Rapid tests for the detection of the Mycobacterium abscessus subsp. bolletii strain responsible for an epidemic of surgical-site infections in Brazil

A single strain of Mycobacterium abscessus subsp. bolletii, characterised by a particular rpoB sequevar and two highly related pulsed field gel electrophoresis patterns has been responsible for a nationwide outbreak of surgical infections in Brazil since 2004. In this study, we developed molecular tests based on polymerase chain reaction restriction-enzyme analysis (PRA) and sequencing for the rapid identification of this strain. Sequences of 15 DNA regions conserved in mycobacteria were retrieved from GenBank or sequenced and analysed in silico. Single nucleotide polymorphisms specific to the epidemic strain and located in enzyme recognition sites were detected in rpoB, the 3' region of the 16S rDNA and gyrB. The three tests that were developed, i.e., PRA-rpoB, PRA-16S and gyrB sequence analysis, showed 100%, 100% and 92.31% sensitivity and 93.06%, 90.28% and 100% specificity, respectively, for the discrimination of the surgical strain from other M. abscessus subsp. bolletii isolates, including 116 isolates from 95 patients, one environmental isolate and two type strains. The results of the three tests were stable, as shown by results obtained for different isolates from the same patient. In conclusion, due to the clinical and epidemiological importance of this strain, these tests could be implemented in reference laboratories for the rapid preliminary diagnosis and epidemiological surveillance of this epidemic strain.

Ti/TiO2 nanotubes enhance Mycobacterium fortuitum, Mycobacterium chelonae and Mycobacterium abscessus inactivation in water

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

Multilocus sequence analysis and rpoB sequencing of Mycobacterium abscessus (sensu lato) strains

Mycobacterium abscessus, Mycobacterium bolletii, and Mycobacterium massiliense (Mycobacterium abscessus sensu lato) are closely related species that currently are identified by the sequencing of the rpoB gene. However, recent studies show that rpoB sequencing alone is insufficient to discriminate between these species, and some authors have questioned their current taxonomic classification. We studied here a large collection of M. abscessus (sensu lato) strains by partial rpoB sequencing (752 bp) and multilocus sequence analysis (MLSA). The final MLSA scheme developed was based on the partial sequences of eight housekeeping genes: argH, cya, glpK, gnd, murC, pgm, pta, and purH. The strains studied included the three type strains (M. abscessus CIP 104536(T), M. massiliense CIP 108297(T), and M. bolletii CIP 108541(T)) and 120 isolates recovered between 1997 and 2007 in France, Germany, Switzerland, and Brazil. The rpoB phylogenetic tree confirmed the existence of three main clusters, each comprising the type strain of one species. However, divergence values between the M. massiliense and M. bolletii clusters all were below 3% and between the M. abscessus and M. massiliense clusters were from 2.66 to 3.59%. The tree produced using the concatenated MLSA gene sequences (4,071 bp) also showed three main clusters, each comprising the type strain of one species. The M. abscessus cluster had a bootstrap value of 100% and was mostly compact. Bootstrap values for the M. massiliense and M. bolletii branches were much lower (71 and 61%, respectively), with the M. massiliense cluster having a fuzzy aspect. Mean (range) divergence values were 2.17% (1.13 to 2.58%) between the M. abscessus and M. massiliense clusters, 2.37% (1.5 to 2.85%) between the M. abscessus and M. bolletii clusters, and 2.28% (0.86 to 2.68%) between the M. massiliense and M. bolletii clusters. Adding the rpoB sequence to the MLSA-concatenated sequence (total sequence, 4,823 bp) had little effect on the clustering of strains. We found 10/120 (8.3%) isolates for which the concatenated MLSA gene sequence and rpoB sequence were discordant (e.g., M. massiliense MLSA sequence and M. abscessus rpoB sequence), suggesting the intergroup lateral transfers of rpoB. In conclusion, our study strongly supports the recent proposal that M. abscessus, M. massiliense, and M. bolletii should constitute a single species. Our findings also indicate that there has been a horizontal transfer of rpoB sequences between these subgroups, precluding the use of rpoB sequencing alone for the accurate identification of the two proposed M. abscessus subspecies.

