Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A ocorrência de fenótipos multirresistentes de Corynebacterium pseudodiphtheriticum e sua associação a infecções graves, com elevada mortalidade em pacientes imunocomprometidos, aliados ao escasso conhecimento da virulência e patogenia destas infecções, motivou esta pesquisa, que teve como objetivo investigar mecanismos de virulência e resistência microbiana deste agente entre pacientes de um hospital universitário brasileiro. Um total de 113 amostras de C. pseudodiphtheriticum identificadas por métodos bioquímicos convencionais e sistema API-Coryne isoladas de pacientes de diferentes grupos etários. Os micro-organismos eram, em sua maioria, relacionados a infecções no trato respiratório (27,45%), urinário (29,20%) e sitios intravenosos (18,60%) e cerca de 32,70% das amostras foram provenientes de pacientes com pelo menos uma das condições predisponentes: insuficiência renal; transplante renal, tuberculose em paciente HIV+, câncer, cirrose hepática, hemodiálise e uso de cateter. As amostras testadas revelaram-se multirresistentes sendo a maioria resistente à oxacilina, eritromicina e clindamicina. A adesão das cepas ao poliestireno e ao poliuretano indicou o envolvimento de hidrofobicidade da superfície celular na fase inicial da formação de biofilmes. O crescimento subsequente conduziu à formação de microcolônias, agregados bacterianos densos incorporados na matriz exopolimérica rodeada por espaços vazios, típica de biofilmes maduros. Adicionalmente, a interação do micro-organismo com fibrinogênio e fibronectina humana indica o envolvimento destes componentes séricos na formação de biofilme, sugerindo a participação de diferentes adesinas neste processo e a capacidade deste agente formar biofilme in vivo. A afinidade por esses componentes e a formação de biofilme podem contribuir para o estabelecimento e disseminação da infecção no hospedeiro. Adicionalmente, as cepas de C. pseudodiphtheriticum isoladas de pacientes com infecções localizadas (ATCC10700/Pharyngitis) e sistêmicas (HHC1507/Bacteremia) exibiram um padrão de aderência agregativa-like a células HEp-2, caracterizado por aglomerados de bactérias com aparência de um "empilhado de tijolos". Através do teste FAS e ensaios de interação na presença de inibidores de citoesqueleto, demonstramos o envolvimento da polimerização de actina na internalização das cepas testadas. A internalização bacteriana e rearranjo do citoesqueleto pareceu ser parcialmente desencadeado pela ativação da tirosina-quinase. Finalmente, C. pseudodiphtheriticum foi capaz de sobreviver no ambiente intracelular e embora não tenha demonstrado capacidade de replicar intracelularmente, células HEp-2 foram incapazes de eliminar o patógeno completamente no ambiente extracelular no período de 24 horas. Todas as cepas estudadas foram capazes de induzir apoptose em células epiteliais 24 horas pós-infecção evidenciada pelo aumento significativo no número de células mortas e pela ocorrência de alterações nucleares reveladas através dos métodos de coloração pelo azul Trypan, pelo DAPI e microscopia electrônica de transmissão. Alterações morfológicas incluindo a vacuolização, a fragmentação nuclear e a formação de corpos apoptóticos foram observadas neste período. A citometria de fluxo demonstrou ainda uma diminuição significativa no tamanho das células infectadas e a utilização de dupla marcação (iodeto de propídio / anexina V) permitiu a detecção da ocorrência de necrose e apoptose tardia. Em conclusão, o conhecimento de tais características contribuiu para a compreensão de mecanismos envolvidos no aumento da frequência de infecções graves com elevada mortalidade em pacientes no ambiente hospitalar, por C. pseudodiphtheriticum, um patógeno rotineiramente subestimado em países em desenvolvimento. / The occurrence of multiresistant phenotypes and associated with severe infections, with high mortality in immunocompromised hosts due to Corynebacterium pseudodiphtheriticum, allied to little known about virulence and pathogenesis these infections, led to present investigation. The investigation aims to examine the virulence mechanisms and resistance to antimicrobial agents of C. pseudodiphtheriticum among patients with bacterial infections at a Brazilian teaching hospital. A total of 113 C. pseudodiphtheriticum strains identified by conventional biochemical methods and API-Coryne System were recovered from patients from different age groups. Micro-organisms were mostly related to infections in the respiratory tracts (27.45%), urinary (29.20%) and intravenous