Lower respiratory tract infectious diseases are a world-wide healthcare burden with bacterial pathogens accounting for a large portion of primary and secondary infections. The human respiratory tract is home to hundreds of species of microbes that comprise the human airway microbiome. These commensals play a crucial role in human health in part by providing colonization resistance against pathogens. In a previous study from the Surette lab it was shown that specific bacterial isolates from the respiratory microbiome inhibits the growth of pathogens aerobically. This included an isolate of Staphylococcus aureus which inhibited the growth of Enterococcus faecium. This activity was further characterized in this thesis and the underlying mechanism was explored through comparative genomics. As well, this observation provided proof-of-concept for a large-scale screen for additional isolates which inhibit pathogen growth. I hypothesized that the respiratory tract microbiota included many other bacteria capable of inhibiting the growth of respiratory tract pathogens in both aerobic and anaerobic environments, and that anaerobic conditions will identify new activities not detected aerobically. To examine and identify potential beneficial bacteria, I have screened ~5000 respiratory tract bacteria from the Surette lab’s airway isolate collection against four pathogens: Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and Klebsiella pneumoniae. The respiratory tract commensals were pinned onto the pathogen-lawn and their interaction was expressed as zones of clearing or altered growth phenotypes of the pathogen. The results of the screen showed that anti-pathogen activity was a common feature of respiratory tract commensals. In particular, S. pneumoniae was inhibited by taxonomically diverse members of the microbiota representing three phyla (Proteobacteria, Firmicutes and Actinobacteria). Many of the facultative anaerobes that inhibited S. pneumoniae expressed their activity in anerobic conditions. / Thesis / Master of Science (MSc) / The human respiratory tract harbours commensal and pathogenic bacteria, and the latter cause most of the lower respiratory tract infections. The commensal bacteria help to train the immune system and impede the growth of pathogens through colonization resistance. A previous study by the Surette lab identified bacterial isolates from the respiratory tract that inhibit the growth of select pathogens, among them, a particular strain of Staphylococcus aureus. Based on the results of the earlier study, I hypothesized that the respiratory tract bacteria is a good source of commensals that can inhibit the growth of S. aureus and other respiratory pathogens, such as Streptococcus pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa and Klebsiella pneumoniae. To find potential therapeutic bacteria, I screened ~5000 respiratory tract isolates from the Surette lab’s strain collection for the ability to impair growth of target pathogens. Additionally, I further characterized the activity of the previously identified S. aureus strain against various Lactobacillalles strains and used comparative genomics to identify potential biosynthetic genes required for biosynthesis of molecules with antibacterial activity within the genome of S. aureus. The research reported in this thesis demonstrates that many commensal bacteria that live within our airways have the ability to inhibit the growth of bacterial pathogens. This work may provide a new source of antibiotics against respiratory infections and new strategies to reduce susceptibility to infections in vulnerable populations.

<p>Escherichia coli i Klebsiella pneumoniae su među najznačajnijim uzročnicima infekcija kod ljudi. Problem predstavljaju multirezistentni sojevi koji se javljaju ne samo u bolničkom nego i u vanbolničkom okruženju. Karbapenemi, beta-laktami sa naj&scaron;irim spektrom delovanja, spadaju u lekove poslednje linije odbrane. Rezistencija na karbapeneme među enterobakterijama je u porastu &scaron;irom sveta. Može nastati usled prisustva karbapenemaza, enzima koji degradiraju karbapeneme, ili usled hiperprodukcije AmpC cefalosporinaza ili beta-laktamaza pro&scaron;irenog spektra uz gubitak porina. Geni koji kodiraju karbapenemaze se nalaze na mobilnim genetičkim elementima koji im omogućavaju brz prenos. Najče&scaron;će karbapenemaze su KPC, NDM, VIM, IMP i OXA-48 enzimi. Detekcija sojeva koji produkuju karbapenemaze nije moguća samo na osnovu profila rezistencije izolata, s obzirom da minimalne inhibitorne koncentracije karbapenema mogu biti u referentnom opsegu. Svaki izolat sa smanjenom osetljivo&scaron;ću na karbapeneme bi trebalo ispitati kako bi se sprečilo njihovo &scaron;irenje. Detekcija karbapenemaza može da se zasniva na fenotipskim i genotipskim metodama. Ciljevi istraživanja su bili da se utvrdi postojanje rezistencije na karbapeneme kod multirezistentnih izolata Escherichia coli i Klebsiella pneumoniae iz kliničkih uzoraka, da se dokaže produkcija karbapenemaza kori&scaron;ćenjem fenotipskih i genotipskih testova, kao i da se analizira osetljivost izolata Escherichia coli i Klebsiella pneumoniae sa molekularno dokazanim karbapenemazama. Istraživanje je sprovedeno kao prospektivna studija u periodu 01.11.2013. do 01.11.2014. godine u Centru za mikrobiologiju Instituta za javno zdravlje Vojvodine u Novom Sadu. U istraživanje je bilo uključeno 300 multirezistentnih izolata Escherichia coli i Klebsiella pneumoniae konsekutivno izolovanih iz kliničkih uzoraka (krv, punktat, sekret iz donjeg respiratornog trakta, urin i sekret rana) hospitalizovanih pacijenata. Identifikacija do nivoa vrste je vr&scaron;ena klasičnim bakteriolo&scaron;kim metodama. Za ispitivanje osetljivosti kori&scaron;ćeni su disk difuziona metoda i gradijent testovi. Vrednosti minimalnih inhibitornih koncentracija su ispitane automatizovanim Vitek 2 sistemom (BioM&eacute;rieux, Francuska), a interpretacija izvr&scaron;ena u skladu sa preporukama CLSI (Clinical Laboratory Standards Institute). Za fenotipsko testiranje prisustva betalaktamaza pro&scaron;irenog spektra kori&scaron;ćen je kombinovani disk test. Za fenotipsko testiranje prisustva karbapenemaza kod sojeva rezistentnih na karbapeneme kori&scaron;ćen je kombinovani disk test i test sinergizma sa dva diska. Detekcija gena za beta-laktamaze blaCTXM, gena za karbapenemaze blaKPC, blaVIM, blaNDM, blaIMP i blaOXA-48-like izvr&scaron;ena je metodom lančane reakcije polimeraze. Genotipizacija odabranih izolata Klebsiella pneumoniae izvr&scaron;ena pomoću repetitivne lančane reakcije polimeraze kori&scaron;ćenjem DiversiLab sistema (BioM&eacute;rieux, Francuska). Od 300 multirezistetntnih izolata, bilo je 242 (80,7%) Klebsiella pneumoniae i 58 (19,3%) Escherichia coli izolovanih iz kliničkih uzoraka. Smanjenu osetljivost na bar jedan karbapenem (imipenem, meropenem, ertapenem) pokazalo je 179 (59,7%) izolata. Fenotipski test za dokazivanje produkcije betalaktamaza pro&scaron;irenog spektra bio je pozitivan kod 87/171 (50,9%) izolata. Gen blaCTX-M je dokazan kod 111/121 (91,7%) izolata. Fenotipski test za dokazivanje karbapenemaza bio je pozitivan kod 65/179 (36,3%) izolata, kod 63 (96,9%) je ukazivao na prisustvo metalo-beta laktamaza, a kod 2 (3,1%) na prisustvo karbapenemaza iz grupe A. Senzitivnost fenotipskog testa za dokazivanje karbapenemaza klase A i B iznosila je 100,0%, specifičnost 96,6%, a ukupna tačnost 97,6%. Karbapenemaze su nađene kod 79/179 (44,1%) izolata rezistentnih na karbapeneme. Gen blaNDM nađen je kod 58 (32,4%) izolata, blaOXA- 48-like kod 11 (6,1%), a blaKPC kod 2 (1,1%) izolata. Geni blaVIM i blaIMP nisu detektovani. Kod 8 (4,5%) izolata nađena su 2 gena koja kodiraju karbapenemaze, blaNDM i blaOXA-48-like. Određivanjem osetljivosti disk difuzionom metodom i automatizovanim Vitek 2 sistemom, izolati koji produkuju karbapenemaze pokazivali su smanjenu osetljivost na sve testirane beta-laktame i gentamicin, odnosno tobramicin. Visok procenat rezistenicije izolati su pokazali u odnosu na ciprofloksacin, levofloksacin i trimetoprim/sulfametoksazol. Najefikasniji antibiotski lekovi su bili amikacin, tigeciklin, fosfomicin i kolistin. Poređenjem minimalnih inhibitornih koncentracija izolata koji produkuju i izolata koji ne produkuju karbapenemaze utvrđena je statistički značajna razlika za meropenem, imipenem, ertapenem, amikacin, gentamicin. Genotipizacijom odabranih izolata Klebsiella pneumoniae kori&scaron;ćenjem DiversiLab sistema klonalno &scaron;irenje je dokazano među izolatima koji produkuju NDM i OXA-48-like karbapenemaze u