Consequential study on different levels of C/N ratios used in biofloc-based aquaculture system / Estudo consequente sobre diferentes níveis de proporções C/N utilizadas no sistema de aquicultura à base de biofloc

Biofloc technology is much highlighted these days because of its tremendous effects on aquaculture. Microbes were enriched on cheapest organic carbon source i. e., powdered banana peels and were incorporated in different aquaria rearing grass carp fingerlings under different C/N treatments (10:1, 15:1 and 20:1) and 10% water daily water exchange. The initial growth of fingerlings was recorded. The experiment was settled in triplicates for 60 days and run parallel to control group provided with commercial feed and daily water exchange. Its effect was evaluated by measuring the growth of fingerlings and water parameters of each aquarium. The average % gain in weight and length of fingerlings was obtained significantly highest (28.12 ± 0.30g and 17.29 ± 0.46cm respectively) in aquaria containing pure powdered banana peels with 10% water exchange and C/N ratio was adjusted at 20: 1 (T3) than other treatments and control. Ammonia and other water parameters were also under control in T3 than other experimental and control groups. By all counts, it was concluded that the highest C/N ratio in biofloc system had the potential to increment C. idella growth rate by reducing toxicity and could be used as fish meal substitute.

A tecnologia Biofloc é muito destacada hoje em dia por causa de seus tremendos efeitos na aquicultura. Os micróbios foram enriquecidos com a fonte de carbono orgânico mais barata, i. e., cascas de banana em pó, e foram incorporadas em diferentes aquários de criação de alevinos de carpa-capim sob diferentes tratamentos C/N (10: 1, 15: 1 e 20: 1) e 10% de troca diária de água. O crescimento inicial dos alevinos foi registrado. O experimento foi resolvido em triplicatas por 60 dias e executado paralelamente ao grupo controle fornecido com ração comercial e troca diária de água. Seu efeito foi avaliado medindo o crescimento dos alevinos e os parâmetros da água de cada aquário. O% de ganho médio em peso e comprimento dos alevinos foi obtido significativamente mais alto (28,12 ± 0,30g e 17,29 ± 0,46 cm respectivamente) em aquários contendo cascas de banana em pó puro com 10% de troca de água e a relação C/N foi ajustada em 20: 1 (T3) do que outros tratamentos e controle. A amônia e outros parâmetros da água também estavam sob controle no T3 mais do que nos outros grupos experimentais e de controle. Por todas as contagens, concluiu-se que a maior razão C/N no sistema de bioflocos tem o potencial de incrementar a taxa de crescimento de C. idella reduzindo a toxicidade e pode ser usada como substituto da farinha de peixe.

Consequential study on different levels of C/N ratios used in biofloc-based aquaculture system

Abstract Biofloc technology is much highlighted these days because of its tremendous effects on aquaculture. Microbes were enriched on cheapest organic carbon source i. e., powdered banana peels and were incorporated in different aquaria rearing grass carp fingerlings under different C/N treatments (10:1, 15:1 and 20:1) and 10% water daily water exchange. The initial growth of fingerlings was recorded. The experiment was settled in triplicates for 60 days and run parallel to control group provided with commercial feed and daily water exchange. Its effect was evaluated by measuring the growth of fingerlings and water parameters of each aquarium. The average % gain in weight and length of fingerlings was obtained significantly highest (28.12 ± 0.30g and 17.29 ± 0.46cm respectively) in aquaria containing pure powdered banana peels with 10% water exchange and C/N ratio was adjusted at 20: 1 (T3) than other treatments and control. Ammonia and other water parameters were also under control in T3 than other experimental and control groups. By all counts, it was concluded that the highest C/N ratio in biofloc system had the potential to increment C. idella growth rate by reducing toxicity and could be used as fish meal substitute.

Resumo A tecnologia Biofloc é muito destacada hoje em dia por causa de seus tremendos efeitos na aquicultura. Os micróbios foram enriquecidos com a fonte de carbono orgânico mais barata, i. e., cascas de banana em pó, e foram incorporadas em diferentes aquários de criação de alevinos de carpa-capim sob diferentes tratamentos C/N (10: 1, 15: 1 e 20: 1) e 10% de troca diária de água. O crescimento inicial dos alevinos foi registrado. O experimento foi resolvido em triplicatas por 60 dias e executado paralelamente ao grupo controle fornecido com ração comercial e troca diária de água. Seu efeito foi avaliado medindo o crescimento dos alevinos e os parâmetros da água de cada aquário. O% de ganho médio em peso e comprimento dos alevinos foi obtido significativamente mais alto (28,12 ± 0,30g e 17,29 ± 0,46 cm respectivamente) em aquários contendo cascas de banana em pó puro com 10% de troca de água e a relação C/N foi ajustada em 20: 1 (T3) do que outros tratamentos e controle. A amônia e outros parâmetros da água também estavam sob controle no T3 mais do que nos outros grupos experimentais e de controle. Por todas as contagens, concluiu-se que a maior razão C/N no sistema de bioflocos tem o potencial de incrementar a taxa de crescimento de C. idella reduzindo a toxicidade e pode ser usada como substituto da farinha de peixe.

Cerebrospinal fluid analysis: current diagnostic methods in central nervous system infectious diseases / Novos métodos diagnósticos liquóricos nas doenças infecciosas do sistema nervoso central

ABSTRACT Cerebrospinal fluid (CSF) analysis is an important diagnostic tool for many conditions affecting the central nervous system (CNS), especially CNS infectious diseases. Despite its low specificity, CSF white blood cell counts, CSF protein levels, CSF serum glucose ratio and CSF lactate measurement are useful in differentiating infections caused by distinct groups of pathogens. CSF direct examination and cultures can identify causative organisms and antibiotic sensitivities as well. Adjunctive tests such as latex agglutination, different immunological assays and molecular reactions have great specificities and increasing sensitivities. In this article, some recent diagnostic methods applied to CSF analysis for frequent CNS infections are presented.

RESUMO A análise do líquido cefalorraquiano (LCR) é uma importante ferramenta diagnóstica para muitas condições que afetam o sistema nervoso central (SNC), especialmente as doenças infecciosas. Apesar da baixa especificidade, a contagem de leucócitos no LCR, a determinação dos níveis de proteína, glicose e lactato podem ser úteis na diferenciação de infecções causadas por diferentes grupos de patógenos. O exame direto e as culturas podem identificar organismos causadores de infecções bem como suas sensibilidades a antibióticos. Testes adjuvantes como aglutinação em látex, diferentes ensaios imunológicos e reações moleculares têm taxas de sensibilidades e especificidades crescentes. Neste artigo, são apresentados alguns métodos diagnósticos mais recentemente aplicados à análise do LCR no diagnóstico das infecções do SNC.

Gut microbiome in neuropsychiatric disorders / O microbioma intestinal nas doenças neuropsiquiátricas

ABSTRACT Background: Neuropsychiatric disorders are a significant cause of death and disability worldwide. The mechanisms underlying these disorders include a constellation of structural, infectious, immunological, metabolic, and genetic etiologies. Advances in next-generation sequencing techniques have demonstrated that the composition of the enteric microbiome is dynamic and plays a pivotal role in host homeostasis and several diseases. The enteric microbiome acts as a key mediator in neuronal signaling via metabolic, neuroimmune, and neuroendocrine pathways. Objective: In this review, we aim to present and discuss the most current knowledge regarding the putative influence of the gut microbiome in neuropsychiatric disorders. Methods: We examined some of the preclinical and clinical evidence and therapeutic strategies associated with the manipulation of the gut microbiome. Results: targeted taxa were described and grouped from major studies to each disease. Conclusions: Understanding the complexity of these ecological interactions and their association with susceptibility and progression of acute and chronic disorders could lead to novel diagnostic biomarkers based on molecular targets. Moreover, research on the microbiome can also improve some emerging treatment choices, such as fecal transplantation, personalized probiotics, and dietary interventions, which could be used to reduce the impact of specific neuropsychiatric disorders. We expect that this knowledge will help physicians caring for patients with neuropsychiatric disorders.