sites (18.60%) and approximately 32.70% samples were obtained of patients presenting at least one of the pre-disposing conditions: end-stage renal disease; renal transplant; AIDS and Mycobacterium tuberculosis infection; cancer, hepatic cirrhosis; haemodialysis and catheter use. Antimicrobial susceptibility tests identified multiresistant phenotypes. Most strains were resistant to oxacillin, erythromycin and clindamycin. Adherence to polystyrene and polyurethane indicated the involvement of cell surface hydrophobicity in the initial stage of biofilm formation. Further growth led to the formation of dense bacterial aggregates embedded in the exopolymeric matrix surrounded by voids, typical of mature biofilms. Data also showed C. pseudodiphtheriticum recognizing human fibrinogen (Fbg) and fibronectin (Fn) and involvement of these sera components in biofilm formation in conditioning films. These findings suggest that biofilm formation may be associated with the expression of different adhesins. C. pseudodiphtheriticum may form biofilm in vivo possibly by an adherent biofilm mode of growth in vitro currently demonstrated on hydrophilic and hydrophobic abiotic surfaces. The affinity to Fbg and Fn and the biofilm-forming ability may contribute to the establishment and dissemination of infection caused by C. pseudodiphtheriticum. Additionally, C. pseudodiphtheriticum strains isolated from patients with localized (ATCC10700/Pharyngitis) and systemic (HHC1507/Bacteremia) infections exhibited an aggregative adherence-like pattern to HEp-2 cells characterized by clumps of bacteria with a stacked-brick appearance. The fluorescent actin staining test demonstrated that actin polymerization is involved in the internalization of the C. pseudodiphtheriticum strains. Bacterial internalization and cytoskeletal rearrangement seemed to be partially triggered by the activation of tyrosine kinase activity. Although C. pseudodiphtheriticum strains did not demonstrate an ability to replicate intracellularly, HEp-2 cells were unable to fully clear the pathogen within 24 hours. All samples were able to induce apoptosis in HEp-2 cells 24 h post-infection, evidenced by significant increase in the number of dead cells and nuclear alterations were observed by the Trypan blue assay, DAPI and transmission electron microscopy. Morphological changes in HEp-2 cells observed 24 h post-infection included vacuolization, nuclear fragmentation and the formation of apoptotic bodies. Flow cytometry revealed an significant decrease in cell size of infected HEp-2 cells. Furthermore, a double-staining assay using Propidium Iodide/Annexin V gave information about the numbers of vital vs. early apoptotic cells and late apoptotic or secondary necrotic cells. In conclusion, these characteristics may contribute to understanding of mechanisms involved on increase of severe infection, with high mortality in nosocomial enviroment patients by C. pseudodiphtheriticum, a pathogen usually overlooked in emerging countries.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A ocorrência de fenótipos multirresistentes de Corynebacterium pseudodiphtheriticum e sua associação a infecções graves, com elevada mortalidade em pacientes imunocomprometidos, aliados ao escasso conhecimento da virulência e patogenia destas infecções, motivou esta pesquisa, que teve como objetivo investigar mecanismos de virulência e resistência microbiana deste agente entre pacientes de um hospital universitário brasileiro. Um total de 113 amostras de C. pseudodiphtheriticum identificadas por métodos bioquímicos convencionais e sistema API-Coryne isoladas de pacientes de diferentes grupos etários. Os micro-organismos eram, em sua maioria, relacionados a infecções no trato respiratório (27,45%), urinário (29,20%) e sitios intravenosos (18,60%) e cerca de 32,70% das amostras foram provenientes de pacientes com pelo menos uma das condições predisponentes: insuficiência renal; transplante renal, tuberculose em paciente HIV+, câncer, cirrose hepática, hemodiálise e uso de cateter. As amostras testadas revelaram-se multirresistentes sendo a maioria resistente à oxacilina, eritromicina e clindamicina. A adesão das cepas ao poliestireno e ao poliuretano indicou o envolvimento de hidrofobicidade da superfície celular na fase inicial da formação de biofilmes. O crescimento subsequente conduziu à formação de microcolônias, agregados bacterianos densos incorporados na matriz exopolimérica rodeada por espaços vazios, típica de biofilmes maduros. Adicionalmente, a interação do micro-organismo com fibrinogênio e