Tuberculosis, caused by Mycobacterium tuberculosis (Mtb), remains a debilitating disease that affects the health of millions annually. Understanding its ability to persist within host and resist eradication by antibiotics is of utmost importance in the effort to develop new interventions. This study will focus on the transcriptional activator WhiB7 and its regulation of the multidrug Tap efflux pump encoded by Rv1258c. WhiB7 is thought to respond to redox stress induced by antibiotics and a variety of in vivo stresses by activating multiple genes including Rv1258c. Much remains to be determined regarding the role of WhiB7 and downstream genes in Mtb virulence and drug resistance. We will create a tool for studying WhiB7-mediated gene regulation by engineering a strain of the nonpathogenic bacterium Msm expressing the mCherry fluorescent protein controlled by the Rv1258c promoter. Knocking out the native WhiB7 gene in Msm via homologous recombination will allow clear introduction of wild type and mutant versions of Mtb WhiB7. Changes in the fluorescent activity of Rv1258c promoter fusion to mCherry will indicate the effects of WhiB7 mutagenesis. Secondly, we can also use this system to confirm additional genes identified by microarray analysis that are potentially regulated by WhiB7. This will be done by cloning other promoters in front of mCherry in the Msm strain containing wild-type Mtb WhiB7. Understanding WhiB7’s role in Mycobacterium tuberculosis macrophage survival and antibiotic resistance may provide new strategies for developing drugs that can lead to a cure.

El objetivo central del presente trabajo de Tesis Doctoral fue restablecer in vitro la susceptibilidad antimicrobiana de cepas comensales de Escherichia coli (con fenotipo multirresistente-MDR-) aisladas de explotaciones pecuarias, mediante la asociación de diferentes antimicrobianos con el inhibidor de bombas de eflujo 1-(1-naphthylmethyl)-piperazine (NMP). De esta manera, se pretende contribuir al desarrollo de planes de dosificación de máxima eficacia antimicrobiana minimizando el riesgo de emergencia y diseminación de resistencia bacteriana; permitiendo así la obtención de productos de origen animal de excelencia sanitaria, en función de la correcta interpretación de los parámetros farmacocinéticos/farmacodinámicos (modelización PK/PD) para una correcta dosificación, del mecanismo de resistencia y del eventual bloqueo de éste último. Se obtuvieron muestras de materia fecal mediante hisopado rectal de vacas en ordeñe, terneros y animales de compañía, pertenecientes a tambos de la provincia de Buenos Aires; así como también de pozos sépticos, agua de consumo y bombas estercoleras. Se determinaron los perfiles de sensibilidad, mediante el método estandarizado de Kirby-Bauer de difusión en agar, frente a ocho antimicrobianos a todas las cepas de E.coli aisladas. Se hallaron diez cepas de E. coli multirresistentes a partir de los animales muestreados en el estudio de tipo transversal. Se emplearon cepas isogénicas de E. coli con diferentes grados de expresión de bombas de eflujo como control de calidad (AG100A con deleción total de bombas de eflujo, AG100 como cepa “normal” y AG112 con sobreexpresión de bombas). Se determinó la concentración inhibitoria mínima (CIM) y la concentración bactericida mínima (CBM) de florfenicol, ciprofloxacina, tetraciclina y ampicilina por el método de microdilución seriada en caldo Luria-Bertani (LB) con y sin NMP. Para la determinación de las interacciones entre los tres antimicrobianos seleccionados (florfenicol, ciprofloxacina y tetracilina) y el inhibidor de bombas se calculó el Índice de Concentración Inhibitoria Fraccionaria (CIF) a fin de evaluar la manifestación o no de efecto sinérgico. Para evaluar la cinética de muerte bacteriana se realizaron curvas de muerte bacteriana de las cepas de referencia y las cepas de campo MDR con y sin NMP. Con los datos obtenidos se realizó el análisis estadístico correspondiente. Por último, a partir de la información farmacodinámica obtenida se realizó una modelización farmacocinética/farmacodinámica (PK/PD), para lo cual se utilizaron datos obtenidos de estudios farmacocinéticos de florfenicol, danofloxacina y oxitetraciclina realizados previamente por el grupo de investigación de la Cátedra de Farmacología. Se aislaron cepas resistentes y multirresistentes con altos niveles de resistencia frente a tetraciclina y