Wetlands são sistemas que apresentam custo operacional e de implantação muito reduzidos se comparados à maioria dos sistemas de tratamento de efluentes. As comunidades microbianas presentes nesse sistema promovem a remoção de poluentes, da matéria orgânica e de nutrientes eutrofizantes. Este trabalho teve como objetivo a identificação das comunidades microbianas cultiváveis presentes no efluente e sua alternância ao longo do sistema em comparação aos dados físico-químicos. Amostras de efluente bruto e tratado foram coletadas no verão e no início do inverno de 2015 no sistema de wetlands construídos em um hotel. As amostras foram diluídas em série até a diluição 10-6 e as últimas três foram inoculadas em placas de Petri, em triplicata, contendo quatro meios de cultura. As amostras foram incubadas a temperatura ambiente (20°C ± 2°C) e 28ºC por 24-48 h. Foram obtidos 76 isolados bacterianos, sendo 54 das amostras de verão e 22 de inverno. Do total de isolados bacterianos obteve-se 18 Gram-positivas e 58 Gram-negativas. A média dos valores de nitrogênio total, nitrogênio amoniacal e fósforo demonstrou eficiência moderada de remoção pelo sistema de tratamento. Observou-se aumento de nitrato no efluente tratado nas duas coletas e um percentual de remoção maior no período de inverno para nitrogênio amoniacal e nitrogênio total. Dentre os 19 gêneros bacterianos identificados observou-se prevalência dos gêneros: Acinetobacter, Bacillus, Enterobacter, Klebsiella, Moraxella e Pseudomonas. As amostras representativas dos principais gêneros identificados bioquimicamente foram selecionadas para sequenciamento de DNA, cujo resultado confirmou os gêneros dos grupos microbianos. / Wetlands are systems that have low implementation and operational costs, when compared to other types of wastewater treatment systems. Microbial communities of wetlands systems promote the removal of pollutants, organic matter and eutrophication nutrients. This study aimed to identify the initial culturable microbial communities of the wetland effluent, as well as their changes throughout the system, and to compare this data with the physicochemical data. Raw and treated effluent samples were collected in the summer and early winter of 2015 in the wetlands system built in the hotel. Samples were serially diluted, up to 10-6 dilution and the last three dilutions were seeded on Petri dishes, in triplicate, into four culture media. After incubation at ambient temperature (20°C ± 2°C) and 28°C for 24-48 h a total of 76 bacterial isolates were obtained, 54 from summer and 22 from winter samples, of which 18 Gram-positive and 58 Gram-negative. The mean values of total nitrogen, ammoniacal nitrogen and phosphorus in the final treated effluent, showed a moderate efficiency of the wetlands system. Nitrate increased in the treated effluent in two samples, although a higher percentage of removal in the winter period for ammoniacal nitrogen and total nitrogen was registered. Among the 19 identified bacterial genera there was a prevalence of Acinetobacter, Bacillus, Enterobacter, Klebsiella, Pseudomonas and Moraxella. Samples that represented the majority of the genera identified biochemically, after being submitted for DNA sequencing confirmed the genera of the bacterial isolates.

