Influence of oxygen conditions on bacterial interactions within biofilms related with cystic fibrosis

Dissertação de mestrado em Bioengineering

Frecuencia de aislamiento de los géneros Clostridium y Staphylococcus de leche cruda bovina y leches en polvo

El uso del término Intoxicaciones Alimentarias está aplicado en forma genérica a todas aquellas enfermedades que se adquieren por consumo de alimentos o aguas contaminadas. Este término incluye las intoxicaciones causadas, entre otras, por toxinas elaboradas por proliferación bacteriana por S. aureus; C. perfringens; V. parahaemolyticus; E. coli; C. botulinum entre otras. La intoxicación alimentaria tiene una etiología predominante en su frecuencia de aislamiento. Generalmente se deben a cepas de estafilococos enterotóxicos, transmitida por consumo de leche cruda o productos lácteos. En cambio no existe mucha información relacionada con aquellas intoxicaciones alimentarias producidas por C. perfringens. De acuerdo a las observaciones preliminares es posible aislar C. perfringens de leche cruda bovina. (...) Este proyecto tiene como Objetivo General observar, desde el punto de vista epidemiológico, la frecuencia de aislamiento de los géneros Clostridium y Staphylococcus de dos productos lácteos importantes en la alimentación humana como son leche cruda de vaca y leche en polvo, expendida en forma comercial en los supermercados.

Diseño y simulación numérica de un biorreactor: Aplicación a la producción de células microbianas

Los biorreactores son ampliamente empleados en las industrias de alimentos, fermentación, farmacéuticas y tratamiento de residuos. (...) Una característica de los biorreactores es que el medio de reacción está constituido por distintas fases. Esto hace que exista una importante interrelación entre los fenómenos bioquímicos, fisicoquímicos, fuidodinámicos y de transporte. (...) La experimentación preliminar en reactores de laboratorio, acompañada con el desarrollo de un modelo que permita comprender la naturaleza del fenómeno, es esencial para el diseño de biorreactores de capacidad de producción comercial. En el presente proyecto se establecerán, a partir de un estudio experimental a escala de laboratorio y la elaboración de un modelo y programa de simulación numérica de su operación, los factores que determinan la problemática del diseño de un reactor tanque agitado, de capacidad comercial, para la producción de cepas de Staphylococcus aureus. Los objetivos generales del presente proyecto son los siguientes: * Generar las bases técnico-científicas que permitan el diseño de un biorreactor discontinuo para la producción a escala comercial de cepas de Staphylococcus aureus. * Desarrollar equipos experimentales y generar herramientas computacionales que en el futuro permitan abordar otros problemas en el campo de la bioingeniería. Los objetivos específicos a alcanzar durante el período que abarca este proyecto de un año son los siguientes: * Determinar la cinética de crecimiento de cepas de S. aureus que contemplen la formación de productos. * Verificar el funcionamiento y calibración de sensores y controladores que forman parte del biorreactor experimental recientemente adquirido. * Estudiar experimentalmente la producción de S. aureus en un biorreactor de 3 lt. de capacidad, cuantificando el consumo de sustratos y la producción de biomasa, polisacárido capsular y exoproteínas. * Continuar con el desarrollo de un modelo matemático y un programa de simulación numérica que permitan describir la operación del reactor experimental y definir la problemática del escalado de la producción a nivel comercial.

Aplicación potencial de probióticos para la prevención y control de la matitis bovina. Potential aplication of probiotics for prevention and control of bovine mastitis.