ampicilina. Todas las combinaciones de resistencia múltiple siempre incluyeron en su perfil a la tetraciclina. El NMP asociado a ampicilina tuvo un efecto nulo tanto en las cepas isogénicas como en las de campo. Sin embargo, ciprofloxacina, florfenicol y tetraciclina, demostraron ser claros sustratos de las bombas. Se evidenció la ocurrencia de sinergismo de potenciación ya que con una concentración de antimicrobiano varias veces inferior a la de su CIM, se logró un efecto antibacteriano mejorado con la incorporación de NMP. Se comprobó que es posible disminuir la concentración de los antimicrobianos -florfenicol, ciprofloxacina y tetraciclina- con la incorporación de NMP, sin modificar de manera importante la “cinética de muerte bacteriana”, tanto en las curvas de muerte de las cepas de referencia como en las cepas problema. En cuanto a la relación PK/PD, en la cepa AG112 se mejoraron notablemente los parámetros predictores de eficacia con la adición del inhibidor, con la consecuente disminución de la concentración de los antimicrobianos. Resulta prometedor el efecto de la combinación de un fármaco inhibidor de bombas de eflujo como coadyuvante de aquellos antimicrobianos sustratos de las bombas de eflujo sobreexpresadas como mecanismo inespecífico de resistenca bacteriana.

Burkholderia pseudomallei est l’agent causal de la mélioïdose, une maladie tropicale endémique dans le Nord de l’Australie et en Asie du Sud-Est. Nous avons analysé le système d’efflux, mécanisme majoritairement impliqué la multi-résistance aux antibiotiques. Nous avons chercher à identifier des mutations dans les pompes d’efflux et des modulation de l’expression de ces dernières afin d’expliquer ces phénotypes de résistance. Les techniques de séquençage de l’ADN et de transcriptomique par RT-qPCR nous ont permis d’identifier deux mécanismes chez des souches cliniques. Un mécanisme transitoire responsable d'une résistance croisée du Cotrimoxazole, avec les quinolones, et le chloramphénicol, pour lequel nous suspectons une modulation de l’expression de l’efflux. Le second, impliqué dans la résistance au méropénème, par surexpression de l'efflux suite à une mutation dans le régulateur de la pompe AmrAB-OprA.Dans un second axe de recherche, nous avons également criblé plusieurs molécules afin d'identifier des candidats inhibiteurs de l'efflux, dérivant de la famille des phénothiazines et capables de restaurer une sensibilité aux antibiotiques. Nous avons analysé l’impact de ces molécules sur des souches modèles de multi-résistance (Burkholderia thailandensis) et sur des souches cliniques et environnementales de B. pseudomallei. Ces molécules sont capables d’impacter l’expression de l’efflux, mais nous pensons que le mécanisme majeur d’inhibition de cette famille de molécules reste l’entrée en compétition avec les antibiotiques efflués. Nous avons identifié une molécule, AST17, capable de restaurer la sensibilité au Cotrimoxazole, ainsi qu'aux quinolones. / Burkholderia pseudomallei is thecausal agent of melioidosis, a tropical disease, endemic in Notrhern Australia and South-East Asia. We have analyzed efflux systeme, known to be one of the main mecanism implicated in antibiotic resistance phenotypes. We have looked for mutations in efflux pumps and for transient modulations of the efflux pumps expression, that could explain resistance phenotypes. Whole genome sequencing and a the targeted method of RT-qPCR allowed us to identified two mecanisms in clinical strains. A transient mecanism, responsible of a cross-resistance to Cotrimoxazole, quinolones and chloramphenicol, and we suspect an implication of modulation of efflux. The second one is implicated in meropenem resistance by an overexpression of the AmrAB-OprA efflux pumps, due to a mutation of its regulator. In a second time, we also have screened several compounds, all derivated from phenothiazines, in order to identify efflux pump inhibitors for a restoration of the antibiotic susceptibility. We have analyzed the impact of these molecules in multi-resistant strain models, and on several clinical and environnemental strains. These molecules are able to modulate efflux pumps expression, however, we think that the main inhibition mecanism of these derivatives is about a competition between the molecule and the antibiotics. We have identified one molecule, AST17, that is able to restore Cotrimoxazole and quinolones susceptibilities.

