. Noventa e dois isolados monoconidiais obtidos foram agrupados através de rep-PCR em 13 haplótipos e 2 linhagens. Nove haplótipos encontrados na amostragem dos municípios não foram encontrados na EEI, indicando a ocorrência de escape. Seis raças de M. grisea foram identificadas a partir da inoculação de 28 isolados, representando 12 haplótipos na série diferencial, sendo que, 5 destas, foram avirulentas à isolinha que possui os genes de resistência Pi-1 e Pi-11. Por outro lado, o isolado 25, agrupado na raça IA-65, superou 4 das 5 isolinhas testadas. A análise da capacidade de recombinação parassexual mostra a existência de compatibilidade vegetativa associado à ocorrência de anastomoses entre três haplótipos, sendo identificados três possíveis isolados recombinantes.

Isolation of extraintestinal pathogenic Escherichia coli from diarrheic dogs and their antimicrobial resistance profile

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

Novas raças de Bremia lactucae, agente causador do míldio da alface, identificadas no estado de São Paulo

O objetivo deste trabalho foi relatar o surgimento de raças de Bremia lactucae, agente causal do míldio nas principais regiões produtoras de alface do estado de São Paulo. O estudo foi realizado no Laboratório de Melhoramento Genético de Hortaliças do Departamento de Produção Vegetal da UNESP, Campus de Jaboticabal. No período de 2006 e 2007, foram coletados 36 isolados de B. lactucae de diferentes regiões produtoras de alface no estado. Para identificação das raças foram utilizadas as cultivares diferenciadoras conforme o código Sextet. Foram identificadas três novas raças, SPBl:02, SPBl:03 e SPBl:04 com os referidos comportamentos do fungo: (63/31/19/00), (63/63/19/00) e (63/63/03/00). Os genes Dm-14, Dm-17, Dm-18, Dm-37 e Dm-38 conferem resistência a essas novas raças identificadas.

Prevalence of Lettuce mosaic virus - common strain on three lettuce producing areas from São Paulo State

O LMV ocorre em todo o mundo e é considerado um dos patógenos mais importantes para a cultura da alface. de acordo com a habilidade em contornar os genes de resistência mo1¹ e mo1² encontrados em alface, os isolados de LMV podem ser dividos em dois sub-grupos: LMV-Most, capazes de contornar a resistência propiciada por estes genes e de serem transmitidos pela semente nestas cutivares, e LMV-Common, que não são capazes de causar sintomas nestes cultivares, além de serem transmitidos pela semente somente em cultivares suscetíveis. Para avaliar a ocorrência destes dois tipos de isolados de LMV foram coletadas, durante 2002-2005, amostras de alface com sintomas de mosaico em áreas de produção de alface comercial das regiões de Campinas, Mogi das Cruzes e Bauru no estado de São Paulo. O RNA total foi utilizado para detecção por RT-PCR utilizando-se oligonucleotídeos universais para LMV que amplificam a porção N-terminal variável da capa protéica, localizada no terminal 3´do genoma. As amostras positivas foram analisadas por um segundo primer que amplifica um fragmento da região central (CI-VPg) do genoma viral. Um total de 1362 amostras foram avaliadas, tendo sido detectado o LMV em 504 amostras (37,29%). O LMV-Common prevaleceu em variedades suscetíveis (77,3%). O LMV-Most foi encontrado frequentemente associado a variedades portadoras do gene de tolerância mo1¹. Apesar da existência dos LMV-Most capazes de contornar a resistência em alface, estes não predominam em nossa condições.

Molecular characterization of two Brazilian isolates of Lettuce mosaic virus with distinct biological properties

Efetuou-se a clonagem e seqüenciamento do gene que codifica a proteína capsidial de dois isolados do vírus do mosaico da alface (Lettuce mosaic virus, LMV) provenientes do estado de São Paulo, previamente caracterizados como pertencentes aos patótipos II (AF198, incapaz de infetar cultivares com os genes de resistência mo1¹ ou mo1²) e IV (AF199, capaz de quebrar a resistência propiciada pelos genes mo1¹ e mo1²), com base na virulência em cultivares diferenciadoras. Análise comparativa das seqüências de nucleotídeos de isolados provenientes da Europa, América do Norte, Oriente Médio e os dois isolados brasileiros não permitiu sua separação em estirpes, pois as porcentagens de homologia foram sempre superiores a 95%. Entretanto, análise filogenética dos isolados sugere uma origem comum entre o isolado AF-198 e os isolados LMV-R e LMV-0 (patótipo II, provenientes dos Estados Unidos e da França, respectivamente). O isolado AF199 apresentou uma alta homologia de seqüência com os isolados LMV-Aud e LMV-13, ambos provenientes da França. Esses isolados também são relacionados a isolados provenientes do Chile, embora uma origem comum não seja proposta. Eventos independentes de mutação podem estar ocorrendo em diferentes partes do mundo, propiciando o surgimento de novas estirpes de LMV capazes de quebrar a resistência conferida pelos genes mo1¹ e mo1².

Plasmid profile in oral Fusobacterium nucleatum from humans and Cebus apella monkeys

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

Estudo da produção de beta -lactamase e sensibilidade às drogas em linhagens de estafilococos coagulase-negativos isolados de recém-nascidos

Os estafilococos coagulase-negativos (ECN), embora reconhecidos como saprófitas por muito tempo, têm emergido como agentes etiológicos de uma série de infecções, sendo atualmente os principais responsáveis por sepse em UTI neonatal. Tendo em vista estas características, este estudo objetivou a identificação de estafilococos coagulase-negativos isolados de processos infecciosos em recém-nascidos, bem como a determinação da produção de beta-lactamase e sensibilidade às drogas pelas linhagens isoladas. O Staphylococcus epidermidis foi a espécie mais freqüentemente isolada (77,8%). O estudo da produção de beta-lactamase revelou esta característica na maioria das linhagens de ECN isoladas (71,8%). As linhagens de ECN mostraram, ainda, resistência múltipla aos antibióticos utilizados, com 63,2% dos isolados apresentando resistência a cinco ou mais drogas. A elevada transmissibilidade de plasmídios entre estas linhagens e o uso abusivo de drogas antimicrobianas têm-se constituído em importantes fatores na seleção de amostras multirresistentes e na transferência de genes de resistência.