Ubicada en el centro del país, Río Cuarto pertenece a las cuencas lecheras más importantes del país, localizadas en las provincias de Córdoba, Santa Fe, Entre Ríos y Buenos Aires. Córdoba, con una producción promedio anual de 2,4 mil millones de litros, contribuye con un 25 por ciento a la producción nacional que según informe de la Secretaría de Agricultura Ganadería y Pesca de la Nación (2006) ha alcanzado los 9.000 millones de litros al año, ubicándose en segundo lugar después de Santa Fe. La mastitis bovina es responsable de las mayores pérdidas económicas dentro del rodeo lechero, debido a los elevados costos de la terapia antibiótica, al retiro del animal del circuito productivo, y a las consecuencias negativas ocasionadas en la reproducción. Diferentes estrategias se han desarrollado en el país y el mundo, tendientes a minimizar los problemas ocasionados por la enfermedad. De ellos, la desinfección pre y post-ordeñe y la terapia con antibióticos al secado, son los métodos de control más ampliamente utilizados. Las terapias con antibióticos, formuladas para uso intramamario, frecuentemente resultan ineficientes para prevenir o eliminar las infecciones crónicas producidas por S. aureus, principal agente causal de la enfermedad. A ello se suma el aumento en la frecuencia de cepas resistentes a los antibióticos, por lo que existen presiones cada vez mayores por parte de los entes reguladores para limitar el uso de los mismos en el ganado. La ineficacia de estos procedimientos para reducir la tasa de nuevas infecciones ha orientado la investigación hacia la búsqueda de métodos de control alternativos basados en el desarrollo de vacunas, inmunomoduladores o sustancias naturales, como un enfoque racional para controlar infecciones en animales utilizados en la producción de alimentos, o bien a la aplicación de medidas preventivas. El presente proyecto aborda el tema de la prevención de la mastitis bovina a través del estudio de una cepa de BL con propiedades probióticas en ensayos de inoculación in vivo en glándulas mamarias de bovinos para su futura aplicación en la prevención de la mastitis bovina. En particular se propone a) Determinar la capacidad de las BL seleccionada como potencial probiótico, a partir del aislamiento realizado por nuestro grupo de investigación y de otras previamente caracterizadas en el CERELA, para adherirse y colonizar el canal del pezón de la ubre, b) Profundizar en el estudio de los mecanismos involucrados en el efecto (benéfico o adverso) de la administración local de BL en el canal del pezón de la glándula mamaria y c) Estudiar las condiciones físico-químicas para la obtención de biomasa de BL y sustancias antagónicas. El proyecto sentará las bases para, en un futuro cercano, realizar el diseño de un producto a base de probióticos lo cual será un importante aporte socio-comunitario a la prevención de la mastitis bovina de altísima incidencia. El desarrollo de un producto con estas características permitirá la articulación con el sector productivo.

Biofilme em marca-passo artificial: ficção ou realidade?

A estimulação cardíaca artificial por meio de marca-passo cardíaco representa uma das alternativas mais promissoras no tratamento das arritmias, entretanto pode ocasionar reações singulares ou complexas, precoces ou tardias. Neste estudo, objetivou-se descrever as evidências científicas sobre o risco de infecção e formação de biofilme associado ao marca-passo cardíaco. Trata-se de um estudo de revisão integrativa da literatura. Totalizaram-se 14 publicações classificadas em três categorias temáticas: diagnóstico (microbiológico e/ou clínico), complicações e terapêutica das infecções. Os Staphylococcus epidermidis e os Staphylococcus aureus foram os microrganismos mais frequentemente isolados. Não foi possível determinar a incidência da infecção associada aos marca-passos, uma vez que os estudos eram em geral de prevalência. Em termos de terapêutica destacou-se a remoção completa dos marca-passos, especialmente nos casos de suspeita de biofilme. Ainda é controverso o uso da profilaxia antibiótica sistêmica na redução da incidência da infecção associada ao implante de marca-passo

Healthcare-Associated Infective Endocarditis: a Case Series in a Referral Hospital from 2006 to 2011