Wetlands são sistemas que apresentam custo operacional e de implantação muito reduzidos se comparados à maioria dos sistemas de tratamento de efluentes. As comunidades microbianas presentes nesse sistema promovem a remoção de poluentes, da matéria orgânica e de nutrientes eutrofizantes. Este trabalho teve como objetivo a identificação das comunidades microbianas cultiváveis presentes no efluente e sua alternância ao longo do sistema em comparação aos dados físico-químicos. Amostras de efluente bruto e tratado foram coletadas no verão e no início do inverno de 2015 no sistema de wetlands construídos em um hotel. As amostras foram diluídas em série até a diluição 10-6 e as últimas três foram inoculadas em placas de Petri, em triplicata, contendo quatro meios de cultura. As amostras foram incubadas a temperatura ambiente (20°C ± 2°C) e 28ºC por 24-48 h. Foram obtidos 76 isolados bacterianos, sendo 54 das amostras de verão e 22 de inverno. Do total de isolados bacterianos obteve-se 18 Gram-positivas e 58 Gram-negativas. A média dos valores de nitrogênio total, nitrogênio amoniacal e fósforo demonstrou eficiência moderada de remoção pelo sistema de tratamento. Observou-se aumento de nitrato no efluente tratado nas duas coletas e um percentual de remoção maior no período de inverno para nitrogênio amoniacal e nitrogênio total. Dentre os 19 gêneros bacterianos identificados observou-se prevalência dos gêneros: Acinetobacter, Bacillus, Enterobacter, Klebsiella, Moraxella e Pseudomonas. As amostras representativas dos principais gêneros identificados bioquimicamente foram selecionadas para sequenciamento de DNA, cujo resultado confirmou os gêneros dos grupos microbianos. / Wetlands are systems that have low implementation and operational costs, when compared to other types of wastewater treatment systems. Microbial communities of wetlands systems promote the removal of pollutants, organic matter and eutrophication nutrients. This study aimed to identify the initial culturable microbial communities of the wetland effluent, as well as their changes throughout the system, and to compare this data with the physicochemical data. Raw and treated effluent samples were collected in the summer and early winter of 2015 in the wetlands system built in the hotel. Samples were serially diluted, up to 10-6 dilution and the last three dilutions were seeded on Petri dishes, in triplicate, into four culture media. After incubation at ambient temperature (20°C ± 2°C) and 28°C for 24-48 h a total of 76 bacterial isolates were obtained, 54 from summer and 22 from winter samples, of which 18 Gram-positive and 58 Gram-negative. The mean values of total nitrogen, ammoniacal nitrogen and phosphorus in the final treated effluent, showed a moderate efficiency of the wetlands system. Nitrate increased in the treated effluent in two samples, although a higher percentage of removal in the winter period for ammoniacal nitrogen and total nitrogen was registered. Among the 19 identified bacterial genera there was a prevalence of Acinetobacter, Bacillus, Enterobacter, Klebsiella, Pseudomonas and Moraxella. Samples that represented the majority of the genera identified biochemically, after being submitted for DNA sequencing confirmed the genera of the bacterial isolates.

Base teórica: O surgimento de bactérias multirresistentes levou a uma renovação no interesse de antigos antimicrobianos, como a polimixina B, medicamento que foi descartado no passado devido sua toxicidade. Nas últimas duas décadas, esse antimicrobiano tornou-se um dos mais importantes agentes terapêuticos para o tratamento de infecções causadas por bactérias multirresistentes; porém, ainda faltam estudos clínicos que avaliem a segurança da polimixina B, especialmente em altas doses. Objetivo: Avaliar eventos adversos graves relacionados à infusão e a falência renal nos pacientes que receberam altas doses de polimixina B intravenosa. Métodos: Realizamos um estudo de coorte retrospectivo, multicêntrico. Incluímos pacientes que receberam > 3mg/kg/ dia ou uma dose total ≥250mg/dia de polimixina B, no período de janeiro de 2013 a dezembro de 2015. Para a avaliação dos eventos relacionados a infusão, foram incluídos pacientes que receberam ≥ 1 dose de polimixina B e para avaliação de falência renal incluiu apenas os pacientes