Metallo-beta-lactamase-Catalyzed Hydrolysis of Cephalosporins: Some Mechanistic Insights into the Effect of Heterocyclic Thiones on Enzyme Activity

The hydrolysis of beta-lactam antibiotics using zinc-containing metallo-beta-lactamases (m beta l) is one of the major bacterial defense systems. These enzymes can catalyze the hydrolysis of a variety of antibiotics including the latest generation of cephalosporins, cephamycins, and imipenem. It is shown in this paper that the cephalosporins having heterocyclic - SR side chains are less prone to m beta l-mediated hydrolysis than the antibiotics that do not have such side chains. This is partly due to the inhibition of enzyme activity by the thione moieties eliminated during hydrolysis. When the enzymatic hydrolysis of oxacillin was carried out in the presence of heterocyclic thiones such as MU, MDT, DMETT, and MMA, the catalytic activity of the enzyme was inhibited significantly by these compounds. Although the heterocyclic - SR moieties eliminated from the beta-lactams upon hydrolysis undergo a rapid tautomerism between thione and thiol forms, these compounds act as thiolate ligands toward zinc(II) ions. The structural characterization of two model tetranuclear zinc(II) thiolate complexes indicates that the -SR side chains eliminated from the antibiotics may interact with the zinc(II) metal center of m beta l through their sulfur atoms.

Caracterização de beta-lactamases de espectro ampliado (ESBLs), genes de resistência aos antimicrobianos e conteúdo plasmidial em cepas de Escherichia coli e Salmonella spp. não tifóides isoladas do ambiente hospitalar e da comunidade

Enterobactérias produtoras de ESBLs são descritas tanto no ambiente hospitalar quanto na comunidade em todo o mundo. No Brasil, esses microrganismos também têm emergido como uma causa importante de infecções, sendo as enzimas CTX-M as prevalentes. O objetivo deste estudo foi analisar diferentes aspectos genotípicos relacionados à expressão da resistência aos antimicrobianos em cepas Escherichia coli e de Salmonella spp, tais como: a diversidade de ESBLs, os genes de resistência aos antimicrobianos e o conteúdo plasmidial. Os aspectos epidemiológicos das cepas produtoras de ESBLs também foram investigados. Foram estudadas 88 cepas de enterobactérias, sendo 43 E. coli e 45 cepas de Salmonella spp., de origem hospitalar e da comunidade (principalmente alimentos), isoladas na cidade do Rio de Janeiro. A expressão de ESBL foi observada em sete cepas de E. coli (7/43, 16,3%) e em uma cepa de Salmonella Typhimurium (1/45, 2,3%) e as enzimas foram identificadas como variantes de CTX-M e SHV-5, respectivamente. Entre as cepas de E. coli, a enzima CTX-M-2 foi a mais frequente (n = 4), sendo detectada em cepas isoladas de swab retal de pacientes hospitalizados, enquanto as enzimas CTX-M-59 (uma variante de CTX-M) (n = 1) e CTX-M-9 (n = 2) foram identificadas em cepas isoladas a partir de espécimes clínicos. Salmonella Typhimurium produtora de SHV-5 foi isolada do ambiente hospitalar (fórmula infantil). As cepas de E. coli produtoras das enzimas CTX-M pertenceram a grupos filogenéticos (A, B1, D) e STs (ST34, ST69, ST101) diferentes, sendo os genes blaCTX-M identificados em plasmídeos com tipo de replicon IncA/C de cerca de 150 kb (blaCTX-M-2, blaCTX-M-9, blaCTX-M-59) ou 80 kb (blaCTX-M-2). A cepa de S. Typhimurium produtora de SHV-5 pertenceu a um único clone (A-ST19) e o gene blaSHV-5 foi identificado em plasmídeo com o replicon IncL/M com aproximadamente 55Kb. Foi identificado pela primeira vez no Brasil o ST313 em um clone de S. Typhimurium (D-ST313), comumente associado com doenças invasivas severas, particulamente no continente africano. Genes que codificam para a resistência aos antimicrobianos não-beta-lactâmicos e integrons classe 1 foram identificados entre as cepas de E. coli e de Salmonella spp. multirresistentes produtoras ou não de ESBLs. Em conclusão: i) nossos resultados referentes à E. coli confirmaram a disseminação de enzimas CTX-M (principalmente variantes do grupo CTX-M-2) desde, pelo menos, o ano de 2000, em hospitais no Rio de Janeiro; demonstraram a implicação dos plasmídeos IncA/C na disseminação de genes blaCTX-M; indicaram a possível evolução intra-plasmídeo de blaCTX-M-59 a partir de blaCTX-M-2; a observação da diversidade e multiplicidade de plasmídeos poderiam fornecer plataformas genéticas para a dispersão de diferentes genes e/ou elementos de resistência aos antimicrobianos; ii) em relação à Salmonella spp. este estudo descreveu, pela primeira vez, o isolamento, a partir de fórmula infantil, de uma cepa de S. Typhimurium produtora de ESBL; foi demonstrada a associação do gene blaSHV-5 com plasmídeo do tipo IncL/M, que é considerado epidêmico; foi identificado o clone D-ST313 de S. Typhimurium, que está associado a doenças invasivas severas no continente africano, que reuniu cepas isoladas exclusivamente do ambiente hospitalar.

