Salmonella enterica– Mechanisms of fluoroquinolone and macrolide resistance

Salmonella enterica – Fluorokinoloni- ja makrolidiresistenssimekanisimit Vakavia salmonellainfektioita on pitkään hoidettu fluorokinoloniantibiooteilla, kuten siprofloksasiinilla. Fluorokinolonien runsas käyttö niin ihmisillä kuin eläimilläkin on kuitenkin johtanut fluorokinoloniresistenttien salmonellakantojen lisääntymiseen. Vuoteen 2002 asti kaikki matalan tason fluorokinoloniresistenssiä ilmentävät salmonellakannat olivat resistenttejä nalidiksiinihapolle, joka on vanha ensimmäisen polven kinoloniantibiootti jota ei enää käytetä infektioiden hoidossa. Vuonna 2003 havaitsimme aivan uudentyyppisen resistenssifenotyypin salmonelloissa. Kaikki uuden fenotyypin kannat osoittivat matalaa fluorokinoloniresistenssiä (MIC ≥0.125 mg/L), mutta useat kannat olivat yllättäen aikaisempaa herkempiä nalidiksiinihapolle (MIC ≤32 mg/L). Ilmiöllä on suuri merkitys salmonellan antibioottiherkkyyksien määrittämisessä, sillä jos kanta on ollut nalidiksiinihapolle herkkä, sitä on pidetty herkkänä myös fluorokinoloneille. Väitöskirjatyössä määritettiin vuosina 2003–2007 Suomessa kerättyjen kotimaisten ja ulkomaalaisten S. enterica -kantojen fluorokinoloniresistenssiä sekä tutkittiin uuden salmonellafenotyypin epidemiologiaa ja resistenssimekanismeja. Lisäksi tutkittiin salmonellan hoidossa mahdollisesti käyttökelpoisen makrolidiantibioottijohdannaisen, atsitromysiinin tehoa salmonelloihin ja erityisesti matalaa fluorokinoloniresistenssiä ilmentäviin kantoihin. Tutkimuksessa havaittiin, että matalaa fluorokinoloniresistenssiä osoittavien salmonellakantojen määrä vähenee. Lasku oli voimakkainta Kaakkois-Aasiasta tuoduissa kannoissa. Uusi resistenssifenotyyppi on plasmidivälitteinen ja qnr-geenit olivat ainoa plasmidivälitteinen kinoloniresistenssimekanismi, joka kannoista löydettiin. Myöskään kromosomaalisten gyrA, gyrB ja parE -geenien QRDR-alueelta ei löydetty fluorokinoloniresistenssiä aiheuttavia mutaatioita. Transformaatiolla osoitettiin qnr-plasmidien olevan siirtyviä ja uusi resistenssifenotyyppi saatiin ilmennettyä myös herkässä vastaanottajakannassa. Nämä tulokset osoittavat, että vaikka S. enterican qnr-fenotyyppi on toistaiseksi levinnyt pääasiassa Kaakkois-Aasiaan, se siirtyy helposti bakteerista toiseen ja tulee todennäköisesti aiheuttamaan hoito-ongelmia myös muualla maailmassa. Uudentyyppinen qnr-fenotyyppi voi olla vaikea havaita perinteisellä herkkyysmäärityksellä. Siksi laboratorioissa tulisi aina määrittää sekä siprofloksasiiniettä nalidiksiinihappoherkkyydet. Atsitromysiinin osoitettiin olevan herkkyysmääritysten mukaan tehokas salmonelloja kohtaan mukaanlukien matala-asteista fluorokinoloniresistenssiä ilmentävät bakteerikannat.

Synthesis and antifungal activity of halogenated aromatic bis-γ-lactones analogous to avenaciolide

Here we describe the total syntheses and characterization by elemental analyses, infrared and NMR spectroscopy of three new compounds analogous to avenaciolide, a bis-γ-lactone isolated from Aspergillus avenaceus that possesses antifungal activity, where the octyl group of the natural product was replaced by aromatic groups containing chlorine and fluorine atoms. The effects of the avenaciolide, the novel compounds and their synthetic precursors on mycelia development and conidia germination of Colletotrichum gloeosporioides and Fusarium solani were evaluated in vitro. The title compounds were almost as active as avenaciolide. The absolute structures of the chlorinated analogs were determined by X-ray diffraction analysis.

