Atividade antimicrobiana de moléculas bioativas produzidas por Streptomyces parvulus DPUA 1573 frente a Staphylococcus spp. multirresistentes de mastite bubalina / Antimicrobial activity of bioactive molecules produced by Streptomyces parvulus DPUA 1573 against Staphylococcus spp. multi-drug resistant isolates from mastitis buffalo

A mastite é uma inflamação na glândula mamária que pode acarretar perdas na produção e na qualidade do leite, gerando prejuízos econômicos para a pecuária leiteira. O tratamento é baseado na utilização de antibióticos, sendo, em muitos casos, ineficazes devido à resistência bacteriana já conhecida para esta doença. O objetivo deste trabalho foi selecionar linhagens de Streptomyces spp. produtoras de biocompostos com atividade antimicrobiana frente a isolados do gênero Staphylococcus multirresistentes de búfalas com mastite. Bem como, determinar os melhores parâmetros de produção, e avaliar a produção simultânea de ácido clavulânico. A seleção de Streptomyces spp. com capacidade de produzir compostos com atividade antimicrobiana foi realizada através da técnica bloco de gelose. Dentre as 30 espécies de Streptomyces spp. testadas, o micro-organismo Streptomyces parvulus DPUA 1573 apresentou melhores resultados, sendo capaz de inibir o crescimento de 7 isolados Staphylococcus spp. multirresistentes. Posteriormente, a espécie selecionada Streptomyces parvulus DPUA 1573 foi cultivada em diferentes condições pré-determinadas pelo planejamento fatorial 24, onde as variáveis independentes foram: concentração de soja (0,5; 1,0; 1,5%), glicose (0; 0,5; 1g/L), agitação (150; 200; 250rpm) e temperatura (28; 32; 37°C) e todos os ensaios do planejamento foram monitorados até 120 horas de cultivo. Todas as variáveis independentes influenciaram positivamente no crescimento celular, enquanto que para atividade antimicrobiana apenas as variáveis temperatura e agitação apresentaram efeitos significativos positivos. O líquido metabólito produzido por Streptomyces parvulus DPUA 1573 foi capaz de inibir o crescimento de sete Staphylococcus spp. multirresistentes. As melhores condições de cultivo para a produção de moléculas bioativas por este micro-organismo foi a 37?C, com 250rpm de agitação por período de 72 horas. Nos ensaios que apresentaram atividade antimicrobiana, foi avaliada a produção de ácido clavulânico ao longo do cultivo. A maior concentração de ácido clavulânico foi de 269,84g/L obtidas nas condições de 1,5% de farinha de soja em ausência de glicose no tempo de 96 horas. A linhagem Streptomyces parvulus DPUA 1573 foi eficiente contra Staphylococcus spp. multirresistentes isolados de mastite em búfalas, ainda apresentando concomitantemente produção de ácido clavulânico com o potencial uso farmacêutico.(AU)

Mastitis is an inflammation in one or more mammary glands which can lead to reduction in production and quality of milk causing economic losses to dairy farming. The use of antibiotics is the key for the treatment of this disease, but in many cases ineffective due to bacterial resistance already known for this condition. The aim of this study was to select strains of Streptomyces spp. producing biomolecules with antimicrobial activity against multidrug-resistant Staphylococcus isolated from buffaloes with mastitis, as well as to determine the best production parameters to the evaluation of simultaneous production of clavulanic acid. Thirty species of Streptomyces spp. were used to selecting the greatest producer spectrum of antimicrobial activity (agar block technique), with selection of Streptomyces parvulus DPUA 1573, and 7 multidrug-resistant Staphylococcus spp. sensitive to its biocompounds. The selected strain of Streptomyces parvulus DPUA 1573 was cultured in different conditions predetermined by the factorial design 24, where the independent variables were: soybean concentration (0.5, 1.0, 1.5%), glucose (0, 0.5, 1g/L), agitation (150, 200, 250rpm) and temperature (28, 32, 37°C); all the tests were monitored up to 120 hours of cultivation. All independent variables influenced positively the cell growth, while for antimicrobial activity only the variables temperature and agitation showed positive effects. The antimicrobial bio compounds showed activity against seven multidrug-resistant Staphylococcus spp under the conditions: temperature 37°C, agitation 250rpm, with 72 hours of production process. In the tests which showed antimicrobial activity, was also assessed the production of clavulanic acid along with the cultivation. The highest concentration of clavulanic acid was 269.84g/L obtained under the conditions of 1.5% of soybean flour and absence of glucose in 96 hours. The strain Streptomyces parvulus DPUA 1573 was effective against multidrug-resistant strains of Staphylococcus spp. of mastitis from buffaloes, still showing concomitantly production of clavulanic acid for pharmaceutical use.(AU)

