Viability of Pseudomonas aeruginosa in cough aerosols generated by persons with cystic fibrosis

Background Person-to-person transmission of respiratory pathogens, including Pseudomonas aeruginosa, is a challenge facing many cystic fibrosis (CF) centres. Viable P aeruginosa are contained in aerosols produced during coughing, raising the possibility of airborne transmission. Methods Using purpose-built equipment, we measured viable P aeruginosa in cough aerosols at 1, 2 and 4 m from the subject (distance) and after allowing aerosols to age for 5, 15 and 45 min in a slowly rotating drum to minimise gravitational settling and inertial impaction (duration). Aerosol particles were captured and sized employing an Anderson Impactor and cultured using conventional microbiology. Sputum was also cultured and lung function and respiratory muscle strength measured. Results Nineteen patients with CF, mean age 25.8 (SD 9.2) years, chronically infected with P aeruginosa, and 10 healthy controls, 26.5 (8.7) years, participated. Viable P aeruginosa were detected in cough aerosols from all patients with CF, but not from controls; travelling 4 m in 17/18 (94%) and persisting for 45 min in 14/18 (78%) of the CF group. Marked inter-subject heterogeneity of P aeruginosa aerosol colony counts was seen and correlated strongly (r=0.73–0.90) with sputum bacterial loads. Modelling decay of viable P aeruginosa in a clinic room suggested that at the recommended ventilation rate of two air changes per hour almost 50 min were required for 90% to be removed after an infected patient left the room. Conclusions Viable P aeruginosa in cough aerosols travel further and last longer than recognised previously, providing additional evidence of airborne transmission between patients with CF.

XANES and EXAFS of copper compounds: Studies of copper carboxylates with metal-metal bonds and of the complex formed byPseudomonas aeruginosa

X-ray absorpion near edge structure (xanes) of copper compounds with copper in 1+, 2+ and 3+ states has been studied. Extended x-ray absorption fine structure (exafs) has been employed to determine bond distances and coordination numbers in several model copper compounds. Employing bothxanes andexafs, the structure of the copper complex formed by the micro-organismPseudomonas aeruginosa has been shown to be square-planar with the Cu-O distance close to that in cupric glucuronates and cupric acetylacetonate.exafs has been shown to be useful for studying metal-metal bonds in copper carboxylates.

Copper binding by Pseudomonas aeruginosa

A copper-binding complex formed in the exopolysaccharide fraction of Image was isolated and characterized using a variety of techniques. By comparison with model Cu(II) complexes of uronic acids, it is shown that the Image forms a square-planer, cupric complex similar to cupric glucuronates.

Unique presence of 2-methylthio-ribosylzeatin in the transfer ribonucleic acid of the bacterium Pseudomonas-Aeruginosa

Analysis of 35S labled nucleosides prepared from tRNA of Pseudomonas aeruginosa by phosphocellulose column chromatography, thin layer chromatography and Sephadex LH-20 column chromatography revealed the presence of 2-methylthioribosylzeatin in it. 2iPA, 6-(3-methyl-2-butenylamino)-9-β-D-ribofuranosyl purine; ms-2iPA, 6-(3-methyl-2-butenylamino)-2-methylthio-9-β-D-ribofuranosylpurine; ribosyl-cis-zeatin, 6-(4-hydroxy-3-methyl-cis-2-butenylamino)-9-β-D-ribofuranosylpurine; ribosyl-trans-zeatin, 6-(4-hydroxy-3-methyl-trans-2-butenylamino)-9-β-D-ribofuranosylpurine; ms-ribosylzeatin, 6-(4-hydroxy-3-methyl-2-butenylamino)-2-methylthio-9-β-D-ribofuranosylpurine; s4U2, 4-thiouridine; s2U*, 5-methylaminomethyl-2-thiouridine; s2C, 2-thiocytidine; TLC — thin layer chromatography.