okviru iste zdravstvene institucije, ali i među različitim zdravstvenim ustanovama. Među izolatima rezistentnim na karbapeneme Klebsiella pneumoniae se če&scaron;će izoluje od Escherichia coli. Kod izolata koji su pokazali smanjenu osetljivost prema bar jednom karbapenemu, karbapenemaze su detektovane u manje od polovine izolata. Kod ostalih izolata dokazane su beta-laktamaze pro&scaron;irenog spektra koje uz gubitak porina mogu uzrokovati rezistenciju na karbapeneme. Kod izolata Klebsiella pneumoniae sa dokazanim genima koji kodiraju karbapenemaze detektovani su pojedinačni blaKPC, blaNDM i blaOXA-48-like geni, kao i kombinacija gena blaNDM i blaOXA-48-like. Kod izolata Escherichia coli nađeni su samo blaNDM geni. Najefikasniji antibiotski lekovi za izolate koji produkuju karbapenemaze su amikacin, tigeciklin, fosfomicin i kolistin. Izolati sa dokazanim karbapenemazama pokazuju rezistenciju na veći broj antibiotika u odnosu na izolate koji ne produkuju karbapenemaze. Dokazano je klonalno &scaron;irenje izolata Klebsiella pneumoniae koji produkuju karbapenemaze. Testove za fenotipsku detekciju karbapenemaza bi trebalo koristiti i u rutinskim mikrobiolo&scaron;kim laboratorijama u skladu sa EUCAST (European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing) preporukama, a konačnu potvrdu treba izvr&scaron;iti molekularnim metodama u referentnoj laboratoriji.</p> / <p>Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae are among the most common human pathogens. Multiresistant strains are emerging not only in hospital settings, but also in the community representing a major concern. Carbapenems, beta-lactams with the broadest spectrum of activity are considered to be antibiotics of last resort. Resistance to carbapenems among enterobacteria is spreading worldwide. It is mainly caused by carbapenemases, enzymes capable of degrading carbapenems or by hyperproduction/overexpression of AmpC betalactamases or extended spectrum betalactamases with porin loss. Carbapenemaseencoding genes are usually located on mobile genetic elements providing their fast transfer. The most common carbapenemases are KPC, NDM, VIM, IMP and OXA-48. The detection of carbapenemase-producer cannot rely only on the resistance profile as their minimal inhibitory concentration values may sometimes lay within the susceptibility range. Therefore, every multidrug-resistant isolates with lower susceptibility to carbapenems should be tested for the presence of carbapenemases in order to prevent further spreading. The detection of carbapenemases is based on phenotypic and genotypic methods. The aims of the study were to determine the occurrence of carbapenem resistance in multidrug-resistant Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae isolated from clinical samples, to detect carbapenemase production using both phenotypic and genotypic methods and to analyze the susceptibility of carbapenemase-producing Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae. The study was conducted from 1st November 2013 to 1st November 2014 at the Center for Microbiology in the Institute for Public Health of Vojvodina, Novi Sad, Serbia. The study included 300 nonrepetitive multidrug-resistant strains of Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae isolated from clinical specimen (blood, aspirates, lower respiratory tract secretions, urine and wound secretion) of hospitalized patients. Identification of isolated strains was done using conventional bacteriological methods. Antimicrobial susceptibility was tested using the disk diffusion method and MIC test strips. Minimal inhibitory concentrations were determined using Vitek 2 Compact automated system (BioM&eacute;rieux, France), interpreted according to the CLSI (Clinical and Laboratory Standards Institute) recommendations. Phenotypic testing of extended-spectrum beta-lactamases production was done using combined disk test. Phenotypic testing of carbapenemase production was done by combined disk test and double-disk synergy test. Detection of blaCTX-M, gene encoding extended-spectrum beta-lactamases and blaKPC, blaVIM, blaNDM, blaIMP i blaOXA-48-like, genes encoding carbapenemases was done using PCR. Genotyping of selected Klebsiella pneumoniae isolates was done by repPCR using DiversiLab system (BioM&eacute;rieux, France). From the total of 300 multiresistant isolates, 242 (80.7%) were Klebsiella pneumoniae and 58 (19.3%) were Escherichia coli obtained from clinical samples. Reduced susceptibility to at least one carbapenem (imipenem, meropenem, ertapenem) was found in 179 (59.7%) isolates. Phenotypic test for extended-spectrum betalactamases production was positive in 87/171 (50.9%) isolates. A total of 111/121 (91.7%) isolates harbored blaCTX-M. Phenotypic test for carbapenemase production was positive in 65/179 (36.3%) isolates, 63 (96.9%) indicating the presence of metallo-beta-lactamases and 2 (3.1%) indicating the presence of class A carbapenemases. Sensitivity of the phenotypic test for carbapenemase production of class A and B was 100.0%, specificity 96.6% and overall accuracy 97.6%. Carbapenemases were detected in 79/179 (44.1%) carbapenemresistant isolates. Gene blaNDM was found in 58 (32.4%) isolates, blaOXA-48-like in 11 (6.1%) and blaKPC in 2 (1.1%) isolates. Genes blaVIM and blaIMP were not detected. In 8 (4.5%) isolates 2 genes encoding carbapenemases were found, blaNDM and blaOXA-48-like. Using both disk diffusion method and Vitek 2 automated system for antimicrobial susceptibility testing carbapenemase-producing isolates were resistant to all beta-lactams and also to gentamicin and tobramicin respectively. Resistance rates were high for ciprofloxacin, levofloxacin and cotrimoxazole. Good activity maintained for amikacin, tigecycline, fosfomycin and colistin. Comparing minimal inhibitory concentrations of carbapenemaseproducing isolates and non-carbapenemase producers, significant difference was found for meropenem, imipenem, ertapenem, amikacin and gentamicin. Genotyping of selected Klebsiella pneumoniae isolates using DiversiLab system, revealed the clonal spread of NDM- and OXA-48-like-producers not only within one healthcare-setting, but also between different healthcare centers. Among carbapenem-resistant isolates, Klebsiella pneumoniae was found more often than Escherichia coli. Carbapenemases were detected in less than 50% of isolates resistant to at least one carbapenem. In other carbapenem resistant isolates extended-spectrum betalactamases were confirmed most likely causing carbapenem-resistance with porin deficiency or porin loss. Among carbapenemase-producing Klebsiella pneumoniae blaKPC, blaNDM and blaOXA-48-like genes were detected, as well as combination of 2 genes blaNDM and blaOXA-48-like. In carbapenemase-producing Escherichia coli only blaNDM was found. The most efficient antimicrobial drugs among tested carbapenemase-producing isolates were amikacin, tigecycline, fosfomycin and colistin. Carbapenemase-producing isolates were resistant to more antimicrobial agents compared to non-carbapenemase producers. Clonal dissemination of carbapenemase-producing Klebsiella pneumoniae was confirmed. Phenotypic detection of carbapenemase production should be done in routine microbiology laboratories according to EUCAST (European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing) recommendations. Final confirmation should be done by molecular methods in the reference laboratory.</p>