RESUMO Antecedentes: Os transtornos neuropsiquiátricos são uma importante causa de morte e invalidez no mundo. Os mecanismos subjacentes a esses transtornos incluem uma constelação de etiologias estruturais, infecciosas, imunológicas, metabólicas e genéticas. Avanços nas técnicas de sequenciamento do DNA têm demonstrado que a composição do microbioma entérico é dinâmica e desempenha um papel fundamental não apenas na homeostase do hospedeiro, mas também em várias doenças. O microbioma entérico atua como mediador na sinalização das vias metabólica, neuroimune e neuroendócrina. Objetivo: Apresentar os estudos mais recentes sobre a possível influência do microbioma intestinal nas diversas doenças neuropsiquiátricas e discutir tanto os resultados quanto a eficácia dos tratamentos que envolvem a manipulação do microbioma intestinal. Métodos: foram examinadas algumas das evidências pré-clínicas e clínicas e estratégias terapêuticas associadas à manipulação do microbioma intestinal. Resultados: os táxons-alvo foram descritos e agrupados a partir dos principais estudos para cada doença. Conclusões: Entender a fundo a complexidade das interações ecológicas no intestino e sua associação com a suscetibilidade a certas doenças agudas e crônicas pode levar ao desenvolvimento de novos biomarcadores diagnósticos com base em alvos moleculares. Além disso, o estudo do microbioma intestinal pode auxiliar na otimização de tratamentos não farmacológicos emergentes, tais como o transplante de microbiota fecal, o uso de probióticos e intervenções nutricionais personalizadas. Dessa forma, terapias alternativas poderiam ser usadas para reduzir o impacto dos transtornos neuropsiquiátricos na saúde pública. Esperamos que esse conhecimento seja útil para médicos que cuidam de pacientes com diversos transtornos neuropsiquiátricos.

Bacterial diversity in high Andean grassland soils disturbed with Lepidium meyenii crops evaluated by metagenomics / Diversidade bacteriana em solos de prados andinos elevados perturbados por culturas de Lepidium meyenii avaliadas por metagenômica

Soil quality is usually determined by its physical-chemical characteristics without taking into account the bacterial communities that play a fundamental role in the chemical decomposition of plant nutrients. In this context, the objective of the study was to evaluate bacterial diversity in high Andean grassland soils disturbed with Lepidium meyenii cultivation under different gradients of use (first, second and third use) and crop development (pre-sowing, hypocotyl development and post-harvest). The sampling was carried out in the Bombón plateau in the central Andes of Peru, during the rainy and low water seasons, by the systematic method based on a specific pattern assigned in a geometric rectangular shape at a depth of 0 - 20 cm. The characterization of the bacterial communities was carried out through the metagenomic sequencing of the 16S rRNA. 376 families of bacteria were reported, of which it was determined that there was a significant change in bacterial composition and distribution in relation to use pressure. There were no major changes due to the development of Lepidium meyenii. The families most sensitive to use pressure and soil poverty indicators were Verrucomicrobiaceae, Acidobacteraceae and Aakkermansiaceae.

A qualidade do solo é normalmente determinada pelas suas características físico-químicas sem ter em conta as comunidades bacterianas que desempenham um papel fundamental na decomposição química dos nutrientes das plantas. Neste contexto, o objetivo do estudo foi avaliar a diversidade bacteriana em solos de prados andinos elevados perturbados pelo cultivo de Lepidium meyenii sob diferentes gradientes de utilização (primeira, segunda e terceira utilizações) e desenvolvimento das culturas (pré-semeadura, desenvolvimento do hipocótilo e pós colheita). A amostragem foi realizada no planalto de Bombón, nos Andes centrais do Peru, durante as estações das chuvas e das águas baixas, pelo método sistemático baseado num padrão específico atribuído em forma geométrica retangular a uma profundidade de 0 - 20 cm. A caracterização das comunidades bacterianas foi realizada através da sequenciação metagenômica do rRNA 16S. Foram relatadas 376 famílias de bactérias, das quais se verificou uma alteração significativa na composição e distribuição bacteriana em relação à pressão de utilização. Não se registaram grandes alterações devido ao desenvolvimento do Lepidium meyenii. As famílias mais sensíveis à utilização de indicadores de pressão e pobreza do solo foram as Verrucomicrobiaceae, Acidobacteraceae e Aakkermansiaceae.

Bacterial diversity in high Andean grassland soils disturbed with Lepidium meyenii crops evaluated by metagenomics

Abstract Soil quality is usually determined by its physical-chemical characteristics without taking into account the bacterial communities that play a fundamental role in the chemical decomposition of plant nutrients. In this context, the objective of the study was to evaluate bacterial diversity in high Andean grassland soils disturbed with Lepidium meyenii cultivation under different gradients of use (first, second and third use) and crop development (pre-sowing, hypocotyl development and post-harvest). The sampling was carried out in the Bombón plateau in the central Andes of Peru, during the rainy and low water seasons, by the systematic method based on a specific pattern assigned in a geometric rectangular shape at a depth of 0 - 20 cm. The characterization of the bacterial communities was carried out through the metagenomic sequencing of the 16S rRNA. 376 families of bacteria were reported, of which it was determined that there was a significant change in bacterial composition and distribution in relation to use pressure. There were no major changes due to the development of Lepidium meyenii. The families most sensitive to use pressure and soil poverty indicators were Verrucomicrobiaceae, Acidobacteraceae and Aakkermansiaceae.

Resumo A qualidade do solo é normalmente determinada pelas suas características físico-químicas sem ter em conta as comunidades bacterianas que desempenham um papel fundamental na decomposição química dos nutrientes das plantas. Neste contexto, o objetivo do estudo foi avaliar a diversidade bacteriana em solos de prados andinos elevados perturbados pelo cultivo de Lepidium meyenii sob diferentes gradientes de utilização (primeira, segunda e terceira utilizações) e desenvolvimento das culturas (pré-semeadura, desenvolvimento do hipocótilo e pós-colheita). A amostragem foi realizada no planalto de Bombón, nos Andes centrais do Peru, durante as estações das chuvas e das águas baixas, pelo método sistemático baseado num padrão específico atribuído em forma geométrica retangular a uma profundidade de 0 - 20 cm. A caracterização das comunidades bacterianas foi realizada através da sequenciação metagenômica do rRNA 16S. Foram relatadas 376 famílias de bactérias, das quais se verificou uma alteração significativa na composição e distribuição bacteriana em relação à pressão de utilização. Não se registaram grandes alterações devido ao desenvolvimento do Lepidium meyenii. As famílias mais sensíveis à utilização de indicadores de pressão e pobreza do solo foram as Verrucomicrobiaceae, Acidobacteraceae e Aakkermansiaceae.

