Effectiveness of a biomarker-based exclusion of ventilator-acquired pneumonia to reduce antibiotic use: protocol for a randomised controlled trial (VAPrapid-2):Study protocol for a randomised controlled trial

Background Ventilator-acquired pneumonia (VAP) is a common reason for antimicrobial therapy in the intensive care unit (ICU). Biomarker-based diagnostics could improve antimicrobial stewardship through rapid exclusion of VAP. Bronchoalveloar lavage (BAL) fluid biomarkers have previously been shown to allow the exclusion of VAP with high confidence. Methods/Design This is a prospective, multi-centre, randomised, controlled trial to determine whether a rapid biomarker-based exclusion of VAP results in fewer antibiotics and improved antimicrobial management. Patients with clinically suspected VAP undergo BAL, and VAP is confirmed by growth of a potential pathogen at > 104 colony-forming units per millilitre (CFU/ml). Patients are randomised 1:1, to either a ‘biomarker-guided recommendation on antibiotics’ in which BAL fluid is tested for IL-1β and IL-8 in addition to routine microbiology testing, or to ‘routine use of antibiotics’ in which BAL undergoes routine microbiology testing only. Clinical teams are blinded to intervention until 6 hours after randomisation, when biomarker results are reported to the clinician. The primary outcome is a change in the frequency distribution of antibiotic-free days (AFD) in the 7 days following BAL. Secondary outcome measures include antibiotic use at 14 and 28 days; ventilator-free days; 28-day mortality and ICU mortality; sequential organ failure assessment (SOFA) at days 3, 7 and 14; duration of stay in critical care and the hospital; antibiotic-associated infections; and antibiotic-resistant pathogen cultures up to hospital discharge, death or 56 days. A healthcare-resource-utilisation analysis will be calculated from the duration of critical care and hospital stay. In addition, safety data will be collected with respect to performing BAL. A sample size of 210 will be required to detect a clinically significant shift in the distribution of AFD towards more patients having fewer antibiotics and therefore more AFD. Discussion This trial will test whether a rapid biomarker-based exclusion of VAP results in rapid discontinuation of antibiotics and therefore improves antibiotic management in patients with suspected VAP.

IRS2 and PTEN are key molecules in controlling insulin sensitivity in podocytes

Insulin signaling to the glomerular podocyte is important for normal kidney function and is implicated in the pathogenesis of diabetic nephropathy (DN). This study determined the role of the insulin receptor substrate 2 (IRS2) in this system. Conditionally immortalized murine podocytes were generated from wild-type (WT) and insulin receptor substrate 2-deficient mice (Irs2−/−). Insulin signaling, glucose transport, cellular motility and cytoskeleton rearrangement were then analyzed. Within the glomerulus IRS2 is enriched in the podocyte and is preferentially phosphorylated by insulin in comparison to IRS1. Irs2−/− podocytes are significantly insulin resistant in respect to AKT signaling, insulin-stimulated GLUT4-mediated glucose uptake, filamentous actin (F-actin) cytoskeleton remodeling and cell motility. Mechanistically, we discovered that Irs2 deficiency causes insulin resistance through up-regulation of the phosphatase and tensin homolog (PTEN). Importantly, suppressing PTEN in Irs2−/− podocytes rescued insulin sensitivity. In conclusion, this study has identified for the first time IRS2 as a critical molecule for sensitizing the podocyte to insulin actions through its ability to modulate PTEN expression. This finding reveals two potential molecular targets in the podocyte for modulating insulin sensitivity and treating DN.

Diagnostic value of increased sensitivity by massively parallel sequencing

Routine molecular diagnostics modalities are unable to confidently detect low frequency mutations (<5-15%) that may indicate response to targeted therapies. We confirm the presence of a low frequency NRAS mutation in a rectal cancer patient using massively parallel sequencing when previous Sanger sequencing results proved negative and Q-PCR testing inconclusive. There is increasing evidence that these low frequency mutations may confer resistance to anti-EGFR therapy. In view of negative/inconclusive Sanger sequencing and Q-PCR results for NRAS mutations in a KRAS wt rectal case, the diagnostic biopsy and 4 distinct subpopulations of cells in the resection specimen after conventional chemo/radiotherapy were massively parallel sequenced using the Ion Torrent PGM. DNA was derived from FFPE rectal cancer tissue and amplicons produced using the Cancer Hotspot Panel V2 and sequenced using semiconductor technology. NRAS mutations were observed at varying frequencies in the patient biopsy (12.2%) and all four subpopulations of cells in the resection with an average frequency of 7.3% (lowest 2.6%). The results of the NGS also provided the mutational status of 49 other genes that may have prognostic or predictive value, including KRAS and PIK3CA. NGS technology has been postulated in diagnostics because of its capability to generate results in large panels of clinically meaningful genes in a cost-effective manner. This case illustrates another potential advantage of this technology: its use for detecting low frequency mutations that may influence therapeutic decisions in cancer treatment.

