Caracterización molecular y fenotípica de aislamientos clínicos de Salmonella Typhimurium variante monofásica (1, 4, [5],12: i: -) recuperados en Colombia / Molecular and phenotypic characterization of Salmonella Typhimurium monophasic variant (1, 4, [5],12: i: -) from Colombian clinical isolates

Resumen: Introducción. La variante monofásica (1,4,[5],12:i:-) de Salmonella Typhimurium ocupa los primeros lugares en los programas de vigilancia de Salmonella a nivel mundial. En Colombia, Salmonella enterica variante monofásica alcanza el cuarto lugar en cuanto a los aislamientos clínicos recuperados por medio de la vigilancia por laboratorio del Grupo de Microbiología del Instituto Nacional de Salud, pero se desconoce si dichos aislamientos están relacionados con la variante monofásica de Typhimurium que circula a nivel global, y con sus características genéticas y fenotípicas. Objetivo. Caracterizar los aislamientos de Salmonella monofásica recuperados en Colombia entre el 2015 y el 2018 por el Grupo de Microbiología del Instituto Nacional de Salud. Materiales y métodos. Se analizaron 286 aislamientos clínicos de Salmonella enterica variante monofásica mediante PCR o secuenciación del genoma completo (Whole Genome Sequencing, WGS) para confirmar si correspondían a Salmonella Typhimurium variante monofásica, en tanto que, en 54 aislamientos, se determinó la estructura genética del operón que codifica la segunda fase flagelar y, en 23, se evaluó la motilidad, el crecimiento y la expresión de las proteínas de membrana externa. Resultados. El 61 % (n=174) de los aislamientos de Salmonella monofásica correspondió a Salmonella Typhimurium serovar monofásico. El 64,8 % (n=35/54) se relacionó con el clon europeo-español y, el 13 % (n=7/54), con el estadounidense. En dos aislamientos de orina se encontró una diferencia significativa en la motilidad y el crecimiento, así como ausencia de la porina OmpD en medio mínimo M9. Conclusiones. En el periodo de estudio, circuló en Colombia la variante monofásica de Salmonella Typhimurium relacionada con el clon europeo-español, y se registró ausencia total del operón fljAB. Los resultados evidenciaron cambios fenotípicos en los aislamientos provenientes de muestras de orina que sugieren adaptación en procesos invasivos.

Abstract: Introduction. The Salmonella Typhimurium monophasic variant (1,4,[5],12:i:-) is currently the most commonly detected variant in Salmonella surveillance programs worldwide. In Colombia, the Salmonella enterica monophasic variant is the fourth most common clinical isolate recovered through the laboratory surveillance of the Grupo de Microbiología from the Instituto Nacional de Salud; however, it is unknown whether these isolates are closely related to the monophasic Typhimurium variant, which circulates globally, and their genetic and phenotypic characteristics have not been reported. Objective. To characterize monophasic Salmonella enterica isolates identified in Colombia from 2015 to 2018 by the Instituto Nacional de Salud. Materials and methods. Two hundred eighty-six clinical isolates of the monophasic Salmonella enterica variant were analyzed by PCR or whole-genome sequencing to confirm whether they corresponded to the Salmonella Typhimurium monophasic variant while the genetic structure of the operon encoding the second flagellar phase was determined in 54 isolates. Motility, growth, and expression of the outer membrane proteins were evaluated in 23 isolates. Results. During the study period in Colombia, 61% (n=174) of Salmonella monophasic isolates belonged to Salmonella Typhimurium serovar monophasic (1,4,[5],12:i-). Of these, 64.8% (n=35/54) were related to the European/Spanish clone and 13% (n=7/54) to the U.S. clone. Two isolates recovered from urine samples showed differences in motility, growth, and the absence of the OmpD porin in M9 minimal medium. Conclusions. Most of the monophasic Salmonella Typhimurium variants that have circulated in Colombia since 2015 lacked the second phase of operon fljAB, which is related to the European/Spanish clone. The results evidenced phenotypic changes in urine samples suggesting bacterial adaptation in the case of these invasive samples.

