L'îlot génomique Salmonella Genomic Island 1 (SGI1) est un élément intégratif et mobilisable, support de nombreux gènes de résistance aux antibiotiques, et identifié chez de nombreux genres bactériens. Le transfert de SGI1 requiert spécifiquement la présence d'un plasmide conjugatif du groupe d'incompatibilité IncA/C. Les régulateurs globaux AcaCD des plasmides IncA/C activent l’excision de SGI1 qui, une fois sous forme d’un intermédiaire extrachromosomique circulaire, va pouvoir être transféré en utilisant la machinerie de conjugaison encodée par les plasmides IncA/C (mobilisation conjugative en trans). Depuis la description de SGI1, plusieurs études ont relaté une apparente stabilité de SGI1 au cours des générations bactériennes. Cependant, des observations préliminaires indiquaient des difficultés de cohabitation entre SGI1 et les plasmides IncA/C. L’objectif de ce travail était d’étudier la stabilité de SGI1 et sa compatibilité avec les plasmides conjugatifs IncA/C dont dépend sa mobilité. L’opéron putatif S026- S025 de SGI1 a été identifié comme constituant un système Toxine-Antitoxine (TA) qui a été appelé sgiAT. Le rôle de ce système TA dans la stabilité de SGI1 a été mis en évidence en présence d'un plasmide IncA/C. De plus, l’incompatibilité entre SGI1 et les plasmides IncA/C a été démontrée expérimentalement pour la première fois. La stabilité de SGI1 est liée à son intégration chromosomique. Cependant, lorsque SGI1 est excisé du chromosome et donc vulnérable (il peut être perdu), c’est-à-dire en présence d’un plasmide IncA/C, le système TA sgiAT joue un rôle important dans le maintien de SGI1 dans les populations bactériennes. / The multidrug resistance Salmonella Genomic Island 1 (SGI1) is an integrative mobilizable element identified in several enterobacterial pathogens. This chromosomal island requires specifically the presence of a conjugative IncA/C plasmid to be excised and transfered by conjugation (mobilization in trans). Preliminary observations suggest stable maintenance of SGI1 in the bacterial host but paradoxically also incompatibility between SGI1 and IncA/C plasmids. Here, using a Salmonella enterica serovar Agona clonal bacterial population as model, we demonstrate that a Toxin-Antitoxin (TA) system encoded by SGI1 plays a critical role in its stable host maintenance when an IncA/C plasmid is concomitantly present. This system, designated sgiAT for Salmonella genomic island 1 Antitoxin and Toxin respectively, thus seems to play a stabilizing role in a situation where SGI1 is susceptible to be lost through plasmid IncA/C-mediated excision. Moreover and for the first time, the incompatibility between SGI1 and IncA/C plasmids was experimentally confirmed.

I denna rapport undersöks hur mängden organiskt kol, TOC (Totalt organiskt kol), varierar i tid och rum i Mälarens avrinningsområde, samt vad det är som styr TOC-halten i Mälaren. Det är viktigt att förstå dynamiken hos TOC i Mälaren och i dess avrinningsområde eftersom ökat TOC i vattnet påverkar vattenkvaliteten och orsakar problem vid beredning av dricksvatten. TOC kan bland annat reagera med klor/UV-ljus och bilda cancerframkallande ämnen. Det kan också öka antal mikrober i vattnets distributionssystem. Arbetet omfattar analys av samband mellan elementen, transportberäkningar per ytenhet av elementen till Mälaren och en modelleringsansats för ett av avrinningsområdena. Rapporten innehåller även en jämförelse mellan de olika vattenföringsmodellerna samt uppmätt vattenföring för analys av eventuella systematiska skillnader mellan dessa som påverkar beräkningen av TOC och de andra elementens transport till Mälaren. Analysen av sambanden mellan variablerna TOC (mg/l), kaliumpermanganat förbrukning (KMnO4, mg/l), absorbans_F (F=filtrerad), järn (mg/l), mangan (mg/l) och SO4_IC (sulfat mätt med hjälp av jonkromatografi, mg/l), visade att vissa av dessa variabler är korrelerade med varandra. TOC mot KMnO4 och TOC mot absorbans_F hade de bästa anpassningarna med respektive R2- värden 0,65 och 0,59 och p-värden <0,001. Årsnederbörd är positivt korrelerad med TOC per ytenhet för Kolbäcksån med R2-värde 0,63 och p-värde <0,01, vilket innebär att sambandet är signifikant. Ökad årsnederbörd leder till ökad tillförsel av TOC till Mälaren. Det finns däremot inget signifikant samband mellan TOC-transport per ytenhet och årsmedeltemperatur. Arealflödesberäkningar tyder på att den största tillförseln av TOC- transport per ytenhet kommer från den nordöstra delen av Mälaren. Fyrisån står för den största tillförseln av TOC. Hydrologiska, kemiska och meteorologiska data inkluderades i modeller för att kunna skatta TOC-halten i Mälaren. Temperatur-, evapotranspirations- och nederbördsdata användes i en hydrologisk modell, HBV- modellen, för att simulera vattenföringen från avrinningsområdet. Sedan användes en processbaserad modell, INCA- C, som drivs av hydrologisk data och beräknade grundvattenbildning och markfuktighet för att simulera tidsmässiga mönster i TOC. Invariablerna till INCA-modellen, markfuktigheten och HER (grundvattenbildning), simulerades med hjälp av HBV- modellen. Dessa modeller tillämpades i Kolbäcksån (ett av Mälarens största avrinningsområden). Modelleringen av Kolbäcksåns TOC- halt resulterade i en modell som anpassade dynamiken mellan 1996 och 2009, men missar den mellan 2009 och juni 2010, med bäst anpassning mellan 2006 och 2008. R2- och NS värden som erhölls för modellen var 0,086 och -0,059. / In this report, it has been investigated how the amount of organic carbon, TOC, varies in time and space in the basin of Mälaren, and what controls the TOC content in the lake. It is important to understand the dynamics of the TOC in the lake and its catchment because increased TOC in the water affects water quality and causes problems in the preparation of drinking water. Particularly, it can react with chlorine / UV- light and form carcinogenic substances. It can also increase the number of microbes in water distribution systems. In addition the work includes analysis of the relation between water chemistry variables, annual fluxes calculations (g/m2/year) of element flows to the lake and a modeling approach to a watershed. Annual fluxes calculations (g/m2/year) indicate that the largest supply of TOC to the lake comes from the northeast of the lake. Fyrisån accounts for the largest input of TOC to the lake. The high TOC-flux is due to a small proportion of open water in the catchment. Hydrological, chemical and meteorological data have been included in models to estimate the TOC content in the Mälaren. Input data processing, especially precipitation data, has been an important part of the work as it affects the whole model. Temperature, evapotranspiration and precipitation data were used in a hydrological model, HBV model, to simulate the flow from the catchment area. Then a process-based model, INCA-C, operated by the hydrological data and soil moisture, has been used to simulate the temporal patterns in TOC. The input variables to INCA-C- model, soil moisture and HER (Hydrological effective rainfall), have been simulated using the HBV- model. Those models were applied in Kolbäcksån, one of the lake's largest catchments. The modeling of Kolbäcksån resulted in a model that captured the dynamics of a few periods of the whole time series. The modeling of Kolbäcksån TOC-concentration resulted in a model that captured the dynamics between 1996 and 2009, but misses it between 2009 and June 2010. R2 and NS values obtained for the model were 0.086 and -0.059, respectively.