que receberam ≥ 48 horas de polimixina B. Os desfechos principais avaliados foram os eventos adversos graves relacionados à infusão de acordo com os Critérios de Terminologia Comuns para Eventos Adversos (CTCAE v4.0) e a falência renal, utilizamos os critérios RIFLE (Risk, Injury, Failure, Loss and End stage), para categorizar os diferentes graus de lesão renal aguda. As variáveis incluídas no estudo foram as variáveis demográficas (idade, sexo), as variáveis individuais (peso, comorbidades, escore de Charlson), os fatores de gravidade (internação em UTI, uso de vasopressor, uso de bloqueador neuromuscular), outras fármacos nefrotóxicas, dose de polimixina utilizada (total, média diária e em mg/kg/dia), associação com outros medicamentos, e características da infecção (sítio, isolamento microbiológico) foram avaliadas em análise bivariada. Variáveis com P≤0.2 foram incluídas uma a uma, em ordem crescente, em modelo de regressão de COX. Variáveis com P< 0.1 permaneceram no modelo final. Resultados: Foram incluídos 222 pacientes para análise de eventos graves relacionados à infusão. A dose média de polimixina B foi de 3.61± 0.97 mg/kg /dia (dose total media = 268 mg/kg). Ocorreram eventos adversos graves relacionados à infusão em dois pacientes, determinando uma incidência bruta de 0.9% (intervalo de confiança de 95%, 0.2-3.2): um 7 evento classificado como um risco ameaçador a vida (efeito adverso classe IV) ocorreu em um paciente, homem, de 40 anos, internado no Centro de Terapia Intensiva, com fibrose cística, que recebeu 3,3 mg / kg / dia de PMB e desenvolveu dor torácica súbita, dispnéia e hipoxemia, no quarto dia de tratamento e o outro evento adverso grave (classe III), ocorreu em um paciente, homem, 23 anos, internado na enfermaria, com linfoma, que recebeu 3,6 mg / kg / dia de PMB , que apresentou parestesia perioral, tonturas e dispnéia no primeiro dia de tratamento. A falência renal foi analisada em 115 pacientes que receberam ≥ 48 horas de polimixina B e que não estavam em diálise no início do tratamento com Polimixina B; Falência renal foi encontrada em 25 de 115 (21,7%) pacientes expostos as PMB. Nosso estudo identificou que 54 [47,0%] pacientes desenvolveram algum grau de lesão renal aguda, pelos critérios de RIFLE: risco, 15 (27,8%), injúria, 14 (25,9%) e falência, 25 (46,3%) dentro das categorias do RIFLE. Além disso, droga vasoativa, outros fármacos nefrotóxicos e clearance de creatinina foram fatores de risco independentes para falência renal. Nem a dose diária de polimixina B ajustada para o peso corporal, nem a dose diária total foram associadas a falência renal. A mortalidade intra-hospitalar foi de 60% (134 pacientes): 26% (57 pacientes) morreram durante o tratamento e nenhum óbito foi durante a infusão. Conclusão: Altas doses de polimixina B no tratamento de infecções por bactérias gramnegativo apresentaram incidência baixa de eventos adversos agudos no nosso estudo e incidência de nefrotoxicidade elevadas, mas semelhantes a alguns estudos prévios com doses usuais”. Portanto, doses elevadas podem ser testadas em ensaios clínicos, objetivando melhorar os desfechos dos pacientes gravemente doentes com infecções por bactérias multirresistentes e minimizar o surgimento da resistência a polimixina B. / Background: The emergence of multiresistant bacteria has led to a renewal in the interest of old antimicrobials, such as polymyxin B, a drug that has been discarded in the past due to its toxicity. However, at this time, this antimicrobial has become one of the most important therapeutic agents for the treatment of infections caused by multiresistant bacteria but there is still a lack of clinical studies that evaluate the safety of polymyxin B, especially in relation to the use of high doses. This strategy, high doses, may be necessary in the fight against Gramnegative bacteria with a high minimum inhibitory concentration. Patients and methods: A retrospective, multicenter cohort study; the period evaluated was from January 2013 to December 2015, included patients who received > 3mg/kg/day or a total dose of ≥250mg/day of polymyxin B. The study included the evaluation of infusion-related events, patients who received ≥ 1 dose of polymyxin B and patients who received ≥ 48 hours of PMB were included for evaluation of renal