fibronectina humana indica o envolvimento destes componentes séricos na formação de biofilme, sugerindo a participação de diferentes adesinas neste processo e a capacidade deste agente formar biofilme in vivo. A afinidade por esses componentes e a formação de biofilme podem contribuir para o estabelecimento e disseminação da infecção no hospedeiro. Adicionalmente, as cepas de C. pseudodiphtheriticum isoladas de pacientes com infecções localizadas (ATCC10700/Pharyngitis) e sistêmicas (HHC1507/Bacteremia) exibiram um padrão de aderência agregativa-like a células HEp-2, caracterizado por aglomerados de bactérias com aparência de um "empilhado de tijolos". Através do teste FAS e ensaios de interação na presença de inibidores de citoesqueleto, demonstramos o envolvimento da polimerização de actina na internalização das cepas testadas. A internalização bacteriana e rearranjo do citoesqueleto pareceu ser parcialmente desencadeado pela ativação da tirosina-quinase. Finalmente, C. pseudodiphtheriticum foi capaz de sobreviver no ambiente intracelular e embora não tenha demonstrado capacidade de replicar intracelularmente, células HEp-2 foram incapazes de eliminar o patógeno completamente no ambiente extracelular no período de 24 horas. Todas as cepas estudadas foram capazes de induzir apoptose em células epiteliais 24 horas pós-infecção evidenciada pelo aumento significativo no número de células mortas e pela ocorrência de alterações nucleares reveladas através dos métodos de coloração pelo azul Trypan, pelo DAPI e microscopia electrônica de transmissão. Alterações morfológicas incluindo a vacuolização, a fragmentação nuclear e a formação de corpos apoptóticos foram observadas neste período. A citometria de fluxo demonstrou ainda uma diminuição significativa no tamanho das células infectadas e a utilização de dupla marcação (iodeto de propídio / anexina V) permitiu a detecção da ocorrência de necrose e apoptose tardia. Em conclusão, o conhecimento de tais características contribuiu para a compreensão de mecanismos envolvidos no aumento da frequência de infecções graves com elevada mortalidade em pacientes no ambiente hospitalar, por C. pseudodiphtheriticum, um patógeno rotineiramente subestimado em países em desenvolvimento. / The occurrence of multiresistant phenotypes and associated with severe infections, with high mortality in immunocompromised hosts due to Corynebacterium pseudodiphtheriticum, allied to little known about virulence and pathogenesis these infections, led to present investigation. The investigation aims to examine the virulence mechanisms and resistance to antimicrobial agents of C. pseudodiphtheriticum among patients with bacterial infections at a Brazilian teaching hospital. A total of 113 C. pseudodiphtheriticum strains identified by conventional biochemical methods and API-Coryne System were recovered from patients from different age groups. Micro-organisms were mostly related to infections in the respiratory tracts (27.45%), urinary (29.20%) and intravenous sites (18.60%) and approximately 32.70% samples were obtained of patients presenting at least one of the pre-disposing conditions: end-stage renal disease; renal transplant; AIDS and Mycobacterium tuberculosis infection; cancer, hepatic cirrhosis; haemodialysis and catheter use. Antimicrobial susceptibility tests identified multiresistant phenotypes. Most strains were resistant to oxacillin, erythromycin and clindamycin. Adherence to polystyrene and polyurethane indicated the involvement of cell surface hydrophobicity in the initial stage of biofilm formation. Further growth led to the formation of dense bacterial aggregates embedded in the exopolymeric matrix surrounded by voids, typical of mature biofilms. Data also showed C. pseudodiphtheriticum recognizing human fibrinogen (Fbg) and fibronectin (Fn) and involvement of these sera components in biofilm formation in conditioning films. These findings suggest that biofilm formation may be associated with the expression of different adhesins. C. pseudodiphtheriticum may form biofilm in vivo possibly by an adherent biofilm mode of growth in vitro currently demonstrated on hydrophilic and hydrophobic abiotic surfaces. The affinity to Fbg and Fn and the biofilm-forming ability may contribute to the establishment and dissemination of infection caused by C. pseudodiphtheriticum. Additionally, C. pseudodiphtheriticum strains isolated from patients with localized (ATCC10700/Pharyngitis) and systemic (HHC1507/Bacteremia) infections exhibited an aggregative adherence-like pattern to HEp-2 cells characterized by