Separation of 35S-Labeled thionucleosides of Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa transfer RNAs on a phosphocellulose column

35S-Labeled thionucleosides prepared from Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa tRNAs were chromatographed separately on a phosphocellulose column with a linear salt gradient of 0.005–0.1 M ammonium formate (pH 3.9). The thionucleosides of E. coli tRNA were quantitatively separated into four peaks which were identified using authentic samples as 4-thiouridine (78 %), 2-methylthio-N6-isopentenyladenosine (8 %), 2-thiocytidine (2.5 %) and 5-methylaminomethyl-2-thiouridine (11.5 %). In the case of P. aeruginosa tRNA four radioactive thionucleoside peaks were also observed. One major difference was the almost complete absence of 2-methylthio-N6-isopentenyladenosine and the presence of a new peak of radioactivity in the nucleosides of P. aeruginosa. The relative proportions of the various thionucleosides were found to be different in E. coli and P. aeruginosa tRNAs.

Unique presence of 2-methylthio-ribosylzeatin in the transfer ribonucleic acid of the bacterium Pseudomonas-aeruginosa

Analysis of 35S labled nucleosides prepared from tRNA of Pseudomonas aeruginosa by phosphocellulose column chromatography, thin layer chromatography and Sephadex LH-20 column chromatography revealed the presence of 2-methylthioribosylzeatin in it. 2iPA, 6-(3-methyl-2-butenylamino)-9-β-D-ribofuranosyl purine; ms-2iPA, 6-(3-methyl-2-butenylamino)-2-methylthio-9-β-D-ribofuranosylpurine; ribosyl-cis-zeatin, 6-(4-hydroxy-3-methyl-cis-2-butenylamino)-9-β-D-ribofuranosylpurine; ribosyl-trans-zeatin, 6-(4-hydroxy-3-methyl-trans-2-butenylamino)-9-β-D-ribofuranosylpurine; ms-ribosylzeatin, 6-(4-hydroxy-3-methyl-2-butenylamino)-2-methylthio-9-β-D-ribofuranosylpurine; s4U2, 4-thiouridine; s2U*, 5-methylaminomethyl-2-thiouridine; s2C, 2-thiocytidine; TLC — thin layer chromatography.

Isoaccepting Lysine Transfer Ribonucleic Acid Species of Pseudomonas Aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa tRNA was treated with iodine, CNBr and N-ethylmaleimide,three thionucleotide-specific reagents. Reaction with iodine resulted in extensive loss of acceptor activity by lysine tRNA, glutamic acid tRNA, glutamine tRNA, serine tRNA and tyrosine tRNA. CNBr treatment resulted in high loss of acceptor ability by lysine tRNA, glutamic acid tRNA and glutamine tRNA. Only the acceptor ability of tyrosine tRNA was inhibited up to 66% by N-ethylmaleimide treatment, a reagent specific for 4-thiouridine. By the combined use of benzoylated DEAE-cellulose and DEAESephadex columns, lysine tRNA of Ps. aeruginosa was resolved into two isoaccepting species, a major, tRNAL'y and a minor, tRNA'Ys. Co-chromatography of 14C-labelled tRNALYS and 3H-labelled tRNALy, on benzoylated DEAE-cellulose at pH4.5 gave two distinct, non-superimposable profiles for the two activity peaks, suggesting that they were separate species. The acceptor activity of these two species was inhibited by about 95% by iodine and CNBr. Both the species showed equal response to codons AAA and AAG and also for poly(A) and poly(A1,Gl) suggesting that the anticodon of these species was UUU. Chemical modification of these two species by iodine did not inhibit the coding response. The two species of lysine of Ps. aeruginosa are truly redundant in that they are indistinguishable either by chemical modification or by their coding response.