Studies on the formation and forming mechanism of the related substance E in potassium clavulanate production by HPLC-MS/MS

The objective of this study was to investigate the formation and forming mechanism of the related substance E in potassium clavulanate production. The impurity with retention time of 11.1 min in potassium clavulanate final product was confirmed as the related substance E by high performance liquid chromatography with tandem mass spectrometric detection (HPLC-MS/MS).The related substance E analysis during the production of clavulanic acid showed that this impurity could be formed during both the fermentation and purification processes, especially in the later fermentation stage, filtration concentration and back-extraction procedure. Clavulanic acid was the precursor of the related substance E. Studies on its forming mechanism showed that the related substance E was formed by the combination of the imino group of one molecule of clavulanic acid with the carboxyl group of another molecule of clavulanic acid with the opening of β-lactam ring. Results of a multi-factor orthogonal test confirmed that the concentration of clavulanic acid was the dominant factor to accelerate the reaction, while the temperature was another contributing factor. The pH 5.0-6.5 had little impact on the generation of the related substance E.

O objetivo deste estudo foi investigar a formação da substância E e o respectivo mecanismo na produção de clavulanato de potássio. Confirmou-se a impureza com tempo de retenção de 11,1 min no produto final, clavulanato de potássio, como substância E, por meio de cromatografia líquida de alta eficiência, em conjunto com detecção por espectrometria de massas (CLAE-MS-MS). A análise da substância relacionada E durante a produção do ácido clavulânico mostrou que essa impureza pode ser formada tanto durante a fermentação quanto durante os processos de purificação, especialmente no estágio final de fermentação, filtração, concentração e procedimento de extração. O ácido clavulãnico foi o precursor da substância E. Estudos no mecanismo de sua formação mostraram que a substância E formou-se pela combinação do grupo imina da molécula do ácido clavulânico com o grupo carboxílico de outra molécula de ácido clavulânico, com a abertura do anel β-lactâmico. Resultados do teste ortogonal multifatorial confirmaram que a concentração do ácido clavulânico foi o fator dominante para acelerar a reação, enquanto a temperatura foi outro fator que contribuiu. O pH de 5,0 a 6,5 teve pouco impacto na geração da substância E.

Utilização de sistemas poliméricos de duas fases aquosas (SPDFA) compostos por polietileno glicol/ácido poliacrílico (PEG/APA) para extração de ácido clavulânico / Utilization of aqueous two phase systems (ATPS) composed of polyethylene glycol/polyacrylic acid (PEG/APA) in the extraction of clavulanic acid

A viabilidade da produção em escala industrial de produtos biotecnológicos de interesse comercial e terapêutico, como os fármacos, depende significativamente das técnicas de separação e purificação utilizadas. A aplicação do sistema de duas fases aquosas (SDFA) é proposta como alternativa para a purificação, pois permite a separação e análise de biomoléculas, de modo que estas não percam sua atividade ou propriedades desejadas. Esta técnica é interessante para a purificação em larga escala, pois permite partição seletiva, com potencial de obtenção de altos rendimentos, além de apresentar boa relação custo-benefício. O presente trabalho estudou a purificação por extração líquido-líquido do ácido clavulânico em SDFA utilizando um novo sistema polimérico aquoso, formado pelos polímeros polietileno glicol (PEG) e ácido poliacrílico (APA). Foram estudadas diferentes composições do sistema polimérico aquoso PEG/APA, empregando diferentes massas molares e concentrações para o PEG e utilizando a massa molar 8000g/mol para o APA. Com base nas informações obtidas o melhor ponto de extração para o ácido clavulânico na presença de Na2SO4 foi definido como MPEG=400 g/mol, CPEG=17,5% (m/m) e CNaPA=22,5% (m/m) com K= 19,14, ηT=91,21%, BM=101,69 e R=0,45. Enquanto que na presença de NaCl, o melhor ponto encontrado foi: MPEG=400 g/mol, CPEG=35% (m/m) e CNaPA=10% (m/m) com K=11,96 ηT=80,04%, BM=90,18 e R=0,66. No trabalho será avaliada, também, a influência da temperatura, pH e força iônica nesse sistema. Estabeleceram-se os melhores parâmetros de separação do ácido clavulânico presente em meio fermentado produzido por Streptomyces clavuligerus utilizando a metodologia de fermentação extrativa com SDFA PEG/APA. O efeito do ácido clavulânico no diagrama de fases do sistema PEG-APA, bem como sua partição na forma pura e na presença de homogeneizado celular, foi estudado principalmente através da determinação do coeficiente de partição e recuperação do respectivo fármaco