Bacterial diversity in high Andean grassland soils disturbed with Lepidium meyenii crops evaluated by metagenomics / Diversidade bacteriana em solos de prados andinos elevados perturbados por culturas de Lepidium meyenii avaliadas por metagenômica

Soil quality is usually determined by its physical-chemical characteristics without taking into account the bacterial communities that play a fundamental role in the chemical decomposition of plant nutrients. In this context, the objective of the study was to evaluate bacterial diversity in high Andean grassland soils disturbed with Lepidium meyenii cultivation under different gradients of use (first, second and third use) and crop development (pre-sowing, hypocotyl development and post-harvest). The sampling was carried out in the Bombón plateau in the central Andes of Peru, during the rainy and low water seasons, by the systematic method based on a specific pattern assigned in a geometric rectangular shape at a depth of 0 - 20 cm. The characterization of the bacterial communities was carried out through the metagenomic sequencing of the 16S rRNA. 376 families of bacteria were reported, of which it was determined that there was a significant change in bacterial composition and distribution in relation to use pressure. There were no major changes due to the development of Lepidium meyenii. The families most sensitive to use pressure and soil poverty indicators were Verrucomicrobiaceae, Acidobacteraceae and Aakkermansiaceae.

A qualidade do solo é normalmente determinada pelas suas características físico-químicas sem ter em conta as comunidades bacterianas que desempenham um papel fundamental na decomposição química dos nutrientes das plantas. Neste contexto, o objetivo do estudo foi avaliar a diversidade bacteriana em solos de prados andinos elevados perturbados pelo cultivo de Lepidium meyenii sob diferentes gradientes de utilização (primeira, segunda e terceira utilizações) e desenvolvimento das culturas (pré-semeadura, desenvolvimento do hipocótilo e póscolheita). A amostragem foi realizada no planalto de Bombón, nos Andes centrais do Peru, durante as estações das chuvas e das águas baixas, pelo método sistemático baseado num padrão específico atribuído em forma geométrica retangular a uma profundidade de 0 - 20 cm. A caracterização das comunidades bacterianas foi realizada através da sequenciação metagenômica do rRNA 16S. Foram relatadas 376 famílias de bactérias, das quais se verificou uma alteração significativa na composição e distribuição bacteriana em relação à pressão de utilização. Não se registaram grandes alterações devido ao desenvolvimento do Lepidium meyenii. As famílias mais sensíveis à utilização de indicadores de pressão e pobreza do solo foram as Verrucomicrobiaceae, Acidobacteraceae e Aakkermansiaceae.

Análise do perfil microbiano de lesões orais potencialmente malignas / The microbial profile of potentially malignant oral disorders

As lesões orais potencialmente malignas são alterações que exibem maior risco de transformação maligna em comparação com a mucosa saudável. Apesar de sua relevância, a literatura ainda não definiu o papel da microbiota na etiologia e no processo de malignização dessas lesões. Assim, neste trabalho, realizamos um estudo do tipo caso controle de caráter longitudinal, prospectivo e quantitativo onde avaliamos as populações bacterianas do microbioma oral em pacientes com lesões orais potencialmente malignas. Para isso, utilizamos um questionário estruturado e coletamos swabs orais em pacientes portadores de leucoplasia, eritroplasia, líquen plano, lesão liquenóide oral e também controles saudáveis. Participaram do estudo 60 indivíduos, no período de coleta de 2018 à 2020,sendo 39 do grupo caso e 21 do grupo controle. A maioria dos pacientes era do sexo feminino (42/60; 70%) com média de idade de 57 anos, e mais da metade dos indivíduos eram não fumantes (35/60; 58,3%) e etilistas (36/60; 60%). Dentre os diagnósticos, observamos a maioria dos indivíduos com líquen plano oral/lesão liquenóide oral (13/39), seguidos de leucoplasia homogênea (10/39), eritroleucoplasia (8/39), leucoplasia verrucosa proliferativa (6/39) ou eritroplasia (2/39). A borda da língua foi o local mais comumente acometido, com a maioria apresentando múltiplos sítios (21/39). A displasia epitelial foi avaliada nas lesões, exceto líquen plano e lesões liquenóides, e 18 pacientes tiveram algum grau de displasia. Um total de 73 amostras tiveram a região V3-V4 do gene 16S rRNA amplificada e sequenciada, sendo 60 amostras referentes à primeira coleta e 13 ao segundo momento de coleta dos participantes do grupo caso, sendo que 3/13 desses indivíduos vieram a ter um diagnóstico de carcinoma espinocelular oral. Identificamos maior quantidade de genomas bacterianos por genomas humanos nas amostras do grupo caso, no entanto, a diversidade e composição bacteriana foram semelhantes entre casos e controles. No total, identificamos 9 filos, 15 classes, 24 ordens, 47 famílias e 67 gêneros bacterianos. O gênero mais abundante foi Streptococcus em ambos os grupos, com menor frequência nos casos. Encontramos ainda alta abundância dos gêneros Granulicatella e Blautia nos indivíduos com lesões orais e menor abundância de Methylobacterium, Lautropia e Oribacterium. Observamos também que a abundância de Granulicatella e Bergeyella foi maior nas lesões com displasia epitelial. A transformação maligna em carcinoma espinocelular oral ocorreu em 10/39 (25,6%) dos casos, onde a presença de displasia epitelial aparentou ser um fator de risco relevante. A diversidade bacteriana foi semelhante entre os indivíduos do grupo caso que sofreram ou não malignização, porém, a abundância dos gêneros Capnocytophaga, Finegoldia, Prevotella e Prevotella 2 foi maior nas amostras que sofreram malignização, mesmo antes do processo acontecer. Não encontramos diferenças na composição bacteriana entre os dois tempos de coleta, ao diagnóstico e após aproximadamente um ano, e também não observamos diferenças significativas na quantidade de DNA bacteriano e humano. Ao inferirmos as vias metabólicas derivadas das bactérias identificadas nas amostras, observamos também similaridade entre os grupos caso e controle, e apenas duas vias preditas apresentaram abundância com diferenças estatisticamente significativas entre ambos. Dessa maneira, nossos resultados sugerem que distúrbios orais potencialmente malignos podem estar associados a uma disbiose do microbioma oral, e que alguns gêneros bacterianos podem ser potenciais biomarcadores ou agentes importantes neste processo biológico.

Oral potentially malignant disorders have a higher risk of becoming cancer than healthy mucosal tissues. However, up until now, the literature did not define the role of the microbiota in the origin and development of malignancy in these lesions. Thus, here we conducted a longitudinal, prospective, and quantitative case-control study where we evaluated the bacterial composition of the oral microbiome in patients with potentially malignant lesions. Therefore, we used a structured questionnaire and performed oral swabs on patients with leukoplakia, erythroplakia, lichen planus, oral lichenoid lesion, and healthy controls. A total of 60 individuals, collected between 2018 to 2020, were enrolled in the study, of which 39 were cases and 21 were controls. The majority of patients were female (42/60; 70%) with a mean age of 57 years and over half of the individuals were non-smokers (35/60; 58.3%) and alcoholics (36/60; 60%). Among the diagnoses, there were oral lichen planus/oral lichenoid lesion (13/39), homogeneous leukoplakia (10/39), erythroleukoplakia (8/39), proliferative verrucous leukoplakia (6/39) and erythroplakia (2/39). The tongue edge was the most common location affected, with the majority having multiple sites (21/39). Epithelial dysplasia was assessed in the lesions, except for lichen planus and lichenoid lesions, and 18 patients had some degree of dysplasia. A total of 73 samples had the V3-V4 region of the 16S rRNA gene amplified and sequenced, in which 60 samples were collected at diagnosis (first collection point) and 13 samples were collected after approximately a year (second moment of collection). At least 03/13 of these patients were later diagnosed with oral squamous cell carcinoma. We identified a higher amount of bacterial per human genomes in the samples of the case group, however, the bacterial diversity and composition were similar between cases and controls. We identified 9 phyla, 15 classes, 24 orders, 47 families, and 67 bacterial genera. The most abundant genus was Streptococcus in both groups, with lower relative frequency in the individuals with potentially malignant lesions. We found a higher abundance of the genera Granulicatella and Blautia in the cases and lower abundance of Methylobacterium, Lautropia, and Oribacterium. We also observed that the abundance of Granulicatella and Bergeyella increased in the lesions with epithelial dysplasia. Malignant transformation into oral squamous cell carcinoma occurred in 10/39 (25.6%) of the cases patients, where the presence of epithelial dysplasia was a relevant risk factor. The bacterial diversity was similar between the individuals in the case group regardless if they malignized or not, however, the abundance of the genera Capnocytophaga, Finegoldia, Prevotella, and Prevotella 2 was higher in the samples that underwent malignization, even before this process took place. We did not find significant differences in the bacterial composition between the two collection points and we also did not observe significant differences in their amount of bacterial and human DNA. When inferring the metabolic pathways derived from the bacteria identified in the samples, we also observed similarity between the case and control groups, and only two predicted pathways showed abundance with statistically significant differences between them. Thus, our results suggest that potentially malignant oral disorders may be associated with a dysbiosis of the oral microbiome, and that some bacterial genera may be potential biomarkers or important agents in this biological process.