Metallo beta lactamase producing Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter baumannii

This study aims in identifying MBLs particularly Zn requiring Molecular Class B enzymes produced by Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter baumannii. The resistance by these organisms are in a rise against all antibiotics including carbapenems and no prescribed CLSI guidelines is available for detecting them. Clinical isolates antibiotic susceptibility was determined by number of phenotypic tests by addition of 50mM of 10 mu l zinc as cofactor for metallo beta lactamase production along with 0.5M ETDA of 5 mu l (930 mu g per disk) plain disks. Increase in zone size of the meropenem -EDTA disk compared to the meropenem disk without EDTA was recorded positive. For Zn requiring MBLs zone towards both disks of EDTA and Zn along with meropenem is detected by DDST.

Chronic lung infection by Pseudomonas aeruginosa biofilm is cured by L-Methionine in combination with antibiotic therapy

Bacterial biofilms are associated with 80-90% of infections. Within the biofilm, bacteria are refractile to antibiotics, requiring concentrations >1,000 times the minimum inhibitory concentration. Proteins, carbohydrates and DNA are the major components of biofilm matrix. Pseudomonas aeruginosa (PA) biofilms, which are majorly associated with chronic lung infection, contain extracellular DNA (eDNA) as a major component. Herein, we report for the first time that L-Methionine (L-Met) at 0.5 mu M inhibits Pseudomonas aeruginosa (PA) biofilm formation and disassembles established PA biofilm by inducing DNase expression. Four DNase genes (sbcB, endA, eddB and recJ) were highly up-regulated upon L-Met treatment along with increased DNase activity in the culture supernatant. Since eDNA plays a major role in establishing and maintaining the PA biofilm, DNase activity is effective in disrupting the biofilm. Upon treatment with L-Met, the otherwise recalcitrant PA biofilm now shows susceptibility to ciprofloxacin. This was reflected in vivo, in the murine chronic PA lung infection model. Mice treated with L-Met responded better to antibiotic treatment, leading to enhanced survival as compared to mice treated with ciprofloxacin alone. These results clearly demonstrate that L-Met can be used along with antibiotic as an effective therapeutic against chronic PA biofilm infection.

Physiology of nitrate reduction in Pseudomonas aeruginosa. [Translation from: Z.allg.Mikrobiol. 13, 83-94, 1973.]

Pseudomonas aeruginosa has for some time been known as a denitrifier. Pseudomonas aeruginosa was chosen for further studies, because P. aeruginosa occurs abundantly in Plusssee and moreover there are contradictory assertions on the gas products of denitrification by this bacteria. In experimental research the pattern of growth and gas production of Pseudomonas aeruginosa on nutrient broth was studied.

Atividade pró-trombótica da toxina ExoU de Pseudomonas aeruginosa detectada em modelos experimentais in vivo e in vitro