An undergraduate level experiment on the synthesis of Au nanoparticles and their size-dependent optical and catalytic properties

The synthesis of gold nanoparticles (Au NPs) 15, 26, and 34 nm in diameter, followed by the investigation of their size-dependent optical and catalytic properties, is described herein as an undergraduate level experiment. The proposed experiment covers concepts on the synthesis, stabilization, and characterization of Au NPs, their size-dependent optical and catalytic properties at the nanoscale, chemical kinetics, and the role of a catalyst. The experiment should be performed by groups of two or three students in three lab sessions of 3 h each and organized as follows: i) synthesis of Au NPs of different sizes and investigation of their optical properties; ii) evaluation of their catalytic activity; and iii) data analysis and discussion. We believe that this activity enables students to integrate these multidisciplinary concepts in a single experiment as well as to become introduced/familiarized with an active research field and current literature in the areas of nanoparticle synthesis and catalysis.

Structural bioinformatics study of cyclin-dependent kinases complexed with inhibitors

The present work describes molecular models for the binary complexes CDK9, CDK5 and CDK1 complexed with Flavopiridol and Roscovitine. These structural models indicate that the inhibitors strongly bind to the ATP-binding pocket of CDKs and the structural comparison with the complexes CDK2:Flavopiridol and CDK2:Roscovitine correlates the structural differences with differences in inhibition of these CDKs by the inhibitors. These structures open the possibility of testing new inhibitor families, in addition to new substituents for the already known lead structures such as flavones and adenine derivatives.

Electrochemical evidence of sulfinic acid derivative as an intermediate in the reduction of aromatic sulfonyl chloride in an aprotic medium

The electrochemical reduction of p-nitrobenzenesulfonyl chloride (NBSCl) in dimethylsulfoxide (DMSO) solution is used here as a model to investigate the role of sulfinic acid derivative in this compound's global reduction process. Cyclic voltammetric experiments reveal the production of sulfinic acid derivative, which is important in chemical reactions involving the original compound and other intermediates. This paper also discusses the probable mechanisms of the reduction.

Self-assembly of supermolecular species directed by hydrogen bonding and aromatic π-π stacking interactions

A new Cu(II) trimers, [Cu3(dcp)2(H2O)8]. 4DMF, with the ligand 3,5-pyrazoledicarboxylic acid monohydrate (H3dcp) has been prepared by solvent method. Its solid-state structure has been characterized by elemental analysis, thermal analysis (TGA and DSC), and single crystal X-ray diffraction. X-ray crystallographic studies reveal that this complex has extended 1-D,2-D and 3-D supramolecular architectures directed by weak interactions (hydrogen bond and aromatic π-π stacking interaction) leading to a sandwich solid-state structure.

Dynamic interplay between the intermediate filament protein nestin and Cyclin-dependent kinase 5

Cellen har ett s.k. cytoskelett som bl.a. ger stadga åt cellen och deltar i dess form- och rörelsefunktioner. Intermediärfilamenten är en viktig del av cytoskelettet och de har länge varit kända för sina väsentliga roller i att upprätthålla den cellulära organisationen och vävnadernas integritet. På senare år har man insett att intermediärfilamenten har en större funktionell mångsidighet än man tidigare tänkts sig, i och med att en rad olika studier har visat betydelsen av intermediärfilamenten vid olika signaleringprocesser. Dessa proteinnätverk samverkar nämligen med kinaser och andra viktiga signalfaktorer och deltar därmed i cellens signaleringmaskineri. Intermediärfilamentproteinet nestin används ofta som en markör för stamceller men dess fysiologiska funktioner är i stort sett okända. Interaktion mellan nestin och ett signalkomplex bestående av cyklin-beroende kinas 5 (eng. Cyclin-dependent kinase, Cdk5) och dess aktivatorprotein p35 upptäcktes i vårt laboratorium före denna avhandling påbörjades. Därför var syftet med min avhandling att undersöka den funktionella betydelsen av nestin i regleringen av Cdk5/p35 komplexet. Cdk5 är ett multifunktionellt kinas som reglerar både utvecklingen och stressreaktioner i nerver och muskler. Vi visade att nestin skyddar neuronala stamceller under oxidativ stress genom dess förmåga att hämma Cdk5s skadliga aktivitet. Genom att förankra Cdk5/p35 komplexet, reglerar nestin den subcellulära lokaliseringen av Cdk5/p35 och minskar klyvningen av p35 till den mer stabila aktivatorn p25. Vi demonstrerade också aktiveringsmekanismen för Cdk5 under differentiering av muskelceller. Proteinkinas C zeta (PKCzeta) avslöjades ha en förmåga att accelera klyvningen av p35 till p25, och därmed öka aktiviteten hos Cdk5. Nestin kunde genom sin förmåga att reglera Cdk5 signalkomplexet styra muskelcellernas differentiering. Denna doktorsavhandling har på ett avgörande vis ökat förståelsen av de reglerande mekanismer som styr Cdk5 aktivering. Avhandling presenterar nestin och PKCzeta som kritiska faktorer i denna reglering. Vidare innehåller avhandlingen ny information om de cellulära funktionerna hos nestin som vi har visat vara en viktig reglerare av cellernas överlevnad och differentiering.