Encefalopatía por cefepima en paciente renal: una reacción adversa a medicamento / Cefepime encephalopathy in a kidney patient: an adverse reaction to the drug

RESUMEN La reacción adversa a medicamentos es un problema importante para la salud de pacientes en manejo hospitalario, encontrado de manera regular durante la práctica médica y cuya asociación no identificamos de forma oportuna, pero que aumentan la morbimortalidad y la estancia hospitalaria; en este artículo presentamos el caso clínico de un paciente con encefalopatía severa asociada al uso de cefepima, el deterioro clínico evidenciado durante su proceso de hospitalización y el razonamiento a través del cual se identificó una reacción adversa tipo A como causa de encefalopatía.

SUMMARY The adverse reaction to medications represents a major problem for the health of patients in hospital management, which we encounter on a regular basis during medical practice and whose association we do not identify in a timely manner, but increase morbidity and mortality and hospital stay; In this article we present the clinical case of a patient with severe encephalopathy associated with the use of cefepima, the clinical deterioration evidenced during the hospitalization process and the reasoning through which an adverse type A reaction was identified as a cause of encephalopathy.

Análise molecular da expressão do fenótipo multi-droga resistente (MDR) em enterobactérias isoladas de amostras clínicas após exposição in vitro ao Imipenem / Molecular analysis of multi-drug resistant phenotype expression (MDR) in enterobacteria isolated from clinical specimens after exposure in vitro to imipenem

Após o surgimento e disseminação das ß-lactamases de amplo espectro em membros da família Enterobacteriaceae, os antibióticos carbapenêmicos (imipenem, meropenemeertapenem) têm sido considerados a terapia de escolha devido à estabilidade apresentada contra estas enzimas. A desvantagem destes antibióticos é a sua capacidade de induzir resistência aos ß-lactâmicos e a outros antibióticos quimicamente não relacionados. O imipenem tem favorecido a indução de cefalosporinases cromossômicas (AmpC) e também tem sido relacionado, in vivo, com a seleção de mecanismos intrínsecos de resistência, contribuindo com o perfil multi -droga resistente (MDR). Esse perfil é freqüentemente associado à diminuição da permeabilidade por alteração na síntese de porinas em conjunto com um aumento da atividade de bombas de efluxo, as quais não permitem o estabelecimento de uma concentração ativa do antibiótico no interior da célula bacteriana. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o estabelecimento do perfil MDR em enterobactérias provenientes de isolados clínicos em função da exposição a diferentes concentrações de imipenemin vitro. A seleção do grupo das amostras estudadas foi feito por meio da determinação do perfil de sensibilidade dos isolados, tipagem molecular e ensaio de hidrólise de Imipenem. Nos isolados selecionados para a indução foi realizada numa etapa inicial (etapa basal) a análise de porinas de membrana externa por SDS-PAGE e o estudo de genes codificadores de ß-lactamases pela técnica de PCR. O estudo do estabelecimento do perfil MDR foi feito por meio de passagens sucessivas das amostras em meio contendo concentrações sub-inibitórias de imipenem seguido de análise fenotípica (CIM e acúmulo do antibiótico intracelular e SDS-PAGE), e a análise da expressão gênica de genes associados a permeabilidade de membrana (ompC, ompF eAcrA) e genes reguladores(marA e ompR). Após a indução com o imipenem, 77% dos isolados induzidos aumentaram a CIM para os carbapenêmicos, mudando assim o perfil de resistência observado na etapa basal Também foi afetado o perfil de resistência para outros antibióticos não relacionados a ß-lactámicos, porém numa percentagem menor. Com relação à alteração da permeabilidade, a perda de porina foi observada apenas para um isolado, no entanto a diminuição na expressão gênica de Omp36 foi significativa desde o começo da indução. A expressão da bomba de efluxoAcrAB foi afetada pela indução com imipenem, aumentando significativamente a expressão de AcrA, enquanto os reguladores estudados, MarA e OmpR tiveram a sua expressão induzida pelo imipenem. Foi possível observar também associação do nível de expressão gênica do regulador MarA com a expressão de AcrA,porém não foi possível observar uma associação estatisticamente significativa deste regulador com o perfil de expressão de OMPs. A indução de OmpR foi associado com um aumento da expressão de RNAm de Omp35, já para Omp36 foi possível observar apenas uma tendência na repressão deste gene. O estudo da resposta destes genes reguladores e determinantes de resistência, em resposta à exposição ao com o imipenem in vitro, permitiu reportar o comportamento molecular da bactéria numa resposta adaptativa no estagio inicial do estabelecimento do fenótipo MDR. A utilização de isolados clínicos com diversos determinantes de resistência permitiu observar a variabilidade nas respostas adaptativas das enterobacterias, o que é fundamental para a compreensão dos mecanismos de adaptação da bactéria e sua contribuição na falha terapêutica

