Characterisation of Neisseria meningitidis cc11/ET-15 variant by whole genome sequencing

BACKGROUND Neisseria meningitidis strains belonging to clonal complex 11 is the cause of numerous outbreaks and epidemics in the United States, Canada and Europe, accounting for 49.5% of cases of meningococcal disease caused by serogroup C worldwide. In Brazil, it is the second most frequent clonal complex within this serogroup. The genetic characterisation of cc11/ET-15 variants is important for the epidemiological monitoring of meningococcal disease, through the identification of circulating epidemic clones, to support specific actions of Health Surveillance aiming outbreaks control. OBJECTIVES The objective of this study was to identify features in the genome of cc11/ET-15 clones through whole-genome sequencing (WGS), that differ from cc11/non-ET-15 strains that could explain their virulence. METHODS The whole genome of three cc11/ET-15 representative strains were sequenced with a minimum coverage of 100X with the MiSeq System and compared to the genome of cc11/non-ET-15 strains. RESULTS Genome analysis of cc11/ET-15 variants showed the presence of resistance factors, mobile genetic elements and virulence factors not found in cc11/non-ET-15 strains. MAIN CONCLUSIONS Our results show that these strains carry virulence factors not identified in cc11/non-ET-15 strains, which could explain the high lethality rates attributed to this clone worldwide.

Perfil de resistência aos antibióticos e prevalência dos genes qacEΔ1 e sul1 em Pseudomonas aeruginosa de efluente hospitalar / Antibiotic resistance pattern and prevalence of qacEΔ1 and sul1 genes in Pseudomonas aeruginosa from hospital wastewater

Introdução: Efluentes hospitalares representam riscos à saúde pública e ambiental devido à presença de microrganismos patogênicos, drogas e produtos químicos. Pseudomonas aeruginosa é um patógeno oportunista frequentemente encontrado no ambiente hospitalar. Objetivo: Avaliar o resistoma de isolados de P. aeruginosa da estação de tratamento de esgoto hospitalar (ETEH) de um complexo hospitalar na cidade do Rio de Janeiro. Método: Vinte isolados dos cinco estágios da ETEH foram identificados como P. aeruginosa pelo sequenciamento do gene 16S rRNA. A suscetibilidade aos antibióticos foi determinada segundo o CLSI e os genes qacEΔ1 e sul1 foram detectados pela PCR. Resíduos de sulfonamidas foram pesquisados por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada à espectrometria de massas sequencial. Resultados: Foi demonstrada a presença de sulfametoxazol em nível inferior a 50 ng∙L−1, resistência às sulfonamidas (80%) seguida pelas quinolonas (50%) e 13 perfis de suscetibilidade aos antimicrobianos. Os genes qacEΔ1-sul1 foram detectados em 100% dos isolados, sugerindo a presença de integrons de classe 1 em toda a ETEH. Conclusões: Os resultados sinalizaram limitações no tratamento e a propagação de genes de resistência nas etapas da ETEH. Esses dados contribuem com órgãos competentes no desenho de ações preventivas frente aos impactos negativos à saúde pública.

Introduction: Hospital effluents may pose great environmental risk due to the presence of pathogenic microorganisms, drugs and chemical components. Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic pathogen frequently found in hospital environment. Objective: To evaluate the resistome of P. aeruginosa from the hospital wastewater treatment plant (HWTP) in a hospital complex of Rio de Janeiro city. Method: Twenty isolates from the five stages of the HWTP were identified as P. aeruginosa by 16S rRNA gene sequencing analysis. Susceptibility to antibiotics was determined according to CLSI and qacEΔ1 and sul1 genes were detected by PCR. Sulphonamide residues were investigated by high performance liquid chromatography coupled to sequential mass spectrometry. Results: The sulfamethoxazole has been demonstrated at a level below 50 ng L-1. Sulfonamide resistance (80%) has been demonstrated followed by quinolone class (50%) and 13 susceptibility patterns to antimicrobials. The qacEΔ1-sul1 genes were detected in 100% of isolates suggesting the presence of class 1 integrons in the whole HWTP. Conclusions: The results signalized limitations of HWTP and propagation of resistance genes in all stages of the HWTP. These data also contribute to the environmental sanitary surveillance in the design of prevention actions against negative impact on the public health.