Mycobacterium saopaulense sp. nov., a rapidly growing mycobacterium closely related to members of the Mycobacterium chelonae--Mycobacterium abscessus group

Five isolates of non-pigmented, rapidly growing mycobacteria were isolated from three patients and,in an earlier study, from zebrafish. Phenotypic and molecular tests confirmed that these isolates belong to the Mycobacterium chelonae-Mycobacterium abscessus group, but they could not be confidently assigned to any known species of this group. Phenotypic analysis and biochemical tests were not helpful for distinguishing these isolates from other members of the M. chelonae–M.abscessus group. The isolates presented higher drug resistance in comparison with other members of the group, showing susceptibility only to clarithromycin. The five isolates showed a unique PCR restriction analysis pattern of the hsp65 gene, 100 % similarity in 16S rRNA gene and hsp65 sequences and 1-2 nt differences in rpoB and internal transcribed spacer (ITS) sequences.Phylogenetic analysis of a concatenated dataset including 16S rRNA gene, hsp65, and rpoB sequences from type strains of more closely related species placed the five isolates together, as a distinct lineage from previously described species, suggesting a sister relationship to a group consisting of M. chelonae, Mycobacterium salmoniphilum, Mycobacterium franklinii and Mycobacterium immunogenum. DNA–DNA hybridization values .70 % confirmed that the five isolates belong to the same species, while values ,70 % between one of the isolates and the type strains of M. chelonae and M. abscessus confirmed that the isolates belong to a distinct species. The polyphasic characterization of these isolates, supported by DNA–DNA hybridization results,demonstrated that they share characteristics with M. chelonae–M. abscessus members, butconstitute a different species, for which the name Mycobacterium saopaulense sp. nov. is proposed. The type strain is EPM10906T (5CCUG 66554T5LMG 28586T5INCQS 0733T).

Cutaneous Mycobacterium haemophilum infection in a kidney transplant recipient after acupuncture treatment

P>Mycobacterium haemophilum is a slow-growing nontuberculous mycobacterium that can cause disease in both immunocompetent and immunocompromised patients. The most common clinical presentations of infection are the appearance of suppurative and ulcerated skin nodules. For the diagnosis, samples collected from suspected cases must be processed under the appropriate conditions, because M. haemophilum requires lower incubation temperatures and iron supplementation in order to grow in culture. In this case report, we describe the occurrence of skin lesions in a kidney transplant recipient, caused by M. haemophilum, associated with acupuncture treatment. The diagnosis was established by direct smear and culture of material aspirated from cutaneous lesions. Species identification was achieved by characterization of the growth requirements and by partial sequencing of the hsp65 gene. The patient was successfully treated with clarithromycin and ciprofloxacin for 12 months. Considering that the number of patients receiving acupuncture treatment is widely increasing, the implications of this potential complication should be recognized, particularly in immunosuppressed patients.

Identificação de micobactérias não tuberculosas através de métodos moleculares não comerciais

Embora Mycobacterium tuberculosis, o agente etiológico da tuberculose humana, seja a principal causa de micobacteriose no Homem, outras micobactérias não tuberculosas (MNT), podem também causar infecção em seres humanos, sendo cada vez mais frequentemente isoladas no laboratório de micobacteriologia. Dada a morosidade da identificação de MNT por métodos convencionais, torna-se essencial o desenvolvimento de métodos rápidos e fiáveis para a sua identificação. Neste estudo foram comparados três métodos moleculares para a identificação de MNT, baseados na análise de restrição enzimática após amplificação de: (i) região rRNA 16S-23S “Internal Transcribed Spacer” (ITS), (ii) gene hsp65, e (iii) zona ITS e regiões adjacentes, 16S e 23S rDNA. Para este fim, avaliamos 50 isolados, correspondendo a 47 isolados clínicos de MNT e três estirpes de referência, representando as 11 espécies de MNT mais frequentemente isoladas no laboratório de Micobactérias do Instituto de Higiene e Medicina Tropical (IHMT, UNL) e uma estirpe referência de M. tuberculosis, e identificadas anteriormente utilizando o sistema comercial GenoType® Mycobacterium CM/AS (Hain Lifescience). O PCR-RFLP do gene hsp65 proporcionou os melhores resultados, identificando correctamente 42 dos 49 isolados de MNT, pertencentes a M. avium, M. gordonae, M. intracellulare, M. kansasii, M. chelonae, M. fortuitum, M. abscessus, M. szulgai, M. peregrinum e M. xenopi. O PCR-RFLP da região ITS identificou correctamente 28 dos 49 isolados testados, não distinguindo M. intracellulare/M. scrofulaceum, M. avium/M. bohemicum e M. kansasii/M. szulgai. Finalmente, o PCR-RFLP da região ITS e regiões adjacentes mostrou o pior desempenho, com apenas oito isolados correctamente identificados e falhando na amplificação de diversos isolados. Dos três métodos testados, o PCR-RFLP do gene hsp65 e da região ITS mostraram maior capacidade de identificação e reprodutibilidade. No entanto, a sua aplicação exige uma optimização cuidadosa das condições de análise e a sua aplicabilidade depende, em grande parte, da diversidade xi de MNT em cada laboratório. Verificaram-se também várias dificuldades a nível da interpretação dos resultados. Assim, apesar das vantagens referidas na literatura para estes três métodos, verificou-se que o grau de variabilidade e dificuldade de interpretação associados aos padrões obtidos, limitam a sua implementação no laboratório de diagnóstico de micobacteriologia.