After emergence and broad dissemination of extended spectrum ß-lactamases into the Enterobacteriaceae family, the carbapenemic antibiotics (imipenem, meropenem and ertapenem) have been considered the chosen therapy in the treatment of nosocomial infections by the stability that these antibiotics show to these enzymes. The disadvantage of carbapenems is theirs capacity to induce resistance against ß-lactamics and to other chemically unrelated antibiotics. The imipenem has been shown to induce chromosomal cephalosporinases (AmpC) and it was also related, in vivo, with the selection of intrinsic mechanism leading to multi-drug resistance profile (MDR). This profile is usually associated with membrane impermeability due to reduced outer membrane porin synthesis with an incremented activity of efflux pumps, which results in a reduced concentration of antibiotics inside the bacteria. This study aimed to evaluate the establishment of the MDR profile in Enterobacteriaceae from clinical isolates by exposure to different concentrations of imipenem in vitro. The selection of the study group was performed by determination of antibiotic susceptibility profile,molecular typing and hydrolysis assay of imipenem. In the selected isolates submitted to induction, in an initial step (baseline), was performed the outer membrane porin analysis by SDS-PAGE and the gene-specific amplification of B-lactamase enzymes by PCR. The study of the establishment of MDR was performed by progressive passages with subclinical concentrations of imipenem, followed each one by the evaluation of phenotypic profile (MIC, accumulation antibiotic in celland SDS-PAGE) and gene expression analysisof genes related to membrane permeability (ompC, ompF and acrA) and regulatory genes(MarA and ompR). After induction with imipenem, 77 % of the isolates increased the MIC for the carbapenems, changing the resistance profile at the baseline. In a lesser percentage, the resistance profile to other ß-lactams-unrelated antibiotics was also affected. Loss of porin was observed only for an isolated, however a significantly decreased Omp36 mRNA expression was observed from the start of induction. The expression of the efflux pump AcrAB ,was also affected by the imipenem induction, significantly increasing the AcrA gene expression, whereas the studied regulatory genes,MarA and OmpR,were induced by the imipenem. It was also possible to observe an association between the expression of the regulator MarA and the expression of AcrA, nevertheless no association was observed between this regulator and OMPs . OmpR induction was associated with an increased Omp35mRNA expression, however only a trend for the repression of Omp36was observed. The study of the response of these regulatory genes and genetic determinants of resistance, in response to the imipenem exposure in vitro, allowed to report the molecular behavior of the bacteria in an adaptive response in the initial stage of the establishment of a MDR phenotype. The use of clinical isolates with diverse resistance determinants allowed observing the variability in adaptive responses in enterobacteria, which is important to understand the adaptive mechanisms of bacteria to this antibiotic, the involvement in the emergence of the MDR profile and its contribution to the treatment failure

Busca por alvos de regulação pelo segundo mensageiro c-diGMP em Pseudomonas aeruginosa / Search for c-di-GMP regulation targets in Pseudomonas aeruginosa