Efficient synthesis of α-alkylidene-β-lactams via NaOH-promoted intramolecular aza-Michael addition of α-carbamoyl ketene-S,S-acetals in aqueous media

A facile and efficient synthesis of substituted alpha-alkylidene-beta-lactams have been developed via a NaOH-promoted intramolecular aza-Michael addition of alpha-carbamoyl, alpha-(1-chlorovinyl) ketene-S,S-acetals and subsequent nucleophilic vinylic substitution (SNV) reaction in alcoholic aqueous media. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The vascular targeting agent combretastatin-A4 and a novel cis-Restricted {beta}-Lactam Analogue, CA-432, induce apoptosis in human chronic myeloid leukemia cells and ex vivo patient samples including those displaying multidrug resistance

Combretastatin-A4 (CA-4) is a natural derivative of the African willow tree Combretum caffrum. CA-4 is one of the most potent antimitotic components of natural origin, but it is, however, intrinsically unstable. A novel series of CA-4 analogs incorporating a 3,4-diaryl-2-azetidinone (β-lactam) ring were designed and synthesized with the objective to prevent cis -trans isomerization and improve the intrinsic stability without altering the biological activity of CA-4. Evaluation of selected β-lactam CA-4 analogs demonstrated potent antitubulin, antiproliferative, and antimitotic effects in human leukemia cells. A lead β-lactam analog, CA-432, displayed comparable antiproliferative activities with CA-4. CA-432 induced rapid apoptosis in HL-60 acute myeloid leukemia cells, which was accompanied by depolymerization of the microtubular network, poly(ADP-ribose) polymerase cleavage, caspase-3 activation, and Bcl-2 cleavage. A prolonged G(2)M cell cycle arrest accompanied by a sustained phosphorylation of mitotic spindle checkpoint protein, BubR1, and the antiapoptotic proteins Bcl-2 and Bcl-x(L) preceded apoptotic events in K562 chronic myeloid leukemia (CML) cells. Molecular docking studies in conjunction with comprehensive cell line data rule out CA-4 and β-lactam derivatives as P-glycoprotein substrates. Furthermore, both CA-4 and CA-432 induced significantly more apoptosis compared with imatinib mesylate in ex vivo samples from patients with CML, including those positive for the T315I mutation displaying resistance to imatinib mesylate and dasatinib. In summary, synthetic intrinsically stable analogs of CA-4 that display significant clinical potential as antileukemic agents have been designed and synthesized.

Resistance to tetracycline and β-lactams and distribution of resistance markers in enteric microorganisms and pseudomonads isolated from the oral cavity

This study evaluated the occurrence of enteric bacteria and pseudomonads resistant to tetracycline and beta-lactams in the oral cavity of patients exhibiting gingivitis (n=89); periodontitis (n=79), periodontally healthy (n=50) and wearing complete dentures (n=41). Microbial identification and presence of resistance markers associated with the production of beta-lactamases and tetracycline resistance were performed by using biochemical tests and PCR. Susceptibility tests were carried out in 201 isolates of enteric cocci and rods. Resistance to ampicillin, amoxicillin/clavulanic acid, imipenem, meropenem and tetracycline was detected in 57.4%, 34.6%, 2.4%, 1.9% and 36.5% of the isolates, respectively. beta-lactamase production was observed in 41.2% of tested microorganisms, while the most commonly found beta-lactamase genetic determinant was gene bla(TEM). Tetracycline resistance was disseminated and a wide scope of tet genes were detected in all studied microbial genus.

Metabolic engineering of beta-oxidation in Penicillium chrysogenum for improved semi-synthetic cephalosporin biosynthesis

Industrial production of semi-synthetic cephalosporins by Penicillium chrysogenum requires supplementation of the growth media with the side-chain precursor adipic acid. In glucose-limited chemostat cultures of P. chrysogenum, up to 88% of the consumed adipic acid was not recovered in cephalosporinrelated products, but used as an additional carbon and energy source for growth. This low efficiency of side-chain precursor incorporation provides an economic incentive for studying and engineering the metabolism of adipic acid in P. cluysogenum. Chemostat-based transcriptome analysis in the presence and absence of adipic acid confirmed that adipic acid metabolism in this fungus occurs via beta-oxidation. A set of 52 adipate-responsive genes included six putative genes for acyl-CoA oxidases and dehydrogenases, enzymes responsible for the first step of beta-oxidation. Subcellular localization of the differentially expressed acyl-CoA oxidases and dehydrogenases revealed that the oxidases were exclusively targeted to peroxisomes, while the dehydrogenases were found either in peroxisomes or in mitochondria. Deletion of the genes encoding the peroxisomal acyl-CoA oxidase Pc20g01800 and the mitochondrial acyl-CoA dehydrogenase Pc20g07920 resulted in a 1.6- and 3.7-fold increase in the production of the semi-synthetic cephalosporin intermediate adipoyl-6-APA, respectively. The deletion strains also showed reduced adipate consumption compared to the reference strain, indicating that engineering of the first step of beta-oxidation successfully redirected a larger fraction of adipic acid towards cephalosporin biosynthesis. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Sintesi di molecole biologicamente attive con tecniche chemoenzimatiche:beta-lattami, profeni e alfa-amminoacidi non naturali

