Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The goal of this study was to determine the occurrence of two resistance mechanisms described in micro-organisms, but not described in R. equi isolates from horses and environment samples. The first mechanism studied it was the biofilm formation in R. equi isolates from clinical (n=41) and fecal (n=72) equine samples. In order to verify the biofilm formation it was employed the biofilm-culturing assay (with and without glucose supplementation) and the epifluorescence microscopy method. Biofilm-producers R. equi isolates (n=8) were selected and analyzed by two in vitro susceptibility tests with three antimicrobial agents belonging to macrolides group and commonly used in equine rhodococcosis treatment. The biofilm formation was observed in 80.5% of fecal and 63.4% of clinical isolates of R. equi. The methods used in this study were useful to verify the biofilm formation by R. equi isolates. However, the glucose supplementation was an important factor for biofilm formation in fecal samples. Antimicrobial resistance was demonstrated in biofilm antimicrobial susceptibility test. The second mechanism studied included the efflux system in R. equi isolates from clinical (n=30), fecal (n=30) and soil (n=30) sources. The presence of req_39680 gene, encoding a putative efflux system, was determined by PCR. Phenotypic expression of efflux systems was determined in agar containing ethidium bromide. The req_39680 gene was detected in 60% of the isolates and the phenotypic expression in 20%. In clinical isolates was observed high correlation between the presence of this gene and the expression of efflux systems. Both mechanisms studied were demonstrated in R. equi and may be contributing to increase the antimicrobial resistance, as well as to be associated to the survival of R. equi in the environment and host. / O objetivo do presente estudo foi determinar a ocorrência de dois mecanismos de resistência descritos em micro-organismos, porém, ainda não verificados em isolados de R. equi provenientes de amostras de equinos e de solo. O primeiro mecanismo estudado foi a formação de biofilmes em isolados de R. equi de amostras clínicas (n=41) e fecais (n=72) de equinos. Para verificação da formação de biofilmes empregaram-se as técnicas de formação de biofilme em cultura (com e sem a suplementação de glicose) e a microscopia de epifluorescência. Oito isolados formadores de biofilme foram selecionados e submetidos a testes de susceptibilidade frente a três antimicrobianos da classe dos macrolídeos, comumente utilizados no tratamento da rodococose equina. A formação de biofilmes foi observada em 80,5% dos isolados fecais e em 63,4% dos clínicos. Os métodos utilizados neste estudo foram adequados para verificar a formação de biofilmes nos isolados de R. equi. No entanto, foi constatado que a glicose é um substrato importante para formação de biofilme em isolados de origem fecal. Nos testes de susceptibilidade observou-se resistência aos antimicrobianos testados apenas quando os isolados de R. equi foram desafiados na forma de biofilme. O segundo mecanismo explorado envolveu a pesquisa de sistema de efluxo em isolados de R. equi de origem clínica (n=30) fecal (n=30) e de solo (n=30). Neste estudo buscou-se identificar a presença de um gene denominado req_39680, o qual foi descrito como codificador de um possível sistema de efluxo, Por fim, avaliou-se a expressão fenotípica de mecanismo de efluxo nos isolados analisados. A presença do gene req_39680, foi determinada por meio da técnica de reação em cadeia da polimerase (PCR) e a análise da expressão fenotípica de mecanismo de efluxo foi visualizada em ágar contendo brometo de etídeo. Foi evidenciada a presença do gene req_39680 em 60% dos isolados e a expressão fenotípica em 20%. Nos isolados de origem clínica, um alto índice de correlação entre a presença do gene estudado e a expressão de mecanismo de efluxo foi observada. Ambos os mecanismos estudados estão presentes em R. equi e podem estar contribuindo para a crescente resistência aos antimicrobianos, bem como, estar relacionados à sobrevivência de R. equi tanto no ambiente quanto no hospedeiro.