Abscesso esplênico causado por Salmonella

OBJETIVO: Relatar as características demográficas, clínicas, diagnóstica e terapêutica de pacientes com abscesso esplênico (AE) causado por Salmonella. MÉTODO: Análise retrospectiva de dados de pacientes atendidos no Serviço de Cirurgia Geral e Aparelho Digestivo do Hospital Universitário Gaffrée-Guinle no período de janeiro de 2001 a dezembro de 2005, a estes se incluiu um caso tratado em outro hospital em época anterior. RESULTADOS: Dentre 4823 pacientes recentemente atendidos, dois apresentaram AE causado por Salmonella enteritidis, enquanto o caso mais antigo o agente responsável foi a Salmonella typhi. Todos eram homens, com idade média de 45 anos. Em nenhum deles foi identificada condição predisponente à formação do abscesso; os exames de imagem foram capazes de diagnosticar o AE. Todos foram tratados por esplenectomia e antibioticoterapia e evoluíram para cura. CONCLUSÕES: A Salmonella, apesar de infrequente, pode ser o agente causal do AE. Caracteristicamente os abscessos eram grandes e apresentavam material necrótico em seu interior. Nesta condição, a esplenectomia associada a antibioticoterapia mostrou-se eficaz no tratamento.

Biosynthesis of pyranonaphthoquinone polyketides:characterization of the alnumycin pathway

Alnumycin A is an aromatic pyranonaphthoquinone (PNQ) polyketide closely related to the model compound actinorhodin. While some PNQ polyketides are glycosylated, alnumycin A contains a unique sugar-like dioxane moiety. This unusual structural feature made alnumycin A an interesting research target, since no information was available about its biosynthesis. Thus, the main objective of the thesis work became to identify the steps and the enzymes responsible for the biosynthesis of the dioxane moiety. Cloning, sequencing and heterologous expression of the complete alnumycin gene cluster from Streptomyces sp. CM020 enabled the inactivation of several alnumycin biosynthetic genes and preliminary identification of the gene products responsible for pyran ring formation, quinone formation and dioxane biosynthesis. The individual deletions of the genes resulted in the production of several novel metabolites, which in many cases turned out to be pathway intermediates and could be used for stepwise enzymatic reconstruction of the complete dioxane biosynthetic pathway in vitro. Furthermore, the in vitro reactions with purified alnumycin biosynthetic enzymes resulted in the production of other novel compounds, both pathway intermediates and side products. Identification and molecular level studies of the enzymes AlnA and AlnB catalyzing the first step of dioxane biosynthesis – an unusual C-ribosylation step – led to a mechanistic proposal for the C-ribosylation of the polyketide aglycone. The next step on the dioxane biosynthetic pathway was found to be the oxidative conversion of the attached ribose into a highly unusual dioxolane unit by Aln6 belonging to an uncharacterized protein family, which unexpectedly occurred without any apparent cofactors. Finally, the last step of the pathway was found to be catalyzed by the NADPH-dependent reductase Aln4, which is able to catalyze the conversion of the formed dioxolane into a dioxane moiety. The work presented here and the knowledge gained of the enzymes involved in dioxane biosynthesis enables their use in the rational design of novel compounds containing C–C bound ribose, dioxolane and dioxane moieties.

Prevalência de sorovares de Salmonella isolados de aves no Brasil

Foram caracterizadas antigenicamente amostras de Salmonella isoladas de aves (portadoras e doentes) provenientes de diversas regiões do país durante o período de 1962 a 1991. Nas 2123 culturas analisadas foram reconhecidos 90 sorovares, distribuídos em 14 sorogrupos com predominância dos grupos O:9 (40,0%), O:4 (33,3%), O:7 (10,6%) e O: 3,10 (6,7%). A maior diversidade de sorovares foi reconhecida no sorogrupo O:7 com 22 tipos distintos, secundado por O:4, O:3,10 e O:9, constituídos de 19, 15 e 10 sorotipos, respectivamente. No computo geral, foi determinada a média de 10,8 sorovares isolados por ano. Os sorovares classificados como muito frequentes nos três decênios, representando 65 a 67%, dos isolamentos, foram S. Gallinarum, S. Pullorum, S. Typhimurium, S. Heidelberg, S. Enteritidis e S. Infantis. Considerações de natureza bacteriológica e epidemiológica foram discutidas em relação a alguns dos sorotipos prevalentes.