Il progetto di ricerca di questa tesi è stato focalizzato sulla sintesi di tre classi di molecole: β-lattami, Profeni e α-amminonitrili, utilizzando moderne tecniche di sintesi organica, metodologie ecosostenibili e strategie biocatalitiche. I profeni sono una categoria di antiinfiammatori molto diffusa e in particolare abbiamo sviluppato e ottimizzato una procedura in due step per ottenere (S)-Profeni da 2-arilpropanali raceme. Il primo step consiste in una bioriduzione delle aldeidi per dare i relativi (S)-2-Aril Propanoli tramite un processo DKR mediato dall’enzima Horse Liver Alcohol Dehydrogenase. Il secondo, l’ossidazione a (S)-Profeni, è promossa da NaClO2 e TEMPO come catalizzatore. Con lo scopo di migliorare il processo, in collaborazione con il gruppo di ricerca di Francesca Paradisi all’University College Dublino abbiamo immobilizzato l’enzima HLADH, ottenendo buone rese e una migliore enantioselettività. Abbiamo inoltre proposto un interessante approccio enzimatico per l’ossidazione degli (S)-2-Aril Propanoli utilizzando una laccasi da Trametes Versicolor. L’anello β-lattamico è un eterociclo molto importante, noto per essere un interessante farmacoforo. Abbiamo sintetizzato nuovi N-metiltio beta-lattami, che hanno mostrato un’attività antibatterica molto interessante contro ceppi resistenti di Staphilococcus Aureus prelevati da pazienti affetti da fibrosis cistica. Abbiamo poi coniugato gruppi polifenolici a questi nuovi β-lattami ottenendo molecule antiossidanti e antibatteriche, cioè con attività duale. Abbiamo poi sintetizzato un nuovo ibrido retinoide-betalattame che ha indotto differenziazione si cellule di neuroblastoma. Abbiamo poi sfruttato la reazione di aperture dell’anello monobattamico tramite enzimi idrolitici, con lo scopo di ottenere β-amminoacidi chirali desimmetrizzati come il monoestere dell’acido β–amminoglutammico. Per quando riguarda gli α-amminonitrili, è stato sviluppato un protocollo di Strecker. Le reazioni sono state molto efficienti utilizzando come fonte di cianuro l’acetone cianidrina in acqua, utilizzando differenti aldeidi e chetoni, ammine primarie e secondarie. Per mettere a punto una versione asimmetrica del protocollo, abbiamo usato ammine chirali con lo scopo di ottenere nuovi α-amminonitrili chirali.

Elucidating the Regulon of the Multidrug Resistance Regulator RarA in Klebsiella pneumoniae

RarA is an AraC-type regulator in Klebsiella pneumoniae, which, when overexpressed, confers a low-level multidrug-resistant (MDR) phenotype linked to the upregulation of both the acrAB and oqxAB efflux genes. Increased rarA expression has also been shown to be integral in the development of tigecycline resistance in the absence of ramA in K. pneumoniae. Given its phenotypic role in MDR, microarray analyses were performed to determine the RarA regulon. Transcriptome analysis was undertaken using strains Ecl8?rarA/pACrarA-2 (rarA-expressing construct) and Ecl8?rarA/pACYC184 (vector-only control) using bespoke microarray slides consisting of probes derived from the genomic sequences of K. pneumoniae MGH 78578 (NC_009648.1) and Kp342 (NC_011283.1). Our results show that rarA overexpression resulted in the differential expression of 66 genes (42 upregulated and 24 downregulated). Under the COG (clusters of orthologous groups) functional classification, the majority of affected genes belonged to the category of cell envelope biogenesis and posttranslational modification, along with genes encoding the previously uncharacterized transport proteins (e.g., KPN_03141, sdaCB, and leuE) and the porin OmpF. However, genes associated with energy production and conversion and amino acid transport/metabolism (e.g., nuoA, narJ, and proWX) were found to be downregulated. Biolog phenotype analyses demonstrated that rarA overexpression confers enhanced growth of the overexpresser in the presence of several antibiotic classes (i.e., beta-lactams and fluoroquinolones), the antifungal/antiprotozoal compound clioquinol, disinfectants (8-hydroxyquinoline), protein synthesis inhibitors (i.e., minocycline and puromycin), membrane biogenesis agents (polymyxin B and amitriptyline), DNA synthesis (furaltadone), and the cytokinesis inhibitor (sanguinarine). Both our transcriptome and phenotypic microarray data support and extend the role of RarA in the MDR phenotype of K. pneumoniae.