Os carbapenêmicos são os antimicrobianos mais amplamente utilizados no tratamento empírico de infecções graves por bacilos Gram-negativos. A pressão seletiva gerada pelo uso desses antimicrobianos ao longo das últimas três décadas contribuiu para a disseminação de enterobactérias e Gram-negativos não fermentadores produtores de carbapenemases, particularmente as do tipo KPC e NDM. Os genes que codificam essas enzimas usualmente estão localizados em plasmídeos e/ou transpósons. A hipótese atualmente mais aceita é que o gene blaNDM-1 seja uma quimera criada em Acinetobacter baumannii. A NDM-1 foi descrita em paciente proveniente da Índia e subsequentemente evidenciou-se sua ampla disseminação nesse país. A epidemiologia que tem sido observada nos casos detectados na Europa e Estados Unidos tem sido viagem à Índia, ou seja, sem casos autóctones. No Brasil, os primeiros casos foram identificados no Rio Grande do Sul, e a seguir no Rio de Janeiro e em São Paulo. Diferentemente dos casos da Europa e América do Norte, os casos do Brasil não tem relação epidemiológica com a Índia. O sequenciamento integral dos plasmídeos e cromossomos albergando o gene blaNDM permitirá entender como ocorre a disseminação desse mecanismo de resistência no Brasil. Para isso, foi avaliado o perfil de susceptibilidade dos isolados, bem como a capacidade conjugativa e clonalidade. Das vinte e oito amostras utilizadas neste trabalho, treze delas pertencem à espécie Enterobacter hormaechei, uma à espécie Citrobacter freundii, sete à espécie Escherichia coli, quatro à Klebsiella pneumoniae e três ao gênero Acinetobacter spp. Os primeiros isolados incluídos neste estudo (Escherichia coli e Enterobacter hormaechei produzindo NDM-1) foram isolados em agosto de 2013, de uma mesma amostra de swab retal de um paciente do Rio de Janeiro que nunca viajou para o exterior. O sequenciamento completo do DNA plasmidial utilizando a plataforma Illumina e a anotação de ambos os plasmídeos albergando o gene blaNDM-1 revelou que estes pertencem a grupos de incompatibilidade diferentes, IncFIIK (E. hormaechei) e IncX3 (E. coli), e abrigam um novo transpóson composto designado Tn3000. A comparação da sequência nucleotídica do Tn3000 com aquelas disponíveis no GenBank evidencia que a mesma estrutura está presente em plasmídeos de isolados da cidade de Porto Alegre e também em diferentes continentes. As espécies de Acinetobacter (A. radioresistens, A. ursingii e A. guillouiae) isoladas em São Paulo e Porto Alegre, possuem o gene blaNDM-1 albergados em um mesmo plasmídeo não tipável de 41.087 pb. A avaliação da clonalidade dos isolados de Enterobacter hormaechei \"subsp. oharae\" mostrou dois perfis diferentes através da técnica de PFGE, sendo que todos os microrganismos foram isolados de um surto no mesmo hospital no Rio de Janeiro. Isolados de Klebsiella pneumoniae de uma mesma paciente internada em hospital em Salvador, de sítios distintos - swab retal, hemocultura e urina, em ordem cronológica - obtiveram o mesmo perfil clonal pela técnica de PFGE. O mesmo ocorreu com três isolados de Escherichia coli, de um mesmo paciente do Rio de Janeiro, em amostras de swab retal. Os achados deste estudo evidenciam que no Brasil, Nepal, Marrocos e Índia há uma disseminação do gene blaNDM-1 mediada por um novo elemento móvel designado Tn3000 em enterobactérias. A detecção de um mesmo plasmídeo em diferentes espécies de Acinetobacter evidencia que neste gênero bacteriano, no Brasil, a disseminação do gene blaNDM-1 ocorre por conjugação. / Carbapenems are the antimicrobials most widely used in the empirical treatment of severe infections caused by Gram-negative bacilli. The selective pressure generated by the use of these antibiotics over the last three decades has contributed to the spread of enterobacteria and Gram-negative non-fermenting producing carbapenemases, mainly KPC and NDM. Genes encoding these enzymes are usually located in plasmids and/or transposons. Currently the most accepted hypothesis is that the blaNDM-1 gene is a chimera created in Acinetobacter baumannii. The NDM-1 was described in a patient from India and subsequently was reported to be broadly disseminate in this country. The epidemiology that has been observed in cases detected in Europe and United States is traveling to India, but no autochthonous cases. In Brazil, the first cases were identified in Rio Grande do Sul, and then in Rio de Janeiro and São Paulo. Differently from the cases described in Europe and North America, the cases from Brazil have no epidemiological link with India. The complete sequencing of plasmids and chromosomes harboring blaNDM gene will understanding how the dissemination of this resistance mechanism in Brazil occurs. In this work we will be evaluate the susceptibility profile of the isolates, and their conjugal capacity and clonality. Of the twenty-eight samples used in this study, thirteen of them belong to the species Enterobacter hormaechei, one to Citrobacter freundii, seven to Escherichia coli, four to Klebsiella pneumoniae and three to the genus Acinetobacter sp. The first two isolates included in this study (Escherichia coli and Enterobacter hormaechei) were isolated in August 2013, from the same rectal swab sample from a patient from Rio de Janeiro that never traveled abroad. Complete sequencing of plasmid DNA using Illumina platform and annotation of both plasmids harboring the blaNDM-1 gene revealed that they belong to different incompatibility groups, IncFIIK (E. hormaechei) and IncX3 (E. coli), and are harbor to a new transposon designated Tn3000. The comparison of the Tn3000 nucleotide sequence with those available at GenBank shows that the same structure is present in plasmids from other Porto Alegre and also in different continents. The Acinetobacter species (A. radioresistens, A. ursingii and A. guillouiae) isolated in São Paulo and Porto Alegre, have the blaNDM-1 gene harbored in a single non-typing plasmid of 41,087 bp. The evaluation of clonal relationship of Enterobacter hormaechei \"subsp. oharae\" showed two different profiles by PFGE technique; of note all microorganisms were isolated from an outbreak in the same hospital in Rio de Janeiro. Isolates of Klebsiella pneumoniae from a single patient hospitalized in Salvador, from different anatomical sites - rectal swab, blood culture and urine, in chronological order - obtained the same clonal profile by the PFGE technique. The same occurred with three Escherichia coli isolates, from the same patient from Rio de Janeiro, in swab rectal strains. Our findings suggest that in Brazil, Nepal, Morocco and India there is a spread of blaNDM-1 gene mediated by Tn3000 in enterobacteria. The detection of a same plasmid in different species of Acinetobacter shows that in this bacterial genus, in Brazil, the dissemination of the blaNDM-1 gene occurs by conjugation.

Bakterielle Glykanantigene sind hoch-divers in ihrer Komposition und Verbindung. Antikörper gegen Glykanantigene können vor bakteriellen Infektionen schützen und sind wichtig um die Homöostase zwischen dem Wirt und seinem Mikrobiom aufrecht zu halten. Typischerweise lösen Glykanantigene jedoch Antikörperantworten aus, die sich durch ein vermindertes B Zell-Gedächtnis und niedrig-affine Antikörper mit geringer Spezifität auszeichnen. In dieser Arbeit konnten, mithilfe von biotinylierten Lipopolysaccharide O-Antigenen des opportunistisch-pathogenen Bakteriums Klebsiella pneumoniae (Kp), O-Antigen-spezifische B Zellen innerhalb peripherer Gedächtnis- und intestinaler Effektor-B Zellen identifiziert werden. Durch Einzel-Zell Immunoglobulin-Sequenzierung und Klonierung bzw. rekombinanter Expression von Antikörpern dieser Zellen wird gezeigt, dass, unter natürlichen Umständen, affinitätsgereifte Antikörper gegen definierte Kp Glykanantigene erzeugt werden. Diese Antikörper binden nicht nur Kp O-Serotyp-spezifisch sondern auch spezifisch an strukturell ähnliche Kp O-Antigene und taxonomisch unterschiedliche Mikroorganismen. Die Ergebnisse zeigen, dass Menschen, bei natürlicher Besiedlung, kreuz-spezifische Antikörper gegen Glykanantigene erzeugen und deuten auf einen Mechanismus hin, wie das humorale Immunsystem auf die Glykandiversität des Mikrobioms reagieren und sich anpassen kann. Weiterhin könnten die hier identifizierten Antikörper nützlich für die Behandlung von nosokomiellen Kp Infektionen sein. / Bacterial glycan antigens are highly diverse in composition and linkage. Antibodies against glycan antigens can protect against bacterial infection and are important in maintaining homeostasis between the host and its microbiome. However, glycan antigens typically elicit B cell responses that have impaired long-term memory formation and are comprised of low-affine antibodies with low specificity. In this work, the use of biotinylated Lipopolysaccharide O-antigens of the opportunistic pathogen Klebsiella pneumonia allowed to identify anti-O-antigen B cells in the peripheral memory and intestinal effector B cell pool in healthy humans. Single B cell Immunoglobulin gene sequencing, antibody cloning, and recombinant expression reveal that, under natural circumstances, humans acquire affinity-matured antibodies against defined Kp glycan antigens. Despite their O-serotype-specificity, the antibodies bind to other structurally similar Kp O-serotypes and taxonomically distinct non-Kp microbes. The findings show that humans, under natural exposure, acquire affinity-matured cross-specific anti-glycan antibodies and provide a mechanistic way how the humoral immune system could adapt to the large microbial glycan diversity present in nature. Further, the antibodies identified in this work might be beneficial in treatment of nosocomial Kp infections.