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:49:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-03-26. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-11T03:25:51Z : No. of bitstreams: 1 Publico-10930.pdf: 1566372 bytes, checksum: afc016849743bcd441d396462f730fec (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Objetivo: A expressao de sistemas de efluxo tem sido reconhecida com um importante mecanismo de resistencia antimicrobiana entre isolados clinicos de P. aeruginosa. Este estudo investigou a expressao de sistemas de efluxo entre amostras clinicas de P. aeruginosa. Metodos: Sessenta amostras clinicas de P. aeruginosa isoladas de infeccao da corrente sanguinea de pacientes hospitalizados no Hospital Sao Paulo/UNIFESP entre julho e dezembro de 2005 foram avaliadas. O perfil de sensibilidade bacteriana foi determinado utilizando-se da tecnica de agar diluicao de acordo com as recomendacoes do CLSI 2006. A quantificacao da expressao genica foi determinada pela tecnica de qRT-PCR para os genes dos quatro sistemas de efluxo avaliadas bombas de efluxo (mexB, mexD, mexF, mexY), oprD and ampC e comparada a expressao desses genes nas cepas de P. aeruginosa ATCC 27853 e PAO1. A presenca de genes codificadores de metalo-ƒÀ-lactamases (MƒÀL) foi investigada atraves do teste de hidrolise enzimatica dos carbapenens e confirmada por PCR. A relacao genetica entre os isolados foi avaliada pela tecnica de PFGE. Resultados: O aztreonam (MIC50, 8 ƒÊg/mL; 65% de sensibilidade) demonstrou possuir a melhor atividade in vitro contra os isolados de P. aeruginosa testadas. Somente 48,4% dos isolados de P. aeruginosa eram sensiveis ao imipenem e meropenem (MIC50, 8 ƒÊg/mL). A presenca dos genes blaSPM e blaIMP, que codificam MƒÀL, foi detectada em 23,3% e 1,7% dos isolados de P. aeruginosa, respectivamente. A hiperexpressao do sistema de efluxo MexXY-OprM (60%) foi a mais frequente entre os isolados, seguida pela hiperexpressao dos sistema MexAB-OprM (31,7%) e MexCD-OprJ (18,3%). A hiperexpressao simultanea dos sistemas MexAB-OprM e MexXY-OprM foi observado em 16,7% dos isolados de P. aeruginosa. Nenhum dos isolados avaliados apresentaram hiperexpressao do sistema MexEF-OprN. A ƒÀ-lactamase AmpC estava hiperexpressa em 90% dos isolados clinicos avaliados, enquanto, a reducao da expressao de OprD foi observada em 35% das P. aeruginosa testadas e em 50% daquelas que apresentaram resistencia aos carbapenens. Conclusao: Esse estudo sugere que a hiperexpressao dos sistemas de efluxo em P. aeruginosa, esta associada a outros mecanismos de resistencia, como a hiperexpressao de AmpC e producao de MƒÀL, e contribui efetivamente para o fenotipo de resistencia a multiplos antimicrobianos em amostras clinicas de P. aeruginosa. / Multidrug efflux pumps have become increasingly recognized as a major component of resistance among P. aeruginosa. This study investigated the expression level of efflux systems among clinical isolates of P. aeruginosa. Sixty P. aeruginosa isolates were collected from patients with bloodstream infections hospitalized at a Brazilian teaching hospital between July and December 2005. Antimicrobial susceptibility profile was determined by CLSI agar dilution. Genetic relatedness among P. aeruginosa isolates was accessed by PFGE. Transcription levels of four efflux pumps (mexB, mexD, mexF, mexY), oprD and ampC were measured by real time PCR and compared to those of P. aeruginosa ATCC 27853. Detection of acquired metallo-â-lactamases (MâL) was carried out by PCR. Aztreonan (MIC50, 8 ìg/mL; 65% susceptible) exhibited the highest in vitro activity against P. aeruginosa. Only 48.4% of the P. aeruginosa strains were susceptible to imipenem (MIC50, 8 ìg/mL) and meropenem (MIC50, 8 ìg/mL). The MâL genes blaSPM and blaIMP were detected in 23.3% and 1.7% P. aeruginosa isolates, respectively. The overexpression of MexXY-OprM (60%) system was the most frequently detected followed by those of MexAB-OprM (31.7%) and MexCD-OprJ (18.3%) systems. Overexpression of both MexAB-OprM and MexXY-OprM efflux systems was observed in 16.7% of P. aeruginosa isolates. None of the strains overexpressed MexEF-OprN. Hyperexpression of AmpC beta-lactamase was observed in 90% of P. aeruginosa. In contrast, a decrease in the OprD expression was observed in 35% of P. aeruginosa tested and in 50% of the carbapenem-resistant P. aeruginosa isolates. This study shows that the overexpression of efflux systems coupled with AmpC and MâL production effectively contributes to the multi-drug resistant phenotype exhibited by P. aeruginosa clinical strains. / FAPESP: 2006/06171-8 / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