The viability of industrial scale production of commercial and therapeutical biotechnological products, such as drugs, is significantly dependent on the separation and purification techniques applied. The use of two-aqueous phase systems (ATPS) is proposed as an alternative to purification because it allows the separation and analysis of biomolecules, so that they do not lose their activities or desired properties. This technique is interesting for large scale purification because it allows selective partition with high potential yield and good cost/benefit ratio. The present work studied the purification of clavulanic acid (CA) by liquid-liquid extraction in ATPS applying a new aqueous polymeric system composed of two polymers, namely polyethylene-glicol (PEG) and sodium polyacrylate (NaPA). Different compositions of the aqueous polymeric system (PEG/PAA) were utilized, employing different PEG molar masses (MPEG) and concentrations (CPEG) and a molar mass of PAA of 8000 g/mol. In the light of the results obtained, the best conditions for clavulanic acid extraction, in the presence of Na2SO4, were MPEG = 400 g/mol, CPEG = 17.5% (m/m) and CNaPA = 22.5% (m/m), which allowed obtaining a partition coefficient (K) of 19.14, a yield in the top phase (ηT) of 91.21%, a mass balance (MB) of 101.69 and a volume ratio (R) of 0.45. On the other hand, in the presence of NaCl, the best results (K = 11.96, ηT = 80.04%, MB = 90.18 and R = 0.66) were found at: MPEG = 400 g/mol, CPEG = 35% m/m and CNaPA = 10% m/m. The effect of clavulanic acid in the PEG-PAA system phase diagram and its partition either in its pure form or in the cell homogenate were studied mainly through both the determination of the partition coefficient and the recovery of the drug selected for this study

AmpC beta lactamases among Gram negative clinical isolates from a tertiary hospital, South India

AmpC â-lactamases are cephalosporinases that hydrolyze cephamycins as well as other extended-spectrum cephalosporins and are poorly inhibited by clavulanic acid. Although reported with increasing frequency, the true rate of occurrence of AmpC â-lactamases in different organisms, including members of Enterobacteriaceae, remains unknown. The present study was designed to determine the occurrence of AmpC enzyme-harbouring Gram-negative clinical isolates in a tertiary care hospital in Pondicherry state, South India. A total of 235 Gram negative clinical isolates were tested for resistance to cefoxitin, third generation cephalosporin (3GC) antibiotics, ampicillin, amikacin, co-trimoxazole, gentamicin, meropenem and tetracycline by disc diffusion method. Isolates found resistant to 3GC and cefoxitin were tested for the production of AmpC â -lactamases by three dimensional extraction method and AmpC disc method. Isolates found to sensitive to 3GC were subjected to disc antagonism test for inducible AmpC production. One hundred and thirty four (57 percent) strains were resistant to 3GC, among which 63(47 percent) were positive for plasmid-mediated AmpC beta lactamases production. Among the 101 strains sensitive to 3GC, 23 (22.7 percent) revealed the presence of inducible AmpC beta lactamases by disc approximation test. A total of 80.9 percent (51/63) of screen positive isolates were detected by Amp C disc test and 93.6 percent (59/63) by three dimensional extraction method. Out of the 86 AmpC producers, 67 (77.9 percent) were cefoxitin resistant .Inducible AmpC was not found in Esch.coli and Klebsiella spp. The AmpC producers also concurrently showed multidrug resistance pattern. AmpC producers were found to be prevalent in our hospital and though three dimensional extraction test detects AmpC better, the disk test is easier to perform routinely and is user- friendly.

Protoplast formation and regeneration from Streptomyces clavuligerus NRRL 3585 and clavulanic acid production

Protoplasts of the wild type Streptomyces clavuligerus NRRL 3585 (ATCC 27064) were formed from spores cultures obtained in the lag, exponential and stationary growth phases by using 0.5 percent glycine in the culture medium. The protoplasts were obtained by treatment of the cells with lysozyme (Ec û3.2.1.17) 40,000 U (1mg/ml), in an osmotic solution for 90 min at 28oC. The frequency of regenerated protoplasts in the lag phase was 1.7x103 CFU/ml (28,97 percent), in the beginning of the exponential phase 0.4x102 CFU/ml (31.67 percent), in the exponential growth phase 2.5x103 CFU/ml (46.30 percent) and 1.0x105 CFU/ml in stationary phase (48.45 percent). Antibiotic production and activity of regenerated protoplasts were observed in all phases, except in the lag phase. The protoplast formation and regeneration techniques resulted in a new isolate strain of Streptomyces clavuligerus that produced approximately 2.5 fold more clavulanic acid.