Infections cutanées causées par des mycobactéries à croissance rapide [Skin infections due to rapid-growing mycobacteria].

Rapid-growing mycobacteria (e.g. M. abscessus and M. chelonae) are emerging pathogens with various clinical manifestations. Among immunocompetent individuals, rapid-growing mycobacteria may be responsible of pulmonary, cutaneous, osteoarticular and postoperative infections, as well as lymphadenitis and catheter-associated infections. Among immunocompromised patients, disseminated infections are also observed. Diagnosis relies on specific microbiological investigations to confirm etiology and guide antibiotic treatment. The treatment requires a multi-disciplinary approach that includes specific long-term antibiotic treatment, surgical debridement and reduction of immunosuppression whenever possible.

Nontuberculous mycobacteria in respiratory samples from patients with pulmonary tuberculosis in the state of Rondonia, Brazil

The main cause of pulmonary tuberculosis (TB) is infection with Mycobacterium tuberculosis (MTB). We aimed to evaluate the contribution of nontuberculous mycobacteria (NTM) to pulmonary disease in patients from the state of Rondônia using respiratory samples and epidemiological data from TB cases. Mycobacterium isolates were identified using a combination of conventional tests, polymerase chain reaction-based restriction enzyme analysis of hsp65 gene and hsp65 gene sequencing. Among the 1,812 cases suspected of having pulmonary TB, 444 yielded bacterial cultures, including 369 cases positive for MTB and 75 cases positive for NTM. Within the latter group, 14 species were identified as Mycobacterium abscessus, Mycobacterium avium, Mycobacterium fortuitum, Mycobacterium intracellulare, Mycobacterium gilvum, Mycobacterium gordonae, Mycobacterium asiaticum, Mycobacterium tusciae, Mycobacterium porcinum, Mycobacterium novocastrense, Mycobacterium simiae, Mycobacterium szulgai, Mycobacterium phlei and Mycobacterium holsaticum and 13 isolates could not be identified at the species level. The majority of NTM cases were observed in Porto Velho and the relative frequency of NTM compared with MTB was highest in Ji-Paraná. In approximately half of the TB subjects with NTM, a second sample containing NTM was obtained, confirming this as the disease-causing agent. The most frequently observed NTM species were M. abscessus and M. avium and because the former species is resistant to many antibiotics and displays unsatisfactory cure rates, the implementation of rapid identification of mycobacterium species is of considerable importance.

Infecção por micobactérias de crescimento rápido após procedimentos videocirúrgicos - a hipótese do glutaraldeído

Between August 2006 and February 2007, in the state of Rio de Janeiro, Brazil, a massive outbreak of RGM infections after video laparoscopy was mainly associated to the recently described Mycobacterium massiliense species. All confirmed and probable cases reports described the use of high-level disinfection of medical devices by using 2% glutaraldehyde (2% GA) for 30 min before the surgical procedures. We investigated the susceptibility of the M. massiliense isolates recovered during the outbreak to high-level disinfection after 30 min, 1h, 6h and 10h of exposure to the commercial disinfectants. Reference strains for official mycobactericidal tests such as Mycobacterium abscessus, Mycobacterium bovis, Mycobacterium chelonae, Mycobacterium neoaurum and Mycobacterium smegmatis were included as controls. Although all the reference strains were eliminated in 30 min of exposure to 2% GA, we observed the recovery of all M. massiliense clinical isolates even after 10h of exposure. This study suggests that failures in high-level disinfection and the high tolerance of these M. massiliense clinical strains to the 2% GA were strongly associated to the magnitude of the outbreak.