A resistência aos antibióticos é um problema de saúde pública global com sérias consequências para o tratamento de várias infecções bacterianas. Os fatores de transcrição da família MarR têm sido descritos controlando resistência a antibióticos e vários outros processos em bactérias. Neste trabalho, estudamos mecanismos de resistência a antibióticos em Chromobacterium violaceum, uma bactéria Gram-negativa ambiental que pode atuar como um patógeno oportunista em humanos. A estratégia envolveu a varredura de um painel de treze linhagens mutantes de fatores de transcrição da família MarR de C. violaceum disponíveis, por testes de susceptibilidade a 24 antibióticos. Estes ensaios revelaram que apenas o mutante ?emrR apresentou resistência aumentada ao antibiótico ácido nalidíxico em relação à linhagem selvagem. Esta resistência aumentada do mutante ?emrR ao ácido nalidíxico foi revertida em uma linhagem complementada deste mutante, conforme verificado por ensaios de viabilidade, ensaios de difusão em disco e concentração inibitória mínima (MIC). O fenótipo de diminuída produção de violaceína deste mutante, observado em meio líquido, também foi complementado. Além disso, foi realizado o isolamento de mutantes espontâneos de C. violaceum resistentes a ácido nalidíxico com mutação pontual em emrR. Os ensaios de microarranjo de DNA mostraram que EmrR reprime algumas dezenas de genes, incluindo o operon emrCAB, o qual codifica a bomba de efluxo EmrCAB. Os ensaios de Northern blot confirmaram que o EmrR reprime o operon emrCAB, e que a expressão desta bomba é induzida por salicilato, mas não outros compostos, como ácido nalidíxico ou brometo de etídeo. Os ensaios de alteração de mobilidade eletroforética (EMSA) mostraram que a proteína EmrR purificada se liga diretamente às 8 regiões promotoras de emrR, emrCAB e vários outros genes do regulon EmrR, para exercer uma regulação negativa direta sobre esses genes. Um mutante nulo ?emrCAB foi obtido, mas a ausência desta bomba de efluxo não tornou C. violaceum mais susceptível ao ácido nalidíxico, sugerindo que ela é importante somente em condições nas quais é induzida. Estas condições indutoras talvez incluam estresse oxidativo, uma vez que enzimas antioxidantes são parte do regulon de EmrR e a proteína EmrR formou dímeros covalentes na presença de agentes oxidantes in vitro. Portanto, nossos dados revelam que mutações pontuais ou moléculas como salicilato abolem a atividade repressora do fator de transcrição EmrR sobre o operon emrCAB, levando a superexpressão da bomba de efluxo EmrCAB e aumentando a resistência ao ácido nalidíxico em C. violaceum. / Antibiotic resistance is a global public health problem with serious consequences for the treatment of various bacterial infections. MarR family transcription factors have been described controlling antibiotic resistance and several other processes in bacteria. In this work, we studied mechanisms of antibiotic resistance in Chromobacterium violaceum, an environmental Gramnegative bacterium that can act as a human opportunistic pathogen. The strategy involved a screening of an available collection of thirteen C. violaceum mutant strains of MarR family transcription factors, by susceptibility testing for 24 antibiotics. These assays revealed that only the ?emrR mutant showed increased resistance to the antibiotic nalidixic acid in relation to the wild-type strain. This increased resistance of the ?emrR mutant to nalidixic acid was reversed in a complemented strain of this mutant, as verified by viability, disk diffusion, and minimal inhibitory concentration (MIC) assays. The phenotype of decreased violacein production of this mutant, observed in a liquid medium, was also complemented. In addition, it was performed the isolation of spontaneous mutants of C. violaceum resistant to nalidixic acid with a point mutation in emrR. DNA microarray assays showed that EmrR represses a few dozen of genes, including the emrCAB operon, which encodes the EmrCAB efflux pump. Northern blot assays confirmed that EmrR represses the emrCAB operon and that the expression of this pump is induced by salicylate, but not other compounds, such as nalidixic acid or ethidium bromide. Electrophoretic mobility shift assays (EMSA) showed that the purified EmrR protein binds directly to the promoter regions of emrR, emrCAB and several other genes of the EmrR regulon, to exert a direct negative regulation of these genes. A ?emrCAB null mutant strain was obtained, but the absence of this efflux pump did not make C. violaceum more susceptible to nalidixic acid, suggesting that it is important only under conditions in which it is induced. These inducing conditions may include 10 oxidative stress since antioxidant enzymes are part of the EmrR regulon and the EmrR protein has formed covalent dimers in the presence of oxidizing agents in vitro. Therefore, our data reveal that point mutations or molecules such as salicylate abolish the repressive activity of the EmrR transcription factor on the emrCAB operon, causing overexpression of the EmrCAB efflux pump and increasing the resistance to nalidixic acid in C. violaceum.