Microorganisms: the secret agents of the biosphere, and their key roles in biotechnology / Micro-organismos: os agentes secretos da biosfera, e seus papéis determinantes na biotecnologia

Abstract We present a survey of projects that have been funded by FAPESP under the BIOTA-Microorganisms program. These projects generated a wide variety of results, including the identification of novel antibacterial-producing microorganisms, the characterization of novel microbial enzymes for industrial applications, taxonomic classification of novel microorganisms in several environments, investigation of the soil and mangrove microbial ecosystems and its influence on endangered plant species, and the sequencing of novel metagenome-assembled genomes. The results surveyed demonstrate the importance of microorganisms in environments that play important roles in human activities as well as the potential that many of these microorganisms have in contributing to biotechnological applications crucial for human survival in the 21st century.

Resumo Apresentamos um levantamento comentado de projetos financiados pelo programa BIOTA-Micro-organismos. Estes projetos geraram uma variada gama de resultados, incluindo a identificação de novos micro-organismos produtores de compostos antibacterianos, a caracterização de novas enzimas microbianas para usos industriais, classificação taxonômica de novos micro-organismos presentes em diversos ambientes, investigação de ecossistemas microbianos em solos e mangues e sua influência sobre plantas ameaçadas, e o sequenciamento de vários novos genomas microbianos derivados de metagenomas. Os resultados descritos demonstram o papel-chave de micro-organismos em ecossistemas importantes para atividades humanas, assim como o potencial que vários desses micro-organismos tem de contribuir para aplicações biotecnológicas cruciais para a sobrevivência humana no século 21.

Contributions and difficulties of soil metagenomics and its impact on agricultura / Aportes y dificultades de la metagenómica de suelos y su impacto en la agricultura

RESUMEN Los microorganismos son de gran interés porque colonizan todo tipo de ambiente, sin embargo, uno de los problemas al que nos enfrentamos para conocer su diversidad biológica es que no todos los microorganismos son cultivables. El desarrollo de nuevas tecnologías como la generación de vectores de clonación aunado al desarrollo de técnicas de secuenciación de alto rendimiento ha favorecido el surgimiento de una nueva herramienta llamada metagenómica, la cual nos permite estudiar genomas de comunidades enteras de microorganismos. Debido a que ningún ambiente es idéntico a otro, es importante mencionar que dependiendo del tipo de muestra a analizar será el tipo de reto al cual nos enfrentaremos al trabajar con metagenómica, en el caso específico del suelo existen diversas variantes como la contaminación del suelo con metales pesados o diversos compuestos químicos que podrían limitar los estudios. Sin embargo, pese a las limitaciones que el mismo ambiente presenta, la metagenómica ha permitido tanto el descubrimiento de nuevos genes como la caracterización de las comunidades microbianas que influyen positivamente en el desarrollo de plantas, lo cual en un futuro podría generar un gran impacto en la agricultura. En este artículo se realizó una revisión de diversas investigaciones que han empleado metagenómica, reportadas en las bases de datos de PudMed y Google Schoolar, con el objetivo de examinar los beneficios y limitaciones de las diversas metodologías empleadas en el tratamiento del ADN metagenómico de suelo y el impacto de la metagenómica en la agricultura.

ABSTRACT Microorganisms are of great interest because they colonize all types of environment, however, one of the problems we face in knowing biological diversity is that not all microorganisms are cultivable. The development of new technologies such as the generation of cloning vectors coupled with the development of high performance sequencing techniques, have favored the emergence of a new tool in science called metagenomics, which allows us to study genomes of entire communities. Since all environments are different, the type of challenge that we will face when working with metagenomics is going to change depending of the type of sample, in the specific case of soils, there are several variables, such as soil contamination with heavy metals or chemical compounds that could limit metagenomic studies. However, despite the limitations that the environment presents, with the help of metagenomics, both gene discovery and the characterization of microbial communities that positively influence plant development have been achieved, which could generate a greater impact on agriculture in the future. In this article a review of several investigations that have used metagenomics, reported in the PudMed and Google Schoolar databases was carried out, with the aim of examining the benefits and limitations of the various methodologies used in the treatment of metagenomic DNA from soil and the impact of metagenomics in agriculture.

Microbiota intestinal y su relación con agentes oportunistas vinculados a las epidemias / Gut microbiota and its relationship with opportunistic agents linked to epidemics

Resumen Existen epidemias silenciosas asociadas al estrés y a los malos hábitos de alimentación, tan importantes como las epidemias tradicionales asociadas a la pobreza, a problemas geográficos y climáticos. Numerosos estudios se suman al importante papel de un patrón estable de la microbiota intestinal que favorece el estado saludable en los seres humanos y por lo tanto, su posible implicación en la incidencia y prevalencia de enfermedades que pueden convertirse en epidémicas. En esta revisión se analiza el estado actual de la relación entre los factores demográficos, geográficos, ambientales, patrones de consumo de alimentos con la microbiota intestinal y la aparición de epidemias de origen microbiano, metabólico e inmunológico. Se apoya la iniciativa promovida internacionalmente para la creación de plataformas metagenómicas que contribuyan al estudio del patrón de la microbiota intestinal, el seguimiento epidemiológico y la prevención de las enfermedades epidémicas asociadas con su alteración, así como el diseño de métodos rápidos y económicos para la complementación de estos estudios.

Abstract Silent epidemics associated with stress and unhealthy eating habits are as important as traditional epidemics related to poverty, geographical and climate problems. Many studies incorporate the important role of a stable pattern of gut microbiota that favours the human health status and therefore, its possible implication in incidence and prevalence of diseases that can become epidemics. In this review, the current state-of-art is analysed in terms of relationship between demographic, geographic, environmental factors, and habits with the gut microbiota pattern and the onset of epidemics of microbial, metabolic and immunological origin. The internationally promoted initiative for the creation of metagenomic platforms contributing to studies of the gut microbiota pattern for the epidemiological monitoring and prevention of epidemic diseases associated with its alteration is fostered, as well as the design of rapid and economic methods to complement these studies.

Resumo Existem epidemias silenciosas associadas ao estresse, maus hábitos alimentares, tão importantes quanto as epidemias tradicionais associadas à pobreza, problemas geográficos e climáticos. Numerosos estudos contribuem para o importante papel de um padrão estável de microbiota intestinal que favorece o estado saudável em seres humanos e, portanto, sua possível comprometimento na incidência e prevalência de doenças que podem se tornar epidêmicas. Esta revisão analisa o estado atual da relação entre fatores demográficos, geográficos, ambientais, padrões de consumo de alimentos com a microbiota intestinal e o aparecimento de epidemias de origem microbiana, metabólica e imunológica. É fornecido apoio à iniciativa promovida internacionalmente para a criação de plataformas metagenômicas que contribuam para o estudo do padrão da microbiota intestinal, monitoramento epidemiológico e prevenção de doenças epidêmicas associadas à sua alteração, bem como o desenho de métodos rápidos e baratos para a complementação desses estudos.

