ß-Lactams: chemical structure, mode of action and mechanisms of resistance

This synopsis summarizes the key chemical and bacteriological characteristics of β-lactams, penicillins, cephalosporins, carbanpenems, monobactams and others. Particular notice is given to first-generation to fifth-generation cephalosporins. This review also summarizes the main resistance mechanism to antibiotics, focusing particular attention to those conferring resistance to broad-spectrum cephalosporins by means of production of emerging cephalosporinases (extended-spectrum β-lactamases and AmpC β-lactamases), target alteration (penicillin-binding proteins from methicillin-resistant Staphylococcus aureus) and membrane transporters that pump β-lactams out of the bacterial cell.

Post-surgical wound infections involving Enterobacteriaceae with reduced susceptibility to ß-lactams in two Portuguese hospitals

The post-surgical period is often critical for infection acquisition. The combination of patient injury and environmental exposure through breached skin add risk to pre-existing conditions such as drug or depressed immunity. Several factors such as the period of hospital staying after surgery, base disease, age, immune system condition, hygiene policies, careless prophylactic drug administration and physical conditions of the healthcare centre may contribute to the acquisition of a nosocomial infection. A purulent wound can become complicated whenever antimicrobial therapy becomes compromised. In this pilot study, we analysed Enterobacteriaceae strains, the most significant gram-negative rods that may occur in post-surgical skin and soft tissue infections (SSTI) presenting reduced β-lactam susceptibility and those presenting extended-spectrum β-lactamases (ESBL). There is little information in our country regarding the relationship between β-lactam susceptibility, ESBL and development of resistant strains of microorganisms in SSTI. Our main results indicate Escherichia coli and Klebsiella spp. are among the most frequent enterobacteria (46% and 30% respectively) with ESBL production in 72% of Enterobacteriaceae isolates from SSTI. Moreover, coinfection occurred extensively, mainly with Pseudomonas aeruginosa and Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (18% and 13%, respectively). These results suggest future research to explore if and how these associations are involved in the development of antibiotic resistance.

Real-time rheology of actively growing bacteria

The population growth of a Staphylococcus aureus culture, an active colloidal system of spherical cells, was followed by rheological measurements, under steady-state and oscillatory shear flows. We observed a rich viscoelastic behavior as a consequence of the bacteria activity, namely, of their multiplication and density-dependent aggregation properties. In the early stages of growth (lag and exponential phases), the viscosity increases by about a factor of 20, presenting several drops and full recoveries. This allows us to evoke the existence of a percolation phenomenon. Remarkably, as the bacteria reach their late phase of development, in which the population stabilizes, the viscosity returns close to its initial value. Most probably, this is caused by a change in the bacteria physiological activity and in particular, by the decrease of their adhesion properties. The viscous and elastic moduli exhibit power-law behaviors compatible with the "soft glassy materials" model, whose exponents are dependent on the bacteria growth stage. DOI: 10.1103/PhysRevE.87.030701.

β-Lactams: chemical structure, mode of action and mechanisms of resistance

This synopsis summarizes the key chemical and bacteriological characteristics of β-lactams, penicillins, cephalosporins, carbanpenems, monobactams and others. Particular notice is given to first-generation to fifth-generation cephalosporins. This reviewalso summarizes the main resistancemechanism to antibiotics, focusing particular attention to those conferring resistance to broad-spectrum cephalosporins by means of production of emerging cephalosporinases (extended-spectrum β-lactamases and AmpC β-lactamases), target alteration (penicillin-binding proteins from methicillin-resistant Staphylococcus aureus) and membrane transporters that pump β-lactams out of the bacterial cell.

Aplicação de filmes de suberina na produção de materiais bio-funcionais

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

Living bacteria rheology: Population growth, aggregation patterns, and collective behaviour under diferente shear flows