Molecular characterization of Mycobacterium massiliense and Mycobacterium bolletii in isolates collected from outbreaks of infections after laparoscopic surgeries and cosmetic procedures

An outbreak of infections affecting 311 patients who had undergone different invasive procedures occurred in 2004 and 2005 in the city of Belem, in the northern region of Brazil. Sixty-seven isolates were studied; 58 were from patients who had undergone laparoscopic surgeries, 1 was from a patient with a postinjection abscess, and 8 were from patients who had undergone mesotherapy. All isolates were rapidly growing nonpigmented mycobacteria and presented a pattern by PCR-restriction enzyme analysis of the hsp65 gene with BstEII of bands of 235 and 210 bp and with HaeIII of bands of 200, 70, 60, and 50 bp, which is common to Mycobacterium abscessus type 2, Mycobacterium bolletii, and Mycobacterium massiliense. hsp65 and. rpoB gene sequencing of a subset of 20 isolates was used to discriminate between these three species. hsp65 and rpoB sequences chosen at random from 11 of the 58 isolates from surgical patients and the postinjection abscess isolate presented the highest degrees of similarity with the corresponding sequences of M. massiliense. In the same way, the eight mesotherapy isolates were identified as M. bolletii. Molecular typing by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) grouped all 58 surgical isolates, while the mesotherapy isolates presented three different PFGE patterns and the postinjection abscess isolate showed a unique PFGE pattern. In conclusion, molecular techniques for identification and typing were essential for the discrimination of two concomitant outbreaks and one case, the postinjection abscess, not related to either outbreak all of which were originally attributed to a single strain of M. abscessus.

Diversidade genética das espécies de micobactérias não tuberculosas identificadas em laboratório de referência para o diagnóstico da tuberculose na região Norte

Nos últimos anos tem sido observado um aumento de relatos de infecções associadas às micobactérias não tuberculosas (MNT). No entanto, o conhecimento da frequência e as espécies envolvidas nas infecções pulmonares no Brasil são limitados. Neste trabalho foi avaliada a ocorrência de espécies de MNT isoladas no Laboratório de Micobactérias do Instituto Evandro Chagas, Laboratório de Regional de Saúde Pública da Região Norte. Foram analisadas todas as MNT isoladas de espécimes clínicos pulmonares e não pulmonares de indivíduos com infecção, de acordo com os critérios da American Thoracic Society e Ministério da Saúde entre os anos de 2004 a 2007. As MNT foram caracterizadas por PCR-restriction analysis (PRA-hsp65) e sequenciamento dos genes do RNAr 16S, hsp65, rpoB. Foram identificados 51 indivíduos com infecção pulmonar, sendo as seguintes MNT envolvidas: M. abscessus (n=2), M. bolletii (n=4), M. massiliense (n=9), M. avium (n=5), M. colombiense (n=5), M. fortuitum (n=4), M. simiae (n=2), M. interjectum (n=4), M. intracellulare (n=5), M. kansasii (n=1), M. scrofulaceum (n=1) e M. terrae (n=1). Em oito indivíduos foram isoladas MNT não identificadas ao nível de espécie, podendo representar nova entidade taxonômica pertencente ao complexo M.simiae. O presente estudo descreveu a diversidade de MNT isoladas de espécimes clínicos pulmonares no estado do Pará, Região Amazônica Brasileira. O achado de casos infecções pulmonares diagnosticados e tratados sem sucesso por vários meses como tuberculose apontam para a necessidade de isolamento e identificação da micobactéria envolvida antes estabelecimento de falência terapêutica.

Caracterização genética de micobactérias não tuberculosas isoladas de espécimes clínicos pulmonares no estado do Pará