L’efflux actif, qui permet aux bactéries d’exporter les antibiotiques vers le milieu extérieur est l’un des mécanismes majeurs de résistance aux antibiotiques. L’une des pompes d’efflux de Pseudomonas aeruginosa, MexA-MexB-OprM, est constituée de trois protéines : i) MexA, une protéine membranaire de fusion qui se trouve dans le périplasme ; ii) MexB qui se trouve dans la membrane interne et qui reconnaît l’antibiotique et initie son transport grâce à la force protomotrice et iii) OprM un canal qui se trouve dans la membrane externe. Durant ma thèse, j’ai mis au point un test fonctionnel pour MexA et MexB. Ce test est basé sur la coreconstitution de ces protéines avec la bactériorhodopsine, une protéine membranaire qui génère un gradient de proton après activation par la lumière. L’activité de MexB est suivie de manière indirecte via la mesure du pH. En mesurant le pH à l’intérieur des liposomes, on peut connaître l’activité de MexB puisque ce dernier utilise la force protomotrice pour transporter ses substrats. Une mesure fiable du pH peut être obtenue grâce à la pyranine dont la fluorescence varie avec le pH. Grâce à ce test, j’ai prouvé que MexB possède une activité basale qui ne dépend pas de la présence de substrat et que l’activité de MexB devient optimale quand cette dernière est reconstituée en présence de MexA. Dans un deuxième temps, j’ai mis au point un test fonctionnel pour la pompe d’efflux entière. Pour cela, je prépare deux types distincts de protéoliposomes. Dans le premier type de liposome, j’encapsule de la pyranine, (pour suivre l’activité de MexB) et un substrat de MexB qui est un agent intercalant de l’ARN. Ce substrat est faiblement fluorescent dans un environnement aqueux et fortement fluorescent lorsqu’il est intercalé dans l'ARN. MexB et MexA sont reconstitués dans ces liposomes. Dans le deuxième type de liposomes, je reconstitue OprM et j’encapsule de l’ARN. Ces deux types de liposomes sont alors mélangés. Lorsque la pompe s’assemble et qu’il y a un transport actif à travers cette dernière, deux phénomènes sont observés: la diminution de la fluorescence de la pyranine (car MexB fait entrer des protons dans le premier type de liposome pour transporter le substrat) et l’augmentation de la fluorescence du substrat car ce dernier s’intercale dans l’ARN se trouvant dans le deuxième type de liposome. En mélangeant les deux types de liposomes, j’obtiens une preuve de la reconstitution in vitro de la pompe entière et j’ai mis en évidence qu’OprM s’ouvre en présence de MexA et MexB et que sa présence augmente l’activité de MexB. / Among the various mechanisms developed by the bacteria to counter to the effect of antibiotics, active efflux is on the front line. In Pseudomonas aeruginosa, a Gram negative bacteria, efflux transporters are organized as multicomponent systems where MexB, the pump located in the inner membrane, works in conjunction with MexA, a periplasmic protein, and OprM, an outer membrane protein. MexB is a proton motive force-dependent pump with broad substrate specificity. During my PhD, I have designed an original activity assay for MexB and MexA. The pump is coreconstituted into proteoliposomes together with bacteriorhodopsin (BR), a light-activated proton pump. In this system, upon illumination with visible light, the photo-induced proton gradient created by the BR is shown to be coupled to the active transport of substrates through the pump. The activity of MexB is monitored indirectly. Since MexB uses the protomotive force to transport antibiotics, one can determine substrate transport though MexB by monitoring the pH inside the liposomes. For that purpose, pyranine, a fluorescent probe whose fluorescence yield increases with increasing pH, is encapsulated inside the liposomes. This test makes the investigation of the pump possible. In the absence of MexA, MexB has a basal activity which is not substrate-dependent. Once MexB is reconstituted together with MexA, its activity is specific and substrate-dependent. Then I worked on the reconstitution of the whole efflux pump. For this, I prepare two different kinds of liposomes: i) Liposomes with reconstituted MexA and MexB in which pyranine and a nucleic acid intercalating agent are encapsulated, ii) Liposomes with reconstituted OprM and encapsulated RNA. The activity of MexB is monitored thanks to the addition of EthB, a substrate of MexB, that is poorly fluorescent in aqueous medium and highly fluorescent when intercalated into RNA. Upon generation of a pH gradient, I observe two concomitant phenomena: the decrease of pyranine fluorescence, as MexB is using protons to transport the substrate, and the increase of the fluorescence of the RNA intercalating agent as a result of its interaction with RNA. I have successfully assembled the efflux pump and monitored transport through it from one liposome to the other. I have demonstrated that OprM needs to interact with MexA and MexB in order to open and that MexB activity is accelerated when the pump is assembled.