Pseudomonas aeruginosa é um importante agente de pneumonia, particularmente em pacientes submetidos à ventilação mecânica, que pode evoluir para sepse, com elevadas taxas de letalidade. Na sepse, o processo inflamatório sistêmico exacerbado favorece o desequilíbrio entre as vias de coagulação e fibrinólise e a instalação de um estado pró-coagulante, com o aparecimento de trombose microvascular, coagulação intravascular disseminada e falência de múltiplos órgãos. Conhecendo a potente atividade pró-inflamatória da toxina ExoU produzida por P. aeruginosa, decorrente de sua atividade fosfolipásica A2, o objetivo desta tese foi investigar seu potencial de indução de alterações hemostáticas relacionadas à patogênese da sepse. Utilizando modelo de sepse em camundongos inoculados, por via intratraqueal, com suspensões de P. aeruginosa produtora de ExoU (PA103) ou de cepa com deleção do gene exoU, não produtora da toxina, foi mostrado que ExoU determinou maior gravidade da infecção, maior taxa de letalidade, leucopenia, trombocitose, hiperpermeabilidade vascular e transudação plasmática, evidenciadas, respectivamente, pela maior concentração de proteínas nos lavados broncoalveolares (LBAs) e acúmulo do corante Azul de Evans, previamente inoculado nos animais, por via endovenosa, no parênquima renal. ExoU favoreceu, também, a ativação plaquetária, confirmada pela maior concentração de plaquetas expressando P-selectina em sua superfície, maior número de micropartículas derivadas de plaquetas e maior concentração plasmática de tromboxano A2. A histopatologia dos pulmões e rins dos animais infectados com PA103 confirmou a formação de microtrombos, que não foram detectados nos animais controles ou infectados com a cepa mutante. Nos pulmões, a produção de ExoU determinou intensa resposta inflamatória com maior concentração de leucócitos totais e polimorfonucleados, interleucina-6 e fator de necrose tumoral-α nos LBAs. A análise imunohistoquímica mostrou intensa deposição de fibrina nos alvéolos e septos interalveolares. A atividade pró-coagulante dependente do fator tissular detectada nos LBAs dos camundongos infectados com PA103 foi independente da produção do inibidor da via de ativação do fator tissular (TFPI), mas associada ao aumento da produção do inibidor do ativador do plasminogênio-1 (PAI-1). Para investigar a participação do fator de ativação plaquetária (PAF) na liberação de PAI-1, foi pesquisada a atividade da enzima PAF-acetil-hidrolase (PAF-AH) nos LBAs dos camundongos. A atividade de PAF-AH apresentou-se significativamente elevada nos LBA dos camundongos infectados com PA103. O tratamento dos animais com um inibidor do PAF, antes da infecção, resultou na diminuição significativa das concentrações de PAI-1 e de leucócitos totais, bem como da atividade pró-coagulante dos LBAs. In vitro, ExoU induziu maior expressão do RNA mensageiro de PAI-1 e maior liberação da proteína PAI-1 nos sobrenadantes de células epiteliais respiratórias da linhagem A549. O tratamento das células A549 com um anticorpo anti-receptor de PAF, antes da infecção, reduziu significativamente a concentração de PAI-1 nos sobrenadantes de células infectadas com a cepa selvagem. Estes resultados demonstraram um novo mecanismo de virulência de P. aeruginosa através da atividade pró-trombótica de ExoU e a possibilidade de utilização da identificação de ExoU em isolados clínicos de pacientes graves como um marcador prognóstico para estes pacientes.

Efeito de ExoU na ativação de NF-κB e na secreção de IL-8 por células humanas infectadas por Pseudomonas aeruginosa

ExoU, uma citotoxina produzida pelo patógeno oportunista Pseudomonas aeruginosa e translocada para o citossol de células hospedeiras via sistema de secreção do tipo III, é associada à gravidade de infecções agudas. Estudos anteriores realizados em nosso laboratório relataram a potente atividade pró-inflamatória de ExoU, responsável por um intenso recrutamento de neutrófilos para o sítio de infecção. No presente trabalho, o efeito de ExoU na modulação da ativação do fator transcricional NF-κB e na regulação da expressão e da secreção da quimiocina para neutrófilos IL-8 foi avaliado em culturas de células epiteliais respiratórias e endoteliais humanas infectadas com a cepa PA103 de P. aeruginosa (produtora de ExoU) ou com a mutante deletada no gene exoU, PA103κexoU. Análises por RT-PCR semi-quantitativo mostraram que a infecção pela cepa produtora de ExoU levou ao aumento dos níveis de mRNA de IL-8, enquanto ensaios de alteração da mobilidade eletroforética (EMSA), supershift e com gene repórter mostraram que ExoU induziu a translocação nuclear do heterodímero transativador p65/p50 de NF-κB e a ativação da transcrição de genes dependente deste fator transcricional. Adicionalmente, o tratamento das culturas celulares com um inibidor de NF-κB antes da infecção bacteriana reduziu significativamente os níveis de mRNA de IL-8 e da secreção desta quimiocina. Em conjunto, estes resultados mostram que ExoU ativa NF-κB e, consequentemente, estimula a expressão e a secreção de IL-8 por células epiteliais respiratórias e células endoteliais infectadas com P. aeruginosa

Avaliação dos efeitos da disponibilidade de luz sobre o crescimento e competição entre cepas de Planktothrix agardhii e Microcystis aeruginosa