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Enterobactérias produtoras de ESBLs são descritas tanto no ambiente hospitalar quanto na comunidade em todo o mundo. No Brasil, esses microrganismos também têm emergido como uma causa importante de infecções, sendo as enzimas CTX-M as prevalentes. O objetivo deste estudo foi analisar diferentes aspectos genotípicos relacionados à expressão da resistência aos antimicrobianos em cepas Escherichia coli e de Salmonella spp, tais como: a diversidade de ESBLs, os genes de resistência aos antimicrobianos e o conteúdo plasmidial. Os aspectos epidemiológicos das cepas produtoras de ESBLs também foram investigados. Foram estudadas 88 cepas de enterobactérias, sendo 43 E. coli e 45 cepas de Salmonella spp., de origem hospitalar e da comunidade (principalmente alimentos), isoladas na cidade do Rio de Janeiro. A expressão de ESBL foi observada em sete cepas de E. coli (7/43, 16,3%) e em uma cepa de Salmonella Typhimurium (1/45, 2,3%) e as enzimas foram identificadas como variantes de CTX-M e SHV-5, respectivamente. Entre as cepas de E. coli, a enzima CTX-M-2 foi a mais frequente (n = 4), sendo detectada em cepas isoladas de swab retal de pacientes hospitalizados, enquanto as enzimas CTX-M-59 (uma variante de CTX-M) (n = 1) e CTX-M-9 (n = 2) foram identificadas em cepas isoladas a partir de espécimes clínicos. Salmonella Typhimurium produtora de SHV-5 foi isolada do ambiente hospitalar (fórmula infantil). As cepas de E. coli produtoras das enzimas CTX-M pertenceram a grupos filogenéticos (A, B1, D) e STs (ST34, ST69, ST101) diferentes, sendo os genes blaCTX-M identificados em plasmídeos com tipo de replicon IncA/C de cerca de 150 kb (blaCTX-M-2, blaCTX-M-9, blaCTX-M-59) ou 80 kb (blaCTX-M-2). A cepa de S. Typhimurium produtora de SHV-5 pertenceu a um único clone (A-ST19) e o gene blaSHV-5 foi identificado em plasmídeo com o replicon IncL/M com aproximadamente 55Kb. Foi identificado pela primeira vez no Brasil o ST313 em um clone de S. Typhimurium (D-ST313), comumente associado com doenças invasivas severas, particulamente no continente africano. Genes que codificam para a resistência aos antimicrobianos não-beta-lactâmicos e integrons classe 1 foram identificados entre as cepas de E. coli e de Salmonella spp. multirresistentes produtoras ou não de ESBLs. Em conclusão: i) nossos resultados referentes à E. coli confirmaram a disseminação de enzimas CTX-M (principalmente variantes do grupo CTX-M-2) desde, pelo menos, o ano de 2000, em hospitais no Rio de Janeiro; demonstraram a implicação dos plasmídeos IncA/C na disseminação de genes blaCTX-M; indicaram a possível evolução intra-plasmídeo de blaCTX-M-59 a partir de blaCTX-M-2; a observação da diversidade e multiplicidade de plasmídeos poderiam fornecer plataformas genéticas para a dispersão de diferentes genes e/ou elementos de resistência aos antimicrobianos; ii) em relação à Salmonella spp. este estudo descreveu, pela primeira vez, o isolamento, a partir de fórmula infantil, de uma cepa de S. Typhimurium produtora de ESBL; foi demonstrada a associação do gene blaSHV-5 com plasmídeo do tipo IncL/M, que é considerado epidêmico; foi identificado o clone D-ST313 de S. Typhimurium, que está associado a doenças invasivas severas no continente africano, que reuniu cepas isoladas exclusivamente do ambiente hospitalar. / ESBL-producing Enterobacteriaceae have been described in hospitals and in the community worldwide. In Brazil, ESBL-producing Enterobacteriaceae have also emerged as an important cause of infections, being CTX-M enzymes the most prevalent ESBLs. The objective of this study was to analyze different genotypic aspects related to expression of antimicrobial resistance in isolates of Escherichia coli and Salmonella spp., such as: diversity of ESBLs, antibiotic resistance genes and plasmid content. Epidemiological features of ESBL-producing isolates were also investigated. We studied 88 isolates of enterobacteria, 43 E. coli and 45 Salmonella serotypes of hospital and community (mainly food) origin, isolated in the city of Rio de Janeiro. ESBL expression was observed in seven E. coli isolates (7/43; 16,3%) and in one Salmonella Typhimurium (1/45; 2,3%) and the enzymes identified as CTX-M variants and SHV-5, respectively. Among the E. coli isolates, CTX-M-2 was the most frequent (n=4), being detected in isolates recovered from rectal swabs of hospitalized patients, whereas CTX-M-59 (a CTX-M-2-variant) (n=1) and CTX-M-9 (n=2) were identified in E. coli isolated from clinical specimens. SHV-5-producing S. Typhimurium