Sorovares de Salmonella isolados de matérias-primas e de ração para aves no Brasil

Foram caracterizadas antigenicamente amostras de Salmonella isoladas de matérias-primas e de ração para aves em 1976 e durante doze anos consecutivos (1979-1991). As 2293 culturas analisadas provieram de sete regiões distintas do país e possibilitaram o reconhecimento de 151 sorovares, classificados bioquimicamente nas subespécies I (99,6%) IIIa (0,33%) e IV (0,04%), respectivamente. Os sorovares identificados se distribuiram por 17 sorogrupos, com predominância de O:7 (30,4%), O:4 (24,5%), O:3,10 (19,1%), O:13 (7,8%), O:1,3,19 (4,9%) e O:18 (3,7), que representam 90% dos grupos sorológicos caracterizados e constituídos de 103 (68,2%) sorotipos. Dentre os dez sorovares mais frequentemente reconhecidos citam-se S. Montevideo, S. Senftenberg, S. Havana, S. Mbandaka, S. Tennessee, S. Infantis, S. Agona, S. Anatum, S. Cerro e S. Bredeney. Alguns aspectos de caráter epidemiológico foram discutidos, envolvendo particularmente, determinados sorotipos e inclusive confrontando-se os resultados obtidos com aqueles oriundos de investigação conexa em aves.

Salmonella em carcaças de frango congeladas

Um total de 150 carcaças de frango congeladas, de quatro marcas comerciais, foram analisadas para pesquisa de Salmonella. Foram examinadas 43 carcaças de cada uma das marcas A, B, D e 21 da marca C. Observou-se um percentual de 32,0% de contaminação. Foram identificados 11 sorotipos: S. Agona, S. Anatum, S. Enteritidis, S. Hadar, S. Havana, S. Mbandaka, S. Montevideo, S. Ouakam, S. Poona, S. Schwarzengrund e S. I 4, 5, 12: -. O antibiograma das cepas mostrou 100% de resistência à ampicilina, 75,0% à cefalotina, 52,1% à cefoxitina, 22,9% à tobramicina, 6,2% à polimixina B e à tetraciclina, 4,2% à gentamicina e 2,1% à netilmicina, ao aztreonam e à amicacina. Todas as cepas apresentaram sensibilidade total ao cloranfenicol e ao sulfazotrim.

Sorovares de Salmonella em carne de eqüídeos abatidos no nordeste do Brasil

Nas décadas de 60 e 70, houve um extraordinário incremento da exportação de produtos cárneos de eqüídeos dos países da América do Sul para a Europa e Japão. Este acontecimento favoreceu o aumento de risco da veiculação de Salmonella através desses produtos, para as populações humana e animal, consumidoras. Assim, num estabelecimento industrial e exportador de carne de eqüídeos localizado no nordeste do Brasil (Pernambuco), foram analisados bacteriologicamente, 19.238 fragmentos de músculos mais externos, que revelaram 666 exames positivos referentes a 433 animais (eqüinos e asininos) e resultando no isolamento de 745 cepas de Salmonella. Na amostragem foram caracterizados do ponto de vista antigênico 98 sorovares, predominantemente classificados na subespécie I (98,9%) e tendo como os mais freqüentes S. Anatum, S. Carrau, S. Saintpaul, S. Agona e S. Typhimurium. Pelas análises efetuadas admite-se que as causas primordiais da presença de Salmonella nas carnes, provavelmente decorreu do contato com os excretas dos animais abatidos, bem como pela possível contaminação ambiental resultante, tendo em vista a ausência de portadores humanos, pesquisados numa parcela do pessoal.

Ocorrência de Salmonella sp em suínos de terminação no Rio Grande do Sul

Foram colhidas amostras de fezes de lote de suínos em 10 granjas terminadoras do Estado do Rio Grande do Sul para pesquisa de Salmonella sp. Duas granjas consideradas negativas (N1 e N2) e uma positiva (P1) nesta primeira etapa foram escolhidas para colheita de amostras de fezes individuais de 25 animais escolhidos aleatoriamente. No abatedouro foram coletados swab retal, conteúdo intestinal e linfonodos mesentéricos dos mesmos animais amostrados na granja. Após a introdução de novos animais nas granjas N1 e P1, outros 25 animais foram amostrados em cada granja, da mesma forma descrita acima. Três granjas tiveram amostras de fezes de lote positivas, sendo que em duas foi constatado um alto nível de contaminação. Foram encontrados 8 sorotipos de Salmonella (Agona, Bredeney, Lexington, London, Mbandaka, Panama, Schwartzengrund, Salmonella sp), sendo os sorotipos Agona e Bredeney os mais encontrados. Na colheita individual realizada, todas as granjas amostradas foram positivas. Em 6,4% das amostras de fezes colhidas na granja, 5,3% das amostras de conteúdo intestinal e 5,6% dos linfonodos mesentéricos foi possível isolar Salmonella. O antibiograma das linhagens de Salmonella isoladas demonstrou 97,8% de resistência à sulfonamida, 82,6% à estreptomicina, 36,9% à tetraciclina e 15,2% à sulfazotrim.