Klebsiella pneumoniae AcrAB efflux pump contributes to antimicrobial resistance and virulence

Respiratory infections caused by Klebsiella pneumoniae are characterized by high rates of mortality and morbidity. Management of these infections is often difficult, due to the high frequency of strains that are resistant to multiple antimicrobial agents. Multidrug efflux pumps play a major role as a mechanism of antimicrobial resistance in Gram-negative pathogens. In the present study, we investigated the role of the K. pneumoniae AcrRAB operon in antimicrobial resistance and virulence by using isogenic knockouts deficient in the AcrB component and the AcrR repressor, both derived from the virulent strain 52145R. We demonstrated that the AcrB knockout was more susceptible, not only to quinolones, but also to other antimicrobial agents, including beta-lactams, than the wild-type strain and the AcrR knockout. We further showed that the AcrB knockout was more susceptible to antimicrobial agents present in human bronchoalveolar lavage fluid and to human antimicrobial peptides than the wild-type strain and the AcrR knockout. Finally, the AcrB knockout exhibited a reduced capacity to cause pneumonia in a murine model, in contrast to the wild-type strain. The results of this study suggest that, in addition to contributing to the multidrug resistance phenotype, the AcrAB efflux pump may represent a novel virulence factor required for K. pneumoniae to resist innate immune defense mechanisms of the lung, thus facilitating the onset of pneumonia.

Resistance to last-resort antibiotics in natural environments

Last-resort antibiotics are the final line of action for treating serious infections caused by multiresistant strains. Over the years the prevalence of resistant bacteria has been increasing. Natural environments are reservoirs of antibiotic resistance, highly influenced by human-driven activities. The importance of aquatic systems on the evolution of antibiotic resistance is highlighted from the assumption that clinically-relevant resistance genes have originated in strains ubiquitous in these environments. We hypothesize that: a) rivers are reservoirs and disseminators of antibiotic resistance; b) anthropogenic activities potentiate dissemination of resistance to last-resort antibiotics. Hence, the main goal of the work is to compare the last-resort antibiotics resistome, in polluted and unpolluted water. Rivers from the Vouga basin, exposed to different anthropogenic impacts, were sampled. Water quality parameters were determined to classify rivers as unpolluted or polluted. Two bacterial collections were established enclosing bacteria resistant to cefotaxime (3rd generation cephalosporin) and to imipenem (carbapenem). Each collection was characterized regarding: phylogenetic diversity, antibiotic susceptibility, resistance mechanisms and mobile genetic elements. The prevalence of cefotaxime- and imipenem-resistant bacteria was higher in polluted water. Results suggested an important role in the dissemination of antibiotic resistance for Enterobacteriaceae, Pseudomonas and Aeromonas. The occurrence of bacteria resistant to non-beta-lactams was higher among isolates from polluted water as also the number of multiresistant strains. Among strains resistant to cefotaxime, extended-spectrum beta-lactamase (ESBL) genes were detected (predominantly blaCTX-M-like) associated to mobile genetic elements previously described in clinical strains. ESBL-producers were often multiresistant as a result of co-selection mechanisms. Culture-independent methods showed clear differences between blaCTX-M-like sequences found in unpolluted water (similar to ancestral genes) and polluted water (sequences identical to those reported in clinical settings). Carbapenem resistance was mostly related to the presence of intrinsically resistant bacteria. Yet, relevant carbapenemase genes were detected as blaOXA-48-like in Shewanella spp. (the putative origin of these genes), and blaVIM-2 in Pseudomonas spp. isolated from polluted rivers. Culture-independent methods showed an higher than the previously reported diversity of blaOXA-48-like genes in rivers. Overall, clear differences between polluted and unpolluted systems were observed, regarding prevalence, phylogenetic diversity and susceptibility profiles of resistant bacteria and occurrence of clinically relevant antibiotic resistance genes, thus validating our hypotheses. In this way, rivers act as disseminators of resistance genes, and anthropogenic activities potentiate horizontal gene transfer and promote the constitution of genetic platforms that combine several resistance determinants, leading to multiresistance phenotypes that may persist even in the absence of antibiotics.

The impact of penicillinase on cefamandole treatment and prophylaxis of experimental endocarditis due to methicillin-resistant Staphylococcus aureus.