As cianobactérias Microcystis aeruginosa e Planktothrix agardhii são espécies formadoras de florações comuns em ecossistemas aquáticos eutrofizados. Nestes ambientes, a disponibilidade de luz é um dos fatores determinantes para o desenvolvimento e estruturação da comunidade fitoplanctônica. O presente estudo teve como objetivo investigar o efeito da luz na fisiologia de cepas de cianobactérias (M. aeruginosa e P. agardhii), avaliando o crescimento, a variabilidade inter e intra-específica e a competição por luz. Para tanto foram realizados cultivos estanques em diferentes intensidades luminosas (10, 40, 60, 100 e 500 mol m-2 s-1) e calculadas as taxas de crescimento e os rendimentos máximos das culturas. O requerimento mínimo de luz de cada cepa foi determinado em experimentos com monoculturas em sistemas de cultivo contínuo (quimiostatos) sob condições de limitação de luz. A competição por luz foi avaliada através de experimentos com biculturas em quimiostatos. Foi observada variabilidade intra e inter-específica das cepas, nas diferentes intensidades luminosas testadas. Em 500 μmol m-2 s-1, as cepas de M. aeruginosa obtiveram maior biomassa do que P. agardhii, corroborando a maior sensibilidade de P. agardhii luz. Embora com rendimento máximo menor, P. agardhii cresceu em intensidades luminosas consideradas elevadas para a espécie, 100 e 500 μmol m-2 s-1. Estes resultados evidenciam a capacidade de P. agardhii ocorrer em ambientes com grandes amplitudes de luminosidade. Na intensidade de 10 μmol m-2 s-1, M. aeruginosa e P. agardhii apresentaram crescimento semelhante, demonstrando a habilidade das duas espécies em crescer com pouca luz. Nas monoculturas em quimiostato, sob condições de limitação de luz, as cepas de M. aeruginosa atingiram maior biomassa durante o equilíbrio (steady-state) do que P. agadhii, refletindo uma capacidade suporte mais elevada, enquanto que os valores de requerimento mínimo de luz foram semelhantes entre as duas espécies. Ao competirem, M. aeruginosa superou P. agardhii imediatamente após o início do experimento. Esse rápido crescimento resultou na dominância de M. aeruginosa em todos os pares de cepas testados e, em dois casos, ocorreu exclusão competitiva de P. agardhii. Quando não ocorreu exclusão, P. agardhii conseguiu manter-se no sistema com uma baixa biomassa (ca.15%). Estes resultados ajudam a entender a co-ocorrência destas espécies no ambiente e a dominância de M. aeruginosa mesmo em condições de baixa luminosidade.

Diagnóstico sorológico da infecção pulmonar por Pseudomonas aeruginosa em crianças com Fibrose Cística