Impact of age, various forms of cataract, and visual acuity on whole-field scotopic sensitivity screening for glaucoma in rural Taiwan.

OBJECTIVE: To evaluate the impact of age, various forms of cataract, and visual acuity on whole-field scotopic sensitivity screening for glaucoma in a rural population. DESIGN: Clinic-based study with population-based recruitment. SETTING: Jin Shan Township near Taipei, Taiwan. SUBJECTS: Three hundred forty-six residents (ages, > or = 40 years) of Jin Shan Township. INTERVENTIONS: Whole-field scotopic testing, ophthalmoscopy with dilation of the pupils, cataract grading against photographic standards, and screening visual field testing in a random one-third subsample. MAIN OUTCOME MEASURES: Whole-field scotopic sensitivity (in decibels) and diagnostic status as a case of glaucoma, glaucoma suspect, or normal. RESULTS: Participants in Jin Shan Township did not differ significantly in the rate of blindness, low visual acuity, or family history of glaucoma from a random sample of nonrespondents. Scotopic sensitivity testing detected 100% (6/6) of subjects with open-angle glaucoma at a specificity of 80.2%. The mean +/- SE scotopic sensitivity for six subjects with open-angle glaucoma (32.78 +/- 1.51 dB) differed significantly from that of 315 normal individuals (38.51 +/- 0.22 dB), when adjusted for age and visual acuity (P = .05, t test). With linear regression modeling, factors that correlated significantly with scotopic sensitivity were intraocular pressure, screening visual field, best corrected visual acuity, presence of cortical cataract, and increasing age. CONCLUSIONS: Although cataract affects the whole-field scotopic threshold, it appears that scotopic testing may be of value in field-based screening for glaucoma.

Logic Brightens My Day: Evidence for Implicit Sensitivity to Logical Validity.

A key assumption of dual process theory is that reasoning is an explicit, effortful, deliberative process. The present study offers evidence for an implicit, possibly intuitive component of reasoning. Participants were shown sentences embedded in logically valid or invalid arguments. Participants were not asked to reason but instead rated the sentences for liking (Experiment 1) and physical brightness (Experiments 2-3). Sentences that followed logically from preceding sentences were judged to be more likable and brighter. Two other factors thought to be linked to implicit processing-sentence believability and facial expression-had similar effects on liking and brightness ratings. The authors conclude that sensitivity to logical structure was implicit, occurring potentially automatically and outside of awareness. They discuss the results within a fluency misattribution framework and make reference to the literature on discourse comprehension. 

ISCR and their association with antibiotic resistance genes

A prevalência de bactérias resistentes a antibióticos em ambiente hospitalar tem vindo a tornar-se dramática e preocupante a nível mundial. Contudo, com a utilização inadequada de antibióticos em áreas tão diversas como a veterinária, a aquacultura e a agricultura, esta deixou de estar confinada ao ambiente hospitalar, sendo o ambiente um reservatório natural de microganismos resistentes a estes compostos. O conhecimento detalhado dos determinantes de resistência a antibióticos presentes nestes ambientes, sejam estes genes de resistência ou estruturas envolvidas na sua mobilização, é fundamental, não só do ponto de vista do conhecimento como para a eventual implementação de medidas de contenção da sua disseminação. Neste contexto, são necessários estudos que permitam conhecer o panorama mais realista da distribuição destes determinantes de resistência a antibióticos, quer no meio ambiente quer no ambiente clínico. Assim, constituiu objectivo principal deste trabalho contribuir para o conhecimento do panorama actual da prevalência e distribuição dos elementos ISCR, bem como de outros determinantes de resistência a antibióticos em espécies de Gram-negativo clinicamente relevantes (Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii e Citrobacter freundii) recolhidas a partir de amostras de pacientes do Hospital Infante D. Pedro, EPE, Aveiro, Portugal, entre 2006 e 2008. Adicionalmente, foram também recolhidas bactérias de Gram-negativo do meio ambiente, a partir de amostras de águas e de vísceras de peixes, nas quais foram igualmente pesquisados os elementos acima referidos. À excepção dos isolados de E. coli e de Gramnegativo ambientais, todas as estirpes estudadas foram seleccionadas com base no seu perfil de multirresistência a antibióticos. Os resultados mostraram que em todas as espécies recolhidas no ambiente hospitalar foi detectada a presença de elementos ISCR, do tipo ISCR1 ou ISCR2. O elemento ISCR1, foi encontrado em isolados de E. coli, K. pneumoniae e C. freundii e o elemento ISCR2 em isolados de A. baumannii. Não foi detectada a presença de ISCRs nos isolados de Gram-negativo ambientais, o que sugere que a ocorrência dos mesmos é fortemente influenciada pela pressão selectiva exercida pelo ambiente em que os microrganismos se encontram. Genes qnr e integrões de classe 1 foram os determinantes de resistência mais frequentemente encontrados associados aos elementos ISCR1. Os vários determinantes de resistência foram encontrados em diferentes contextos genéticos e localizados em estruturas móveis, nomeadamente em plasmídeos. O elemento ISCR2 presente em isolados de A. baumannii encontra-se associado ao gene sul2 em todos os isolados, dentro de um mesmo contexto genético e com uma localização cromossomal. Contudo, o contexto genético encontrado nestes isolados é novo não tendo sido descrito até à data em outros microrganismos. O presente estudo constitui a primeira descrição de elementos ISCR intrinsecamente ligados a genes de resistência a antibióticos, em Portugal. Uma vez que estes elementos parecem ser responsáveis pela mobilização de um grande número de genes de resistência a antibióticos, a sua elevada incidência entre estirpes resistentes e multirresistentes, bem como a sua associação com genes de resistência é preocupante e requer vigilância.