<p dir="ltr">Tuberculosis remains a global health challenge, ranking as the second leading cause of mortality worldwide in 2022. The resilience of <i>Mycobacterium tuberculosis</i>, the causative agent of tuberculosis, is enhanced by the high expression of efflux pumps that confer antibiotic tolerance and the formation of biofilms that confer resistance to antibiotics. Carbon nanomaterials (CNMs) exhibit a broad-spectrum of antibacterial efficacy, making them promising candidates for combating drug-resistant bacterial strains. The effects of the novel carbon allotropes called fullertubes (C₉₀) on any living cell have not been studied. In our study, we employed <i>Mycobacterium smegmatis</i> as a model organism for <i>M. tuberculosis</i> and exposed it to fullertubes and fullerenes. We explored the impact of these CNMs on efflux activity and biofilm formation through biochemical assays like ethidium bromide transport assay and crystal violet assay. We also investigated their impact on lipid biosynthesis associated with log-phase growth and biofilm formation using metabolic radiolabeling studies. We also investigated the effects of the efflux pump inhibitors (EPIs) piperine, berberine, 1-(1-naphthylmethyl)-piperazine and thioridazine on efflux activity, biofilm formation, and lipid biosynthesis associated with log-phase growth and biofilm formation in <i>M. smegmatis.</i> We utilized metabolic radiolabeling methods using ¹⁴C-palmitic acid and ¹⁴C-acetic acid which are precursors of lipid biosynthesis and analyzed the lipids by silica-thin layer chromatography and autoradiography. Our studies revealed that CNMs do not influence efflux activity. However, efflux pump inhibitors effectively block efflux activity in <i>M. smegmatis</i>. Biofilm formation was decreased by CNMs and EPIs. In biofilm cells, fullertubes increased the incorporation of radiolabeled ¹⁴C-palmitic acid into glycopeptidolipids on the cell surface as well as inside the cell. Piperine and berberine affected the incorporation of the radiolabels into lipids such as trehalose monomycolate, phosphatidylethanolamine and cardiolipin in planktonic and biofilm cells. Our study provides insights into the diverse effects of CNMs and efflux pump inhibitors on <i>M. smegmatis</i>.</p>

Pseudomonas aeruginosa est une bactérie Gram-négative qui présente une grande résistance aux antibiotiques, lui permettant de sévir dans le milieu hospitalier en infectant plus particulièrement les patients immunodéprimés. Cette résistance est principalement due au système d’efflux membranaire MexAB-OprM, capable d’exporter les antibiotiques en dehors de la cellule. Cette pompe à efflux est composée de trois protéines, MexA, MexB et OprM, incorporées dans les membranes internes et externes de la paroi bactérienne. Les structures de MexA, OprM et AcrB -une protéine présente chez E. coli, homologue de MexB- ont été déterminées individuellement par cristallographie des rayons X. Cependant, la structure du complexe entier, regroupant les trois protéines en interaction, ainsi que le mécanisme de cette pompe font toujours défaut. Le renforcement de nos connaissances structurales et fonctionnelles est donc capital pour lutter plus efficacement contre ces bactéries, par de nouvelles stratégies médicamenteuses. Ce travail porte sur l’étude de la structure et de la stœchiométrie de l’assemblage des protéines OprM et MexA au sein d’une membrane lipidique. La caractérisation du complexe OprM/MexA a été réalisée à l’aide de nouvelles techniques de caractérisation physico-chimique des surfaces, telle que la Microbalance à Cristal de Quartz avec Mesure de Dissipation (QCM-D), et par des méthodes d’imagerie, telles que la Cryo-Microscopie Electronique en Transmission (CryoMET) et la Cryo-Tomographie Electronique (CryoTE). En QCM-D, les mesures d’interaction entre OprM et MexA ont été réalisées sur support solide en contrôlant l’orientation d’OprM placée dans un environnement lipidique. Après ajout de la protéine MexA, la formation de complexes OprM/MexA a été mise évidence. Pour comprendre l’organisation de ce complexe, nous avons procédé à une étude comparative de l’organisation des protéines OprM, MexA et du complexe OprM/MexA incorporés dans une membrane lipidique, par CryoMET. Trois types d’organisation, respectivement spécifiques d’OprM, de MexA et du complexe OprM/MexA, ont été mis en évidence. Une analyse structurale de ces trois différents assemblages, pris en sandwich entre deux membranes lipidiques, a été menée par CryoTE. La reconstitution de la protéine OprM conduit à la formation de protéoliposomes, dû à des interactions intervenant entre les protéines OprM au niveau de leurs hélices périplasmiques. La protéine MexA s’organise sous forme d’une structure annulaire de 13 nm de hauteur au sein des membranes lipidiques, et d’une structure plus complexe de 26 nm de hauteur, résultant de l’empilement tête-bêche de deux structures annulaires de 13 nm. Ce travail révèle les dimensions exactes de l’assemblage formé par MexA, et permet de localiser à proximité des membranes les domaines non résolus dans la structure cristallographique. La reconstitution du complexe OprM/MexA révèle une disposition régulière des deux protéines dans les membranes lipidiques. Au sein des complexes, les protéines OprM sont présentes sous forme de trimères. Dans la membrane opposée, à l’aplomb d’une molécule d’OprM, MexA ne forme pas une structure annulaire similaire à celle décrite précédemment, indiquant un état d’oligomérisation différent de celui observé dans les assemblages MexA. Les densités de MexA sont compatibles avec la présence de quelques molécules de MexA. Cependant des structures annulaires de MexA, positionnées à l’aplomb de trois trimères d’OprM sont visibles. Notre étude montre que MexA adopte des structures oligomériques spécifiques en fonction de ses interactions avec les membranes lipidiques ou avec son partenaire OprM. / The structure determination of membrane protein in lipid environment can be carried out using cryo electron microscopy combined with the recent development of data collection and image processing. We describe a protocol to study assemblies or stacks of membrane protein reconstitued into a lipid membrane using both cryo electron tomography and single particle analysis which is an alternative approach to electron crystallography for solving 3D structure. We show the organization of the successive layers of OprM molecules revealing the protein-protein interactions between OprM molecules of two successive lipid bilayers.