The activity of growing living bacteria was investigated using real-time and in situ rheology-in stationary and oscillatory shear. Two different strains of the human pathogen Staphylococcus aureus-strain COL and its isogenic cell wall autolysis mutant, RUSAL9-were considered in this work. For low bacteria density, strain COL forms small clusters, while the mutant, presenting deficient cell separation, forms irregular larger aggregates. In the early stages of growth, when subjected to a stationary shear, the viscosity of the cultures of both strains increases with the population of cells. As the bacteria reach the exponential phase of growth, the viscosity of the cultures of the two strains follows different and rich behaviors, with no counterpart in the optical density or in the population's colony-forming units measurements. While the viscosity of strain COL culture keeps increasing during the exponential phase and returns close to its initial value for the late phase of growth, where the population stabilizes, the viscosity of the mutant strain culture decreases steeply, still in the exponential phase, remains constant for some time, and increases again, reaching a constant plateau at a maximum value for the late phase of growth. These complex viscoelastic behaviors, which were observed to be shear-stress-dependent, are a consequence of two coupled effects: the cell density continuous increase and its changing interacting properties. The viscous and elastic moduli of strain COL culture, obtained with oscillatory shear, exhibit power-law behaviors whose exponents are dependent on the bacteria growth stage. The viscous and elastic moduli of the mutant culture have complex behaviors, emerging from the different relaxation times that are associated with the large molecules of the medium and the self-organized structures of bacteria. Nevertheless, these behaviors reflect the bacteria growth stage.

A segurança alimentar no consumo de pescado cru com valência para a produção de sushi

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Mestre em Tecnologia e Segurança Alimentar, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Estudo da etiologia das pneumopatias agudas da infância através da aspiração pulmonar transtorácica, São Paulo, Brasil

No período de abril de 1979 a julho de 1980 foram estudadas 45 crianças, de ambos os sexos, na faixa etária de 2 meses a 5 anos de idade, selecionadas entre as atendidas no Instituto da Criança "Pedro Alcântara" do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, e acometidas de pneumopatias agudas. Dos 45 pacientes estudados, a maioria (46,7%) encontrava se na faixa de 2-12 meses de idade e, quanto ao estado nutricional, 42,2% eutróficos e 57,8% desnutridos, variando essa desnutrição do grau I ao grau III. Empregando amostras obtidas por aspiração pulmonar e examinando-as pelo método de coloração de Gram e cultura, foi possível identificar o agente etiológico de 26 (57,7%) pneumonias bacterianas nos 45 casos estudados. A identificação direta pelo método de Gram mostrou-se útil como orientação inicial para antibioticoterapia em 44,4% dos casos. Houve nítida predominância do Streptococcus pneumoniae como agente etiológico bacteriano nas pneumopatias agudas da criança nas várias faixas etárias estudadas seguido do Haemophilus influenzae e o Staphylococcus aureus. O estudo comparativo da cultura do aspirado pulmonar e da hemocultura permitiu maior precisão diagnostica (56,7%), revelando-se a hemocultura positiva em apenas 30,0% dos casos. Não foi constatada nenhuma participação de germes anaeróbios nas pneumopatias da amostragem estudada.

Estudo da suscetibilidade "in vitro" a um novo antimicrobiano (IMIPENEM) de patógenos isolados de pacientes hospitalares em vários centros

O imipenem é um novo antibiótico Beta lactâmico, carbapenêmico, altamente potente e com amplo espectro de atividade antimicrobiana. Com intuito de comprovar a eficácia "in vitro" deste fármaco em patógenos mais freqüentes em nosso meio, descrevem os autores, os resultados das provas de suscetibilidade por discos e/ou a correspondência por provas de diluição para determinação da concentração inibitória mínima (CIM) em 1230 cepas compreendendo 41 diferentes espécies bacterianas recém-isoladas, principalmente de pacientes hospitalares em 5 diferentes centros médicos de Sáo Paulo, Rio de Janeiro e Salvador. Nossos resultados preliminares com o antibiótico, em fase final de experimentação clínica e laboratorial, em nosso meio, foram muito promissores, com 96.79% de cepas suscetíveis pela prova do disco (10 μg de imipenem) e 92,31% de correspondência pela determinação do CIM (concentrações de até 4μg/ml). Das 9 espécies bacterianas mais freqüentemente isoladas, correspondendo a 1008 (82%) das 1230 cepas de nosso material, as sensibilidades pela prova do disco foram de 99% (E. coli), 93% (Pseudomonas aeruginosas), 87% (Staphylococcus aureus), 100% (Klebsiella pneumoniae), 98% (Klebsiella sp) e 100% (Streptococcus faecalis) com boa correspondência pela determinação do CIM até 8μg/ml; e 100% para o anaeróbio Bacteróides sp (CIM até 4μg/ml). Ressaltam os autores a eficácia "in vitro" contra patógenos hospitalares que apresentam elevados índices de resistência à grande maioria de antibióticos como o Pseudomonas aeruginosa e para anaeróbios, notadamente o Bacteróides sp.