Background: Healthcare-associated infective endocarditis (HCA-IE), a severe complication of medical care, shows a growing incidence in literature. Objective: To evaluate epidemiology, etiology, risk factors for acquisition, complications, surgical treatment, and outcome of HCA-IE. Methods: Observational prospective case series study (2006-2011) in a public hospital in Rio de Janeiro. Results: Fifty-three patients with HCA-IE from a total of 151 cases of infective endocarditis (IE) were included. There were 26 (49%) males (mean age of 47 ± 18.7 years), 27 (51%) females (mean age of 42 ± 20.1 years). IE was acute in 37 (70%) cases and subacute in 16 (30%) cases. The mitral valve was affected in 19 (36%) patients and the aortic valve in 12 (36%); prosthetic valves were affected in 23 (43%) patients and native valves in 30 (57%). Deep intravenous access was used in 43 (81%) cases. Negative blood cultures were observed in 11 (21%) patients, Enterococcus faecalis in 10 (19%), Staphylococcus aureus in 9 (17%), and Candida sp. in 7 (13%). Fever was present in 49 (92%) patients, splenomegaly in 12 (23%), new regurgitation murmur in 31 (58%), and elevated C-reactive protein in 44/53 (83%). Echocardiograms showed major criteria in 46 (87%) patients, and 34 (64%) patients were submitted to cardiac surgery. Overall mortality was 17/53 (32%). Conclusion: In Brazil HCA-IE affected young subjects. Patients with prosthetic and native valves were affected in a similar proportion, and non-cardiac surgery was an infrequent predisposing factor, whereas intravenous access was a common one. S. aureus was significantly frequent in native valve HCA-IE, and overall mortality was high.

A microflora de derivados do leite como índice de qualidade: I. Queijos

Foram isolados e identificados microrganismos patogênicos e deterioradores em três diferentes tipos de queijos, a saber, Prato, Minas Frescal e Provolone, adquiridos junto ao comércio de Piracicaba. As análises realizadas foram para Contagem Total, Coliformes Totais, Coliformes Fecais, Staphylococcus, Psicrotróficos, Termófilos, Proteolíticos, Lipolíticos, Enterococos, Salmonella, Fungos e Leveduras. As altas contagens verificadas para Contagem Total, Coliformes Totais, Coliformes Fecais, S. aureus, Enterococos, Proteolíticos, Lipolíticos e Psicrotróficos na maioria das amostras analisadas neste trabalho, e a presença de Salmonella em algumas delas, revelam que as mesmas devem ser consideradas impróprias ao consumo humano, uma vez que, a maioria das contagens de microrganismos patogênicos, está acima dos padrões estabelecidos pela Comissão Nacional de Normas e Padrões para Alimentos (1978).

A microflora de derivados do leite como índice de qualidade: II. Leites desidratados e manteigas

O presente trabalho teve por objetivo o isolamento e a caracterização de microrganismos patogênicos e deterioradores em leites desidratados (integral e desnatado) e manteigas (com e sem sal). Amostras comerciais foram tomadas e analisadas para: Contagem Total, Coliformes Totais, Coformes Fecais, Staphylococcus, Psicrotróficos, Termófilos, Proteolíticos, Lipolíticos, Enterococos, Salmonella, Fungos e Leveduras e Esporulados Aeróbicos (somente para as amostras de leites desidratados). As altas contagens verificadas para Contagem Total, Coliformes Totais, Coliformes Fecais, S. aureus, Enterococos, Proteolíticos , Lipolíticos e Psicrotróficos na maioria das amostras de manteigas analisadas neste trabalho, e a presença de Salmonella em algumas delas, revelam que as mesmas devem ser consideradas impróprias ao consumo humano, uma vez que, a maiorias das contagens de microrganismos patogênicos está acima dos padrões estabelecidos pela Comissão Nacional de Normas e Padrões para Alimentos (1978). Já as amostras de leites desidratados analisadas se enquadram nos padrões nacionais existentes para microrganismos patogênicos.

Neodrassex, a new genus of the Leptodrassex group (Araneae, Gnaphosidae) from South America

The new genus Neodrassex is proposed to include two new species of Gnaphosidae from Brazil. Neodrassex aureus sp. nov. is described from Amazonas, Paraná and Rio Grande do Sul states, and N. iguatemi sp. nov. is described from Paraná state. Neodrassex gen. nov. is characterized by small size, pale coloration, large anterior median eyes surrounded by black pigmentation, absence of a dorsal abdominal scutum in males and by the cheliceral dentition with 2-3 teeth on the promargin and 2-4 on the retromargin. The new genus is tentatively placed at the Leptodrassex group.