Avaliação da microbiota intestinal em adultos com esofagite erosiva / Assessment of the intestinal microbiota in adults with erosive esophagitis

ABSTRACT BACKGROUND: The intestinal microbiota influences the appropriate function of the gastrointestinal tract. Intestinal dysbiosis may be associated with a higher risk of esophageal lesions, mainly due to changes in gastroesophageal motility patterns, elevation of intra-abdominal pressure, and increased frequency of transient relaxation of the lower esophageal sphincter. OBJECTIVE: The aim of this study was to evaluate the intestinal microbiota in individuals with erosive esophagitis and in healthy individuals using metagenomics. METHODS: A total of 22 fecal samples from adults aged between 18 and 60 years were included. Eleven individuals had esophagitis (eight men and three women) and 11 were healthy controls (10 men and one woman). The individuals were instructed to collect and store fecal material into a tube containing guanidine solution. The DNA of the microbiota was extracted from each fecal samples and PCR amplification was performed using primers for the V4 region of the 16S rRNA gene. The amplicons were sequenced using the Ion Torrent PGM platform and the data were analyzed using the QIIME™ software version 1.8. Statistical analyses were performed using the Mann-Whitney non-parametric test and the ANOSIM non-parametric method based on distance matrix. RESULTS: The alpha-diversity and beta-diversity indices were similar between the two groups, without statistically significant differences. There was no statistically significant difference in the phylum level. However, a statistically significant difference was observed in the abundance of the family Clostridiaceae (0.3% vs 2.0%, P=0.032) and in the genus Faecaliumbacterium (10.5% vs 4.5%, P=0.045) between healthy controls and esophagitis patients. CONCLUSION: The findings suggest that reduced abundance of the genus Faecaliumbacterium and greater abundance of the family Clostridiaceae may be risk factors for the development of erosive esophagitis. Intervention in the composition of the intestinal microbiota should be considered as an adjunct to current therapeutic strategies for this clinical condition.

RESUMO CONTEXTO: A doença do refluxo gastroesofágico (DRGE) é uma das enfermidades mais comuns na prática clínica e possui fisiopatologia multifatorial. Disbiose da microbiota intestinal pode ter influência em mecanismos envolvidos nesta doença, como mudanças nos padrões motores gastrointestinais, elevação da pressão intra-abdominal e aumento da frequência de relaxamentos transitórios do esfíncter esofágico inferior. Contudo, a avaliação da microbiota intestinal, neste contexto, ainda é pouco documentada. OBJETIVO: Este estudo avaliou a microbiota bacteriana intestinal, em indivíduos com doença do refluxo gastroesofágico erosivo e em indivíduos saudáveis, utilizando técnicas de metagenômica. MÉTODOS: Estudo incluiu amostras fecais de 22 adultos, com idades entre 18 e 60 anos: 11 com esofagite erosiva (oito homens e três mulheres) e 11 controles saudáveis (dez homens e uma mulher). Os pacientes foram orientados a coletar e armazenar o material fecal em tubo contendo solução de guanidina. O DNA da microbiota foi extraído das amostras de fezes e amplificação por PCR foi realizada usando iniciadores para a região V4 do gene 16S rRNA. Os amplicons foram seqüenciados usando a plataforma Ion PGM Torrent e os dados foram analisados usando o software QIIME™ versão 1.8 (Quantitative Insights Into Microbial Ecology). Análise de estatística foi realizada utilizando-se o teste não paramétrico de Mann-Whitney e o teste ANOSIM, método não paramétrico baseado em matriz de distância. RESULTADOS: Os índices de alfa-diversidade e beta-diversidade foram semelhantes entre os dois grupos, sem diferença estatisticamente significante. Não houve diferença estatisticamente significante no nível de filo, classe e ordem. Entretanto, observou-se diferença estatisticamente significante na abundância da família Clostridiaceae (0,3% vs 2,0%, P=0,032) e no gênero Faecaliumbacterium (10,5% vs 4,5%, P=0,045) entre controles saudáveis e pacientes com DRGE erosiva, respectivamente. CONCLUSÃO: Os achados sugerem que menor abundância do gênero Faecaliumbacterium e maior abundância da família Clostridiaceae, nos pacientes com DRGE, podem influenciar na fisiopatologia desta doença.

Bacterial communities in fecal samples of myotis chiloensis from Southern, Chile / Comunidades bacterianas presentes en muestras fecales de myotis chiloensis en el sur de Chile

SUMMARY: The insectivorous bat Myotis chiloensis is endemic of South America. Even though potentially pathogenic bacterial species of Mycoplasma have been reported from this species, there are no further studies regarding the bacterial communities they harbor. This may provide important insights for the better understanding of its ecology, diet and implications in cross-species pathogens transmission. Here we report a first survey on bacterial communities of M. chiloensis based on metagenomic analysis of fecal samples. We found that taxonomic profile is dominated by Proteobacteria (23.7 to 57.7 %) and Firmicutes (11.8 to 61.6 %), which main families are represented by Burkholderiaceae- Enterobacteriaceae and Veillonellaceae-Bacillaceae, respectively. Phyla Bacteroidetes, Actinobacteria, Cyanobacteria, Planctomycetes and Acidobacteria were also present with abundance above 1 % of the total reads. Variations among individuals could be observed at genus level and no significant differences were found between sex groups regarding taxonomic profiles and diversity. Potentially pathogenic species were also detected in all the samples, including Staphylococcus aureus and Clostridium perfringens. Our results highlight the significance M. chiloensis as a reservoir of pathogenic bacteria and its microbiota as an interesting ecological model due to its wide distribution. Further metagenomic studies are necessary for a better understanding of M. chiloensis diet and its host-symbiont relationships.

RESUMEN: El murciélago insectívoro Myotis chiloensis es endémico de América del Sur. A pesar de que en esta especie se han reportado bacterias potencialmente patógenas tipo Mycoplasma, no existen estudios sobre sus comunidades bacterianas, lo cual podría proporcionar información importante para una mejor comprensión de su ecología, dieta e implicaciones en la transmisión de patógenos. En el presente trabajo se realiza una descripción de las comunidades bacterianas del murciélago M. chiloensis basada en análisis metagenómico de muestras fecales. El perfil taxonómico encontradofue dominado por Proteobacterias (23,7-57,7 %) y Firmicutes (11,8-61,6 %), cuyas principales familias fueron representadas por Burkholderiaceae-Enterobacteriaceae y Veillonellaceae-Bacillaceae, respectivamente. También se encontraron los filos Bacteroidetes, Actinobacteria, Cyanobacteria, Planctomycetes y Acidobacteria con una abundancia superior al 1 %. Se observaron variaciones entre los individuos a nivel de género, sin diferencias significativas de los perfiles taxonómicos y diversidad según sexo. Se detectaron especies potencialmente patógenas en todas las muestras, entre ellos Staphylococcus aureus y Clostridium perfringens. Nuestros resultados destacan la importancia de M. chiloensis como un reservorio de bacterias patógenas y el estudio de su microbiota como un modelo ecológico debido a su amplia distribución. Más estudios metagenómicos son necesarios para comprender la dieta de M. chiloensis y sus relaciones huésped-simbionte.