Development of a high-throughput monitoring technique of bacteria photodynamic inactivation

Summary form only given. Bacterial infections and the fight against them have been one of the major concerns of mankind since the dawn of time. During the `golden years' of antibiotic discovery, during the 1940-90s, it was thought that the war against infectious diseases had been won. However currently, due to the drug resistance increase, associated with the inefficiency of discovering new antibiotic classes, infectious diseases are again a major public health concern. A potential alternative to antibiotic treatments may be the antimicrobial photodynamic inactivation (PDI) therapy. To date no indication of antimicrobial PDI resistance development has been reported. However the PDI protocol depends on the bacteria species [1], and in some cases on the bacteria strains, for instance Staphylococcus aureus [2]. Therefore the development of PDI monitoring techniques for diverse bacteria strains is critical in pursuing further understanding of such promising alternative therapy. The present works aims to evaluate Fourier-Transformed-Infra-Red (FT-IR) spectroscopy to monitor the PDI of two model bacteria, a gram-negative (Escherichia coli) and a gram-positive (S. aureus) bacteria. For that a high-throughput FTIR spectroscopic method was implemented as generally described in Scholz et al. [3], using short incubation periods and microliter quantities of the incubation mixture containing the bacteria and the PDI-drug model the known bactericidal tetracationic porphyrin 5,10,15,20-tetrakis (4-N, N, Ntrimethylammoniumphenyl)-porphyrin p-tosylate (TTAP4+). In both bacteria models it was possible to detect, by FTIR-spectroscopy, the drugs effect on the cellular composition either directly on the spectra or on score plots of principal component analysis. Furthermore the technique enabled to infer the effect of PDI on the major cellular biomolecules and metabolic status, for example the turn-over metabolism. In summary bacteria PDI was monitored in an economic, rapid (in minutes- , high-throughput (using microplates with 96 wells) and highly sensitive mode resourcing to FTIR spectroscopy, which could serve has a technological basis for the evaluation of antimicrobial PDI therapies efficiency.

Reação de coaglutinação estafilocócica na identificação de micoplasmas

A reação de coaglutinação estafilocócica foi utilizada como metodologia de identificação rápida de micoplasmas para ser aplicada em laboratórios não especializados. Amostras selvagens de micoplasmas isoladas de humanos, culturas celulares, ratos e camundongos foram identificados através da reação de coaglutinação estafilocócica utilizando-se do Staphylococcus aureus produtor de proteína A (amostra Cowan I) sensibilizado com anticorpo de coelho contra amostra padrão micoplasma. Na identificação, os micoplasmas estavam em suspensão concentrada provenientes de 4,0 ml de cultivo. Quarenta e oito amostras de M.pulmonis, 6 de M. arthritidis, 8 de M.arginini, 3 de M.orale, 15 de A.laidlawii, 8 de M.hominis e 3 de M. pneumoniae foram identificadas pela coaglutinação estafilocócica e confirmadas pela inibição de crescimento. Parâmetros ótimos no preparo do conjugado e da reação de coaglutinação foram estabelecidos; o conjugado coaglutinante manteve-se estável por 90 dias quando adicionado com acetileisteína; a coaglutinação foi visualizada sem auxílio óptico. Os soros foram absorvidos com espécies padrões heterólogas e com o precipitado de caldo estéril.

Unravelling novel modes of antimicrobial action

Dissertation presented to obtain the Ph.D. degree in Biochemistry at the Instituto de Tecnologia Química e Biológica, Universidade Nova de Lisboa

Bacterial agents isolated from cerebrospinal fluid of patients with Acquired Immunodeficiency Syndrome (AIDS) and neurological complications

Cerebrospinal fluid (CSF) samples from 2083 patients with acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) and neurological complications were bacteriologically examined during a period of 7 years (1984-1990). The percentage of patients who had at least one bacterial agent cultured from the CSF was 6.2%. Mycobacterium tuberculosis was the most frequently isolated agent (4.3%), followed by Mycobacterium avium complex or MAC (0.7%), Pseudomonas spp (0.5%), Enterobacter spp (0.4%), and Staphylococcus aureus (0.3%). Among 130 culture positive patients, 89 (68.5%) had M. tuberculosis and 15 (11.6%) had MAC. The frequency of bacterial isolations increased from 1988 (5.2%) to 1990 (7.2%), partly due to the increase in MAC isolations. Bacterial agents were more frequently isolated from patients in the age group 21-30 years and from women (p<0.05).