Recentemente, o bis-(3',5')-di-guanosina monofosfato cíclico (c-di-GMP) surgiu como uma importante molécula sinalizadora nas bactérias. Essa molécula foi identificada como uma das responsáveis pelo controle do comportamento bacteriano e está relacionada com a patogenicidade e a adaptação de diversas bactérias, coordenando a expressão de genes envolvidos com virulência, motilidade e formação de biofilme. O mecanismo pelo qual c-diGMP atua vem sendo motivo de estudo de vários grupos de pesquisa nos últimos anos. Já foi demonstrado o papel dessa molécula em diferentes etapas do controle da expressão gênica. Acredita-se que a manipulação dos níveis de c-di-GMP pode ser uma nova abordagem terapêutica contra bactérias patogênicas. Pseudomonas aeruginosa é uma proteobactéria do grupo gama, que atua como um patógeno oportunista, causando infecções em pacientes imunocomprometidos, sendo o maior causador de infecções crônicas em pacientes portadores de fibrose cística. O genoma de P. aeruginosa PA14 apresenta vários genes que codificam proteínas envolvidas no metabolismo e/ou ligação de c-di-GMP, o que pode indicar um amplo papel regulatório deste nucleotídeo nessa bactéria. Uma associação infundada entre níveis elevados de c-di-GMP e a resistência aos antibióticos é geralmente assumida, já que altos níveis de c-di-GMP levam à formação de biofilme, que é comprovadamente um modo de crescimento mais resistente. Nesse trabalho, utilizando uma abordagem proteômica, mostramos que Pseudomonas aeruginosa PA14 regula a expressão de cinco porinas em resposta a variações nos níveis de c-di-GMP, independentemente dos níveis de mRNA. Uma dessas porinas, OprD, é responsável pela entrada do antibiótico ß-lactâmico imipenem na célula e é menos abundante em condições de alto c-di-GMP. Também demonstramos que linhagens com altos níveis de c-di-GMP apresentam uma vantagem competitiva de crescimento em relação a linhagens com níveis mais baixo de c-di-GMP quando crescidas em meio contendo imipenem. Em contraste, observamos que células planctônicas com elevados níveis c-di-GMP são mais sensíveis a tobramicina. Em conjunto, estes resultados mostram que c-di-GMP pode regular a resistência a antibióticos em sentidos opostos, e independentemente do crescimento em biofilme

Following the genomic era, a large number of genes coding for enzymes predicted to synthesize and degrade 3'-5'-cyclic diguanylic acid (c-di-GMP) was found in most bacterial genomes and this dinucleotide emerged as an important intracellular signal molecule controlling bacterial behavior. Diverse molecular mechanisms have been described as targets for c-di-GMP, but several questions remain to be addressed. An association between high c-di-GMP levels and antibiotic resistance is largely assumed, since high c-di-GMP upregulates biofilm formation and the biofilm mode of growth leads to enhanced antibiotic resistance; however, a clear understanding of this correlation is missing. Pseudomonas aeruginosa is a versatile gamma-proteobacterium that behaves as an opportunistic pathogen to a broad range of hosts. The ability of P. aeruginosa to form biofilms contributes to its virulence and adaptation to different environments. The P. aeruginosa PA14 genome presents several genes encoding proteins involved in metabolism or binding to c-di-GMP, which may indicate a wide regulatory role of this nucleotide in this bacterium. Here, using a proteomic approach, we show that Pseudomonas aeruginosa PA14 regulates the amount of five porins in response to c-di-GMP levels, irrespective of their mRNA levels. One of these porins is OprD, decreased in high c-di-GMP conditions, which is responsible for the uptake of the ß-lactam antibiotic imipenem. We also demonstrate that this difference leads strains with high c-di-GMP to be more resistant to imipenem even when growing as planktonic cells, giving them a competitive advantage over cells with low c-di-GMP. Contrastingly, we found that planktonic cells with high c-di-GMP levels are more sensitive to aminoglycosides antibiotics. Together, these findings show that c-di-GMP levels can regulate the antibiotic resistance to different drugs in opposite ways and irrespective of a biofilm mode of growth

Pseudomonas aeruginosa multirresistente: um problema endêmico no Brasil / Multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa: an endemic problem in Brazil