Arbuscular mycorrhizal fungi in heavy metal highly polluted soil in the Riachuelo river basin Arbuscular mycorrhizal fungi in heavy metal highly polluted soil / Hongos formadores de micorrizas arbusculares en el suelo extremadamente contaminado con metales pesados de la cuenca del río Riachuelo

Abstract The Riachuelo river basin (RRB) is considered one of the most polluted environments in the world. Knowledge of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) adapted to this extremely polluted environment is important for the establishment of future soil restoration projects. This work aims to make a first list of AMF species present on the RRB. Soil and root samples were randomly taken in an area of approximately 1500 m2, mycorrhization percentages were evaluated. AMF species were detected by molecular and morphological techniques. Sixteen AMF morphological species and 64 molecular species were reported in this work. Dominikia iranica, Funneliformis constrictum, Funneliformis mosseae, Rhizophagus intraradices, Rhizophagus irregularis and Septoglomus viscosum were detected by both techniques while Claroideoglomus sp. was only detected by pyrosequencing. The list of species reported in this work represents the first description of the RRB AMF community.

Resumen La cuenca del río Riachuelo (CRR) es considerada uno de los ambientes más contaminados del mundo. Conocer los hongos formadores de micorrizas arbusculares (HFMA) adaptados a este ambiente extremadamente contaminado es importante para el establecimiento de futuros proyectos de restauración de suelos. Este trabajo se propuso hacer una primera lista de especies de HFMA presentes en la CRR. Se tomaron muestras de suelo y raíces al azar en un área de aproximadamente 1500 m2 y se evaluaron los porcentajes de micorrización. La identificación de especies de HFMA se basó en técnicas moleculares y morfológicas. Se detectaron 16 especies morfológicas y 64 especies moleculares de HFMA. Dominikia iranica, Funneliformis constrictum, Funneliformis mosseae, Rhizophagus intraradices, Rhizophagus irregularis y Septoglomus viscosum se detectaron mediante ambas técnicas, mientras que Claroideoglomus sp. solo fue detectado por pirosecuenciación. La lista de especies reportada en este trabajo representa la primera descripción de la comunidad de HFMA de la CRR.

Enfoque metagenómico para la caracterización del microbioma de aves corral. Revisión / Metagenomic approaches for characterization of poultry microbiome. A review

RESUMEN El pollo y el huevo son una fuente importante de proteína para el ser humano a nivel mundial. La producción de estos alimentos se ha intensificado durante los últimos años y se prevé que se produzca alrededor de 1 50 millones de toneladas de carne de pollo en 2020 (OCDE / FAO, 2018). Sin embargo, uno de los mayores problemas ligados a los procesos de producción avícola lo constituyen las enfermedades infecciosas ocasionadas por microorganismos patógenos. Entre los más relevantes se encuentran microorganismos como Salmonella ssp, Campylobacter spp, y Escherichia coli. Por lo tanto, es importante comprender los mecanismos implicados en la colonización de microorganismos patógenos que afectan a las aves de corral y sus interacciones con la microbiota gastrointestinal las cuales son clave en la mejora de la absorción de nutrientes y el fortalecimiento del sistema inmune, que influye en el crecimiento, el bienestar y la salud de las aves de corral. Sin embargo, hay poca información relacionada con la microbiota gastrointestinal de pollos parrilleros y gallinas productoras de huevo. Hasta hace poco, la caracterización se limitaba a los microorganismos que podían recuperarse a través de cultivos tradicionales. Por lo anterior, en el último tiempo se ha intensificado el uso de técnicas moleculares, entre las que se destaca la metagenómica, la cual ofrece una alternativa para una mejor comprensión de las interacciones bacterianas, la identificación de genes de resistencia a los antibióticos, identificación de elementos genéticos móviles, y el diseño de estrategias para intervenciones más efectivas con el objetivo de romper la cadena de transmisión de microorganismos patógenos durante el ciclo de producción avícola. En esta revisión, se describen los principales enfoques metagenómicos para el estudio de microbiomas de aves de corral, las técnicas de secuenciación y herramientas bioinformáticas usadas para su caracterización.

ABSTRACT Chicken and eggs are an important source of protein for humans worldwide. Production of these foods has been intensified in recent years and around 150 million tonnes of chicken meat is expected to be produced by 2020 (OECD / FAO, 2018). However, one of the biggest problems linked to poultry production processes are the infectious diseases caused by pathogenic microorganisms. Among the most relevant are found microorganisms such as Salmonella ssp, Campylobacter spp, and Escherichia coli. Therefore, it is important to understand the mechanisms involved in the colonization of pathogenic microorganisms that can affect poultry and their interactions with the gastrointestinal microbiota, which are key in improving nutrient absorption and strengthening the immune system, which it influences the growth, welfare and health of the chicken. However, there is little information related to the gastrointestinal microbiota of chicken. Until recently, the characterization was limited to microorganisms that could be recovered through culture traditional. Therefore, in the last time, it has been intensified use of molecular techniques, among those is remarked metagenomics, which offers an alternative for a better understanding of bacterial interactions, the identification of antibiotic resistance genes, identification of mobile genetic elements, and the design of strategies for more effective interventions with the aim of breaking the chain of transmission of pathogenic microorganisms during the poultry production cycle. In this review, the main metagenomics approaches are describe aimed to study microbiomes from poultry, sequencing techniques and bioinformatics tools used for its characterization.

La microbiota según la topografía gástrica en pacientes con bajo y con alto riesgo de cáncer gástrico en Nariño, Colombia / Microbiota according to gastric topography in patients with low or high risk of gastric cancer in Nariño, Colombia

Resumen Introducción. La inflamación del antro gástrico por Helicobacter pylori aumenta el riesgo de úlcera duodenal, y la del cuerpo gástrico puede producir gastritis atrófica e incrementar la probabilidad de cáncer gástrico. Estas reacciones inflamatorias diferenciadas según su localización, podrían explicarse por la composición de la microbiota gástrica asociada con H. pylori. Objetivo. Identificar y comparar la microbiota del antro y del cuerpo del estómago en individuos de dos poblaciones: una con alto riesgo y otra con bajo riesgo de cáncer gástrico en Nariño, Colombia. Materiales y métodos. Se incluyeron biopsias del cuerpo y el antro gástrico de pacientes con gastritis no atrófica o con gastritis atrófica y metaplasia. La microbiota se definió por secuenciación de la región V3-V4 del gen 16S del ARNr de H. pylori (illumina-MiSeq™). Las unidades taxonómicas operativas se clasificaron utilizando las bases de datos BLASTn y RDPII. Las diferencias entre las poblaciones microbianas del antro y del cuerpo gástrico se evaluaron mediante el análisis de varianza multivariado con base en permutaciones (Permutational Multivariate Analysis of Variance, PERMANOVA) y análisis multivariados. Resultados. La clase Epsilonproteobacteria representada por H. pylori fue más abundante en las biopsias del antro y del cuerpo de los individuos con gastritis no atrófica (>50 %), en tanto que, en los individuos con gastritis no atrófica, esta clase correspondió al 20 % con una mayor diversidad metagenómica. La infección por H. pylori disminuyó significativamente la diversidad metagenómica del antro (p=0,005), en comparación con la del cuerpo gástrico. Conclusiones. Los grupos bacterianos involucrados en la disbacteriosis pueden colonizar ambas regiones topográficas del estómago, independientemente de las reacciones sectorizadas de inflamación. La infección por H. pylori asociada con la microbiota gástrica está relacionada con su localización en el estómago, el tipo de lesión y el mayor o menor riesgo de cáncer gástrico, lo que sugiere su importancia en la disbacteriosis y la de esta en la enfermedad gástrica.