Nos últimos anos tem sido observado um aumento de relatos de infecções causadas por micobactérias não tuberculosas (MNT). No entanto, dados sobre frequência e espécies envolvidas em infecções pulmonares no Brasil são limitados, principalmente em estados da Região Norte do Brasil. O conhecimento das espécies de MNT associadas às infecções pulmonares tem importância clínica e epidemiológica, sendo as técnicas moleculares ferramentas capazes de oferecer um diagnóstico espécie-específico, o qual é necessário para a instituição de terapia adequada. O presente trabalho descreve a diversidade de MNT isoladas de espécimes pulmonares encaminhados ao Instituto Evandro Chagas entre 1999 e 2011 para pesquisa de micobactérias. As MNT foram inicialmente caracterizadas por PCR-restriction analysis (PRA-hsp65) e reidentificadas por sequenciamento dos genes RNAr 16S, hsp65, rpoB e região ITS1. De acordo com os achados, o método de PRA-hsp65 mostrou-se uma ferramenta prática para identificação MNT, permitindo a distinção de uma grande variedade de espécies de forma rápida, simples e barata, em comparação com o sequenciamento. Além disso, como sugerido no presente estudo, de acordo com a diversidade de espécies local, este método pode ser passível de modificações para proporcionar maior poder discriminatório. Para isolados do complexo Mycobacterium avium (MAC), a aplicação da análise de sequência do gene rpoB não se mostrou como alternativa adequada para discriminação de isolados do Estado do Pará, gerando resultados discrepantes com baixa resolução taxonômica. Um espectro particular de MNT foi associado aos casos de infecção pulmonar na região, representado principalmente por espécies dos complexos M. chelonae-M. abscessus (M. abscessus, M. massiliense e M. bolletii), M. avium (M. avium, M. intracellulare e M. colombiense) e M. simiae (M. simiae e taxa não nomeados). Dentre esse último, duas potenciais espécies foram detectadas, M. paraensis sp. nov. e M. amazoniensis sp. nov., sendo propostas como novos membros do complexo M. simiae. Entre os indivíduos afetados, as principais características encontradas foram sexo feminino, a idade superior a 50 anos, etnia parda e história de infecção prévia por tuberculose. Embora este estudo não demonstre a real magnitude de infecções pulmonares por MNT no Estado do Pará, ele descreve a diversidade de espécies e claramente retrata a importância desse grupo na região, chegando a representar 13,5% dos isolamentos micobacterianos em um laboratório de referência. Conjuntamente a esse achado, a identificação de casos de MNT em indivíduos presuntivamente diagnosticados com TB, indica a necessidade de confirmação bacteriológica, especialmente nos casos de resistência primária ao esquema básico da tuberculose.

Micobacteriose não tuberculosa pulmonar em hospital de referência no Estado do Pará: espécies mais frequentes, apresentação radiológica e evolução clínica

As micobactérias não tuberculosas (MNT) estão amplamente presentes no ambiente, tendo sido isoladas em águas naturais, sistemas de distribuição de água, solo e animais. Caracterizam-se pela presença de ácido micólico na parede celular. Em geral, são adquiridas através de inalação de gotículas de água contendo micobactérias. Podem causar formas variadas de doença como linfadenite, pulmonar, cutânea e disseminada. São patógenos oportunistas, com patogenicidade variável, que requerem defeitos na imunidade local ou sistêmica, congênitos ou adquiridos para causar doenças em humanos. Foram avaliados aspectos epidemiológicos, clínicos e radiológicos de 44 casos de micobacteriose não tuberculosa na forma pulmonar no Hospital João de Barros Barreto (HUJBB) através de estudo retrospectivo e foram tratados e acompanhados 21/44 (47,7%) pacientes durante um período de seis a dezessete meses através de estudo do tipo coorte prospectivo. Os dados mostraram um incremento de mais de 100% no número de casos a partir do ano de 2010 em relação aos anos anteriores no HUJBB. As micobactérias mais isoladas foram M. intracellulare (22,7%) e M. massiliense (20,5%). As condições mais frequentemente associadas à doença incluíram tratamento prévio para tuberculose (93,2%), bronquiectasias (59%), HIV (11,4%), asma (9,1%) e doença pulmonar obstrutiva crônica (9,1%). Não foram observadas diferenças nos aspectos radiológicos entre as espécies, exceto na análise das radiografias de tórax, onde atelectasias foram mais frequentes nos grupo M. massiliense do que no grupo de M. abscessus. A resposta ao tratamento de acordo com a análise das culturas para micobactérias mostrou que em 58,8% dos casos ocorreu negativação, persistência da positividade em 11,7% e positividade após negativação inicial em 11,7%. Durante o período de acompanhamento, a taxa de óbito foi de 17,7%. Os dados sugerem que a forma pulmonar da micobacteriose não tuberculosa tem se tornado uma doença com importância cada vez maior em nossa região. Adicionalmente, a resposta ao tratamento tem sido bastante satisfatória quando comparada à literatura. Entretanto, é necessário um seguimento desses pacientes por período mais prolongado para estabelecer o real desfecho da nossa abordagem terapêutica.

[Pulmonary nodules in a patient on long-term steroid treatment]

We report on a patient who was chronically treated with steroids. She simultaneously developed pulmonary nocardiosis as well as a soft tissue infection and osteomyelitis by mycobacterium abscessus. Both infections are rare, but more frequently occur in immunocompromised hosts. The patient was healed after 12 month of adequate antibiotic treatment.