Beta-lactams active against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) must resist penicillinase hydrolysis and bind penicillin-binding protein 2A (PBP 2A). Cefamandole might share these properties. When tested against 2 isogenic pairs of MRSA that produced or did not produce penicillinase, MICs of cefamandole (8-32 mg/L) were not affected by penicillinase, and cefamandole had a > or =40 times greater PBP 2A affinity than did methicillin. In rats, constant serum levels of 100 mg/L cefamandole successfully treated experimental endocarditis due to penicillinase-negative isolates but failed against penicillinase-producing organisms. This suggested that penicillinase produced in infected vegetations might hydrolyze the drug. Indeed, cefamandole was slowly degraded by penicillinase in vitro. Moreover, its efficacy was restored by combination with sulbactam in vivo. Cefamandole also uniformly prevented MRSA endocarditis in prophylaxis experiments, a setting in which bacteria were not yet clustered in the vegetations. Thus, while cefamandole treatment was limited by penicillinase, the drug was still successful for prophylaxis of experimental MRSA endocarditis.

Development of novel brush-type chiral stationary phases based on terpenoid selectors: HPLC evaluation and theoretical investigation of enantioselective binding interactions

The terpenoid chiral selectors dehydroabietic acid, 12,14-dinitrodehydroabietic acid and friedelin have been covalently linked to silica gel yielding three chiral stationary phases CSP 1, CSP 2 and CSP 3, respectively. The enantiodiscriminating capability of each one of these phases was evaluated by HPLC with four families of chiral aromatic compounds composed of alcohols, amines, phenylalanine and tryptophan amino acid derivatives and beta-lactams. The CSP 3 phase, containing a selector with a large friedelane backbone is particularly suitable for resolving free alcohols and their derivatives bearing fluorine substituents, while CSP 2 with a dehydroabietic architecture is the only phase that efficiently discriminates 1, 1'-binaphthol atropisomers. CSP 3 also gives efficient resolution of the free amines. All three phases resolve well the racemates of N-trifluoracetyl and N-3,5-dinitrobenzoyl phenylalanine amino acid ester derivatives. Good enantioseparation of beta-lactams and N-benzoyl tryptophan amino acid derivatives was achieved on CSP 1. In order to understand the structural factors that govern the chiral molecular recognition ability of these phases, molecular dynamics simulations were carried out in the gas phase with binary diastereomeric complexes formed by the selectors of CSP 1 and CSP 2 and several amino acid derivatives. Decomposition of molecular mechanics energies shows that van der Waals interactions dominate the formation of the diastereomeric transient complexes while the electrostatic binding interactions are primarily responsible for the enantioselective binding of the (R)- and (S)-analytes. Analysis of the hydrogen bonds shows that electrostatic interactions are mainly associated with the formation of N-(HO)-O-...=C enantio selective hydrogen bonds between the amide binding sites from the selectors and the carbonyl groups of the analytes. The role of mobile phase polarity, a mixture of n-hexane and propan-2-ol in different ratios, was also evaluated through molecular dynamics simulations in explicit solvent. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Development of a miniaturised microarray-based assay for the rapid identification of antimicrobial resistance genes in Gram-negative bacteria

We describe the development of a miniaturised microarray for the detection of antimicrobial resistance genes in Gram-negative bacteria. Included on the array are genes encoding resistance to aminoglycosides, trimethoprim, sulphonamides, tetracyclines and beta-lactams, including extended-spectrum beta-lactamases. Validation of the array with control strains demonstrated a 99% correlation between polymerase chain reaction and array results. There was also good correlation between phenotypic and genotypic results for a large panel of Escherichia coli and Salmonella isolates. Some differences were also seen in the number and type of resistance genes harboured by E. coli and Salmonella strains. The array provides an effective, fast and simple method for detection of resistance genes in clinical isolates suitable for use in diagnostic laboratories, which in future will help to understand the epidemiology of isolates and to detect gene linkage in bacterial populations. (C) 2008 Published by Elsevier B.V. and the International Society of Chemotherapy.

The multiple antibiotic resistance (mar) locus and its significance

Chromosomally encoded systems involved in low level resistance of bacteria to different classes of antibiotics (mainly beta-lactams, chloramphenicol, quinolones and tetracycline), disinfectants and in resistance to organic solvents have been the focus of considerable interest in recent years. The multiple antibiotic resistance (mar) locus of Escherichia coli and Salmonella is perhaps the best described system involved in this type of resistance which is induced by MarA, the activator protein encoded by the marRAB locus. The mar-locus is reported to mediate resistance primarily by up-regulating efflux of some antibiotics, disinfectants and organic solvents via the AcrAB-TolC efflux pump and down regulating influx through Outer Membrane Protein F (OmpF). Whilst the level of antibiotic resistance conferred by marRAB is only low level, there are increasing data to suggest that marRAB and related systems are important in clinical antibiotic resistance, possibly as a 'stepping stone' to higher levels of resistance. Other related systems include up-regulation of RobA, SoxS and AcrAB which give rise to a similar resistance phenotype to that conferred by up-regulation of MarA. The aim of this paper is to review the function and significance of the mar-locus and related systems with a particular focus on its implications in veterinary medicine. (C) 2002 Published by Elsevier Science Ltd.