Si les antibiotiques ont amélioré le pronostic des maladies infectieuses, l’apparition de résistances importantes et les manipulations génétiques volontaires peuvent faire craindre l’émergence de pathogènes très virulents et résistants aux antibiotiques recommandés. Aussi, la multidrug résistance (MDR) est devenue un problème majeur pour traiter des infections impliquant des bactéries à Gram-négatif. La surexpression des mécanismes d’efflux contribue largement au phénotype de multi-résistance aux antibiotiques et l’inhibition de ces mécanismes intéresse donc de plus en plus le monde de la recherche.Les phénothiazines font partie des molécules les plus prometteuses du 20e siècle. La présence d’un substituant en position C-2 sur le noyau tricyclique et celle d’une chaine alkyl aminée en position N-10 se sont révélées être critiques pour des activités de type neuroleptique, antihistaminique et anthelminthique. Une activité anti-MDR a également été mise en évidence, notamment contre les cancers et la tuberculose. Le mécanisme par lequel ces molécules inhiberaient l’efflux est cependant encore mal connu. Différents dérivés de la phénothiazine ont été synthétisés afin de comprendre ce mécanisme et de dégager les propriétés physico-chimiques mises en jeu chez Burkholderia pseudomallei. Cette bactérie à Gram-négatif, responsable de la mélioïdose, est classée parmi les agents potentiels du bioterrorisme. Elle est en effet extrêmement pathogène et présente une sensibilité très réduite à une majorité de classes d’antibiotiques. L’activité des phénothiazines a été évaluée par la technique Etest® sur Burkholderia thailandensis, modèle d’étude non-pathogène. / If antibiotic drugs improved the prognosis of infectious diseases, the appearance of antimicrobial resistance and deliberate genetic modifications could be followed by the worrying emergence of highly virulent pathogens resistant to usual antibiotics. Thus, Multi-Drug Resistance (MDR) became a major problem to treat infections involving Gram negative bacteria. The overexpression of efflux mechanisms contributes to a great extent to antibiotic resistance and the inhibition of these mechanisms increasingly interest research areas.Phenothiazines are the most promising molecules of the 20th century. The presence of substituent in C-2 position on the tricyclic structure and the one of alkyl amino chain in N-10 position proved their critical activity as neuroleptic, antihistaminic and antihelmintic drugs. An anti-MDR activity has also been put into evidence against cancers and tuberculosis, but the mechanism by which molecules would inhibit efflux is not well known yet. Different phenothiazine derivatives have been synthesized in order to better understand this mechanism and to draw the physicochemical properties involved in Burkholderia pseudomallei. This Gram negative bacterium is responsible of melioidosis and classified as potential bioterrorism infectious agent. This bacterium is indeed extremely pathogenic and has a very low susceptibility to most classes of antibiotics. The activity of phenothiazine derivatives was evaluated using the Etest® method in Burkholderia thailandensis, the non-pathogenic study model.

La glycoprotéine P ou Pgp est une protéine de transport transmembranaire qui a pour rôle principal d'évacuer hors des cellules les xénobiotiques et les toxines. Elle agit comme une pompe à efflux et est surexprimée par certaines cellules cancéreuses. Ainsi, via ce mécanisme, les cellules tumorales peuvent devenir résistantes aux antitumoraux et conduire à l'échec des traitements lors de la chimiothérapie anticancéreuse. Aussi, la modulation de l'activité de cette protéine peut être un des moyens permettant l'amélioration des traitements anticancéreux. La Pgp possède plusieurs