was isolated from the hospital environment (infant formula). CTX-M-producing E. coli belonged to different phylogenetic groups (A, B1, D) and STs (ST34, ST69, ST101), being blaCTX-M genes were identified in IncA/C plasmids of approximately 150 kb (blaCTX-M-2, blaCTX-M-9, blaCTX-M-59) or 80 kb (blaCTX-M-2). SHV-5-producing S. Typhimurium belonged to a single clone (A-ST19) and blaSHV-5 gene was identified in IncL/M plasmids of approximately 55Kb. This study first described in Brazil the isolation of S. Typhimurium belonging to ST313 commonly associated with severe invasive diseases, particularly in Africa. Genes encoding resistance to non-beta-lactams and class 1 integrons were found among ESBL-producers and non-ESBL-producing multidrug-resistant E. coli and Salmonella spp. In conclusion: i) our results related to E. coli confirmed the dissemination of CTX-M-enzymes (especially CTX-M-2-variants) since, at least, the beginning of the last decade in Rio de Janeiro clinical settings; demonstrated the implication of IncA/C plasmids in the spread of blaCTX-M genes; indicated the possible intra-plasmid evolution of blaCTX-M-59 from blaCTX-M-2; observation of the diversity and multiplicity of plasmids would provide genetic platforms for spread of different antibiotic resistance genes and/or elements; ii) in relation to Salmonella spp. this study described for the first time, the isolation, from infant formula, ESBL- producing S. Typhimurium; has been demonstrated the association of blaSHV-5 to plasmids belonging to IncL/M group, that can be considered epidemic plasmids; was identified D-ST313 clone in S. Typhimurium, commonly associated with severe invasive diseases, particularly in Africa, among isolates recovered exclusively from hospital.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Enterobactérias produtoras de ESBLs são descritas tanto no ambiente hospitalar quanto na comunidade em todo o mundo. No Brasil, esses microrganismos também têm emergido como uma causa importante de infecções, sendo as enzimas CTX-M as prevalentes. O objetivo deste estudo foi analisar diferentes aspectos genotípicos relacionados à expressão da resistência aos antimicrobianos em cepas Escherichia coli e de Salmonella spp, tais como: a diversidade de ESBLs, os genes de resistência aos antimicrobianos e o conteúdo plasmidial. Os aspectos epidemiológicos das cepas produtoras de ESBLs também foram investigados. Foram estudadas 88 cepas de enterobactérias, sendo 43 E. coli e 45 cepas de Salmonella spp., de origem hospitalar e da comunidade (principalmente alimentos), isoladas na cidade do Rio de Janeiro. A expressão de ESBL foi observada em sete cepas de E. coli (7/43, 16,3%) e em uma cepa de Salmonella Typhimurium (1/45, 2,3%) e as enzimas foram identificadas como variantes de CTX-M e SHV-5, respectivamente. Entre as cepas de E. coli, a enzima CTX-M-2 foi a mais frequente (n = 4), sendo detectada em cepas isoladas de swab retal de pacientes hospitalizados, enquanto as enzimas CTX-M-59 (uma variante de CTX-M) (n = 1) e CTX-M-9 (n = 2) foram identificadas em cepas isoladas a partir de espécimes clínicos. Salmonella Typhimurium produtora de SHV-5 foi isolada do ambiente hospitalar (fórmula infantil). As cepas de E. coli produtoras das enzimas CTX-M pertenceram a grupos filogenéticos (A, B1, D) e STs (ST34, ST69, ST101) diferentes, sendo os genes blaCTX-M identificados em plasmídeos com tipo de replicon IncA/C de cerca de 150 kb (blaCTX-M-2, blaCTX-M-9, blaCTX-M-59) ou 80 kb (blaCTX-M-2). A cepa de S. Typhimurium produtora de SHV-5 pertenceu a um único clone (A-ST19) e o gene blaSHV-5 foi identificado em plasmídeo com o replicon IncL/M com aproximadamente 55Kb. Foi identificado pela primeira vez no Brasil o ST313 em um clone de S. Typhimurium (D-ST313), comumente associado com doenças invasivas severas, particulamente no continente africano. Genes que codificam para a resistência aos antimicrobianos não-beta-lactâmicos e integrons classe 1 foram identificados entre as cepas de E. coli e de Salmonella