A Fibrose Cística (FC) é uma doença letal, de caráter autossômico recessivo, que acomete populações de diferentes etnias. A doença caracteriza-se pelo comprometimento sistêmico das glândulas exócrinas e, na maioria dos pacientes, a doença pulmonar acaba tornando-se a patologia predominante. A infecção por P. aeruginosa é a principal causa de mortalidade dos pacientes com FC. O Sistema de Secreção Tipo III da bactéria é expresso na fase aguda da doença e é responsável por injetar proteínas citotóxicas no interior da célula eucariótica. Há um grande interesse em se investigar a resposta de anticorpos anti P. aeruginosa em pacientes com FC a fim de diagnosticar a colonização e ou infecção pulmonar antes da cultura, permitindo a antibioticoterapia preventiva, a fim de se evitar a infecção pulmonar crônica. Nesta tese, investigamos a resposta de anticorpos (IgG+IgM+IgA) contra as proteínas do SSTT de P. aeruginosa, através do Western-Blot. Participaram do estudo 51 pacientes com FC, de 1.1 a 16.8 anos acompanhados no Departamento de Pneumologia do Instituto Fernandes Figueira - FioCruz, durante um período aproximado de 2 anos. De cada paciente foram coletadas de 1 a 4 amostras de sangue, com intervalo médio de 6 meses entre as coletas. O grupo controle negativo consistiu de 28 indivíduos não fibrocísticos, de 2 a 17 anos, atendidos no Hospital Universitário Pedro Ernesto - HUPE UERJ. As proteínas do SSTT foram extraídas das cepas PAO1 e PAOΔExsA (regulador da expressão do SSTT) de P. aeruginosa. Controles positivos e negativos foram utilizados em todas as reações. Para a identificação das proteínas do SSTT na reação utilizou-se antisoro de camundongos imunizados com a proteína recombinante PcrV. Doze (75%) dos 16 pacientes fibrocísticos considerados não infectados por P. aeruginosa tiveram a primeira sorologia positiva para PopB e 15 (93,75%) para ExoS/ExoT, indicando a colonização ou infecção por P. aeruginosa. Aproximadamente 25% e 35,7% dos soros do grupo controle mostraram reatividade fraca com PopB ou ExoS/ExoT, respectivamente. O tempo decorrido entre a primeira sorologia positiva e o primeiro isolamento de P. aeruginosa nestes pacientes variou de 18 a 30 meses. Concluindo, é possível fazer o diagnóstico sorológico da infecção pulmonar por P. aeruginosa antes do isolamento da bactéria pela cultura.

Características microbiológicas e clínicas das infecções por Acinetobacter spp. e Pseudomonas aeruginosa em Unidade de Terapia Intensiva Cardíaca de um Hospital Universitário do Rio de Janeiro

As infecções em cirurgia cardíaca ainda apresentam um cenário importante nas infecções associadas à assistência a saúde (IAAS), favorecendo ao paciente à aquisição de infecções por micro-organimos multirreristentes. Este trabalho teve como objetivo avaliar o perfil de resistência a antimicrobianos, verificar a presença de genes que codificam as enzimas dos tipos oxacilinases e metalo-beta-lactamases e descrever as características demográficas e clínicas dos pacientes colonziados/infectados por Acinetobacter spp. e P.aeruginosa internados no Centro de Terapia Intensiva Cardíaca do HUPE no período de 2005 a 2010. A maioria das 46 amostras de Acinetobacter spp e das 35 de P.aeruginosa foram de origem respiratória seguido de sangue. A maioria das amostras de A. baumannii apresentou altos percentuais de resistência a: ceftazidina, cefepime, piperacilina-sulbactam, ciprofloxacin, ceftriaxona e CIM ≥32 μg/mL para os carbapenêmicos. Uma amostra foi resistente a Polimixina B. O gene blaOXA-23 foi detectado em 65% das amostras e uma amostra apresentou o gene blaOXA-24. Não foram detectados os genes blaOXA-58-like e blaOXA-143. Para P. aeruginosa os percentuais de resistência para todos os antimicrobianos foram inferiores a 32%. Quatro amostras apresentaram resistência intermediária a polimixina B e nenhum gene de resistência foi detectado. Os prontuários dos pacientes foram analisados a fim de associar as características clínicas com os processos infecciosos identificados e seu desfecho clínico. Na análise por tipo de micro-organismo associado ao processo infeccioso à idade acima de 70 anos, DM e uso da ventilação mecânica por tempo prolongado foi maior no grupo dos pacientes que apresentaram infecção por P.aeruginosa. O IAM, a ICC em internações anteriores e suas complicações (choque cardiogênico e arritmia) tiveram impacto na mortalidade na série de pacientes (p<0,05). A insuficiência renal entre todas as comorbidades foi à única que teve associação com a mortalidade (OR= 8,3). Não houve associação entre a mortalidade e o micro-organismo que causou a infecção (Acinetobacter spp. p=0,3 e P.aeruginosa p=0,2) ou a resistência a carbapenêmicos (p=0,5). Foram observados dois casos de mediastinte por Acinetobacter spp. e dois por P. aeruginosa sendo um achado inédito no Brasil até o momento.