sites de fixation de substrats dont deux sont relativement proches spatialement : un site à stéroïdes et un site à ATP permettant d'hydrolyser l'ATP, source d'énergie nécessaire au fonctionnement de la Pgp. Notre objectif a été de synthétiser des modulateurs bivalents stéroïdes/bras/nucléosides. Pour cela, nous avons dans un premier temps préparé des analogues de bases puriques et plus particulièrement des didéazapurines, les 5- et 6-azaindoles et les trioxopyrrolopyridines correspondant puis effectué la glycosylation de ces derniers. Dans un second temps, des modulateurs stéroïdiens ont été synthétisés : plusieurs ont montré une bonne activité modulatrice de la Pgp. Enfin, des bras polyéthylènes glycols de longueurs variables ont été reliés à l'adénine pour être ensuite fixés aux stéroïdes via une fonction amide / P-glycoprotein Pgp is a transmembrane transporter protein that protects cells from potentially toxic exogenous compounds. This protein acts as a molecular pump and is overexpressed in cancer cells. So via that mechanism, tumor cells exhibit intrinsic or acquired cross-resistance to diverse chemotherapeutic agents, resulting in the failure of chemotherapy for some cancers. The modulation of the efflux activity of that protein can be one of the mean that could increase anticancer treatments efficiency. Pgp has different substrates sites, two of which are spatially close : the steroid site and the ATP site, the latter is in charge of ATP hydrolysis which give the required energy for the Pgp efflux activity. Our goal was to synthesize bivalent modulators steroids/linker/nucleosides. First we have obtained purine bases analogues and particularly didéazapurines such as 5- and 6-azaindoles and the corresponding trioxopyrrolopyridines, then we have carried out the glycosylation of those compounds. Then, steroids modulators have been synthesized : some of them have shown a good modulation activity toward Pgp. Finally, polyethylene glycols chains with different length have been grafted on adenine so that they could be attached to the steroids via an amide function

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Antimicrobial resistance is considered a serious public health problem worldwide and complicates the treatment of infections caused by resistant microorganisms. The carbapenems are antimicrobial agents considered the last resource for treatment of severe infections caused by Klebsiella pneumoniae and the resistance to β-lactams can result in the accumulation of different resistance mechanisms (carbapenemases, efflux pump and loss of porins). This study aimed to evaluate multiple resistance mechanisms in 27 clinical isolates of K. pneumoniae resistant to carbapenems coming from the University Hospital of Santa Maria-RS from July 2013 to August 2014. These isolates were evaluated the susceptibility profiles through broth microdilution against ciprofloxacin, imipenem, ertapenem, meropenem, cefepime, ceftazidime and cefoxitin. Carbapenemase detection was performed through phenotypic tests with combined disc test with phenylboronic acid (AFB) and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and Blue-Carba test. In addition, genotypic tests to detect genes enconding carbapenemase were performed. Efflux pump was evaluated by broth microdilution together with efflux pump inhibitor and loss of porins were evaluated by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). High levels of resistance verified by the minimum inhibitory concentration (MIC) 50 and 90 for ciprofloxacin (64 and 128μg/mL), imipenem (32 to >128μg/mL), ertapenem (>128 and >128μg/mL), meropenem (128 and >128 μg/mL), cefepime (>128 and >128 μg/mL), ceftazidime (64 and 128μg/mL) and cefoxitin (128 and >128 μg/mL), respectively. In the