Abstract Introduction: Inflammation in the gastric antrum caused by Helicobacter pylori increases the risk of duodenal ulcer while inflammation in the body generates atrophic gastritis and increased risk of gastric cancer. These inflammatory responses according to gastric topography could be explained by the composition of the gastric microbiota associated with H. pylori. Objective: To identify and compare the microbiota of the gastric antrum and body of individuals from two populations, one with high risk and one with low risk of gastric cancer from Nariño, Colombia. Materials and methods: Biopsies of the gastric antrum and body of patients with non-atrophic gastritis or metaplastic atrophic gastritis were included. The microbiota was defined by sequencing the 16S rRNA gene, V3-V4 region, (illumina-MiSeq™). The operational taxonomic units were classified using the BLASTn and RDPII databases. The differences among microbial populations were evaluated with the PERMANOVA and multivariate analyses. Results: The Epsilonproteobacteria class represented by H. pylori was more abundant in the antrum and body biopsies of individuals with metaplastic atrophic gastritis (>50%) while in individuals with non-atrophic gastritis it was 20 % and had greater metagenomic diversity. Helicobacter pylori infection significantly decreases the metagenomic diversity of the gastric antrum (p=0.005) compared to that of the body. Conclusions: The bacterial groups involved in the dysbiosis can colonize both topographic regions of the stomach, regardless of the sectorized inflammation responses. Helicobacter pylori infection associated with the gastric microbiota is related to its localization in the stomach, the type of lesion, and the population at risk of gastric cancer, which suggests its importance in microbial dysbiosis and gastric disease.

Efecto del compost en la diversidad de bacterias rizosféricas del cultivo de morera (Morus alba) / Effect of compost on the rhizospheric bacteria diversity in mulberry (Morus alba) crops

RESUMEN La producción orgánica de seda incluye la aplicación de compost como practica de cultivo en morera (Morus alba), sin embargo, el efecto de la fertilización orgánica en las poblaciones de bacterias rizosféricas no siempre es positivo. Para evaluar el efecto del compost en la diversidad de bacterias rizosféricas en cultivos de morera (Morus alba), se aplicaron 0, 0.25, 0.5 y 1 kg.m-2 de compost a parcelas con morera dispuestas en un diseño en bloques completos al azar. De cada parcela se extrajo ADN del suelo rizosférico a los 0, 5, 10 y 90 días de aplicado el compost y se amplificó la región V4 del gen ADNr 16S para su secuenciación y asignación taxonómica de los OTUS. Los índices de diversidad alpha mostraron la dominancia de algunos grupos taxonómicos, como los phyla Proteobacteria y Acidobacteria y los géneros Pseudomonas, Opitutus, Luteolibacter y Nitrospir. La diversidad beta indicó similitud entre las muestras influenciadas por la aplicación compost y el incremento de la diversidad en las parcelas muestreadas al final del experimento (90 días). Los grupos taxonómicos dominantes se caracterizan por su función en el ciclo del nitrógeno. Así, se concluyó que la aplicación de 1 kg.m-2 llevó al aumento de la humedad del suelo, el pH y la disponibilidad de nutrientes, lo que incremento la diversidad de bacterias rizosféricas con cambios positivos en composición, riqueza y abundancia en los niveles de orden, familia y género.

ABSTRACT The organic silk production includes the application of compost as cultivation practice to the mulberry crop. However, the effect of the organic fertilization on populations of rhizospheric bacteria is not always positive. To evaluate the effect of compost on the diversity of rhizospheric bacteria in mulberry crops (Morus alba), 0, 0.25, 0.5 and 1 kg.m-2 of compost was applied to mulberry plots arranged in a completely randomized blocks design. From each plot, DNA was extracted from the rhizospheric soil at 0, 5, 10 and 90 days after compost was applied and the V4 region of the 16S rDNA gene was amplified for its sequencing and taxonomic assignment of the OTUS. Alpha diversity indices showed the dominance of some taxonomic groups, such as the phyla Proteobacteria and Acidobacteria, and the genera Pseudomonas, Opitutus, Luteolibacter and Nitrospira. The beta diversity indicated similarity between the samples influenced by the compost application and the increase of the biodiversity in the plots sampled at the end of the experiment (90 days). The taxonomic groups dominated are characterized by their role in the nitrogen cycle. Thus, it was concluded that the application of 1 kg.m-2 of compost led to the increase of ground humidity, soil pH and nutrient availability which increased the rhizospheric bacteria diversity with positive changes in composition, richness and abundance at order, family and genera levels.

Resistencia microbiana desde una perspectiva metagenómica / Microbial resistance from one metagenomic perspective

Resumen Objetivo. La finalidad de esta revisión es abarcar la temática relacionada con los genes de resistencia a antibióticos, sus orígenes, reservorios y movimientos en los diferentes hábitats mediante la metagenómica funcional que permite aislar, identificar y analizar estos genes, así como el impacto que tienen en salud pública. Durante los últimos años se ha visto un gran avance en la microbiología, una de las grandes limitaciones a las que se venían enfrentado los microbiólogos era no poder acceder a la totalidad de los microorganismos que habitan el planeta. Gracias al desarrollo de diferentes disciplinas como la metagenómica se ha logrado tener el acceso a estos microorganismos. Metodología. La importancia de la metagenómica en la resistencia microbiana radica en que, actualmente, solo el 1 % de los microorganismos que habitan el suelo pueden ser estudiados por técnicas convencionales de microbiología, quedando alrededor del 99 % de estos sin estudiar. Al mitigar este gran inconveniente, la metagenómica permite el estudio de la microbiota del suelo en su totalidad generando nuevo conocimiento e información relevante en diferentes campos científicos. Resultados. Mediante la metagenómica funcional se ha podido determinar que el suelo puede ser un posible reservorio de determinantes de resistencia microbiana, debido a que la microbiota que allí habita contiene en su material genético genes de resistencia a antibióticos que confieren resistencia a un amplio espectro de antibióticos utilizados en terapia humana de forma indiscriminada y además tienen todos los mecanismos de resistencia conocidos, algunos de estos genes son generados por presión selectiva ante diferentes agentes presentes en su medio y otros son genes constitutivos que cumplen con funciones significativas en su hábitat. El gran impacto que tienen estos hallazgos está dado en que pueden representar un posible riesgo en salud pública si se adquieren por los patógenos humanos.

Abstract Objective. The purpose of this review is to cover the issues related to antibiotic resistance genes, their origins, reservoirs and movements in different habitats through functional metagenomics that allows to isolate, identify and analyze these genes, as well as the impact they have on health public. During the last years a great advance in the microbiology has been seen, one of the great limitations to which the microbiologists had been facing was not being able to have access to the totality of the microorganisms that inhabit the planet. Thanks to the development of different disciplines such as metagenomics, access to these microorganisms has been achieved. Method. The importance of metagenomics in microbial resistance lies in the fact that currently only 1 % of the microorganisms that inhabit the soil can be studied by conventional microbiology techniques, leaving about 99 % of these without studying, the metagenomics by mitigating this great disadvantage allows the study of the soil microbiota in its entirety generating new knowledge and relevant information in different scientific fields. Results. Through functional metagenomics it has been possible to determine that the soil can be a possible reservoir of determinants of microbial resistance, because the microbiota that live there contain in their genetic material antibiotic resistance genes that confer resistance to a broad spectrum of antibiotics used in human therapy indiscriminately and also have all known mechanisms of resistance, some of these genes are generated by selective pressure against different agents present in their environment and others are constitutive genes that fulfill significant functions in their habitat. The great impact of these findings is that they can represent a possible public health risk if they were acquired by human pathogens.