Detection of antimicrobial resistance genes in beta-lactamase- and carbapenemase-producing Klebsiella pneumoniae by patient surveillance cultures at an intensive care unit in Rio de Janeiro, Brazil / Detecção de genes de resistência a antimicrobianos em Klebsiella pneumoniae produtoras de betalactamases e carbapenemases por culturas de vigilância de pacientes em uma unidade de terapia intensiva no Rio de Janeiro, Brasil

ABSTRACT Introduction: The increasing incidence of multi-resistant microorganisms has been considered a public health problem. One of the routines included in hospital practice is the screening of colonized and/or infected patients. Objective: The aim of this study was to evaluate the genetic variability and clonal relationships of extended-spectrum beta-lactamase (ESBL)-producing K. pneumoniae, from surveillance cultures, at an intensive care unit, in Rio de Janeiro, Brazil. Material and methods: Seventy K. pneumoniae isolates were obtained from rectal swabs (March 2013 to March 2014). Antimicrobial susceptibility was assessed by VITEK 2 System. Resistant genes blaSHV, blaTEM, blaOXA-1, blaKPC, blaOXA-48, blaCTX-M-15, blaVIM, blaIMP and blaNDM were investigated by polymerase chain reaction (PCR); genetic diversity, by Enterobacterial Repetitive Intergenic Consensus-PCR (ERIC-PCR). Results: Strains showed high resistance rates to cefepime (94%), ceftazidime (96%), ertapenem (61%), imipenem (54%) meropenem (43%) and ciprofloxacin (69%). The most prevalent genes were blaSHV (69%), blaTEM (63%), blaOXA-1 (60%), blaKPC (57%), blaCTX-M-15 (47%), blaOXA-48 (16%). Genes blaVIM, blaIMP and blaNDM were not detected. Twenty nine profiles of resistance genes were observed, with 23% carrying at least five genes. A great genetic diversity (68 ERIC profiles) was also observed among the strains. Conclusion: Although no clonal relationship was observed within the isolates, this study revealed alarming data on the antimicrobial resistance deficiently monitored for preventive purposes in Brazil. Our data allow us to conclude that the inclusion of surveillance cultures in health facilities is a recommended strategy aiming particularly at preventing the spread of resistance genes in the hospital environment and, consequently, reducing morbidity and mortality.

RESUMO Introdução: O aumento da incidência de microrganismos multirresistentes é considerado um dos principais problemas de saúde pública. Uma das rotinas incluídas na prática hospitalar é a busca de pacientes colonizados e/ou infectados. Objetivo: Avaliar a variabilidade genética e as relações clonais de K. pneumoniae produtoras de betalactamases de espectro estendido (ESBL) em culturas de vigilância de unidade de terapia intensiva (UTI) no Rio de Janeiro, Brasil. Materiais e métodos: Setenta isolados obtidos a partir de swab retal, (março/2013 a março/2014). O perfil de suscetibilidade a antibióticos foi avaliado pelo sistema VITEK 2. Foram pesquisados os genes de resistência: blaSHV, blaTEM, blaOXA-1, blaKPC, blaOXA-48, blaCTX-M-15, blaVIM, blaIMP e blaNDM pela reação em cadeia da polimerase (PCR). A diversidade genética foi avaliada por Enterobacterial Repetitive Intergenic Consensus-PCR (ERIC-PCR). Resultados: Foram detectados altos percentuais de resistência a cefepime (94%), ceftazidima (96%), ertapenem (61%), imipenem (54%) meropenem (43%) e ciprofloxacino (69%). Os genes prevalentes foram: blaSHV (69%), blaTEM (63%), blaOXA-1 (60%), blaKPC (57%), blaCTX-M-15 (47%), blaOXA-48 (16%). Os genes blaVIM, blaIMP e blaNDM não foram detectados. Foram observados 29 perfis em relação aos genes de resistência, com 23% apresentando pelo menos cinco genes. Uma grande diversidade genética (68 perfis) foi observada entre as cepas. Conclusão: Embora não tenha sido observada relação clonal entre os isolados, este estudo revelou dados alarmantes quanto à resistência microbiana em monitoramento preventivo, abordagem ainda pouco adotada no Brasil. Nossos dados permitem concluir que a inclusão de culturas de vigilância nas unidades de saúde é uma estratégia recomendada, visando principalmente à prevenção da disseminação dos genes de resistência no ambiente hospitalar e, consequentemente, redução da morbimortalidade.