Introdução: Isolados clínicos de Pseudomonas aeruginosa multirresistentes estão associados a elevadas taxas de mortalidade. A resistência ao imipenem é uma urgência global, uma vez que é considerado o tratamento de escolha para infecções associadas a bactérias Gram negativas multirresistentes. Assim, elucidar os mecanismos de resistência é de vital importância para realizar um controle epidemiológico efetivo da disseminação deste tipo de isolado. Objetivos: Caracterizar os principais mecanismos de resistência ao imipenem em 76 isolados clínicos brasileiros de Pseudomonas aeruginosa, recuperados em 2004/2007, de 4 centros hospitalares do Estado de São Paulo. Material e métodos: Foram investigados: i) o perfil de resistência com determinação da CIM do imipenem; ii) a detecção de metalo-betalactamases (MBL) através de métodos fenotípicos e genotípicos; iii) a sensibilidade e especificidade do método de dupla difusão do disco na detecção de MBL; iv) a presença de genes codificadores de metilases 16S RNAr e sua associação com fenótipos aminoglicosídeo resistentes; v) alterações da permeabilidade por perda da porina OprD; vi) a presença ou ausência do gene oprD por PCR; vii) triagem fenotípica para expressão de bombas de efluxo através da determinação da CIM de quinolonas, cefalosporinas e carbapenêmicos na presença/ausência de inibidores específicos, realizando uma análise comparativa com o método de disco combinado; viii) os genes associados às bombas de efluxo mexA e mexE, através de PCR; ix) caracterizar a expressão das bombas de efluxo MexAB-OprM e MexEF-OprN, x) a clonalidade dos isolados por tipagem genotípica, através de ERIC-PCR, avaliando a relação genética (dendrograma) e sua associação com o predomínio de um determinado mecanismo de resistência. Resultados: Dentre os isolados de P. aeruginosa resistentes ao imipenem estudados (n=76, CIM50 e CIM90 = 32 µg/mL e > 512 µg/mL, respectivamente) 82% apresentaram um fenótipo de multirresistência. O principal mecanismo de resistência ao imipenem foi a produção de MBL, detectada em 74% dos isolados, e destes, 62% carregavam o gene blaSPM-1 e 12% carregavam o gene blaVIM-like. O método de dupla difusão do disco identificou a produção de MBL em 61% dos isolados. A combinação CAZ/MAA apresentou maior sensibilidade na detecção de MBL associada à SPM-1 (89%), mostrando uma especificidade de 86%. A presença do gene rmtD foi confirmada em 66% das amostras resistentes aos aminoglicosídeos, sendo que a presença concomitante do gene rmtD e do gene blaSPM-1 foi confirmada em 61% dos isolados. A deleção da porina OprD foi observada em 71% dos isolados. Dentre os isolados MBL positivos, 66% apresentaram ausência desta porina e, dentre as amostras MBL negativas, 85% não apresentaram OprD. Assim, para a resistência ao imipenem foi confirmada a contribuição de dois mecanismos, mediados pela presença de MBL e ausência de porina OprD. Em 13% (10/76) isolados, a deleção da porina OprD esteve associada à presença de seqüências de inserção (SI) em uma região anterior ao gene oprD. Por outro lado, a ausência de amplificação da região 736/1394 do gene oprD, em 11% (9/76) dos isolados, sugeriu a presença de polimorfismos. O gene mexA esteve presente em 92% dos isolados, enquanto que o gene mexE esteve presente em 82% dos isolados. A triagem de bombas de efluxo por disco combinado e análise da CIM na presença de reserpina, CCCP e PAβN, utilizando levofloxacina, meropenem, aztreonam, imipenem ou levofloxacina, não teve correlação com a superexpressão dos sistemas MexAB-OprM e MexEF-OprN. Ambos os métodos careceram de especificidade e sensibilidade quando comparados ao PCR em tempo real. A superexpressão dos sistemas mexA e mexE foi confirmada em 35% (7/20) isolados MBL negativos, enquanto que 11% (6/56) isolados MBL positivos apresentaram superexpressão do gene mexA ou mexE, sendo que 7% (4/56) isolados MBL positivos superexpressaram ambos os genes. A superexpressão dos sistemas MexAB-OprM e MexEFOprN como único mecanismo de resistência ao meropenem e imipenem foi confirmada em 10% (2/20) dos isolados MBL negativos. Nos 76 isolados, a tipagem genotípica por ERIC-PCR, identificou a presença de 24 clusters (considerando 90% de similaridade na análise do dendrograma). Conclusão: A convergência de múltiplos mecanismos de resistência em P. aeruginosa parece ser um evento favorável para a seleção de clones endêmicos multirresistentes disseminados na região Sudeste do Brasil. / Introduction: Clinical isolates of Pseudomonas aeruginosa are associated with high mortality rates. Resistance to imipenem is a global concern, since it is a drug of choice for the treatment of infections produced by multidrug-resistant Gram-negative bacteria. Thus, research on resistance mechanisms is crucial to carry out an effective program for infection control and epidemiology of imipenem-resistant strains. Objective: to characterize the major mechanisms of imipenem resistance in 76 clinical isolates of P. aeruginosa recovered from clinical samples collected, from 2004 to 2007, in four hospitals in the State of São Paulo, Brazil. Material and methods: Isolates were screened for: i) resistance profile to antibacterial agents, determining the MIC of imipenem; ii) the detection of metallo-beta-lactamase (MBL) by phenotypic and genotypic methods, iii) MBL detection by using a double-disk diffusion test (D-test), determining the sensitivity and specificity of the assay; iv) the presence of genes encoding 16S rRNA methylases and their association with aminoglycoside-resistant phenotypes, v) changes in the bacterial permeability due to porin (OprD) loss; vi) the presence or absence of the oprD gene by using PCR; vii) phenotypic expression of efflux pumps by determining the MIC of quinolones, cephalosporins and carbapenems in the presence/absence of specific inhibitors, performing a comparative analysis with a combined-disk method, viii) genes encoding efflux pumps proteins (mexC and mexX) by PCR; ix) MexAB-OprM and MexEF efflux pumps expression; x) clonal