Atividade antibacteriana do Aspergillus niger van Tieghem, 1867; pesquisas em 14 amostras da National Collection of Type Cultures (M. R. C.)

1. Pesquisamos a atividade antibacteriana em 14 amostras de Aspergillus niger da National Collection of Type Cultures. 2. Em meio de Raulin e Mosseray, sete amostras apresentaram atividade total, nunca superior a 1:10, contra Staphylococcus aureus nº 553, sendo que as amostras 1.161 e 2.390 permaneceram ativas por mais de 40 dias. 3. A utilização do meio de Czapek-Dox com 5% de "corn-steep" não melhorou os resultados obtidos com o meio de Raulin e Mosseray. 4. No meio de levedo peptonado, todas as amostras apresentaram-se inativas.

La résistance bactérienne aux antibiotiques.

50 years ago, the introduction of penicillin, followed by many other antibacterial agents, represented an often underestimated medical revolution. Indeed, until that time, bacterial infections were the prime cause of mortality, especially in children and elderly patients. The discovery of numerous new substances and their development on an industrial scale gave us the illusion that bacterial infections were all but vanquished. However, the widespread and sometimes uncontrolled use of these agents has led to the selection of bacteria resistant to practically all available antibiotics. Bacteria utilize three main resistance strategies: (1) modification of their permeability, (2) modification of target, and (3) modification of the antibiotic. Bacteria modify their permeability either by becoming impermeable to antibiotics, or by actively excreting the drug accumulated in the cell. As an alternative, they can modify the structure of the antibiotic's molecular target--usually an essential metabolic enzyme of the bacterium--and thus escape the drug's toxic effect. Lastly, they can produce enzymes capable of modifying and directly inactivating antibiotics. In addition, bacteria have evolved extremely efficient genetic transfer systems capable of exchanging and accumulating resistance genes. Some pathogens, such as methicillin-resistant Staphylococcus aureus and multiresistant Mycobacterium tuberculosis, have become resistant to almost all available antibiotics and there are only one or two substances still active against such organisms. Antibiotics are very precious drugs which must be administered to patients who need them. On the other hand, the development of resistance must be kept under control by a better comprehension of its mechanisms and modes of transmission and by abiding by the fundamental rules of anti-infectious chemotherapy, i.e.: (1) choose the most efficient antibiotic according to clinical and local epidemiological data, (2) target the bacteria according to the microbiological data at hand, and (3) administer the antibiotic in an adequate dose which will leave the pathogen no chance to develop resistance.

New methods for detecting antibiotic resistant bacteria and preventing their spread