Modulação do estado redox em bactérias por quinoxalinas

As quinoxalinas são compostos heterocíclicos que têm, entre outras, capacidades antimicrobianas, inclusivamente contra bactérias resistentes aos antimicrobianos convencionais. Os mecanismos pelos quais estes compostos exercem a sua atividade ainda não está completamente esclarecido. O objetivo do presente estudo é avaliar o efeito redox em sinergismo/antagonismo com as quinoxalinas em modelos de bactérias com e sem resistências a antimicrobianos. No que se refere aos compostos foram utilizados a quinoxalina 1,4-dióxido (QNX), 2-metil-3-benzilquinoxalina-1,4-dióxido (2M3BQNX), 2-metilquinoxalina-1,4-dióxido (2MQNX) e a 2-amino-3-cianoquinoxalina-1,4-dióxido (2A3CQNX). Quanto aos modelos procariotas, foram utilizados a Salmonella enterica, Klebsiella pneumoniae, Enterococcus faecalis, Staphylococcus saprophyticus, Enterobacter aerogenes, Enterobacter cloacae, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Methicillin-resistant Staphylococcus aureus ATCC 43300, Escherichia coli TEM 201 e Escherichia coli TEM 180. Nos compostos químicos em que se verificou a Concentração Mínima Inibitória (CMI), realizou-se o estudo do comportamento do crescimento bacteriano. Relativamente ao estado redox, foi avaliado para cada estirpe sensível, através do rácio GSH/GSSG, nas doses inibitórias e não inibitórias de cada composto. Os resultados apresentam que todos os compostos testados, à exceção do 2M3BQNX, têm atividade antimicrobiana na maioria das estirpes, excetuando a E. faecalis e a S. saprophyticus. Os rácios GSH/GSSG apontam para o efeito oxidante em K. pneumoniae e S. enterica e antioxidante na E. aerogenes. A conclusão do estudo sugere que os compostos apresentam elevada capacidade antibacteriana e influência no equilíbrio redox das bactérias, podendo contribuir para o esclarecimento do mecanismo de ação dos derivados das quinoxalinas 1-4 dióxido, nas bactérias.

Implementação do método de suspensão quantitativa para avaliar a actividade bactericida de desinfectantes químicos, de acordo com a Norma Europeia EN 1040

As bactérias patogénicas presentes nos sistemas de processamento de alimentos podem ser potencialmente causadoras de doenças alimentares graves, quando sobrevivem à acção bactericida de desinfectantes. Esta acção depende da eficácia das substâncias activas que fazem parte da formulação do desinfectante e das condições ambientais onde se processa a interacção desinfectante – bactéria, sendo ainda específica para cada estirpe bacteriana. Este trabalho teve, como propósito, a implementação de um método que permita avaliar, in vitro, a eficácia bactericida de desinfectantes comerciais contra estirpes bacterianas que são potencialmente causadores de doenças de origem alimentar. A eficácia do desinfectante foi avaliada seguindo a Norma EN1040 e aplicando o método de diluição-neutralização. Para além das estirpes recomendadas naquele documento normativo, nomeadamente, Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus, foram também utilizadas Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Salmonella Typhimurium e Listeria monocytogenes. Os desinfectantes foram seleccionados com base nas suas formulações, tendo sido escolhidos desinfectantes cujos princípios activos são, respectivamente: tensioactivos aniónicos; alcalis inorgânicos; hidrocloreto de biguanida polimérica; álcool etoxilado ou cloreto benzalcónio. Foram seleccionados como neutralizantes: tampão fosfato, tiosulfato de sódio, gema de ovo fresca e polisorbato 80 com histidina. Após cada ensaio, o número de bactérias sobreviventes foi obtido pelo cálculo da redução logarítmica decimal, a partir do número de unidades formadoras de colónia presentes em cada placa. A eficácia do desinfectante, na inactivação de cada estirpe alvo, foi classificada numa escala de redução logarítmica à qual 5 log corresponde a redução mínima aceitável do número de colónias quando o tempo de contacto é de 5 minutos, e a temperatura do ensaio é 20ºC. Conclui-se que o método de diluição-neutralização é sensível para todas as estirpes testadas. A gema de ovo fresca revelou ser o melhor neutralizante para desinfectantes contendo tensioactivos aniónicos, enquanto o tampão fosfato é mais adequado para neutralizar desinfectantes contendo alcalis inorgânicos. Porém, nenhum dos neutralizantes testados mostrou ser adequado para os desinfectantes contendo cloreto de benzalcónio ou hidrocloreto biguanida polimérica ou álcool etoxilado. Conclui-se também que as condições laboratoriais implementadas são as adequadas para testar a acção bactericida de desinfectantes utilizados em sistemas de processamento de alimentos.