relatedness, by ERIC-PCR genotyping, regarding the predominance of major resistance genotypes. Results: Among imipenem-resistant P. aeruginosa strains (n=76, MIC50 e MIC90 = 32 µg/mL e > 512 µg/mL, respectively) 82% showed a multidrug-resistant phenotype. The main mechanism of imipenem resistance was the MBL production detected in 74% strains, of which 62% harbored the blaSPM-1 gene, and 12% harbored the blaVIM-like gene. The D-test identified MBL production in 61% strains. In this regard, CAZ/MAA was the most sensitive combination for MBL detection associated to SPM-1 enzyme (89%), exhibiting 86% specificity. The presence of the rmtD 16S rRNA methylase gene was confirmed in 66% aminoglycoside-resistant strains. Moreover, presence of both rmtD and blaSPM-1 genes was identified in 61% strains. Loss of OprD porins was observed in 71% strains. In this regard, 66% MBL positive strains and 85% MBL negative strains showed OprD loss. Thus, MBL production and OprD loss contributed to imipenem resistance in P. aeruginosa. Most likely, in 13% (10/76) strains the porin loss was associated to insertion sequences (SI) inserted upstream of the oprD gene. On the other hand, in 11% (9/76) strains the absence of a PCR product targeting the 736/1394 region of the oprD gene, suggested the presence of polymorphisms. The mexA gene was identified in 92% strains, whereas the mexE gene was identified in 82% strains. Results obtained from efflux pump screening by using a combined-disk assay and MIC determination in the presence of reserpine, CCCP e PABN (using levofloxacin, meropenem, aztreonam or imipenem) was not correlated with results obtained from MexAB-OprM and MexEF-OprN overexpression analysis by RT-PCR. In this regard, both combined-disk and MIC assay showed lack of specificity and sensitivity in comparison to RT-PCR. Overexpression of mexA and mexE genes was confirmed in 35% (7/20) MBL-negative and 11% (6/56) MBL-positive strains, respectively, being 7% (4/56) MBL-positive strains overexpressed both genes. The overexpression of MexAB-OprM and MexEF-OprN efflux pumps, as only mechanism of resistance to meropenem and imipenem was observed in 10% (2/20) MBL-negative strains. ERICPCR typing revealed the presence of 24 clusters among 76 imipenem-resistant P. aeruginosa strains (≥ 90% similarity). Conclusion: The convergence of multiple mechanisms of resistance in Pseudomonas aeruginosa seems to be a favorable event for the selection of multiresistant clones endemic in the southeastern region of Brazil.

Introdução: Isolados clínicos de Pseudomonas aeruginosa multirresistentes estão associados a elevadas taxas de mortalidade. A resistência ao imipenem é uma urgência global, uma vez que é considerado o tratamento de escolha para infecções associadas a bactérias Gram negativas multirresistentes. Assim, elucidar os mecanismos de resistência é de vital importância para realizar um controle epidemiológico efetivo da disseminação deste tipo de isolado. Objetivos: Caracterizar os principais mecanismos de resistência ao imipenem em 76 isolados clínicos brasileiros de Pseudomonas aeruginosa, recuperados em 2004/2007, de 4 centros hospitalares do Estado de São Paulo. Material e métodos: Foram investigados: i) o perfil de resistência com determinação da CIM do imipenem; ii) a detecção de metalo-betalactamases (MBL) através de métodos fenotípicos e genotípicos; iii) a sensibilidade e especificidade do método de dupla difusão do disco na detecção de MBL; iv) a presença de genes codificadores de metilases 16S RNAr e sua associação com fenótipos aminoglicosídeo resistentes; v) alterações da permeabilidade por perda da porina OprD; vi) a presença ou ausência do gene oprD por PCR; vii) triagem fenotípica para expressão de bombas de efluxo através da determinação da CIM de quinolonas, cefalosporinas e carbapenêmicos na presença/ausência de inibidores específicos, realizando uma análise comparativa com o método de disco combinado; viii) os genes associados às bombas de efluxo mexA e mexE, através de PCR; ix) caracterizar a expressão das bombas de efluxo MexAB-OprM e MexEF-OprN, x) a clonalidade dos isolados por tipagem genotípica, através de ERIC-PCR, avaliando a relação genética (dendrograma) e sua associação com o predomínio de um determinado mecanismo de resistência. Resultados: Dentre os isolados de P. aeruginosa resistentes ao imipenem estudados (n=76, CIM50 e CIM90 = 32 µg/mL e > 512 µg/mL, respectivamente) 82% apresentaram um fenótipo de multirresistência. O principal mecanismo de resistência ao imipenem foi a produção de MBL, detectada em 74% dos isolados, e destes, 62% carregavam o gene blaSPM-1 e 12% carregavam o gene blaVIM-like. O método de dupla difusão do disco identificou a produção de MBL em 61% dos isolados. A combinação CAZ/MAA apresentou maior sensibilidade na detecção de MBL associada à SPM-1 (89%), mostrando uma especificidade de 86%. A presença do gene rmtD foi confirmada em 66% das amostras resistentes aos aminoglicosídeos, sendo que a presença concomitante do gene rmtD e do gene blaSPM-1 foi confirmada em 61% dos isolados. A deleção da porina OprD foi observada em 71% dos isolados. Dentre os isolados MBL positivos, 66% apresentaram ausência desta porina e, dentre as amostras MBL negativas, 85% não apresentaram