Incidência de infecção por Legionella pneumophila em pacientes que internaram no HCPA com pneumonia adquirida na comunidade

Introdução: O diagnóstico microbiológico da infecção por Legionella é complexo, pois a bactéria não é visualizada à coloração de Gram no escarro, e sua cultura não é realizada na maioria dos laboratórios clínicos. A imunofluorescência direta nas secreções respiratórias tem baixa sensibilidade, em torno de 40% e a técnica da “PCR” não é ainda recomendada para o diagnóstico clínico (CDC, 1997). A detecção de anticorpos no soro é a técnica mais utilizada, e o critério definitivo é a soroconversão para no mínimo 1:128, cuja sensibilidade é de 70 a 80% (Edelstein, 1993). Como critérios diagnósticos de possível pneumonia por Legionella, eram utilizados: título único de anticorpos a L pneumophila positivo na diluição 1:256, em paciente com quadro clínico compatível (CDC, 1990) e o achado de antígeno a Legionella na urina (WHO, 1990). Nos últimos anos, porém, com o uso crescente do teste de antigenúria, foram detectados casos de pneumonia por Legionella, que não eram diagnosticados por cultura ou sorologia, tornando-o método diagnóstico de certeza para o diagnóstico de pneumonia por Legionella (CDC, 1997). Por sua fácil execução, resultado imediato, e alta sensibilidade - de 86% a 98% (Kashuba & Ballow, 1986; Harrison & Doshi, 2001), tem sido recomendado para o diagnóstico das PAC que necessitam internação hospitalar (Mulazimoglu & Yu, 2001; Gupta et al., 2001; Marrie, 2001), especialmente em UTI (ATS, 2001). Vários estudos documentaram baixo valor preditivo positivo do título único positivo de 1:256, tornando-o sem valor para o diagnóstico da pneumonia por Legionella, exceto, talvez, em surtos (Plouffe et al., 1995). Outros detectaram alta prevalência de anticorpos positivos na diluição 1:256 na população, em pessoas normais (Wilkinson et al., 1983; Nichol et al., 1991). A partir de 1996, o CDC de Atlanta recomendou que não seja mais utilizado o critério de caso provável de infecção por Legionella pneumophila por título único de fase convalescente ≥1:256, por falta de especificidade(CDC, 1997). A pneumonia por Legionella é raramente diagnosticada, e sua incidência é subestimada. Em estudos de PAC, a incidência da pneumonia por Legionella nos EUA, Europa, Israel e Austrália, foi estimada entre 1% a 16% (Muder & Yu, 2000). Nos EUA, foi estimado que cerca de 8 000 a 23 000 casos de PAC por Legionella ocorrem anualmente, em pacientes que requerem hospitalização (Marston et al., 1994 e 1977). No Brasil, a incidência de PAC causadas por Legionella em pacientes hospitalizados é tema de investigação pertinente, ainda não relatado na literatura. Objetivo: detectar a incidência de pneumonias causadas por Legionella pneumophila sorogrupos 1 a 6, em pacientes que internaram no Hospital de Clínicas de Porto Alegre por PAC, por um ano. Material e Métodos: o delineamento escolhido foi um estudo de coorte (de incidência), constituída por casos consecutivos de pneumonia adquirida na comunidade que internaram no HCPA de 19 de julho de 2000 a 18 de julho de 2001. Para a identificação dos casos, foram examinados diariamente o registro computadorizado das internações hospitalares, exceto as internações da pediatria e da obstetrícia, sendo selecionados todos os pacientes internados com o diagnóstico de pneumonia e de insuficiência respiratória aguda. Foram excluídos aqueles com menos de 18 anos ou mais de 80 anos; os procedentes de instituições, HIV-positivos, gestantes, pacientes restritos ao leito; e portadores de doença estrutural pulmonar ou traqueostomias. Foram excluídos os pacientes que tivessem tido alta hospitalar nos últimos 15 dias, e aqueles já incluídos no decorrer do estudo. Os pacientes selecionados foram examinados por um pesquisador, e incluídos para estudo se apresentassem infiltrado ao RX de tórax compatível com pneumonia, associado a pelo menos um dos sintomas respiratórios maiores (temperatura axilar > 37,8ºC, tosse ou escarro; ou dois sintomas menores (pleurisia, dispnéia, alteração do estado mental, sinais de consolidação à ausculta pulmonar, mais de 12 000 leucócitos/mm3). O estudo foi previamente aprovado pela Comissão de Ética em Pesquisa do HCPA. Os pacientes eram entrevistados por um pesquisador, dando seu consentimento por escrito, e então seus dados clínicos e laboratoriais eram registrados em protocolo individual. Não houve interferência do pesquisador, durante a internação, exceto pela coleta de urina e de sangue para exame