Efeito de uma associação de cepas probióticas contendo lactobacillus e bifidobacterium na modulação da microbiota intestinal em pacientes constipados / Effects of association of probiotic strains containing lactobacillus and bifidobacterium on modulation of the intestinal microbiota in constipated patients

Introdução: a constipação é uma doença crônica que afeta a população mundial, podendo ser consequência do desequilíbrio da microbiota intestinal, conhecida como disbiose. Nesse contexto, os probióticos vêm sendo utilizados com o objetivo de promover o seu equilíbrio, a fim de mantê-la saudável (eubiose). Objetivo: avaliar, em um estudo duplo-cego, randomizado, placebo-controlado, se o uso de uma associação de cepas probióticas contendo lactobacillus e bifidobacterium por 28 dias pode modular a microbiota intestinal em pacientes constipados. Método: a atividade da associação de cepas probióticas foi comparada com placebo (maltodextrina) após a suplementação por 28 dias. Os pacientes foram avaliados por meio da análise de metagenômica e da melhora dos sintomas relacionados à constipação. Os dados do perfil da população de microrganismos presentes no intestino dos pacientes foram correlacionados com os resultados da avaliação dos sintomas abdominais e da percepção de bem-estar geral. O aumento do número de evacuações e a melhora do trânsito intestinal foram avaliados durante o estudo. Resultados: as proporções do gênero Bifidobacterium no grupo teste e controle foram 0.45% vs 0.24% no final do estudo, respectivamente (p<0,05). Adicionalmente, a diferença entre os grupos que receberam associação de cepas probióticas contendo lactobacillus e bifidobacterium e placebo permaneceu também significativamente alta com relação às espécies de Lactobacillus (1,21% vs 0,12%) após 28 dias de tratamento (p<0,05). Além disso, os participantes que receberam o probiótico apresentaram uma tendência de melhora sintomática baseada na comparação da sua microbiota e as respostas oriundas da avaliação dos sintomas abdominais e bem-estar geral. Nenhum evento adverso grave foi relatado. Conclusão: a formulação probiótica modulou a microbiota intestinal de forma diferente do placebo nos participantes do estudo. O consumo dos probióticos aumentou significativamente as bactérias benéficas e reduziu as potencialmente maléficas, contribuindo para o equilíbrio da microbiota intestinal.

Introduction: constipation is a chronic disease that affects the world population, being a consequence of the imbalance of the intestinal microbiota, known as dysbiosis. In light of this context, the probiotics have been used to trigger microbiota intestinal balance, in order to keep it healthy (eubiose) Aim: to evaluate in a double-blind, randomized, placebo-controlled study whether the use of association of probiotic strains containing lactobacillus and bifidobacterium for 28 days can modulate the intestinal microbiota of the constipated participants. Methods: the activity of association of probiotic strains was compared to placebo (maltodextrin) after 28 days of consumption. The patients were evaluated by using metagenomics analyses and improved constipation symptoms. The dates of microorganisms population profile into patients gut were correlated with results of abdominal symptoms evaluation and well-being perception. The increase in the number of evacuations and the intestinal transit were evaluated during the study. Results: the proportions of the genus Bifidobacterium in the test groups and the control group were 0.45% vs 0.24% at the end of the study, respectively (p<0.05). Additionally, the difference between the groups that received association of probiotic strains containing lactobacillus and bifidobacterium and the placebo remained higher for species of the genus Lactobacillus (1.21% vs 0.12%) after 28 days of use (p<0.05). Furthermore, the participants who received the probiotic had a tendency to improve symptomatic based on comparisons of their microbiota and the responses provided patients' abdominal symptoms and well-being. There were no reports of serious adverse events during the study. Conclusion: the probiotic formulation modulated the intestinal microbiota differently from the placebo in constipated participants included in this study. The use of this probiotic significantly increased beneficial bacteria and decreased potentially harmful microbes, which contributed to the maintenance of a healthy intestinal microbiota.

Screening of polyketide genes from Brazilian Atlantic Forest soil / Evaluación de genes biosintéticos de policétidos provenientes de suelo de la selva atlántica brasileñae / Avaliação de genes biossintéticos de policetídeos provenientes do solo da Mata Atlântica Brasileira

Abstract Soil is a large source of microorganisms with potential to produce bioactive compounds. Since most of them cannot be cultured, metagenomics has become a useful tool in order to evaluate this potential. The aim of this study was to screen biosynthetic polyketide genes (PKS) present in a metagenomic library constructed from a soil sample isolated from the Brazilian Atlantic Forest. The library comprises 5000 clones with DNA inserts between 40 and 50 Kb. The characterization of the biosynthetic gene clusters of these molecules is a promising alternative to elucidate the biotechnological potential of bioactive compounds in microbial communities. The PKS genes were screened using degenerated primers. The positive clones for PKS systems were isolated, and their nucleotide sequences analysed with bioinformatics tools. The screening yielded two positive clones for PKS II genes. Furthermore, variations in the sequences of the PKS II genes from the metagenomic library were observed when compared with sequences of ketosynthases' databases. With these findings we gain insight into the possible relation between new biosynthetic genes and the production of new secondary metabolites.

Resumen El suelo es una fuente importante de microrganismos con potencial para producir compuestos bioactivos. Dado que la gran mayoría de estos microorganismos no puede cultivarse, la metagenómica se ha convertido en una herramienta útil para evaluar dicho potencial. El objetivo del presente estudio fue evaluar los genes biosintéticos de policétidos (PKS) presentes en una biblioteca metagenómica construida a partir de una muestra de suelo aislada de la selva atlántica brasileña. La biblioteca comprende 5000 clones con insertos de DNA entre 40 y 50 Kb. La caracterización de clústeres de genes biosintéticos de estas moléculas es una alternativa promisoria para elucidar el potencial biotecnológico de los compuestos bioactivos en comunidades microbianas. Los genes biosintéticos de PKS se evaluaron usando cebadores degenerados. Se aislaron los clones positivos para sistemas PKS y sus secuencias de nucleótidos se analizaron con herramientas bioinformáticas. La evaluación arrojó dos clones positivos para genes de PKS II. Además, se observaron variaciones en las secuencias de genes de PKS II de la biblioteca metagenómica cuando se compararon con las secuencias de las bases de datos de cetosintasas. Estos hallazgos proporcionan nueva información sobre la posible relación entre nuevos genes biosintéticos y la producción de nuevos metabolitos secundarios.

Resumo O solo é uma fonte de importante de microrganismos com potencial para produzir compostos bioativos. Considerando que a maioria destes microrganismos não se pode cultivar, a metagenômica tem se convertido em uma ferramenta útil para avaliar este potencial. O objetivo deste estudo foi avaliar os genes biossintéticos de policetídeos (PKS) presentes em uma biblioteca metagenômica construída a partir de uma amostra de solo isolada da Mata Atlântica brasileira. A biblioteca compreende 5000 clones com insertos de DNA entre 40 e 50 Kb. A caracterização de clusters de genes biossintéticos destas moléculas é uma alternativa promissora para elucidar o potencial biotecnológico de compostos bioativos em comunidades microbianas. Os genes PKS foram avaliados usando primers degenerados. Os clones positivos para sistemas PKS foram isolados e suas sequências de nucleotídeos foram analisadas com ferramentas de bioinformática. A avaliação forneceu dois clones positivos para genes PKS II. Além disso, variações nas sequências dos genes PKS II da biblioteca metagenômica foram observadas quando comparadas com sequências da base de dados de cetosintases. Com estas descobertas obtivemos uma visão sobre uma possível relação entre novos genes biossintéticos e a produção de novos metabólitos secundários.