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The microranalyzed organisms were Escherichia coli (75.65%) with 80.72% by Women's res and 19.28% in men, followed by Klebsiella pneumoniae (16.59%) with 66.73% infection 33.27% in women and in men. Proteus spp. It was respon-sible for 5.70% cases, with 70.47% occurred in women and 29.53% in ho-mens. Enterobacter spp. It was the causative organism of UTI in 2.07%; 45.71% women and 54.29% in men. The highest prevalence of resistance to E. coli were to sulfonamide (40.54%), Ciprofloxacin (35.04%), Nalidixic acid (34.92%), Cephalosporins 1st Generation (31,45%), Norfloxacin (24 , 50%), Penicillin (23.68%) and 3rd generation cephalosporins (12.29%), an increase in the evolution of resistance to cephalosporins 2nd generation (p = 0.0074). For K. pneumoniae, the major resistance prevalence occurs to ram for Norfloxacin (16.73%), cephalosporins 3rd Generation (20.46%), Aci-of Nalidixic (26.87%), Cephalosporins 1st Generation (29 , 00%), Penicillin (33.99%), sulfonamide (35.05%), Nitrofurantoin (37.90%), Gemifloxacin (46.09%) and ofloxacin (46.09%) with increased resistance evolution Carbapenems for (p = 0.0271) and Cephalosporins 1st generation (p = 0.0496). Proteus spp., The major resistance prevalences were to Gati-floxacina (12.95%), Norfloxacin (12.95%), penicillins (14.51%), cephalosporins on the 2nd Generation (21.24%) , sulfonamide (36.27%), Cephalosporins 1st Ge-feed (38.86%), Gemifloxacin (46.11%), ofloxacin (46.11%), nitrofurantoin (76.68%), Nalidixic acid (81 , 87%) and levofloxacin (81.87%). For Enterobac-have spp., The major resistance prevalences were compared to Cefalospo-mandarins of 4th Generation (15.71%), Gatifloxacin (21.43%), Norfloxacin (21.43%), Ciprofloxacin (28.57 %), Moxifloxacin (28.57%), Nitrofurantoin (31.43%), 3rd generation cephalosporins (32.86%), sulfonamide (38.57%), Gemifloxacin (42.86%), ofloxacin (42, 86%) 1st generation cephalosporins (44.29%), nalidixic acid (77.14%), Levofloxacin (77.14%) and Penicillins (97.14%) with au-ment in the evolution of resistance to cephalosporins 2nd Generation (p = 0.0057). For empiric treatment of complicated UTI due to the found resistance to the antimicrobials of choice, the aminoglycosides, Carbapenems and monobactam can be used until they are met, the causative agents of infection and susceptibility to tested Antimicro-bianos and should be replaced by re-duced antimicrobial spectrum, but with high power. / As infecções no trato urinário (ITU) correspondem a um dos tipos mais comuns de infecção, tanto comunitária quanto nosocomial, sendo as ITU causadas por bactérias são mais comuns, tanto em homens quanto em. O estudo foi descritivo tipo retrospectivo e prospectivo, no período de 2011 a 2016. Foram analisados 3388 antibiogramas de ITU de origem comunitária em idosos. A faixa etária dos pacientes variou de 60 até 100 anos, com média de idade de 73 anos, sendo que 77,28% ocorreram em mulheres e 22,72% em homens. Os microrganismos analisados foram Escherichia coli (75,65%), com 80,72% em mulheres e 19,28% em homens, seguido por Klebsiella pneumoniae, (16,59%), com 66,73% infecções em mulheres e 33,27% em homens. Proteus spp. foi responsável por 5,70% casos, com 70,47% ocorreram em mulheres e 29,53% em homens. Enterobacter spp. foi o organismo causador de ITU em 2,07%; 45,71% em mulheres e 54,29% em homens. As maiores prevalências de resistência para E. coli foram para Sulfonamida (40,54%), Ciprofloxacina (35,04%), Ácido Nalidíxico (34,92%), Cefalosporinas de 1ª Geração (31,45%), Norfloxacina (24,50%), Penicilinas (23,68%) e Cefalosporinas de 3ª Geração (12,29%), com aumento na evolução da resistência para Cefalosporinas de 2ª Geração (p = 0,0074). Para K. pneumoniae, as maiores prevalências de resistência ocorreram para Norfloxacina (16,73%), Cefalosporinas de 3ª Geração (20,46%), Ácido Nalidíxico (26,87%), Cefalosporinas de 1ª Geração (29,00%), Penicilinas (33,99%), Sulfonamida (35,05%), Nitrofurantoína (37,90%), Gemifloxacina (46,09%) e Ofloxacina (46,09%) com aumento na evolução da resistência para Carbapenêmicos (p = 0,0271) e Cefalosporinas de 1ª Geração (p = 0,0496). Para Proteus spp., as maiores prevalências de resistência foram para Gatifloxacina (12,95%), Norfloxacina (12,95%), Penicilinas (14,51%), Cefalosporinas de 2ª Geração (21,24%), Sulfonamida (36,27%), Cefalosporinas da 1ª Geração (38,86%), Gemifloxacina (46,11%), Ofloxacina (46,11%), Nitrofurantoína (76,68%), Ácido Nalidíxico (81,87%) e Levofloxacina (81,87%). Para Enterobacter spp., as maiores prevalências de resistência foram em relação à Cefalosporinas de 4ª Geração (15,71%), Gatifloxacina (21,43%), Norfloxacina (21,43%), Ciprofloxacina (28,57%), Moxifloxacina (28,57%), Nitrofurantoína (31,43%), Cefalosporinas de 3ª Geração (32,86%), Sulfonamida (38,57%), Gemifloxacina (42,86%), Ofloxacina (42,86%), Cefalosporinas de 1ª Geração (44,29%), Ácido Nalidíxico (77,14%), Levofloxacina (77,14%) e Penicilinas (97,14%), com aumento na evolução da resistência para Cefalosporinas de 2ª Geração (p = 0,0057). Para o tratamento empírico das ITU complicadas, devido à resistência encontrada para os antimicrobianos de primeira escolha, podem ser usados os Aminoglicosídeos, Carbapenêmicos e Monobactama, até que sejam conhecidos os agentes causadores das infecções e a susceptibilidade aos antimicrobianos testados, devendo ser substituídos por antimicrobiano de espectro reduzido, porém com potência elevada.

INTRODUÇÃO: Infecção do trato urinário (ITU) é doença cujos sinais e sintomas são frequentemente inespecíficos, especialmente em lactentes. Portanto, o conhecimento de seus aspectos epidemiológicos, clínicos e laboratoriais são relevantes para a adequada abordagem clínica. OBJETIVOS PRINCIPAIS: Descrever: a prevalência de ITU como motivo de atendimento em pronto-socorro geral de Pediatria; a variabilidade da frequência de ITU e dos agentes etiológicos em diversas faixas etárias e sexo; o perfil de sensibilidade antimicrobiana de Escherichia coli; o quadro clínico, laboratorial e evolutivo de lactentes jovens. OBJETIVOS SECUNDÁRIOS: Cálculo de sensibilidade, especificidade, valor preditivo positivo e valor preditivo negativo do corte de leucocitúria >= 10.000 leucócitos/mL para o diagnóstico de ITU em lactentes jovens. Comparar as diferenças de ITU por Escherichia coli e Staphylococcus saprophyticus em adolescentes do sexo feminino e discutir as melhores escolhas de terapia antimicrobiana empírica para uso na população estudada. MÉTODO: Estudo retrospectivo, descritivo, incluindo todos os casos de ITU (urocultura quantitativa com >= 50.000 UFC/mL por sondagem vesical ou >= 100.000 UFC/mL por jato médio) atendidos no Pronto-Socorro de Pediatria do Hospital Universitário da Universidade de São Paulo, de 01/01/2010 a 31/12/2012, idades entre zero a 15 anos incompletos. Resultados: Do total de 188.460 atendimentos realizados, 7994 colheram urocultura por suspeita de ITU; este diagnóstico foi confirmado em 1071 casos (prevalência: 0,57% do total de atendimentos e 13,4% das uroculturas incluídas). A proporção de casos entre sexo masculino e feminino foi: 1:0,3 em menores de três meses; 1:3,9 entre três meses a 12 anos e 1:12 entre 12 a 15 anos. Escherichia coli foi o principal agente responsável por 73,2% dos casos totais de ITU. Entretanto, outros agentes importantes foram Klebsiella pneumoniae (18,46%) e Enterococcus faecalis (7,7%) em lactentes jovens (menores de três meses de idade); Proteus mirabilis (30,8%) em meninos de três meses a 12 anos; Staphylococcus saprophyticus (25%) em adolescentes do sexo feminino entre 12 a 15 anos. A sensibilidade antimicrobiana de Escherichia coli foi observada acima de 80% para: amoxicilina/ácido clavulânico (87%), cefuroxima (98%), cefotaxima (98%), ceftriaxona (100%), cefepime (99%), amicacina (100%), gentamicina (97%), ciprofloxacina (98%), norfloxacina (94%), ácido nalidíxico (93%) e nitrofurantoína (97%). Em lactentes jovens, febre sem sinais localizatórios foi o sintoma mais frequente de ITU (77,8%). Exames subsidiários de hemograma e proteína C reativa foram de pouca utilidade clínica. O teste de nitrito positivo apresentou baixa sensibilidade: 30,8% (IC 95%: 19,9%-43,4%), porém elevada especificidade e valor preditivo positivo. Enquanto que o corte de leucocitúria > 10.000 leucócitos/mL para ITU revelou boa sensibilidade: 87,7% (IC 95%: 77,2%-94,5%), porém baixa especificidade e valor preditivo positivo. Nas adolescentes do sexo feminino entre 12 a 15 anos, houve menor positividade do teste do nitrito nas ITU por Staphylococcus saprophyticus do que nas ITU por Escherichia coli. Na população do presente estudo, a terapia empírica inicial recomendada seria: zero a três meses: tratamento parenteral com aminoglicosídeo ou cefalosporina de terceira geração; podendo associar ampicilina para cobertura de Enterococcus faecalis. Entre três meses a 15 anos: amoxicilina/ácido clavulânico ou cefuroxima ou ceftriaxona ou aminoglicosídeos. CONCLUSÕES: ITU é doença frequente em atendimentos de pronto-socorro. Os aspectos epidemiológicos, clínicos e laboratoriais são variáveis nas diversas faixas etárias e sexos; portanto, a abordagem deve ser individualizada em cada um destes segmentos / INTRODUCTION: Urinary tract infection (UTI) frequently presents with nonspecific signs and symptoms, particularly in infants. Therefore, the understanding of its epidemiological, clinical and laboratory aspects are relevant to its appropriate clinical approach. MAIN OBJECTIVES: To describe: the prevalence of UTI as a cause for attending the pediatric emergency department; the variability of the frequency of UTI and etiological agents in different age groups and sexes; the antimicrobial sensitivity profile of Escherichia coli; the clinical features, laboratory findings and treatment outcomes in young infants. SECONDARY OBJECTIVES: To evaluate sensitivity, specificity, positive predictive value and negative predictive value of pyuria >= 10,000 leukocytes/mL for screening UTI in young infants. To compare UTI due to Escherichia coli with UTI due to Staphylococcus saprophyticus in female adolescents and to discuss the best empirical antimicrobial treatment in the population studied. METHODS: Retrospective, descriptive study, including all cases of UTI (urine culture of >= 50,000 CFU/mL obtained by bladder catheterization or >= 100,000 CFU/mL obtained by midstream-voided method) attended at the pediatric emergency department of University