OprD. Assim, para a resistência ao imipenem foi confirmada a contribuição de dois mecanismos, mediados pela presença de MBL e ausência de porina OprD. Em 13% (10/76) isolados, a deleção da porina OprD esteve associada à presença de seqüências de inserção (SI) em uma região anterior ao gene oprD. Por outro lado, a ausência de amplificação da região 736/1394 do gene oprD, em 11% (9/76) dos isolados, sugeriu a presença de polimorfismos. O gene mexA esteve presente em 92% dos isolados, enquanto que o gene mexE esteve presente em 82% dos isolados. A triagem de bombas de efluxo por disco combinado e análise da CIM na presença de reserpina, CCCP e PAβN, utilizando levofloxacina, meropenem, aztreonam, imipenem ou levofloxacina, não teve correlação com a superexpressão dos sistemas MexAB-OprM e MexEF-OprN. Ambos os métodos careceram de especificidade e sensibilidade quando comparados ao PCR em tempo real. A superexpressão dos sistemas mexA e mexE foi confirmada em 35% (7/20) isolados MBL negativos, enquanto que 11% (6/56) isolados MBL positivos apresentaram superexpressão do gene mexA ou mexE, sendo que 7% (4/56) isolados MBL positivos superexpressaram ambos os genes. A superexpressão dos sistemas MexAB-OprM e MexEFOprN como único mecanismo de resistência ao meropenem e imipenem foi confirmada em 10% (2/20) dos isolados MBL negativos. Nos 76 isolados, a tipagem genotípica por ERIC-PCR, identificou a presença de 24 clusters (considerando 90% de similaridade na análise do dendrograma). Conclusão: A convergência de múltiplos mecanismos de resistência em P. aeruginosa parece ser um evento favorável para a seleção de clones endêmicos multirresistentes disseminados na região Sudeste do Brasil. / Introduction: Clinical isolates of Pseudomonas aeruginosa are associated with high mortality rates. Resistance to imipenem is a global concern, since it is a drug of choice for the treatment of infections produced by multidrug-resistant Gram-negative bacteria. Thus, research on resistance mechanisms is crucial to carry out an effective program for infection control and epidemiology of imipenem-resistant strains. Objective: to characterize the major mechanisms of imipenem resistance in 76 clinical isolates of P. aeruginosa recovered from clinical samples collected, from 2004 to 2007, in four hospitals in the State of São Paulo, Brazil. Material and methods: Isolates were screened for: i) resistance profile to antibacterial agents, determining the MIC of imipenem; ii) the detection of metallo-beta-lactamase (MBL) by phenotypic and genotypic methods, iii) MBL detection by using a double-disk diffusion test (D-test), determining the sensitivity and specificity of the assay; iv) the presence of genes encoding 16S rRNA methylases and their association with aminoglycoside-resistant phenotypes, v) changes in the bacterial permeability due to porin (OprD) loss; vi) the presence or absence of the oprD gene by using PCR; vii) phenotypic expression of efflux pumps by determining the MIC of quinolones, cephalosporins and carbapenems in the presence/absence of specific inhibitors, performing a comparative analysis with a combined-disk method, viii) genes encoding efflux pumps proteins (mexC and mexX) by PCR; ix) MexAB-OprM and MexEF efflux pumps expression; x) clonal relatedness, by ERIC-PCR genotyping, regarding the predominance of major resistance genotypes. Results: Among imipenem-resistant P. aeruginosa strains (n=76, MIC50 e MIC90 = 32 µg/mL e > 512 µg/mL, respectively) 82% showed a multidrug-resistant phenotype. The main mechanism of imipenem resistance was the MBL production detected in 74% strains, of which 62% harbored the blaSPM-1 gene, and 12% harbored the blaVIM-like gene. The D-test identified MBL production in 61% strains. In this regard, CAZ/MAA was the most sensitive combination for MBL detection associated to SPM-1 enzyme (89%), exhibiting 86% specificity. The presence of the rmtD 16S rRNA methylase gene was confirmed in 66% aminoglycoside-resistant strains. Moreover, presence of both rmtD and blaSPM-1 genes was identified in 61% strains. Loss of OprD porins was observed in 71% strains. In this regard, 66% MBL positive strains and 85% MBL negative strains showed OprD loss. Thus, MBL production and OprD loss contributed to imipenem resistance in P. aeruginosa. Most likely, in 13% (10/76) strains the porin loss was associated to insertion sequences (SI) inserted upstream of the oprD gene. On the other hand, in 11% (9/76) strains the absence of a PCR product targeting the 736/1394 region of the oprD gene, suggested the presence of polymorphisms. The mexA gene was identified in 92% strains, whereas the mexE gene was identified in 82% strains. Results obtained from efflux pump screening by using a combined-disk assay and MIC determination in the presence of reserpine, CCCP e PABN (using levofloxacin, meropenem, aztreonam or imipenem) was not correlated with results obtained from MexAB-OprM and MexEF-OprN overexpression analysis by RT-PCR. In this regard, both combined-disk and MIC assay showed lack of specificity and sensitivity in comparison to RT-PCR. Overexpression of mexA and mexE genes was confirmed in 35% (7/20) MBL-negative and 11% (6/56) MBL-positive strains, respectively, being 7% (4/56) MBL-positive strains overexpressed both genes. The overexpression of MexAB-OprM and MexEF-OprN efflux pumps, as only mechanism of resistance to meropenem and imipenem was observed in 10% (2/20) MBL-negative strains. ERICPCR typing revealed the presence of 24 clusters among 76 imipenem-resistant P. aeruginosa strains (≥ 90% similarity). Conclusion: The convergence of multiple mechanisms of resistance in Pseudomonas aeruginosa seems to be a favorable event for the selection of multiresistant clones endemic in the southeastern region of Brazil.