Methicillin resistant Staphylococcus aureus (MRSA) bacteria have emerged in the early 1980's in numerous health care institutions around the world. The main transmission mechanism within hospitals and healthcare facilities is through the hands of health care workers. Resistant to several antibiotics, the MRSA is one of the most feared pathogens in the hospital setting since it is very difficult to eradicate with the standard treatments. There are still a limited number of anti-MRSA antibiotics but the first cases of resistance to these compounds have already been reported and their frequency is likely to increase in the coming years. Every year, the MRSA infections result in major human and financial costs, due to the high associated mortality and expenses related to the required care. Measures towards a faster detection of resistant bacteria and establishment of appropriate antibiotic treatment parameters are fundamental. Also as part as infection prevention, diminution of bacteria present on the commonly touched surfaces could also limit the spread and selection of antibiotic resistant bacteria. During my thesis, projects were developed around MRSA and antibiotic resistance investigation using innovative technologies. The thesis was subdivided in three main parts with the use of atomic force microscopy AFM for antibiotic resistance detection in part 1, the importance of the bacterial inoculum size in the selection of antibiotic resistance in part 2 and the testing of antimicrobial surfaces creating by sputtering copper onto polyester in part 3. In part 1 the AFM was used two different ways, first for the measurement of stiffness (elasticity) of bacteria and second as a nanosensor for antibiotic susceptibility testing. The stiffness of MRSA with different susceptibility profiles to vancomycin was investigated using the stiffness tomography mode of the AFM and results have demonstrated and increased stiffness in the vancomycin resistant strains that also paralleled with increased thickness of the bacterial cell wall. Parts of the AFM were also used to build a new antibiotic susceptibility-testing device. This nano sensor was able to measure vibrations emitted from living bacteria that ceased definitively upon antibiotic exposure to which they were susceptible but restarted after antibiotic removal to which they were resistant, allowing in a matter of minute the assessment of antibiotic susceptibility determination. In part 2 the inoculum effect (IE) of vancomycin, daptomycin and linezolid and its importance in antibiotic resistance selection was investigated with MRSA during a 15 days of cycling experiment. Results indicated that a high bacterial inoculum and a prolonged antibiotic exposure were two key factors in the in vitro antibiotic resistance selection in MRSA and should be taken into consideration when choosing the drug treatment. Finally in part 3 bactericidal textile surfaces were investigated against MRSA. Polyesters coated after 160 seconds of copper sputtering have demonstrated a high bactericidal activity reducing the bacterial load of at least 3 logio after one hour of contact. -- Au cours des dernières décennies, des bactéries multirésistantes aux antibiotiques (BMR) ont émergé dans les hôpitaux du monde entier. Depuis lors, le nombre de BMR et la prévalence des infections liées aux soins (IAS) continuent de croître et sont associés à une augmentation des taux de morbidité et de mortalité ainsi qu'à des coûts élevés. De plus, le nombre de résistance à différentes classes d'antibiotiques a également augmenté parmi les BMR, limitant ainsi les options thérapeutiques disponibles lorsqu'elles ont liées a des infections. Des mesures visant une détection plus rapide des bactéries résistantes ainsi que l'établissement des paramètres de traitement antibiotiques adéquats sont primordiales lors d'infections déjà présentes. Dans une optique de prévention, la diminution des bactéries présentes sur les surfaces communément touchées pourrait aussi freiner la dissémination et l'évolution des bactéries résistantes. Durant ma thèse, différents projets incluant des nouvelles technologies et évoluant autour de la résistance antibiotique ont été traités. Des nouvelles technologies telles que le microscope à force atomique (AFM) et la pulvérisation cathodique de cuivre (PCC) ont été utilisées, et le Staphylococcus aureus résistant à la méticilline (SARM) a été la principale BMR étudiée. Deux grandes lignes de recherche ont été développées; la première visant à détecter la résistance antibiotique plus rapidement avec l'AFM et la seconde visant à prévenir la dissémination des BMR avec des surfaces crées grâce à la PCC. L'AFM a tout d'abord été utilisé en tant que microscope à sonde locale afin d'investiguer la résistance à la vancomycine chez les SARMs. Les résultats ont démontré que la rigidité de la paroi augmentait avec la résistance à la vancomycine et que celle-ci corrélait aussi avec une augmentation de l'épaisseur des parois, vérifiée grâce à la microscopie électronique. Des parties d'un AFM ont été ensuite utilisées afin de créer un nouveau dispositif de test de sensibilité aux antibiotiques, un nanocapteur. Ce nanocapteur mesure des vibrations produites par les bactéries vivantes. Après l'ajout d'antibiotique, les vibrations cessent définitivement chez les bactéries sensibles à l'antibiotique. En revanche pour les bactéries résistantes, les vibrations reprennent après le retrait de l'antibiotique dans le milieu permettant ainsi, en l'espace de minutes de détecter la sensibilité de la bactérie à un antibiotique. La PCC a été utilisée afin de créer des surfaces bactéricides pour la prévention de la viabilité des BMR sur des surfaces inertes. Des polyesters finement recouverts de cuivre (Cu), connu pour ses propriétés bactéricides, ont été produits et testés contre des SARMs. Une méthode de détection de viabilité des bactéries sur ces surfaces a été mise au point, et les polyesters obtenus après 160 secondes de pulvérisation au Cu ont démontré une excellente activité bactéricide, diminuant la charge bactérienne d'au moins 3 logio après une heure de contact. En conclusion, l'utilisation de nouvelles technologies nous a permis d'évoluer vers de méthodes de détection de la résistance antibiotique plus rapides ainsi que vers le développement d'un nouveau type de surface bactéricide, dans le but d'améliorer le diagnostic et la gestion des BMR.