failure. Major outcomes were serious adverse events related to infusion according to the Common Terminology Criteria for Adverse Events (CTCAE v4.0) and categorized renal failure by the RIFLE criteria (Risk, Injury, Failure, Loss, End stage). Factors potentially related to nephrotoxicity or mortality in 30 days were: demographic variables (age, sex), individual variables (weight, comorbidities, Charlson score), severity factors (ICU admission, use of vasopressor, use of Neuromuscular blocker), nephrotoxicity (other nephrotoxic drugs), polymyxin dose (total, daily mean and mg / Kg / day), association of drugs and infection characteristics (site and microbiological isolate) were evaluated in bivariate analysis. Variables with P≤0.2 were included one by one, in ascending order, in a Cox regression model. Variables with P <0.1 remained in the final model. Results: Two of 222 patients presented a severe infusion-related adverse event during PMB infusion, resulting in a crude incidence of 0.9% (95% Confidence Interval [CI], 0.2-3.2); one was classified as life-threatening and one classified as severe (crude incidence of each adverse event, 0.45%; 95% CI, 0.08-2.5). The life-threatening adverse effect occurred in an ICU patient (crude incidence among ICU patients, 0.67%; 95% CI, 0.12-3.7), a 40-years old male with cystic fibrosis who used 3.3 mg/kg/day of PMB and developed sudden thoracic pain, dyspnea and hypoxemia, in the fourth day of treatment. The severe adverse effect occurred in a non-ICU patient (crude incidence among non-ICU patients, 1.3%; 95% CI, 0.2-7.2), a 23- years old male with lymphoma exposed to 3.6 mg/kg/day of PMB, who presented perioral 9 paresthesia, dizziness and dyspnea in the first day of treatment. Renal failure was analysed in 115 patients who received ≥48 hours of PMB and who were not previously in dialysis. A total of 54 [47.0%] patients developed any degree of AKI, categorised as Risk [27.8%]; Injury [25.9%] and Failure [46.3%]) and 25 of 115 (21.7%) patients presented renal failure Vasoactive drug, concomitant nephrotoxic drugs and baseline creatinine clearance were independent risk factors for renal failure. Neither PMB daily dose scaled by body weight nor total daily dose were associated with renal failure. In-hospital mortality was 60% (134 patients): 26% (57 patients) occurred during treatment and none during infusion. Conclusion: Results suggest that high dose regimens have similar safety profile of usual doses and could be further tested in clinical trials assessing strategies to improve patients’ outcomes and minimize the emergence of PMB resistance.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-07-17Bitstream added on 2014-06-13T20:29:53Z : No. of bitstreams: 1 dalmagro_p_me_araca.pdf: 405350 bytes, checksum: 6e68960f50834d47030b502e88fb55c8 (MD5) / Endotoxemia é distúrbio sistêmico que se origina da resposta do hospedeiro a um componente da membrana celular das bactérias Gram- negativas. Esta resposta se dá através da exposição dos receptores celulares TLR-4 e TLR-2 ao LPS. Os objetivos deste estudo foram investigar as alterações na expressão gênica da exposição ao LPS em leucócitos de equinos utilizando a técnica de microarray, avaliar a eficiência do modelo ex vivo para os estudos envolvendo a endotoxemia pela mesma técnica, avaliar a expressão global de genes em vias envolvidas, identificar componentes da cascata metabólica com potenciais para novas terapias, e fornecer subsídio para futuros estudos. Amostras de sangue total (15mL) de cavalos saudáveis (n=6) foram incubadas durante 4 horas a 37°C com 5% de CO2 na presença (1 ou 10 ng/mL) ou ausência de LPS (0 ng/mL). Alíquotas de 500µL de sangue foram coletadas nos momentos 0, 2 e 4 horas após o estímulo do LPS. O RNA, extraído das mostras, foi utilizado para a transcrição do cDNA. A hibridização do cDNA marcado com Cy-3 foi realizada em lâminas 4x44K v2 de humanos contendo sequências homólogas com a espécie equina para os genes de interesse. Após a leitura das lâminas, com filtro para genes 30x mais ou menos expressos, verificou-se um aumento da expressão do TLR-2 na concentração de 10 ng LPS/mL no momento 4 em relação ao momento 2. Este resultado sugere que, embora o receptor TLR-4 seja o principal receptor no reconhecimento do LPS, o receptor TLR-2 também