laboratoriais específicos da pesquisa. Os pacientes eram agendados, no ambulatório de pesquisa, num prazo de 4 a 12 semanas após sua inclusão no estudo, quando realizavam nova coleta de sangue, RX de tórax de controle, e outros exames que se fizessem necessários para esclarecimento diagnóstico.Todos os pacientes foram acompanhados por 1 ano, após sua inclusão no estudo.Foram utilizadas a técnica de imunofluorescência indireta para detecção de anticorpos das classes IgG, IgM e IgA a Legionella pneumophila sorogrupos 1 a 6 no soro, em duas amostras, colhidas, respectivamente, na 1ª semana de internação e depois de 4 a 12 semanas; e a técnica imunológica por teste ELISA para a detecção do antígeno de Legionella pneumophila sorogrupo 1 na urina, colhida na primeira semana de internação. As urinas eram armazenadas, imediatamente após sua coleta, em freezer a –70ºC, e depois descongeladas e processadas em grupos de cerca de 20 amostras. A imunofluorescência foi feita no laboratório de doenças Infecciosas da Universidade de Louisville (KY, EUA), em amostras de soro da fase aguda e convalescente, a partir da diluição 1:8; e a detecção do antígeno de Legionella pneumophila sorogrupo 1, nas amostras de urina, foi realizada no laboratório de pesquisa do HCPA, pelos investigadores, utilizando um kit comercial de teste ELISA fabricado por Binax (Binax Legionella Urinary Enzyme Assay, Raritan, EUA). As urinas positivas eram recongeladas novamente, para serem enviadas para confirmação no mesmo laboratório americano, ao fim do estudo. Foram adotados como critérios definitivos de infecção por Legionella pneumophila sorogrupos 1 a 6, a soroconversão (elevação de 4 vezes no título de anticorpos séricos entre o soro da fase aguda e da fase convalescente para no mínimo 1:128); ou o achado de antígeno de L pneumophila sorogrupo 1 na urina não concentrada, numa razão superior a 3, conforme instruções do fabricante e da literatura.Os pacientes foram classificados, de acordo com suas características clínicas, em 1º) portadores de doenças crônicas (doenças pulmonares, cardíacas, diabete mellitus, hepatopatias e insuficiência renal); 2º) portadores de doenças subjacentes com imunossupressão; 3º) pacientes hígidos ou com outras doenças que não determinassem insuficiência orgânica. Imunossupressão foi definida como esplenectomia, ser portador de neoplasia hematológica, portador de doença auto-imune, ou de transplante; ou uso de medicação imunossupressora nas 4 semanas anteriores ao diagnóstico (Yu et al., 2002b); ou uso de prednisolona 10 mg/dia ou equivalente nos últimos 3 meses (Lim et al., 2001). As características clínicas e laboratoriais dos pacientes que evoluíram ao óbito por pneumonia foram comparados àquelas dos pacientes que obtiveram cura. Para a análise das variáveis categóricas, utilizou-se o teste qui-quadrado de Pearson ou teste exato de Fisher. Para as variáveis numéricas contínuas, utilizou-se o teste “t“ de Student. Um valor de p< 0,05 foi considerado como resultado estatisticamente significativo (programas SPSS, versão 10). Foi calculada a freqüência de mortes por pneumonia na população estudada, adotando-se a alta hospitalar como critério de cura. Foi calculada a incidência cumulativa para pneumonia por Legionella pneumophila sorogrupos 1 a 6, em um hospital geral, no período de 1 ano. Resultados: durante um ano de estudo foram examinados 645 registros de internação, nos quais constavam, como motivo de baixa hospitalar, o diagnóstico de pneumonia ou de insuficiência respiratória aguda; a maioria desses diagnósticos iniciais não foram confirmados. Desses 645 pacientes, foram incluídos no estudo 82 pacientes, nos quais os critérios clínicos ou radiológicos de pneumonia foram confirmados pelos pesquisadores. Durante o acompanhamento desses pacientes, porém, foram excluídos 23 pacientes por apresentarem outras patologias que mimetizavam pneumonia: DPOC agudizado (5), insuficiência cardíaca (3), tuberculose pulmonar (2), colagenose (1), fibrose pulmonar idiopática (1), edema pulmonar em paciente com cirrose (1), somente infecçâo respiratória em paciente com sequelas pulmonares (4); ou por apresentarem critérios de exclusão: bronquiectasias (4), HIV positivo (1), pneumatocele prévia (1). Ao final, foram estudados 59 pacientes com pneumonia adquirida na comunidade, sendo 20 do sexo feminino e 39 do sexo masculino, com idade entre 24 e 80 anos (média de 57,6 anos e desvio padrão de ±10,6). Tivemos 36 pacientes com doenças subjacentes classificadas como “doenças