Relatos mundiais têm documentado a problemática da endemicidade de isolados clínicos de Pseudomonas aeruginosa multirresistente (MDR) aliada a elevados índices de morbidade/mortalidade. No Brasil, surtos de infecção ocasionados por P. aeruginosa têm sido relacionados com uma disseminação clonal da espécie. Atualmente, as opções terapêuticas para o tratamento das infecções causadas por esse microrganismo são limitadas, muitas vezes restringindo-se ao uso de carbapenêmicos (p. ex., imipenem [IPM]). Assim, a resistência ao IPM é uma questão de saúde pública, uma vez que esse antibiótico é empregado como último recurso no tratamento de infecções de origem hospitalar, causadas por bactérias Gram-negativas multirresistentes. No Brasil, os principais mecanismos relacionados com fenótipos multirresistentes de P. aeruginosa são produção de metalobetalactamase (MBL) do tipo SPM-1, presença de metilase 16S rRNA RmtD, perda de porina OprD e superexpressão de bombas de efluxo, o que pode explicar os altos índices de resistência a carbapenêmicos e aminoglicosídeos. A emergência de cepas com essas características é preocupante, tendo em vista a escassez de terapias efetivas no tratamento de infecções por esse patógeno. Finalmente, com base em relatos nacionais, publicados por diferentes grupos de pesquisa, podemos deduzir que a convergência de múltiplos mecanismos de resistência em P. aeruginosa tem sido um evento favorável para a seleção de diferentes clones endêmicos multirresistentes disseminados no Brasil.

Global reports have documented the endemicity of multidrug-resistant (MDR) Pseudomonas aeruginosa associated with high levels of morbidity/mortality. In Brazil, outbreaks of MDR P. aeruginosa have been related to clonal dissemination. Currently, therapeutic options for the treatment of these infections are restricted to carbapenemic antibiotics (i.e., imipenem [IPM]). Thus, carbapenem resistance is a public health issue, since carbapenems are considered the last resort to nosocomial infections caused by MDR Gram-negative bacteria. In Brazil, the main mechanisms associated with MDR P. aeruginosa phenotypes are metallo-betalactamase (MBL) production (SPM-1 enzyme), presence of 16S rRNA methylase RmtD, loss of OprD porin, and overexpression of efflux pumps, which may explain the high level of carbapenem and aminoglycoside resistance. Accordingly, the emergence and dissemination of MDR strains is worrisome. Finally, based on national reports published by different groups of investigators, it is deduced that the convergence of multiple mechanisms of P. aeruginosa resistance has played a major role in the selection of endemic MDR clones widespread in Brazil.

Proinflammatory signal transduction pathway induced by Shigella flexneri porins in caco-2 cells / Via de transdução de sinal pró-inflamatória induzida por porinas de Shigella flexneri em células caco-2

The recognition of bacterial components on the intestinal epithelial cells occurs through the toll-like receptors and is followed by the induction of an effective innate immune response. We analyzed receptor expression and signaling pathways involved in activation of human colon adenocarcinoma cells after stimulation with porins and LPS of Shigella flexneri. We also analyzed the expression and production of some cytokines, of intercellular adhesion molecule-1, of antimicrobial peptides human ²-defensins, and of the inducible form of nitric oxide synthase. Our data demonstrate that TLR2 is involved in porin recognition, whereas TLR4 with MD2, is required for LPS recognition.

O reconhecimento de componentes bacterianos nas células epiteliais intestinais ocorre através de receptores toll-like e é seguido de indução de uma resposta imune inata efetiva. Neste estudo foram analisadas as vias de expressão do receptor e sinalização envolvidas na ativação de células humanas de adenocarcinoma do colon após a estimulação com porinas e LPS de Shigella flexneri. Foram também analisadas a expressão e produção de algumas citoquinas, da molécula -1 de adesão intercelular, de ²-defensinas humanas a peptídios antimicrobianos e da forma indutível de oxido nítrico sintase. Os resultados demonstraram que TLR-2 está envolvido no reconhecimento de porinas, enquanto TLR4 com MD2 é necessário para o reconhecimento de LPS.

Mecanismos de resistencia a los antibióticos en bacterias Gram negativas / Mechanisms of antibiotic resistance in Gram negative bacteria

Las infecciones por bacterias Gram negativas son muy prevalentes en pacientes hospitalizados, especialmente en las unidades de cuidados intensivos. La multirresistencia representa un reto terapéutico que deja pocas posibilidades para el tratamiento de estas infecciones. Los mecanismos que utilizan las bacterias para defenderse de los antibióticos están en constante evolución. Esta revisión describe los mecanismos de resistencia más frecuentemente utilizados por estas bacterias, haciendo énfasis en los antibióticos Beta-lactámicos.