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:59:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1256477 bytes, checksum: f676b1f9aeaea49632e26bd31031dcf4 (MD5) Previous issue date: 2013-03-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Compounds derived from plants or animals have been instrumental in the discovery of anti-infective drugs, and now many synthetic antimicrobial drugs based on structural models of substances of natural origin. Several chemical compounds, natural and synthetic, have been reported as inhibitors of efflux pumps, acting as important additional tools in drug development co-formulated with appropriate antibiotics. In this study were evaluated seven N-Fenylmaleimides (NFM), gently assigned by Dr. Valdir Cechinel Filho (UNIVALI), obtained by organic synthesis. The values of the minimum inhibitory and bactericidal concentrations (MIC and MBC) of N-Fenylmaleimides (NFM), antibiotics and compounds NAB, by the broth microdilution method.Were determined the values of minimum inhibitory concentrations (MIC) of NFM, antibiotics and compounds NAB. In modulation of drug resistance, the MIC of the antibiotic compounds and NAB were determined in the presence and absence of subinibitory concentrations of NFM. Both studies were supplemented with analysis of in silico ADMET parameters. The derivatives 3,4-Cl-NFM, NFM-4-Cl and 4-CH3-NFM showed moderate antibacterial activity with MIC of up to 64 μg/mL in MSSA and MRSA strains. In the assay of modulation of drug resistance, 4-NO2-NFM reduced by up to four times the MIC of the antibiotic tetracycline and erythromycin. The 4-CH3 NFM showed the best results, with a reduction in MIC of the antibiotics tetracycline (up to 4-fold), erythromycin (16-fold), some representatives of fluoroquinolones (up to 4-fold) and compounds NAB (up to 4 times). By reducing the MIC of ethidium bromide, 4-CH3 NFM is considered in fact as a putative inhibitor of the efflux system in bacteria. In the analysis of molecular modeling, derivatives 3,4-Cl-NFM and 4-CH3-NFM, improved antibacterial and modulator compounds respectively, showed a profile with low toxic risk theoretical profile since they are promising to be used in drawing new derivatives more active and safer. The results presented here show that imidic derivatives may be used to potentiate the effect of antimicrobial agents to facilitate reintroduction of antibiotics currently ineffective for the clinical treatment of multiresistant infections. / Compostos derivados de vegetais ou animais têm sido cruciais na descoberta de drogas anti-infecciosas, e atualmente muitas drogas antimicrobianas sintéticas baseiam-se em modelos estruturais de substâncias de origem natural. Diversos compostos químicos, sintéticos e naturais, têm sido relatados como inibidores de bombas de efluxo, atuando como ferramentas adicionais importantes no desenvolvimento de fármacos co-formulados com os antibióticos apropriados. Neste trabalho foram avaliados sete N-Fenilmaleimidas (NFM), cedidas gentilmente pelo Prof. Dr. Valdir Cechinel Filho (UNIVALI), obtidas por síntese orgânica. Foram determinados os valores das concentrações inibitórias mínimas e bactericida (CIM e CBM) de N-Fenilmaleimidas, dos antibióticos e dos compostos NAB, pelo método da microdiluição em placa. Na atividade moduladora de drogas, as CIM dos antibióticos e compostos NAB foram determinadas na presença e ausência de concentrações subinibitórias das N-Fenilmaleimidas. Ambos os estudos foram complementados com análise in silico dos parâmetros ADMET. Os derivados 3,4-Cl-NFM, 4-Cl-NFM e 4-CH3-NFM mostraram atividade antibacteriana moderada, com CIM de até 64 μg/mL em cepas MSSA e MRSA. No ensaio da modulação da resistência a drogas, a 4-NO2-NFM reduziu em até 4 vezes a CIM dos antibióticos tetraciclina e eritromicina. A 4-CH3 NFM apresentou o melhor resultado, com redução da CIM dos antibióticos tetraciclina (até 4 vezes), eritromicina (até 16 vezes), alguns representantes das fluoroquinolonas (até 4 vezes) e compostos NAB (até 4 vezes). Ao reduzir a CIM do brometo de etídio, a 4-CH3 NFM é considerada de fato como inibidor putativo do sistema de efluxo em bactéria. Na análise da modelagem molecular, os derivados 3,4-Cl-NFM e 4-CH3 NFM, os quais apresentaram melhor atividade antibacteriana e moduladora da resistencia, respectivamente, mostraram um perfil com baixo risco tóxico teórico, resultado promissor para serem utilizados no desenho de novos derivados mais ativos e mais seguros. Os resultados aqui apresentaram mostram que derivados imídicos podem ser utilizados para potenciar o efeito de agentes antimicrobianos, de modo a facilitar a reintrodução de antibióticos atualmente ineficazes para o tratamento clínico de infecções multirresistentes.