Tributyltin (TBT) resistance in Aeromonas molluscorum Av27

O tributilestanho (TBT) é considerado um dos xenobióticos mais tóxicos, produzidos e deliberadamente introduzidos no meio ambiente pelo Homem. Tem sido usado numa variedade de processos industriais e subsequentemente descarregado no meio ambiente. O tempo de meia-vida do TBT em águas marinhas é de várias semanas, mas em condições de anóxia nos sedimentos, pode ser de vários anos, devido à sua degradação mais lenta. Embora o TBT tenha sido descrito como sendo tóxico para eucariotas e procariotas, muitas bactérias podem ser resistentes a este composto. O presente trabalho teve como objetivo principal elucidar o mecanismo de resistência ao TBT em bactérias. Para além disso, pretendeu-se desenvolver um biorepórter para detectar TBT no ambiente. Para atingir estes objetivos foram delineadas várias tarefas cujos principais resultados obtidos se apresentam a seguir. Várias bactérias resistentes ao TBT foram isoladas de sedimento e água do Porto de Pesca Longínqua (PPL) na Ria de Aveiro, Portugal. Entre estas, Aeromonas molluscorum Av27 foi selecionada devido à sua elevada resistência a este composto (concentrações até 3 mM), à sua capacidade de degradar o TBT em compostos menos tóxicos (dibutilestanho, DBT e monobutilestanho, MBT) e também por usar o TBT como fonte de carbono. A. molluscorum Av27 foi caracterizada genotipica e fenotipicamente. Os fatores de virulência estudados mostraram que esta estirpe i) possui atividade lipolítica; ii) não é citotóxica para células de mamíferos, nomeadamente para células Vero; iii) não possui integrões de classe I e II e iv) possui cinco plasmídeos com aproximadamente 4 kb, 7 kb, 10 kb, 100 kb e mais de 100 kb. Estes resultados mostraram que a estirpe Av27 não é tóxica, aumentando assim o interesse nesta bactéria para futuras aplicações, nomeadamente na bioremediação. Os testes de toxicidade ao TBT mostraram que este composto tem um impacto negativo no crescimento desta estirpe, bem como, na densidade, no tamanho e na atividade metabólica das células e é responsável pela formação de agregados celulares. Assim, o TBT mostrou ser bastante tóxico para as bactérias interferindo com a atividade celular geral. O gene Av27-sugE, que codifica a proteína SugE pertencente à família das “small multidrug resistance proteins” (SMR), foi identificado como estando envolvido na resistência ao TBT nesta estirpe. Este gene mostrou ser sobreexpresso quando as células crescem na presença de TBT. O promotor do gene Av27-sugE foi utilizado para construir um bioreporter para detetar TBT, contendo o gene da luciferase do pirilampo como gene repórter. O biorepórter obtido reúne as características mais importantes de um bom biorepórter: sensibilidade (intervalo de limite de detecção de 1-1000 nM), rapidez (3 h são suficientes para a deteção de sinal) e, possivelmente, não é invasivo (pois foi construído numa bactéria ambiental). Usando sedimento recolhido no Porto de Pesca Longínqua da Ria de Aveiro, foi preparada uma experiência de microcosmos com o intuito de avaliar a capacidade de Av27 para bioremediar o TBT, isoladamente ou em associação com a comunidade bacteriana indígena. A análise das amostras de microcosmos por PCR-DGGE e de bibliotecas de 16S rDNA revelaram que a comunidade bacteriana é relativamente estável ao longo do tempo, mesmo quando Av27 é inoculada no sedimento. Para além disso, o sedimento estuarino demonstrou ser dominado por bactérias pertencentes ao filo Proteobacteria (sendo mais abundante as Delta e Gammaproteobacteria) e Bacteroidetes. Ainda, cerca de 13% dos clones bacterianos não revelaram nenhuma semelhança com qualquer dos filos já definidos e quase 100% afiliou com bactérias não cultiváveis do sedimento. No momento da conclusão desta tese, os resultados da análise química de compostos organoestânicos não estavam disponíveis, e por essa razão não foi possível tirar quaisquer conclusões sobre a capacidade desta bactéria remediar o TBT em sedimentos. Esses resultados irão ajudar a esclarecer o papel de A. molluscorum Av27 na remediação de TBT. Recentemente, a capacidade da estirpe Av27 remediar solo contaminado com TBT foi confirmada em bioensaios realizados com plantas, Brassica rapa e Triticum aestivum (Silva 2011a), e também com invertebrados Porcellionides pruinosus (Silva 2011B). Assim, poder-se-á esperar que a bioremediação do sedimento na experiência de microcosmos também tenha ocorrido. No entanto, só a análise química dos compostos organostânicos deverá ser conclusiva. Devido à dificuldade em realizar a análise analítica de organoestânicos, um método de bioensaio fácil, rápido e barato foi adaptado para avaliar a toxicidade do TBT em laboratório, antes de se proceder à análise química das amostras. O método provou a sua utilidade, embora tenha mostrado pouca sensibilidade quando se usam concentrações de TBT baixas. Em geral, os resultados obtidos contribuíram para um melhor entendimento do mecanismo de resistência ao TBT em bactérias e mostraram o potencial biotecnológico de A. molluscorum Av27, nomeadamente, no que refere à sua possível aplicação na descontaminação de TBT no ambiente e também no desenvolvimento de biorepórteres.