Hospital of the University of São Paulo, from 01/01/2010 to 12/31/2012, ages from zero to 15 years old. Results: Of 188,460 visits in this period, 7994 collected urine culture on suspicion of UTI. This diagnosis was confirmed in 1071 cases (prevalence: 0.57% of total visits and 13.4% of urine cultures included). The proportion of cases between male and female was: 1: 0.3 in children younger than three months old; 1: 3.9 from three months to 12 years old and 1:12 from 12 to 15 years old. Escherichia coli was the main etiology responsible for 73.2% of total cases of UTI. However, other important agents were Klebsiella pneumoniae (18.46%) and Enterococcus faecalis (7.7%) in young infants (under three months of age); Proteus mirabilis (30.8%) in boys from three months to 12 years old; Staphylococcus saprophyticus (25%) in female adolescents aged 12-15 years. The antimicrobial sensitivity of Escherichia coli was still above 80% for amoxicillin / clavulanic acid (87%), cefuroxime (98%), cefotaxime (98%), ceftriaxone (100%), cefepime (99%), amikacin (100%), gentamicin (97%), ciprofloxacin (98%), norfloxacin (94%), nalidixic acid (93%) and nitrofurantoin (97%). In young infants, the absence of another source of fever was the most frequent UTI symptom (77.8%). Laboratory parameters including peripheral white blood cell count and C-reactive protein concentration were of limited clinical usefulness. The sensitivity of nitrite testing for bacteriuria was low: 30.8% (95% CI: 19.9%-43.4%), but had high specificity and positive predictive value. Pyuria> 10,000 leukocytes / mL for identifying UTI had high sensitivity: 87.7% (95% CI: 77.2%-94.5%), but low specificity and positive predictive value. In female adolescents aged 12 to 15 years old, there were few positive nitrite tests in UTI due to Staphylococcus saprophyticus compared with UTI due to Escherichia coli. In the population studied, the initial empirical therapy recommended would be: from zero to three months old: parenteral treatment with aminoglycoside or third generation cephalosporin; it could be associated with ampicillin to treat Enterococcus faecalis. Between three months to 15 years old: amoxicillin / clavulanic acid or cefuroxime or ceftriaxone or aminoglycosides. In cystitis: in addition to amoxicillin / clavulanic acid or cefuroxime; nitrofurantoin is also a good option for Staphylococcus saprophyticus UTI whereas nalidixic acid is also a nice choice for Proteus mirabilis UTI. CONCLUSIONS: UTI is a common disease in emergency department visits. The epidemiological, clinical and laboratory aspects are variable in the different age and sex groups; therefore, the approach must be individualized in each of these groups

Neste trabalho foi avaliada a possibilidade do emprego de caldo de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) como matéria-prima para obtenção de 2,3-butanodiol por fermentação, utilizando a bactéria Klebsiella pneumoniae NRRL B199. A pesquisa compreendeu o teste de diferentes nutrientes para a composição de um meio de fermentação eficiente com o caldo de cana e experimentos em que a influência da concentração inicial de sacarose (S0) sobre o processo em regime descontínuo foi estudada. Ensaios realizados em frascos agitados, com S0 entre 140 e 150 g/L, mostraram que a fermentação de caldo de cana clarificado não suplementado com nutrientes não é viável. Por outro lado, a adição de 5,0 a 10,0 g/L de fosfato de amônio ao caldo levou a concentrações finais de 2,3-butanodiol de até 64 g/L e rendimentos, em relação ao máximo teórico, da ordem de 81% em cerca de 38 horas. Estes resultados se aproximam daqueles alcançados na fermentação do caldo enriquecido com vários nutrientes, usado como referência, na qual foram produzidos 66,7 g/L de diol com um rendimento de 85,6%. A utilização de concentrações de fosfato de amônio de até 4,0 g/L resultou em fermentações incompletas. A cinética da fermentação foi estudada com o caldo diluído a, aproximadamente, 180 g/L de sacarose e suplementado com 8,0 g/L de fosfato de amônio e, também, com o meio rico, em regime descontínuo em fermentador de bancada. Foram obtidos, nestes ensaios, concentrações de butanodiol de 71,7 e 71,1 g/L, rendimentos de 78,0 e 74,1 %, produtividades de 2,1 e 2,0 g/Lh e tempos de fermentação de 34,5 e 35,7 horas, respectivamente. A principal diferença foi observada na concentração de biomassa que atingiu 9,1 g/L, no meio com fosfato, e 11,8 g/L no meio rico. As máximas velocidades específicas de crescimento (&#181;x, m), 0,61 e 0,45 h-1, observadas com oxigênio dissolvido acima de zero, indicam que o crescimento celular, no meio rico, foi inibido pela alta concentração de nutrientes. Na seqüência das fermentações, com concentrações nulas de oxigênio dissolvido, a produção de diol foi iniciada e as máximas velocidades específicas de formação de produto (&#181;P,m), 0,53 h-1 com fosfato de amônio e 0,45 h-1 com o meio rico, foram atingidas, sugerindo que altas concentrações de nutrientes afetam, também, a formação de produto. Nos dois ensaios foi observada a ocorrência de uma fase estacionária de crescimento que, no caso do meio contendo fosfato de amônio, teve uma duração 12 horas mais longa devido a um insuficiente suprimento de oxigênio ou do esgotamento de algum nutriente. Neste ponto, foi verificada uma queda das velocidades específicas de formação de produto (&#181;P). Com o caldo diluído a cerca de 20 g/L de sacarose e 8,0 g/L de fosfato de amônio, a fermentação transcorreu em um tempo muito longo (23,5 horas) para a baixa concentração de sacarose empregada. Com S0 semelhante e o meio rico, o tempo de processo foi de apenas 6,5 h, o que demonstra que, no primeiro caso, ocorreu uma diluição excessiva dos nutrientes naturalmente presentes no caldo. O estudo do efeito da concentração inicial de sacarose sobre a fermentação, conduzido em fermentador de bancada e com o meio rico em nutrientes, mostrou que este parâmetro influencia fortemente o crescimento celular e a produção de 2,3-butanodiol. O aumento de S0 levou a valores decrescentes dos fatores de conversão de substrato em células, enquanto os rendimentos em diol aumentaram com S0 até 152 g/L. Valores crescentes de S0 provocaram uma inibição do crescimento celular, evidenciada pela diminuição de &#181;x,m de 0,91 a 0,45 h-1, com S0 entre 24 e 181 g/L. Valores aproximadamente constantes de &#181;P,m (0,62 a 0,68 h-1) foram observados com S0 até 152 g/L, enquanto uma queda acentuada foi verificada com S0=181 g/L (&#181;P,m=0,45 h-1). As máximas produtividades (3,2 g/Lh) foram obtidas com valores de S0 de 105 e 152 g/L. Os dados gerados neste trabalho permitem concluir que caldo de cana-de-açúcar é uma matéria-prima adequada para a produção de 2,3-butanodiol por Klebsiella pneumoniae. / The use of sugar cane (Saccharum officinarum) juice, as raw material for the fermentative production of 2,3-butanediol by Klebsiella pneumoniae NRRL B199, was evaluated in this work. The research was focused on testing different nutrients to formulate an efficient fermentation medium with the juice and some experiments to study the effect of the initial sucrose concentration (S0) on the batch process. Shaker flasks experiments with S0 between 140 and 150 g/L have shown that the fermentation of sugar cane juice without added nutrients is not viable. On the other hand, the addition of 5.0 to 10.0 g/L ammonium phosphate to the juice led, after 38 hours, to final 2,3-butanediol concentrations of 64 g/L, with yields of 81% of the theoretical maximum. These results are similar to those found in the fermentation of a reference medium composed of juice enriched with several nutrients in which 66.7 g/L butanediol and a yield of 85.6% were obtained. Ammonium phosphate concentrations up to 4.0 g/L resulted in incomplete fermentations. The fermentation kinetics was studied in a laboratory scale fermentor, with the sugar cane juice diluted to ca. 180 g/L sucrose. Both ammonium phosphate (8.0 g/L) and reference media were tested. In these experiments, after process times close to 35 hours, butanediol concentrations of 71.7 and 71.1 g/L, yields of 78.0 and 74.1 % , and productivities of 2.1 and 2.0 g/Lh, respectively, were obtained. The most important difference was the final biomass concentration that reached 9.1 g/L with the ammonium phosphate medium and 11.8 g/L with the rich medium. The maximum specific growth rates (&#181;x,m=0.61 and 0.45 h-1), measured with dissolved oxygen concentrations above zero, have indicated that cell growth in the rich medium was inhibited by high nutrient concentration. In the sequence, when the oxygen concentration was zero, butanediol production started and maximum specific production rates (&#181;P,m of 0.53 h-1 with the ammonium phosphate medium and 0.45 h-1 with the rich medium were reached. These values suggest that nutrient concentration in the rich medium also affects product formation. ln both runs, a stationary growth phase was noticed. In the experiment with the ammonium phosphate medium, the stationary phase was 12 hours longer due to the insufficient oxygen supply rate or the shortage of some nutrient. At that moment, decreasing specific product formation rates (7#181;P) were observed. With the sugar cane juice diluted to approximately 20 g/L and 8.0 g/L ammonium phosphate, fermentation time was 23.5 hours, too long to such sucrose concentration. With similar S0 and the rich medium, fermentation time was reduced to 6.5 hours. That shows that, in the first case, natural nutrients of the juice were excessively diluted. The study on the effect of the initial sucrose concentration on the process, performed in a laboratory fermentor with the rich medium, has shown that this parameter strongly affects both cell growth and 2,3-butanediol production. Increasing S0 led to decreasing cell yields and, for S0 up to 152 g/L, diol yields increased. Cell growth inhibition was stronger as higher sucrose concentrations were used. This is evidenced by the values of &#181;x,m that decreased from 0.91 to 0.45 h-1 as S0 was augmented from 24 to 181 g/L. Approximately constant &#181;P,m (0.62 to 0.68 h-1) were observed with S0 up to 152 g/L. With S0=181 g/L, &#181;P,m is reduced to 0.45 h-1 . The maximum productivities (3.2 g/Lh) were obtained with S0 between 105 and 152 g/L. From the results of this work, one can conclude that sugar cane juice is a suitable raw material for the production of 2,3-butanediol by Klebsiella pneumoniae.