CD14 expression on monocytes and TNF alpha production in patients with septic shock, cardiogenic shock or bacterial pneumonia.

OBJECTIVES: In patients with septic shock, circulating monocytes become refractory to stimulation with microbial products. Whether this hyporesponsive state is induced by infection or is related to shock is unknown. To address this question, we measured TNF alpha production by monocytes or by whole blood obtained from healthy volunteers (controls), from patients with septic shock, from patients with severe infection (bacterial pneumonia) without shock, and from patients with cardiogenic shock without infection. MEASUREMENTS: The numbers of circulating monocytes, of CD14+ monocytes, and the expression of monocyte CD14 and the LPS receptor, were assessed by flow cytometry. Monocytes or whole blood were stimulated with lipopolysaccharide endotoxin (LPS), heat-killed Escherichia coli or Staphylococcus aureus, and TNF alpha production was measured by bioassay. RESULTS: The number of circulating monocytes, of CD14+ monocytes, and the monocyte CD14 expression were significantly lower in patients with septic shock than in controls, in patients with bacterial pneumonia or in those with cardiogenic shock (p < 0.001). Monocytes or whole blood of patients with septic shock exhibited a profound deficiency of TNF alpha production in response to all stimuli (p < 0.05 compared to controls). Whole blood of patients with cardiogenic shock also exhibited this defect (p < 0.05 compared to controls), although to a lesser extent, despite normal monocyte counts and normal CD14 expression. CONCLUSIONS: Unlike patients with bacterial pneumonia, patients with septic or cardiogenic shock display profoundly defective TNF alpha production in response to a broad range of infectious stimuli. Thus, down-regulation of cytokine production appears to occur in patients with systemic, but not localised, albeit severe, infections and also in patients with non-infectious circulatory failure. Whilst depletion of monocytes and reduced monocyte CD14 expression are likely to be critical components of the hyporesponsiveness observed in patients with septic shock, other as yet unidentified factors are at work in this group and in patients with cardiogenic shock.

Evaluación de la respuesta de isotipos de inmunoglobulina especifica a Leishmania en leishmaniasis tegumentaria Americana

Con el fin de determinar las clases de anticuerpo producido contra el parásito y la cinética de los mismos en relación a la evolución de la infección, se estudiaron los sueros de 133 pacientes infectados con Leishmania del complejo braziliensis. Se utilizó la prueba de inmunofluorescencia indirecta y amastigotas de L. mexicana amazonensis como antígeno. En los sueros obtenidos al momento de consultar para el diagnóstico se encontró IgM en 54 de los sueros absorbidos con Straphylococcus aureus Cowan I y en 5 de los no absorbidos. La IgM sólo se encontro en los sueros de pacientes con tiempo devolución de las lesiones < o = de 2 meses. la IgG se detectó en todos los sueros no absorbidos. Los sueros tomados durante recurrencia y después de cicatrización sólo presentaron IgG. El uso combinado de la prueba de Montenegro y/o título de IgM específico, aumentó el porcentage de pacientes con un diagnóstico inmunológico positivo en aquéllos cuyas lesiones tenían un tiempo de evolución menor de 2 meses. En los sueros de los 10 individuos sanos no se detectó inmunoglobulina específica a Leishmania y ninguno presentó reacción positiva a la prueba de Montenegro. Entre los 16 pacientes con otra etiología, 3 con esporotricosis, mostraron en su suero IgG reactiva con Leishmania pero ninguno incluyendo 2 con menos de dos meses de evolución de las lesiones presentó IgM. concluimos que en pacientes infectados con L. braziliensis la presencia de IgM e IgG específica a Leishmania esta asociado con el tiempo de evolución de las lesiones y el estado primario recurrente de la infección; demás la detección de IgM anti-Leishmania combinada con la respuesta de Mn sería de potencial utilidad en el diagnóstico clínico de la leishmaniasis tegumentaria temprana.