Occurrence and fate of estrogens and antibiotics in the environment evaluated by low-cost analytical methodologies

Endocrine disruptors and pharmaceuticals are considered to be concerning environmental contaminants. During the last two decades, studies dealing with the occurrence and fate of these emerging contaminants in the aquatic environment have raised attention and its number is constantly increasing. The presence of these contaminants in the environment is particularly important since they are known to induce adverse effects in the ecosystems even at extremely low concentrations. Estrogens and antibiotics, in particular, are identified as capable of induce endocrine disruption and contribute for the appearance of multi-resistant bacteria, respectively. A better assessment and understanding of the real impact of these contaminants in the aquatic environment implies the evaluation of their occurrence and fate, which is the main aim of this Thesis. Two estrogens (17-estradiol and 17-ethinylestradiol) and an antibiotic (sulfamethoxazole) were the contaminants under study and their occurrence in surface and waste waters was assessed by the implementation of enzyme linked immunosorbent assays (ELISAs). The assays were optimized in order to accomplish two important aspects: to analyze complex water samples, giving special attention to matrix effects, and to increase the sensitivity. Since the levels of these contaminants in the environment are extremely low, a pre-concentration methodology was also object of study in this Thesis. Dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME) was developed for the preconcentration of E2 and EE2, subsequently quantified by either highperformance liquid chromatography (HPLC) and the previously optimized ELISAs. Moreover, the use of anthropogenic markers, i.e. indicators of human presence or activity, has been discussed as a tool to track the origin and type of contamination. An ELISA for the quantification of caffeine, as an anthropogenic marker, was also developed in order to assess the occurrence of human domestic pollution in Portuguese surface waters. Finally, photodegradation is considered to be one of the most important pathways contributing for the mitigation of pollutants’ presence in the aquatic environment. Both direct and indirect photodegradation of E2 and EE2 were evaluated. Since the presence of humic substances (HS) is known to have a noticeable influence on the photodegradation of pollutants and in order to mimic the real aquatic environment, special attention was given to the influence of the presence and concentration of different fractions of HS on the photodegradation of both hormones.

Emotional Responses to Disfigured Faces: The Influences of Perceived Anonymity, Empathy, and Disgust Sensitivity

Two experiments investigated self-reported emotional reactions to photographs of people with attractive, unattractive or structurally disfigured faces. In Experiment 1 participants viewing disfigured faces reported raised levels of sorrow and curiosity but not raised levels of negative emotions. In Experiment 2 there was more negative emotion and less positive emotion reported under conditions of relatively high anonymity, compared to low anonymity, specific to disfigured faces, suggesting that self-reports are influenced by social desirability. Trait empathy was associated with sorrow and negative emotions when viewing disfigured faces. Disgust sensitivity was associated with negative emotions and inversely associated with positive emotions.

Novel particulate antibiotic-loaded platforms as sustained drug delivery systems for bone infection treatment

Tese de doutoramento, Farmácia (Tecnologia Farmacêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2015

Impacts from aquaculture facilities on intertidal ecosystems using quadrant surveys and antibiotic tracers

Senior thesis written for Oceanography 444