tem um papel no reconhecimento destas moléculas / Endotoxemia is systemic disturbance that origins from the host response to a component of the cellular membrane of Gram-negative bacterias. This response occurs through exposure of cellular receptors TLR-4 and TLR-2 to LPS. The objectives of this study were to investigate changes in gene expression of exposure to LPS in horses leukocytes using the microarray technique, to evaluate the efficiency of the ex vivo model for studies of endotoxemia by the same technique, to evaluate the global expression of genes in the metabolic pathways involved, identify components of the metabolic cascade with potential for new therapies, and provide allowance for future studies. Whole blood samples (15mL) of healthy horses (n=6) were incubated for 4 hours at 37°C with 5% of CO2 in the presence (1 or 10 ng/ml) or absence of LPS (0 ng/ml). Aliquots of 500μL of blood were collected at 0,2 and 4 hours after LPS stimulation. The RNAs, extracted from the samples, were used for the transcription of the cDNAs. Hybridization of labeled cDNAs with Cy-3 were performed in 4x44K v2 slides containing human sequences homologous to the equine species for the genes of interest. After the reading of the slides with filter for genes 30x up regulation or down regulation expression, it was observed an increased expression of the TLR-2 concentration of 10 ng LPS/mL at time 4 compared to time 2. This result suggests that, although the TLR-4 receptor is the main LPS recognition receptor, the receptor TLR-2 also plays a role in recognition of these molecules

[pt] As infecções por bactérias Gram-negativas Resistentes aos Carbapenêmicos (CR-GNB) estão entre as maiores preocupações atuais da área da, especialmente em Unidades de Terapia Intensiva (UTI), e podem estar associadas ao aumento do tempo de hospitalização, morbidade, custos e mortalidade. Esta tese tem como objetivo desenvolver uma abordagem abrangente e sistemática aplicando técnicas de aprendizado de máquina para construir modelos para prever a aquisição de CR-GNB em UTIs de hospitais brasileiros. Propusemos modelos de triagem para detectar pacientes que não precisam ser testados e um modelo de risco que estima a probabilidade de pacientes de UTI adquirirem CR-GNB. Aplicamos métodos de seleção de características, técnicas de aprendizado de máquina e estratégias de balanceamento para construir e comparar os modelos. Os critérios de desempenho escolhidos para avaliação foram Negative Predictive Value (NPV) and Matthews Correlation Coefficient (MCC) para o modelo de triagem e Brier score e curvas de calibração para o modelo de risco de aquisição de CR-GNB. A estatística de Friedman e os testes post hoc de Nemenyi foram usados para testar a significância das diferenças entre as técnicas. O método de ganho de informações e a mineração de regras de associação avaliam a importância e a força entre os recursos. Nosso banco de dados reúne dados de pacientes, antibióticos e microbiologia de cinco hospitais brasileiros de 8 de maio de 2017 a 31 de agosto de 2019, envolvendo pacientes hospitalizados em 24 UTIs adultas. As informações do laboratório foram usadas para identificar todos os pacientes com teste positivo ou negativo para CR-GNB, A. baumannii, P. aeruginosa ou Enterobacteriaceae. Há um total de 539 testes positivos e 7.462 negativos, resultando em 3.604 pacientes com pelo menos um exame após 48 horas de hospitalização. Dois modelos de triagem foram propostos ao tomador de decisão do hospital. O modelo da floresta aleatória reduz aproximadamente 39 por cento dos testes desnecessários e prevê corretamente 92 por cento dos positivos. A rede neural evita testes desnecessários em 64 por cento dos casos, mas 24 por cento dos testes positivos são classificados incorretamente. Os resultados mostram que as estratégias de amostragem tradicional, SMOTEBagging e UnderBagging obtiveram melhores resultados. As técnicas lineares como Regressão Logística com regularização apresentam bom desempenho e são mais interpretáveis; elas não são significativamente diferentes dos classificadores mais complexos. Para o modelo de risco de aquisição, o Centroides Encolhidos Mais Próximos é o melhor modelo com um Brier score de 0,152 e um cinto de calibração aceitável. Desenvolvemos uma validação externa a