Introdução: Gestações múltiplas apresentam alta morbidade relacionada a fatores como prematuridade, baixo peso ao nascer e sepse. Em gemelares, a aquisição de imunidade passiva por meio do cordão umbilical e do colostro ainda não é bem conhecida. O objetivo geral do estudo foi descrever a concentração de IgG total e específico anti-Streptococcus B, antilipopolissacarídeos de Klebsiella pneumoniae e antilipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa no cordão umbilical de recém-nascidos gemelares e a concentração de IgA secretora total e específica destes anticorpos no colostro. O objetivo específico foi analisar a associação entre infecção neonatal e concentração dos anticorpos no sangue de cordão umbilical e no colostro. Métodos: estudo prospectivo transversal de uma coorte de recémnascidos gemelares internados no Centro Neonatal do Instituto da Criança do Hospital das Clínicas da FMUSP no período de 20 meses. Foram excluídos: recém-nascidos com malformação; mães com infecção ou imunodeficiência. Variáveis analisadas: idade gestacional; peso de nascimento; classificação gestacional; concentrações de IgG total e específicos e IgA total e específicas anti-Streptococcus B, antilipopolissacarídeos de Klebsiella pneumoniae e antilipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa no sangue de cordão umbilical e no colostro; nutrição enteral; episódios de infecção; desfecho. As dosagens de IgG total foram realizadas por nefelometria e dos demais anticorpos através de ensaio imunoenzimático. Os testes t-Student pareado ou teste de Wilcoxon pareado, teste de Mann-Whitney e teste de Kruskal-Wallis, foram utilizados, considerando-se significante p< 0,005. Resultados: Foram incluídos 57 pares de gêmeos, compondo a casuística de 114 recém-nascidos. A idade gestacional foi 36±1,65 semanas (média±DP) e o peso de nascimento foi 2.304,8 ± 460g (média±DP). As concentrações de anticorpos encontradas foram (média±DP): IgG total 835,71 ± 190,73 mg/dL, IgG anti-Streptococcus B 295,1 ± 250,66 UA/mL, IgG antilipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa 280,04 ± 498,66 UA/mL e IgG antilipopolissacarídeos de Klebsiella pneumoniae 504,75 ± 933,93 UA/mL; IgA total 210,2 ± 285,3 g/L, IgA anti-Streptococcus B 6640 ± 9526,8 UA/mL, IgA antilipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa 3231,0 ± 2935,2 UA/mL, IgA antilipopolissacarídeos de Klebsiella pneumoniae 3070,1±2886,6 UA/mL. A concentração de IgG total foi menor nos recém-nascidos prematuros (p < 0,001). Em gemelares com idade gestacional < 34 semanas a concentração de IgG total (p=0,013) e IgG antilipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa (p=0,032) foi menor. A concentração de anticorpos IgG antilipopolissacarídeos de Klebsiella pneumoniae foi menor nos recém-nascidos pequenos para a idade gestacional (p=0,013). No colostro, houve detecção de IgA total, IgA anti-Streptococcus B, IgA antilipopolissacarídeos de Klebsiella pneumoniae e antilipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa em 98,1% das mães. A concentração de IgA antilipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa foi menor no colostro das mães de recém-nascidos prematuros (p=0,013). A concentração de IgA antilipopolissacarídeos de Klebsiella pneumoniae foi menor no colostro das mães com parto antes de 34 semanas (p=0,001). Houve infecção em cinco recém-nascidos, cuja concentração de IgG total foi menor (p<0,05). Os neonatos que receberam colostro apresentaram menor incidência de infecção (p < 0,001). Conclusões: Os anticorpos IgG total e específicos foram detectados no sangue do cordão umbilical em todos os gemelares, comprovando sua passagem transplacentária. Houve diminuição significativa na concentração de anticorpos IgG total nos gemelares prematuros e de IgG total e IgG antilipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa nos gemelares com idade gestacional inferior a 34 semanas. No colostro houve detecção de IgA total e específica em 98,1% das mães. A concentração de IgA anti-lipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa foi menor no colostro das mães de gemelares prematuros. Nas mães com parto antes de 34 semanas houve diminuição da concentração de IgA antilipopolissacarídeos de Klebsiella pneumoniae, sugerindo que a prematuridade possa ter influenciado a transferência de anticorpos maternos pelo colostro. A maior incidência de infecção no grupo de recém-nascidos, que não receberam colostro e naqueles que apresentavam concentração sérica de IgG total significativamente menor, reforça a importância da proteção anti-infecciosa conferida pela imunidade passiva transferida da mãe / Introduction: Multiple pregnancies have high morbidity related to factors such as prematurity, low birth weight and sepsis. In twins, acquisition of passive immunity through the umbilical cord and colostrum is not yet known. The overall aim of the study was to describe the concentration of total and specific IgG antibodies anti-Streptococcus B, anti-lipopolysaccharide of Klebsiella pneumoniae and anti-lipopolysaccharide of Pseudomonas aeruginosa in the umbilical cord of newborn twins and the concentration of total and specific secretory IgA antibodies in the colostrum. The specific aim was to analyze the association between neonatal infection and antibody concentration in the umbilical cord blood and colostrum. Methods: A prospective cross-sectional study of a cohort of newborn twins admitted to the Neonatal Center of Children\'s Institute, University of São Paulo during the period of 20 months. Patients with malformations and mothers with infection or immunodeficiency were excluded from our analysis. Variables analyzed: gestational age; birth weight; sex; gestational classification; antibody concentrations of total and specific IgG and IgA anti-Streptococcus B, anti-lipopolysaccharide of Klebsiella pneumoniae and antilipopolysaccharide of Pseudomonas aeruginosa in umbilical cord blood and colostrum; enteral nutrition; infection episodes; outcome. Total IgG measurements were performed using nephelometry and the specific antibodies were evaluated by enzyme immunoassay. We used paired Student t test or Wilcoxon test, Mann-Whitney test and Kruskal-Wallis test considering significant p < 0.005. Results: During the study period a total of 57 pairs of twins were included, making the sample of 114 newborns. Gestational age was 36 ± 1.65 weeks (mean±SD) and birth weight was 2304.8 ± 460g (mean±SD). We found the following antibody concentrations (mean±SD): total IgG 835.71 ± 190.73 mg/dL, anti-Streptococcus B IgG 250.66 ± 295.1 AU/mL, anti-lipopolysaccharide of Pseudomonas aeruginosa IgG 280.04 ± 498.66 AU/mL and anti-lipopolysaccharide of Klebsiella pneumoniae IgG 504.75±933.93 AU/mL; total IgA 210.2 ± 285.3 g/L, anti- Streptococcus B IgA 6640±9526.8 AU/mL, anti-lipopolysaccharide of Pseudomonas aeruginosa IgA 3231.0±2935.2 AU/mL, antilipopolysaccharide Klebsiella pneumoniae IgA 3070.1±2886.6 AU/mL. The concentration of total IgG was lower in preterm infants (p < 0.001). In twins with gestational age < 34 weeks both total IgG concentration (p = 0.013) and anti-lipopolysaccharide of Pseudomonas aeruginosa IgG concentration (p = 0.032) were lower. The concentration of anti-lipopolysaccharide of Klebsiella pneumoniae IgG was lower in small for gestational age newborns (p=0,013). There was detection of total IgA and specific antibodies in the colostrum of 98.1% mothers. The concentration of anti-lipopolysaccharide of Pseudomonas aeruginosa IgA was lower in the colostrum of premature\'s mothers (p = 0.013). The concentration of anti-lipopolysaccharide of Klebsiella pneumoniae IgA was lower in the colostrum of mothers with delivery before 34 weeks (p = 0.001). Five newborns were diagnosed with sepsis and in this group the concentration of total IgG was lower (p < 0.05). Neonates receiving colostrum had a lower incidence of infection (p < 0.001). Conclusion: This study showed detection of total and specific IgG antibodies in umbilical cord blood for all twin newborn, proving its transplacental passage. There was a significant decrease in the concentration of total IgG antibodies in premature twins and antilipopolysaccharide of Pseudomonas aeruginosa IgG in twins with gestational age less than 34 weeks. There was detection of total and specific IgA in the colostrum of 98.1% mothers. The concentration of anti-lipopolysaccharide of Pseudomonas aeruginosa IgA was lower in mothers of premature twins. Among the newborns with gestational age less than 34 weeks there was a decrease in the concentration of anti-lipopolysaccharide Klebsiella pneumoniae IgA, suggesting that prematurity may have influenced the transfer of maternal antibodies through colostrum. The highest incidence of infection in the newborn group who did not receive colostrum and in those who had significantly lower total IgG serum antibodies reinforces the importance of anti-infectious protection afforded by passive immunity transferred from the mother