spp. multirresistentes produtoras ou não de ESBLs. Em conclusão: i) nossos resultados referentes à E. coli confirmaram a disseminação de enzimas CTX-M (principalmente variantes do grupo CTX-M-2) desde, pelo menos, o ano de 2000, em hospitais no Rio de Janeiro; demonstraram a implicação dos plasmídeos IncA/C na disseminação de genes blaCTX-M; indicaram a possível evolução intra-plasmídeo de blaCTX-M-59 a partir de blaCTX-M-2; a observação da diversidade e multiplicidade de plasmídeos poderiam fornecer plataformas genéticas para a dispersão de diferentes genes e/ou elementos de resistência aos antimicrobianos; ii) em relação à Salmonella spp. este estudo descreveu, pela primeira vez, o isolamento, a partir de fórmula infantil, de uma cepa de S. Typhimurium produtora de ESBL; foi demonstrada a associação do gene blaSHV-5 com plasmídeo do tipo IncL/M, que é considerado epidêmico; foi identificado o clone D-ST313 de S. Typhimurium, que está associado a doenças invasivas severas no continente africano, que reuniu cepas isoladas exclusivamente do ambiente hospitalar. / ESBL-producing Enterobacteriaceae have been described in hospitals and in the community worldwide. In Brazil, ESBL-producing Enterobacteriaceae have also emerged as an important cause of infections, being CTX-M enzymes the most prevalent ESBLs. The objective of this study was to analyze different genotypic aspects related to expression of antimicrobial resistance in isolates of Escherichia coli and Salmonella spp., such as: diversity of ESBLs, antibiotic resistance genes and plasmid content. Epidemiological features of ESBL-producing isolates were also investigated. We studied 88 isolates of enterobacteria, 43 E. coli and 45 Salmonella serotypes of hospital and community (mainly food) origin, isolated in the city of Rio de Janeiro. ESBL expression was observed in seven E. coli isolates (7/43; 16,3%) and in one Salmonella Typhimurium (1/45; 2,3%) and the enzymes identified as CTX-M variants and SHV-5, respectively. Among the E. coli isolates, CTX-M-2 was the most frequent (n=4), being detected in isolates recovered from rectal swabs of hospitalized patients, whereas CTX-M-59 (a CTX-M-2-variant) (n=1) and CTX-M-9 (n=2) were identified in E. coli isolated from clinical specimens. SHV-5-producing S. Typhimurium was isolated from the hospital environment (infant formula). CTX-M-producing E. coli belonged to different phylogenetic groups (A, B1, D) and STs (ST34, ST69, ST101), being blaCTX-M genes were identified in IncA/C plasmids of approximately 150 kb (blaCTX-M-2, blaCTX-M-9, blaCTX-M-59) or 80 kb (blaCTX-M-2). SHV-5-producing S. Typhimurium belonged to a single clone (A-ST19) and blaSHV-5 gene was identified in IncL/M plasmids of approximately 55Kb. This study first described in Brazil the isolation of S. Typhimurium belonging to ST313 commonly associated with severe invasive diseases, particularly in Africa. Genes encoding resistance to non-beta-lactams and class 1 integrons were found among ESBL-producers and non-ESBL-producing multidrug-resistant E. coli and Salmonella spp. In conclusion: i) our results related to E. coli confirmed the dissemination of CTX-M-enzymes (especially CTX-M-2-variants) since, at least, the beginning of the last decade in Rio de Janeiro clinical settings; demonstrated the implication of IncA/C plasmids in the spread of blaCTX-M genes; indicated the possible intra-plasmid evolution of blaCTX-M-59 from blaCTX-M-2; observation of the diversity and multiplicity of plasmids would provide genetic platforms for spread of different antibiotic resistance genes and/or elements; ii) in relation to Salmonella spp. this study described for the first time, the isolation, from infant formula, ESBL- producing S. Typhimurium; has been demonstrated the association of blaSHV-5 to plasmids belonging to IncL/M group, that can be considered epidemic plasmids; was identified D-ST313 clone in S. Typhimurium, commonly associated with severe invasive diseases, particularly in Africa, among isolates recovered exclusively from hospital.