resistance through carbapenemases production, 89% of the clinical isolates showed blaKPC gene and no clinical isolated showed genes encoding the metallo- β-lactamases. It was observed that the Blue-Carba test and combined disc test with AFB showed 100% concordance, while the combined disc test with EDTA showed high number of false positive (48%) when compared with genotypic test. Four isolates showed phenotypic profile consistent with the presence of efflux pump and all clinical isolates had lost one or both porins, being that in three isolated, this was the only resistance mechanism found. In 14% of the isolates can observe simultaneously observe the presence of three resistance mechanisms. Consequently, it is of fundamental scientific interest that studies are conducted in order to investigate and understand the mechanisms involved in resistance to carbapenems in order to assist strategies of prevention and infection control. / A resistência aos antimicrobianos é considerada um grave problema de saúde pública em âmbito mundial e dificulta o tratamento de infecções causadas por microrganismos resistentes. Os carbapenêmicos são os antibacterianos considerados último recurso para o tratamento de infecções graves causadas por Klebsiella pneumoniae e a resistência a esse grupo de β-lactâmicos pode resultar da acumulação de diferentes mecanismos de resistência (carbapenemases, bomba de efluxo e perdas de porinas). Este trabalho teve como objetivo avaliar os múltiplos mecanismos de resistência de 27 isolados clínicos de K. pneumoniae resistente a carbapenêmicos oriundos do Hospital Universitário de Santa Maria-RS no período de julho de 2013 a agosto de 2014. Foram avaliados os perfis de suscetibilidade desses isolados através de microdiluição em caldo frente aos antimicrobianos ciprofloxacino, imipenem, ertapenem, meropenem, cefepima, ceftazidima e cefoxetina. A detecção de carbapenemases foi realizada através de testes fenotípicos com a utilização do disco de antimicrobiano associado com os inibidores ácido fenilborônico (AFB) e ácido etilenodiamino tetra-acético (EDTA) e através do teste Blue-Carba. Também foram realizados testes genotípicos para detectar os genes que codificam as carbapenemases. Bombas de efluxo foram avaliadas através de microdiluição em caldo juntamente com inibidor de bomba de efluxo e a perda de porinas foi avaliada pela eletroforese em gel de sulfato de dodecilo de sódio-poliacrilamida (SDS-PAGE). Altos níveis de resistência foram verificados nesses isolados pela concentração inibitória mínima (CIM) 50 e 90 para ciprofloxacino (64 e 128μg/mL), imipenem (32 e >128μg/mL), ertapenem (>128 e >128μg/mL), meropenem (128 e >128 μg/mL), cefepima (>128 e >128μg/mL), ceftazidima (64 e 128μg/mL) e cefoxitina (128 e >128 μg/mL), respectivamente. Na resistência através da produção de carbapenemases, 89% dos isolados apresentaram o gene blaKPC e nenhum isolado apresentou genes que codificam as metalo-β-lactamases. Foi observado que os testes Blue-Carba e disco combinado com AFB apresentaram 100% de concordância, enquanto o teste de disco combinado com EDTA apresentou elevado número de falso-positivos (48%) quando comparados com o teste genotípico. Quatro isolados apresentaram perfil fenotípico compatível com a presença de bomba de efluxo e todos os isolados apresentaram perda de uma ou ambas porinas, sendo que em três isolados, esse foi o único mecanismo de resistência encontrado. Em 14% dos isolados pode-se observar concomitantemente a presença dos três mecanismos de resistência. Devido ao exposto, é de fundamental interesse científico que estudos sejam realizados para investigar e compreender os mecanismos envolvidos na resistência aos carbapenêmicos, a fim de auxiliar em estratégias de prevenção e controle de infecção.

Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2016-03-30T13:03:49Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 8147215 bytes, checksum: 55ceb3d471bad1f7580ba3350ee86625 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-30T13:03:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 8147215 bytes, checksum: 55ceb3d471bad1f7580ba3350ee86625 (MD5) Previous issue date: 2015-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The Genus Pilosocereus belonging to the Cactaceae family stands out for having the highest number of species, being 35 species distributed from Mexico to Paraguay, being Brazil the country with the greatest number of species distributed among different environments, including caatingas, salt marshes and rocky fields. The species Pilosocereus pachycladus F.RITTER, popularly known as "Facheiro" is used in folk medicine against prostate inflammation. The pioneer phytochemical study of this specie led to the isolation and identification of twelve substances which are: an alcohol (decanol), two fatty acids (palmitic acid and Pp-8b), two porphyrinic substances (Phaeophytin a and Phaeophytin a hydroxylated), five steroids (β -sitosterol, stigmasterol, ergosterol, glycosylated β-sitosterol and glycosylated stigmasterol), a phenolic aldehyde (syringaldehyde) and a phenolic acid (p-hydroxyphenylacetic acid); two substances are unprecedented in Cactaceae family and nine new in Pilosocereus genre. An microbiological assessment of specie Pilosocereus pachycladus against strains of bacteria and fungi showed no antimicrobial activity directly but a complementary study for inhibition of efflux pump found that this specie may act as a source of natural products that modulate multidrug resistance in bacteria and substance identified as syringaldehyde (Pp-6) can served as a promising molecule to enhance the antibiotic activity against the efflux pump. / O gênero Pilosocereus pertencente à família Cactaceae se destaca por possuir o maior número de espécies, com 35 exemplares distribuídos desde o México até o Paraguai, sendo o Brasil o país com o maior número de espécies distribuídas em diferentes ambientes, incluindo caatingas, restingas e campos rupestres. A espécie Pilosocereus pachycladus F. RITTER, conhecido como "Facheiro", é utilizada pela medicina popular contra inflamação prostática. O estudo fitoquímico pioneiro desta espécie levou ao isolamento e identificação de doze substâncias sendo elas: um álcool (decanol), dois ácidos graxos (ácido palmítico e Pp-8b), duas substâncias porfirínicas (feofitina a e feofitina a hidroxilada), cinco esteroides (β-sitosterol, stigmasterol, ergosterol, β-sitosterol glicosilado, stigmasterol glicosilado), um aldeído fenólico (Siringaldeído) e um ácido fenólico (ácido p-hidroxifenilacético); duas sustâncias são inéditas na família Cactaceae e nove inéditas no gênero Pilosocereus. Uma avaliação microbiológica da espécie P. pachycladus frente a cepas de bactérias e fungos não revelou atividade antimicrobiana direta porém um estudo complementar frente a inibição da bomba de efluxo revelou que esta espécie poderá atuar como uma fonte de produtos naturais que modulam a resistência bacteriana a múltiplas drogas e a substância identificada como Siringaldeído (Pp-6) atuou como molécula promissora para potencializar a atividade antibiótica frente à bomba de efluxo.