Introdução: Gestações múltiplas apresentam alta morbidade relacionada a fatores como prematuridade, baixo peso ao nascer e sepse. Em gemelares, a aquisição de imunidade passiva por meio do cordão umbilical e do colostro ainda não é bem conhecida. O objetivo geral do estudo foi descrever a concentração de IgG total e específico anti-Streptococcus B, antilipopolissacarídeos de Klebsiella pneumoniae e antilipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa no cordão umbilical de recém-nascidos gemelares e a concentração de IgA secretora total e específica destes anticorpos no colostro. O objetivo específico foi analisar a associação entre infecção neonatal e concentração dos anticorpos no sangue de cordão umbilical e no colostro. Métodos: estudo prospectivo transversal de uma coorte de recémnascidos gemelares internados no Centro Neonatal do Instituto da Criança do Hospital das Clínicas da FMUSP no período de 20 meses. Foram excluídos: recém-nascidos com malformação; mães com infecção ou imunodeficiência. Variáveis analisadas: idade gestacional; peso de nascimento; classificação gestacional; concentrações de IgG total e específicos e IgA total e específicas anti-Streptococcus B, antilipopolissacarídeos de Klebsiella pneumoniae e antilipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa no sangue de cordão umbilical e no colostro; nutrição enteral; episódios de infecção; desfecho. As dosagens de IgG total foram realizadas por nefelometria e dos demais anticorpos através de ensaio imunoenzimático. Os testes t-Student pareado ou teste de Wilcoxon pareado, teste de Mann-Whitney e teste de Kruskal-Wallis, foram utilizados, considerando-se significante p< 0,005. Resultados: Foram incluídos 57 pares de gêmeos, compondo a casuística de 114 recém-nascidos. A idade gestacional foi 36±1,65 semanas (média±DP) e o peso de nascimento foi 2.304,8 ± 460g (média±DP). As concentrações de anticorpos encontradas foram (média±DP): IgG total 835,71 ± 190,73 mg/dL, IgG anti-Streptococcus B 295,1 ± 250,66 UA/mL, IgG antilipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa 280,04 ± 498,66 UA/mL e IgG antilipopolissacarídeos de Klebsiella pneumoniae 504,75 ± 933,93 UA/mL; IgA total 210,2 ± 285,3 g/L, IgA anti-Streptococcus B 6640 ± 9526,8 UA/mL, IgA antilipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa 3231,0 ± 2935,2 UA/mL, IgA antilipopolissacarídeos de Klebsiella pneumoniae 3070,1±2886,6 UA/mL. A concentração de IgG total foi menor nos recém-nascidos prematuros (p < 0,001). Em gemelares com idade gestacional < 34 semanas a concentração de IgG total (p=0,013) e IgG antilipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa (p=0,032) foi menor. A concentração de anticorpos IgG antilipopolissacarídeos de Klebsiella pneumoniae foi menor nos recém-nascidos pequenos para a idade gestacional (p=0,013). No colostro, houve detecção de IgA total, IgA anti-Streptococcus B, IgA antilipopolissacarídeos de Klebsiella pneumoniae e antilipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa em 98,1% das mães. A concentração de IgA antilipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa foi menor no colostro das mães de recém-nascidos prematuros (p=0,013). A concentração de IgA antilipopolissacarídeos de Klebsiella pneumoniae foi menor no colostro das mães com parto antes de 34 semanas (p=0,001). Houve infecção em cinco recém-nascidos, cuja concentração de IgG total foi menor (p<0,05). Os neonatos que receberam colostro apresentaram menor incidência de infecção (p < 0,001). Conclusões: Os anticorpos IgG total e específicos foram detectados no sangue do cordão umbilical em todos os gemelares, comprovando sua passagem transplacentária. Houve diminuição significativa na concentração de anticorpos IgG total nos gemelares prematuros e de IgG total e IgG antilipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa nos gemelares com idade gestacional inferior a 34 semanas. No colostro houve detecção de IgA total e específica em 98,1% das mães. A concentração de IgA anti-lipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa foi menor no colostro das mães de gemelares prematuros. Nas mães com parto antes de 34 semanas houve diminuição da concentração de IgA antilipopolissacarídeos de Klebsiella pneumoniae, sugerindo que a prematuridade possa ter influenciado a transferência de anticorpos maternos pelo colostro. A maior incidência de infecção no grupo de recém-nascidos, que não receberam colostro e naqueles que apresentavam concentração sérica de IgG total significativamente menor, reforça a importância da proteção anti-infecciosa conferida pela imunidade passiva transferida da mãe / Introduction: Multiple pregnancies have high morbidity related to factors such as prematurity, low birth weight and sepsis. In twins, acquisition of passive immunity through the umbilical cord and colostrum is not yet known. The overall aim of the study was to describe the concentration of total and specific IgG antibodies anti-Streptococcus B, anti-lipopolysaccharide of Klebsiella pneumoniae and anti-lipopolysaccharide of Pseudomonas aeruginosa in the umbilical cord of newborn twins and the concentration of total and specific secretory IgA antibodies in the colostrum. The specific aim was to analyze the association between neonatal infection and antibody concentration in the umbilical cord blood and colostrum. Methods: A prospective cross-sectional study of a cohort of newborn twins admitted to the Neonatal Center of Children\'s Institute, University of São Paulo during the period of 20 months. Patients with malformations and mothers with infection or immunodeficiency were excluded from our analysis. Variables analyzed: gestational age; birth weight; sex; gestational classification; antibody concentrations of total and specific IgG and IgA anti-Streptococcus B, anti-lipopolysaccharide of Klebsiella pneumoniae and antilipopolysaccharide of Pseudomonas aeruginosa in umbilical cord blood and colostrum; enteral nutrition; infection episodes; outcome. Total IgG measurements were performed using nephelometry and the specific antibodies were evaluated by enzyme immunoassay. We used paired Student t test or Wilcoxon test, Mann-Whitney test and Kruskal-Wallis test considering significant p < 0.005. Results: During the study period a total of 57 pairs of twins were included, making the sample of 114 newborns. Gestational age was 36 ± 1.65 weeks (mean±SD) and birth weight was 2304.8 ± 460g (mean±SD). We found the following antibody concentrations (mean±SD): total IgG 835.71 ± 190.73 mg/dL, anti-Streptococcus B IgG 250.66 ± 295.1 AU/mL, anti-lipopolysaccharide of Pseudomonas aeruginosa IgG 280.04 ± 498.66 AU/mL and anti-lipopolysaccharide of Klebsiella pneumoniae IgG 504.75±933.93 AU/mL; total IgA 210.2 ± 285.3 g/L, anti- Streptococcus B IgA 6640±9526.8 AU/mL, anti-lipopolysaccharide of Pseudomonas aeruginosa IgA 3231.0±2935.2 AU/mL, antilipopolysaccharide Klebsiella pneumoniae IgA 3070.1±2886.6 AU/mL. The concentration of total IgG was lower in preterm infants (p < 0.001). In twins with gestational age < 34 weeks both total IgG concentration (p = 0.013) and anti-lipopolysaccharide of Pseudomonas aeruginosa IgG concentration (p = 0.032) were lower. The concentration of anti-lipopolysaccharide of Klebsiella pneumoniae IgG was lower in small for gestational age newborns (p=0,013). There was detection of total IgA and specific antibodies in the colostrum of 98.1% mothers. The concentration of anti-lipopolysaccharide of Pseudomonas aeruginosa IgA was lower in the colostrum of premature\'s mothers (p = 0.013). The concentration of anti-lipopolysaccharide of Klebsiella pneumoniae IgA was lower in the colostrum of mothers with delivery before 34 weeks (p = 0.001). Five newborns were diagnosed with sepsis and in this group the concentration of total IgG was lower (p < 0.05). Neonates receiving colostrum had a lower incidence of infection (p < 0.001). Conclusion: This study showed detection of total and specific IgG antibodies in umbilical cord blood for all twin newborn, proving its transplacental passage. There was a significant decrease in the concentration of total IgG antibodies in premature twins and antilipopolysaccharide of Pseudomonas aeruginosa IgG in twins with gestational age less than 34 weeks. There was detection of total and specific IgA in the colostrum of 98.1% mothers. The concentration of anti-lipopolysaccharide of Pseudomonas aeruginosa IgA was lower in mothers of premature twins. Among the newborns with gestational age less than 34 weeks there was a decrease in the concentration of anti-lipopolysaccharide Klebsiella pneumoniae IgA, suggesting that prematurity may have influenced the transfer of maternal antibodies through colostrum. The highest incidence of infection in the newborn group who did not receive colostrum and in those who had significantly lower total IgG serum antibodies reinforces the importance of anti-infectious protection afforded by passive immunity transferred from the mother

Neste trabalho foi avaliada a possibilidade do emprego de caldo de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) como matéria-prima para obtenção de 2,3-butanodiol por fermentação, utilizando a bactéria Klebsiella pneumoniae NRRL B199. A pesquisa compreendeu o teste de diferentes nutrientes para a composição de um meio de fermentação eficiente com o caldo de cana e experimentos em que a influência da concentração inicial de sacarose (S0) sobre o processo em regime descontínuo foi estudada. Ensaios realizados em frascos agitados, com S0 entre 140 e 150 g/L, mostraram que a fermentação de caldo de cana clarificado não suplementado com nutrientes não é viável. Por outro lado, a adição de 5,0 a 10,0 g/L de fosfato de amônio ao caldo levou a concentrações finais de 2,3-butanodiol de até 64 g/L e rendimentos, em relação ao máximo teórico, da ordem de 81% em cerca de 38 horas. Estes resultados se aproximam daqueles alcançados na fermentação do caldo enriquecido com vários nutrientes, usado como referência, na qual foram produzidos 66,7 g/L de diol com um rendimento de 85,6%. A utilização de concentrações de fosfato de amônio de até 4,0 g/L resultou em fermentações incompletas. A cinética da fermentação foi estudada com o caldo diluído a, aproximadamente, 180 g/L de sacarose e suplementado com 8,0 g/L de fosfato de amônio e, também, com o meio rico, em regime descontínuo em fermentador de bancada. Foram obtidos, nestes ensaios, concentrações de butanodiol de 71,7 e 71,1 g/L, rendimentos de 78,0 e 74,1 %, produtividades de 2,1 e 2,0 g/Lh e tempos de fermentação de 34,5 e 35,7 horas, respectivamente. A principal diferença foi observada na concentração de biomassa que atingiu 9,1 g/L, no meio com fosfato, e 11,8 g/L no meio rico. As máximas velocidades específicas de crescimento (&#181;x, m), 0,61 e 0,45 h-1, observadas com oxigênio dissolvido acima de zero, indicam que o crescimento celular, no meio rico, foi inibido pela alta concentração de nutrientes. Na seqüência das fermentações, com concentrações nulas de oxigênio dissolvido, a produção de diol foi iniciada e as máximas velocidades específicas de formação de produto (&#181;P,m), 0,53 h-1 com fosfato de amônio e 0,45 h-1 com o meio rico, foram atingidas, sugerindo que altas concentrações de nutrientes afetam, também, a formação de produto. Nos dois ensaios foi observada a ocorrência de uma fase estacionária de crescimento que, no caso do meio contendo fosfato de amônio, teve uma duração 12 horas mais longa devido a um insuficiente suprimento de oxigênio ou do esgotamento de algum nutriente. Neste ponto, foi verificada uma queda das velocidades específicas de formação de produto (&#181;P). Com o caldo diluído a cerca de 20 g/L de sacarose e 8,0 g/L de fosfato de amônio, a fermentação transcorreu em um tempo muito longo (23,5 horas) para a baixa concentração de sacarose empregada. Com S0 semelhante e o meio rico, o tempo de processo foi de apenas 6,5 h, o que demonstra que, no primeiro caso, ocorreu uma diluição excessiva dos nutrientes naturalmente presentes no caldo. O estudo do efeito da concentração inicial de sacarose sobre a fermentação, conduzido em fermentador de bancada e com o meio rico em nutrientes, mostrou que este parâmetro influencia fortemente o crescimento celular e a produção de 2,3-butanodiol. O aumento de S0 levou a valores decrescentes dos fatores de conversão de substrato em células, enquanto os rendimentos em diol aumentaram com S0 até 152 g/L. Valores crescentes de S0 provocaram uma inibição do crescimento celular, evidenciada pela diminuição de &#181;x,m de 0,91 a 0,45 h-1, com S0 entre 24 e 181 g/L. Valores aproximadamente constantes de &#181;P,m (0,62 a 0,68 h-1) foram observados com S0 até 152 g/L, enquanto uma queda acentuada foi verificada com S0=181 g/L (&#181;P,m=0,45 h-1). As máximas produtividades (3,2 g/Lh) foram obtidas com valores de S0 de 105 e 152 g/L. Os dados gerados neste trabalho permitem concluir que caldo de cana-de-açúcar é uma matéria-prima adequada para a produção de 2,3-butanodiol por Klebsiella pneumoniae. / The use of sugar cane (Saccharum officinarum) juice, as raw material for the fermentative production of 2,3-butanediol by Klebsiella pneumoniae NRRL B199, was evaluated in this work. The research was focused on testing different nutrients to formulate an efficient fermentation medium with the juice and some experiments to study the effect of the initial sucrose concentration (S0) on the batch process. Shaker flasks experiments with S0 between 140 and 150 g/L have shown that the fermentation of sugar cane juice without added nutrients is not viable. On the other hand, the addition of 5.0 to 10.0 g/L ammonium phosphate to the juice led, after 38 hours, to final 2,3-butanediol concentrations of 64 g/L, with yields of 81% of the theoretical maximum. These results are similar to those found in the fermentation of a reference medium composed of juice enriched with several nutrients in which 66.7 g/L butanediol and a yield of 85.6% were obtained. Ammonium phosphate concentrations up to 4.0 g/L resulted in incomplete fermentations. The fermentation kinetics was studied in a laboratory scale fermentor, with the sugar cane juice diluted to ca. 180 g/L sucrose. Both ammonium phosphate (8.0 g/L) and reference media were tested. In these experiments, after process times close to 35 hours, butanediol concentrations of 71.7 and 71.1 g/L, yields of 78.0 and 74.1 % , and productivities of 2.1 and 2.0 g/Lh, respectively, were obtained. The most important difference was the final biomass concentration that reached 9.1 g/L with the ammonium phosphate medium and 11.8 g/L with the rich medium. The maximum specific growth rates (&#181;x,m=0.61 and 0.45 h-1), measured with dissolved oxygen concentrations above zero, have indicated that cell growth in the rich medium was inhibited by high nutrient concentration. In the sequence, when the oxygen concentration was zero, butanediol production started and maximum specific production rates (&#181;P,m of 0.53 h-1 with the ammonium phosphate medium and 0.45 h-1 with the rich medium were reached. These values suggest that nutrient concentration in the rich medium also affects product formation. ln both runs, a stationary growth phase was noticed. In the experiment with the ammonium phosphate medium, the stationary phase was 12 hours longer due to the insufficient oxygen supply rate or the shortage of some nutrient. At that moment, decreasing specific product formation rates (7#181;P) were observed. With the sugar cane juice diluted to approximately 20 g/L and 8.0 g/L ammonium phosphate, fermentation time was 23.5 hours, too long to such sucrose concentration. With similar S0 and the rich medium, fermentation time was reduced to 6.5 hours. That shows that, in the first case, natural nutrients of the juice were excessively diluted. The study on the effect of the initial sucrose concentration on the process, performed in a laboratory fermentor with the rich medium, has shown that this parameter strongly affects both cell growth and 2,3-butanediol production. Increasing S0 led to decreasing cell yields and, for S0 up to 152 g/L, diol yields increased. Cell growth inhibition was stronger as higher sucrose concentrations were used. This is evidenced by the values of &#181;x,m that decreased from 0.91 to 0.45 h-1 as S0 was augmented from 24 to 181 g/L. Approximately constant &#181;P,m (0.62 to 0.68 h-1) were observed with S0 up to 152 g/L. With S0=181 g/L, &#181;P,m is reduced to 0.45 h-1 . The maximum productivities (3.2 g/Lh) were obtained with S0 between 105 and 152 g/L. From the results of this work, one can conclude that sugar cane juice is a suitable raw material for the production of 2,3-butanediol by Klebsiella pneumoniae.