A resistência aos antibióticos é um problema de saúde pública global com sérias consequências para o tratamento de várias infecções bacterianas. Os fatores de transcrição da família MarR têm sido descritos controlando resistência a antibióticos e vários outros processos em bactérias. Neste trabalho, estudamos mecanismos de resistência a antibióticos em Chromobacterium violaceum, uma bactéria Gram-negativa ambiental que pode atuar como um patógeno oportunista em humanos. A estratégia envolveu a varredura de um painel de treze linhagens mutantes de fatores de transcrição da família MarR de C. violaceum disponíveis, por testes de susceptibilidade a 24 antibióticos. Estes ensaios revelaram que apenas o mutante ?emrR apresentou resistência aumentada ao antibiótico ácido nalidíxico em relação à linhagem selvagem. Esta resistência aumentada do mutante ?emrR ao ácido nalidíxico foi revertida em uma linhagem complementada deste mutante, conforme verificado por ensaios de viabilidade, ensaios de difusão em disco e concentração inibitória mínima (MIC). O fenótipo de diminuída produção de violaceína deste mutante, observado em meio líquido, também foi complementado. Além disso, foi realizado o isolamento de mutantes espontâneos de C. violaceum resistentes a ácido nalidíxico com mutação pontual em emrR. Os ensaios de microarranjo de DNA mostraram que EmrR reprime algumas dezenas de genes, incluindo o operon emrCAB, o qual codifica a bomba de efluxo EmrCAB. Os ensaios de Northern blot confirmaram que o EmrR reprime o operon emrCAB, e que a expressão desta bomba é induzida por salicilato, mas não outros compostos, como ácido nalidíxico ou brometo de etídeo. Os ensaios de alteração de mobilidade eletroforética (EMSA) mostraram que a proteína EmrR purificada se liga diretamente às 8 regiões promotoras de emrR, emrCAB e vários outros genes do regulon EmrR, para exercer uma regulação negativa direta sobre esses genes. Um mutante nulo ?emrCAB foi obtido, mas a ausência desta bomba de efluxo não tornou C. violaceum mais susceptível ao ácido nalidíxico, sugerindo que ela é importante somente em condições nas quais é induzida. Estas condições indutoras talvez incluam estresse oxidativo, uma vez que enzimas antioxidantes são parte do regulon de EmrR e a proteína EmrR formou dímeros covalentes na presença de agentes oxidantes in vitro. Portanto, nossos dados revelam que mutações pontuais ou moléculas como salicilato abolem a atividade repressora do fator de transcrição EmrR sobre o operon emrCAB, levando a superexpressão da bomba de efluxo EmrCAB e aumentando a resistência ao ácido nalidíxico em C. violaceum. / Antibiotic resistance is a global public health problem with serious consequences for the treatment of various bacterial infections. MarR family transcription factors have been described controlling antibiotic resistance and several other processes in bacteria. In this work, we studied mechanisms of antibiotic resistance in Chromobacterium violaceum, an environmental Gramnegative bacterium that can act as a human opportunistic pathogen. The strategy involved a screening of an available collection of thirteen C. violaceum mutant strains of MarR family transcription factors, by susceptibility testing for 24 antibiotics. These assays revealed that only the ?emrR mutant showed increased resistance to the antibiotic nalidixic acid in relation to the wild-type strain. This increased resistance of the ?emrR mutant to nalidixic acid was reversed in a complemented strain of this mutant, as verified by viability, disk diffusion, and minimal inhibitory concentration (MIC) assays. The phenotype of decreased violacein production of this mutant, observed in a liquid medium, was also complemented. In addition, it was performed the isolation of spontaneous mutants of C. violaceum resistant to nalidixic acid with a point mutation in emrR. DNA microarray assays showed that EmrR represses a few dozen of genes, including the emrCAB operon, which encodes the EmrCAB efflux pump. Northern blot assays confirmed that EmrR represses the emrCAB operon and that the expression of this pump is induced by salicylate, but not other compounds, such as nalidixic acid or ethidium bromide. Electrophoretic mobility shift assays (EMSA) showed that the purified EmrR protein binds directly to the promoter regions of emrR, emrCAB and several other genes of the EmrR regulon, to exert a direct negative regulation of these genes. A ?emrCAB null mutant strain was obtained, but the absence of this efflux pump did not make C. violaceum more susceptible to nalidixic acid, suggesting that it is important only under conditions in which it is induced. These inducing conditions may include 10 oxidative stress since antioxidant enzymes are part of the EmrR regulon and the EmrR protein has formed covalent dimers in the presence of oxidizing agents in vitro. Therefore, our data reveal that point mutations or molecules such as salicylate abolish the repressive activity of the EmrR transcription factor on the emrCAB operon, causing overexpression of the EmrCAB efflux pump and increasing the resistance to nalidixic acid in C. violaceum.