crônicas”, dos quais 18 pacientes apresentavam mais de uma co-morbidade, por ordem de prevalência: doenças pulmonares, cardíacas, diabete mellitus, hepatopatias e insuficiência renal; neoplasias ocorreram em 9 pacientes, sendo sólidas em 7 pacientes e hematológicas em 2. Dos 59 pacientes, 61% eram tabagistas e 16,9%, alcoolistas. Do total, 10 pacientes apresentavam imunossupressão. Dos demais 13 pacientes, somente um era previamente hígido, enquanto os outros apresentavam tabagismo, sinusite, anemia, HAS, gota, ou arterite de Takayasu. A apresentação radiológica inicial foi broncopneumonia em 59,3% dos casos; pneumonia alveolar ocorreu em 23,7% dos casos, enquanto ambos padrões ocorreram em 15,2% dos pacientes. Pneumonia intersticial ocorreu em somente um caso, enquanto broncopneumonia obstrutiva ocorreu em 5 pacientes (8,5%). Derrame pleural ocorreu em 22% dos casos, e em 21 pacientes (35%) houve comprometimento de mais de um lobo ao RX de tórax. Foram usados beta-lactâmicos para o tratamento da maioria dos pacientes (72,9%9). A segunda classe de antibióticos mais usados foi a das fluoroquinolonas respiratórias, que foram receitadas para 23 pacientes (39,0%), e em 3º lugar, os macrolídeos, usados por 11 pacientes (18,6%). Apenas 16 pacientes não usaram beta-lactâmicos, em sua maioria recebendo quinolonas ou macrolídeos. Dos 43 pacientes que usaram beta-lactâmicos, 25 não usaram nem macrolídeos, nem quinolonas. Em 13 pacientes as fluoroquinolonas respiratórias foram as únicas drogas usadas para o tratamento da pneumonia. Do total, 8 pacientes foram a óbito por pneumonia; em outros 3 pacientes, o óbito foi atribuído a neoplasia em estágio avançado. Dos 48 pacientes que obtiveram cura, 33 (68,7%) estavam vivos após 12 meses. Os resultados da comparação realizada evidenciaram tendência a maior mortalidade no sexo masculino e em pacientes com imunossupressão, porém essa associação não alcançou significância estatística. Os pacientes que usaram somente beta-lactâmicos não apresentaram maior mortalidade do que os pacientes que usaram beta-lactâmicos associados a outras classes de antibióticos ou somente outras classes de antibióticos. Examinando-se os pacientes que utiizaram macrolídeos ou quinolonas em seu regime de tratamento, isoladamente ou combinados a outros antibióticos, observou-se que também não houve diferença dos outros pacientes, quanto à mortalidade. Os pacientes com padrão radiológico de pneumonia alveolar tiveram maior mortalidade, e essa diferença apresentou uma significância limítrofe (p= 0,05). Nossa mortalidade (11,9%) foi similar à de Fang et al. (1990), em estudo clássico de 1991 (13,7%); foi também similar à média de mortalidade das PAC internadas não em UTI (12%), relatada pela ATS, no seu último consenso para o tratamento empírico das PAC (ATS, 2001). Foram detectados 3 pacientes com pneumonia por Legionella pneumophila sorogrupo 1 na população estudada: 2 foram diagnosticados por soroconversão e por antigenúria positiva, e o 3º foi diagnosticado somente pelo critério de antigenúria positiva, tendo sorologia negativa, como alguns autores (McWhinney et al., 2000). Dois pacientes com PAC por Legionella não responderam ao tratamento inicial com beta-lactâmicos, obtendo cura com levofloxacina; o 3º paciente foi tratado somente com betalactâmicos, obtendo cura. Conclusões: A incidência anual de PAC por Legionella pneumophila sorogrupos 1 a 6, no HCPA, foi de 5,1%, que representa a incidência anual de PAC por Legionella pneumophila sorogrupos 1 a 6 em um hospital geral universitário. Comentários e Perspectivas: Há necessidade de se empregar métodos diagnósticos específicos para o diagnóstico das pneumonias por Legionella em nosso meio, como a cultura, a sorologia com detecção de todas as classes de anticorpos, e a detecção do antígeno urinário, pois somente com o uso simultâneo de técnicas complementares pode-se detectar a incidência real de pneumonias causadas tanto por Legionella pneumophila, como por outras espécies. A detecção do antígeno de Legionella na urina é o teste diagnóstico de maior rendimento, sendo recomendado seu uso em todas as PAC que necessitarem internação hospitalar (Mulazimoglu & Yu, 2001; Gupta et al., 2001); em todos os pacientes com PAC que apresentarem fatores de risco potenciais para legionelose (Marrie, 2001); e para o diagnóstico etiológico das pneumonias graves (ATS, 2001). Seu uso é indicado, com unanimidade na literatura, para a pesquisa de legionelose nosocomial e de surtos de legionelose na comunidade.