partir de 624 pacientes de dois outros hospitais da mesma rede, encontrando bons valores de Brier score (0,128 and 0,079) em ambos. O uso de antibióticos e procedimentos invasivos, principalmente ventilação mecânica, são os atributos mais importantes e significativos para a colonização ou infecção de CR-GNB. Os modelos preditivos podem ajudar a evitar testes de rastreamento e tratamento inadequado em pacientes de baixo risco. Políticas de controle de infecção podem ser estabelecidas para controlar a propagação dessas bactérias. A identificação de pacientes que não precisam ser testados diminui os custos hospitalares e o tempo de espera do laboratório. Concluímos que nossos modelos apresentam bom desempenho e parecem suficientemente confiáveis para prever um paciente com esses patógenos. Esses modelos preditivos podem ser incluídos no sistema hospitalar. A metodologia proposta pode ser replicada em diferentes ambientes de saúde. / [en] Infections by Carbapenem-Resistant Gram-negative bacteria (CR-GNB) are among the most significant contemporary health concerns, especially in intensive care units (ICUs), and may be associated with increased hospitalization time, morbidity, costs, and mortality. This thesis aims to develop a comprehensive and systematic approach applying machine-learning techniques to build models to predict the CR-GNB acquisition in ICUs from Brazilian hospitals. We proposed screening models to detect ICU patients who do not need to be tested and a risk model that estimates ICU patients probability of acquiring CR-GNB. We applied feature selection methods, machine-learning techniques, and balancing strategies to build and compare the models. The performance criteria chosen to evaluate the models were Negative Predictive Value (NPV) and Matthews Correlation Coefficient (MCC) for the screening model and Brier score and calibration curves for the CR-GNB acquisition risk model. Friedman s statistic and Nemenyi post hoc tests are used to test the significance of differences among techniques. Information gain method and association rules mining assess the importance and strength among features. Our database gathers the patients, antibiotic, and microbiology data from five Brazilian hospitals from May 8th, 2017 to August 31st, 2019, involving hospitalized patients in 24 adult ICUs. Information from the laboratory was used to identify all patients with a positive or negative test for carbapenem-resistant GNB, A. baumannii, P. aeruginosa, or Enterobacteriaceae. We have a total of 539 positive and 7,462 negative tests, resulting in 3,604 patients with at least one exam after 48 hours hospitalized. We proposed to the hospital s decision-maker two screening models. The random forest s model would reduce approximately 39 percent of the unnecessary tests and correctly predict 92 percent of positives. The Neural Network model avoids unnecessary tests in 64 percent of the cases, but 24 percent of positive tests are misclassified as negatives. Our results show that the sampling, SMOTEBagging, and UnderBagging approaches obtain better results. The linear techniques such as Logistic Regression with regularization give a relatively good performance and are more interpretable; they are not significantly different from the more complex classifiers. For the acquisition risk model, the Nearest Shrunken Centroids is the best model with a Brier score of 0.152 and a calibration belt acceptable. We developed an external validation of 624 patients from two other hospitals in the same network, finding good Brier score (0.128 and 0.079) values in both. The antibiotic and invasive procedures used, especially mechanical ventilation, are the most important attributes for the colonization or infection of CR-GNB. The predictive models can help avoid screening tests and inappropriate treatment in patients at low risk. Infection control policies can be established to control these bacteria s spread. Identifying patients who do not need to be tested decreases hospital costs and laboratory waiting times. We concluded that our models present good performance and seem sufficiently reliable to predict a patient with these pathogens. These predictive models can be included in the hospital system. The proposed methodology can be replicated in different healthcare settings.