clumps of bacteria with a stacked-brick appearance. The fluorescent actin staining test demonstrated that actin polymerization is involved in the internalization of the C. pseudodiphtheriticum strains. Bacterial internalization and cytoskeletal rearrangement seemed to be partially triggered by the activation of tyrosine kinase activity. Although C. pseudodiphtheriticum strains did not demonstrate an ability to replicate intracellularly, HEp-2 cells were unable to fully clear the pathogen within 24 hours. All samples were able to induce apoptosis in HEp-2 cells 24 h post-infection, evidenced by significant increase in the number of dead cells and nuclear alterations were observed by the Trypan blue assay, DAPI and transmission electron microscopy. Morphological changes in HEp-2 cells observed 24 h post-infection included vacuolization, nuclear fragmentation and the formation of apoptotic bodies. Flow cytometry revealed an significant decrease in cell size of infected HEp-2 cells. Furthermore, a double-staining assay using Propidium Iodide/Annexin V gave information about the numbers of vital vs. early apoptotic cells and late apoptotic or secondary necrotic cells. In conclusion, these characteristics may contribute to understanding of mechanisms involved on increase of severe infection, with high mortality in nosocomial enviroment patients by C. pseudodiphtheriticum, a pathogen usually overlooked in emerging countries.

Orientador: Rodrigo Tavanelli Hernandes / Resumo: A Escherichia coli enteroagregativa (EAEC) é um importante agente causador de diarreia aguda e persistente em crianças e adultos em todo o mundo. EAEC é definida como isolados de E. coli que produzem o padrão de aderência agregativa (AA) em células epiteliais (HeLa e/ou HEp-2) cultivadas in vitro. O patotipo EAEC pode ser dividido em típico e atípico com base na presença do gene aggR, que codifica um ativador transcricional, presente apenas no primeiro grupo. O objetivo deste estudo foi caracterizar uma coleção de isolados de EAEC obtidos de pacientes com diarreia durante um período de 7 anos de vigilância epidemiológica (2010-2016). Um total de 220 isolados de EAEC (194 típicas e 26 atípicas) foi classificado nos distintos grupos filogenéticos de E. coli, e caracterizados quanto aos sorotipos (O:H), padrão de aderência produzidos em células HeLa, sensibilidade aos antimicrobianos, e a presença de 25 genes responsáveis por codificarem fatores de virulência no patotipo EAEC. A maioria dos isolados de EAEC foi classificada nos grupos filogenéticos A (44,1%; 97/220) e B1 (21,4%; 47/220). Em relação ao padrão de aderência, observamos que 92,7% (204/220) produziram o padrão AA. Além disso, foram identificados nove isolados (4,1%; 9/220) que produziram a aderência em cadeia (CLA), dos quais seis produziram concomitantemente o padrão AA, além de isolados de EAEC que produzem um padrão de aderência indefinido (1,4%; 3/220) e isolados não aderentes (3,6%; 8/220). Foi identificado some... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Enteroaggregative Escherichia coli (EAEC) is an important agent that causes acute and persistent diarrhea in children and adults worldwide. EAEC is defined as E. coli isolates that produce the aggregative adherence pattern (AA) on epithelial cells (HeLa and/or HEp-2) cultured in vitro. The EAEC pathotype can be divided in typical and atypical based on the presence of the aggR gene, which encodes a transcriptional activator, in the former group. The aim of this study was to characterize a collection of EAEC isolates obtained from diarrheal patients over a 7-year period of surveillance (2010-2016). A total of 220 EAEC isolates (194 typical and 26 atypical) were evaluated regarding the phylogenetic classification, serotypes, adherence pattern produced on HeLa cells, susceptibility to antimicrobial drugs and the presence of 25 virulence factor-encoding genes. The majority of the EAEC isolates were assigned to phylogroups A (44.1%; 97/220) and B1 (21.4%; 47/220). Regarding the adherence pattern, was observed that 92.7% (204/220) produced AA. Moreover, we identified nine isolates (4.1%; 9/220) that produced the chain-like adherence (CLA), with six of them producing concomitantly the AA pattern, besides EAEC isolates producing an undefined adherence (1.4%; 3/220) and isolates non-adherent (3.6%; 8/220). Only 0.9% (2/220) of the EAEC isolates studied presented the multidrug resistance phenotype. The genes encoding for the major pilin subunit of all five previously described aggregati... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor