O gênero Nocardia é composto por bactérias gram-positivas e filamentosas, que normalmente só causam doença em indivíduos imunocomprometidos. No entanto, certo número de infecções por nocardia têm sido relatados em pacientes imunocompetentes. Nos últimos anos, observou-se um aumento da frequência de infecções por Nocardia spp. e, com o aumento do número de espécies descritas, a identificação correta tem sido de difícil obtenção mas de grande importância para a aplicação do tratamento correto e elucidação epidemiológica. O objetivo deste estudo foi caracterizar, por métodos fenotípicos e moleculares, 72 isolados de Nocardia spp. de interesse médico, avaliando as metodologias para elaborar um algoritmo de identificação. Os isolados foram provenientes da Micoteca do Instituto de Medicina Tropical de São Paulo e da rotina do Núcleo de Tuberculose e Micobacterioses do Instituto Adolfo Lutz. Os isolados foram identificados por testes fenotípicos, identificação molecular por análise de restrição (PRA-hsp65), sequenciamento dos genes hsp65 e 16S rRNA e MALDI-TOF MS (Matrix-associated laser desorption time of flight mass spectrometry). O perfil de suscetibilidade foi analisado pelo método de Concentração Inibitória Mínima (MIC) e disco difusão (DD), com os fármacos: amicacina, ciprofloxacina, minociclina, tobramicina, amoxacilina+ácido clavulânico, imipenem e sulfametoxazol+trimetoprim. Os resultados revelaram que a identificação fenotípica foi insuficiente para definir as espécies. Apenas 24 (33,4%) isolados tiveram identificação fenotípica concordante com o sequenciamento do gene 16S rRNA. Na analise feita pela técnica de PRA-hsp65 foram observados 20 (27,8%) N. brasiliensis, seis (8,3%) isolados de outras espécies de nocardias e 38 (52,8%) foram considerados novos padrões (NP). Foi detectado um isolado misto e em cinco isolados não foi obtido produto de amplificação. O sequenciamento do gene hsp65 proporcionou a identificação de 51 isolados como Nocardia, 14 foram identificados como pertencentes a outros gêneros, dos quais, um apresentou mistura de nocardia e micobactéria, sendo identificado como Mycobacterium abscessus no gene hsp65 (análise in silico) e N. otitidiscaviarum no gene 16S rRNA. Sete isolados não foram sequenciados devido à ausência de amplificação do fragmento. Os isolados analisados através do sequenciamento do gene 16S rRNA, foram identificados como Nocardia (57-79,2%), Gordonia (7-9,7%), Rhodoccocus (3-4,2%), Tsukamurella (2-2,8%), Mycobacterium (2-2,8%) e Streptomyces (1-1,3%). Para a análise de MALDI-TOF MS foi observado que, dos 72 isolados estudados, 49 foram identificados como Nocardia, 11 como pertencentes a outros gêneros e 12 amostras não puderam ser identificadas devido aos valores de leitura não serem adequados para análise. Pela primeira vez o corante resazurina foi utilizado para leitura de MIC de Nocardia sp. Entre os fármacos testados através do MIC, os que apresentaram maior sensibilidade foram amicacina (100%) e tobramicina (84%). As maiores resistências foram encontradas com os fármacos sulfametoxazol+trimetoprim (76%) e imipenem (54%). Devido à ausência de critérios interpretativos de disco difusão para o gênero Nocardia, foi elaborado um critério para o presente estudo. Os resultados obtidos no teste de DD mostraram 100% de sensibilidade para os fármacos amicacina, minociclina e sulfametoxazol+trimetroprim. Os isolados apresentaram a maior porcentagem de resistência ao fármaco ciprofloxacina (64%). Comparando os resultados de DD com os obtidos no MIC, observamos que os fármacos ciprofloxacina, imipenem e sulfametoxazol+trimetoprim apresentaram porcentagem de discordância acima de 20%. O fármaco sulfametoxazol+trimetoprim teve a maior discordância (>75%), com elevada porcentagem de isolados resistentes na MIC, mas baixa porcentagem de resistência em DD. O único fármaco com 100% de concordância entre os resultados foi amicacina. Foi elaborado um algoritmo de identificação que utiliza técnicas fenotípicas para triagem para diferenciar nocardias de outros gêneros. A identificação por PRA-hsp65 será útil na rotina de laboratório de micobactérias como identificação presuntiva. A identificação definitiva das espécies deve ser obtida pelo sequenciamento do gene 16S rRNA. / The genus Nocardia comprises filamentous gram-positive bacteria that usually cause disease only in immunocompromised individuals. However, a number of Nocardia infections have been reported in immunocompetent patients. Overall, it has been reported in the recent years an increased frequency of infections caused by Nocardia spp. due to an also increasing number of species, making the correct identification of the species more difficult. Correct identification assumes a major importance with respect to antimicrobial treatment\'s choice as well a for epidemiological investigation purposes. The objective of this study was to characterize by phenotypic and molecular methods 72 isolates of Nocardia spp. of medical interest, designing the methodologies for an identification algorithm. The isolates were obtained from the fungal collection of the Tropical Medicine Institute of São Paulo and the routine service of the Tuberculosis and Mycobacteriosis Center of the Adolfo Lutz Institute. The isolates were identified by phenotypic testing, molecular identification by restriction analysis (PRA-hsp65), hsp65 and 16S rRNA genes sequencing, and MALDI-TOF MS (matrix-associated laser desorption time-of-flight mass spectrometry). The susceptibility profile was analyzed by the Minimum Inhibitory Concentration method (MIC) and disk diffusion (DD), with the following drugs: amikacin, ciprofloxacin, minocycline, tobramycin, amoxicillin+ clavulanic acid, imipenem and sulfamethoxazole trimethoprim. The results showed that the phenotypic identification was insufficient to define the species. Only 24 (33.4%) of the isolates had phenotype identification that was concordant with the 16S rRNA gene sequencing. In the analysis made with the PRA-hsp65 technique were observed 20 (27.8%) N. brasiliensis and six (8.3%) isolates from other species of Nocardia spp., while 38 isolates (52.8%) were considered as new standards (NP). Also by this technique a mixed isolate was detected and an amplification product was not obtained in five isolates. The hsp65 gene sequencing provided identification of 51 isolates as Nocardia, 14 were identified as belonging to other genera, one of them being identified either as Mycobacterium abscessus by in silico analysis of the hsp65 gene and as N. otitidiscaviarum by the 16S rRNA gene sequencing. Seven isolates were not sequenced due to the absence of the amplified fragment. The isolates analyzed by 16S rRNA gene sequencing were identified as Nocardia (57 to 79.2%), Gordonia (7 to 9.7%), Rhodoccocus (3 to 4.2%), Tsukamurella (2-2, 8%), Mycobacterium (2 to 2.8%) and Streptomyces (1-1.3%). By MALDI-TOF MS analysis of the 72 isolates, 49 were identified as Nocardia, 11 were identified as belonging to other genera and 12 isolates could not be identified because the samples provided reading values that were inadequate for analysis. For the first time, to our knowledge, the resazurin dye was used to determine the MICs of Nocardia sp. Among the drugs tested, the most sensitives were amikacin (100%) and tobramycin (84%). The higher resistances were found with trimethoprim-sulfamethoxazole (76%) and imipenem (54%). Due to the absence of establishe criteria for the interpretation of the disk diffusion assay with Nocardia, we designed a specific criterion for this study. The results obtained in the DD test showed 100% sensitivity for the drugs amikacin, minocycline and trimethoprim-sulfamethoxazole. The isolates showed the highest percentage of resistance to ciprofloxacin drug (64%). Comparing the results with those obtained with DD and MIC, we observed that ciprofloxacin, imipenem and sulfamethoxazole-trimethoprim showed a percentage of disagreement above 20%. The sulfamethoxazole-trimethoprim drug had the highest discrepancy (> 75%), with high percentage of resistant isolates with MIC but low percentage of resistance in DD. The only drug with 100% agreement between the both results was amikacin. We designed a recognition algorithm using phenotyping techniques to screen and differentiate nocardias from other genera. The identification by PRA-hsp65 will be useful in routine mycobacteria laboratory as a presumptive identification tool. The final identification of the species should be obtained by sequencing the 16S rRNA gene.

O gênero Nocardia é composto por bactérias gram-positivas e filamentosas, que normalmente só causam doença em indivíduos imunocomprometidos. No entanto, certo número de infecções por nocardia têm sido relatados em pacientes imunocompetentes. Nos últimos anos, observou-se um aumento da frequência de infecções por Nocardia spp. e, com o aumento do número de espécies descritas, a identificação correta tem sido de difícil obtenção mas de grande importância para a aplicação do tratamento correto e elucidação epidemiológica. O objetivo deste estudo foi caracterizar, por métodos fenotípicos e moleculares, 72 isolados de Nocardia spp. de interesse médico, avaliando as metodologias para elaborar um algoritmo de identificação. Os isolados foram provenientes da Micoteca do Instituto de Medicina Tropical de São Paulo e da rotina do Núcleo de Tuberculose e Micobacterioses do Instituto Adolfo Lutz. Os isolados foram identificados por testes fenotípicos, identificação molecular por análise de restrição (PRA-hsp65), sequenciamento dos genes hsp65 e 16S rRNA e MALDI-TOF MS (Matrix-associated laser desorption time of flight mass spectrometry). O perfil de suscetibilidade foi analisado pelo método de Concentração Inibitória Mínima (MIC) e disco difusão (DD), com os fármacos: amicacina, ciprofloxacina, minociclina, tobramicina, amoxacilina+ácido clavulânico, imipenem e sulfametoxazol+trimetoprim. Os resultados revelaram que a identificação fenotípica foi insuficiente para definir as espécies. Apenas 24 (33,4%) isolados tiveram identificação fenotípica concordante com o sequenciamento do gene 16S rRNA. Na analise feita pela técnica de PRA-hsp65 foram observados 20 (27,8%) N. brasiliensis, seis (8,3%) isolados de outras espécies de nocardias e 38 (52,8%) foram considerados novos padrões (NP). Foi detectado um isolado misto e em cinco isolados não foi obtido produto de amplificação. O sequenciamento do gene hsp65 proporcionou a identificação de 51 isolados como Nocardia, 14 foram identificados como pertencentes a outros gêneros, dos quais, um apresentou mistura de nocardia e micobactéria, sendo identificado como Mycobacterium abscessus no gene hsp65 (análise in silico) e N. otitidiscaviarum no gene 16S rRNA. Sete isolados não foram sequenciados devido à ausência de amplificação do fragmento. Os isolados analisados através do sequenciamento do gene 16S rRNA, foram identificados como Nocardia (57-79,2%), Gordonia (7-9,7%), Rhodoccocus (3-4,2%), Tsukamurella (2-2,8%), Mycobacterium (2-2,8%) e Streptomyces (1-1,3%). Para a análise de MALDI-TOF MS foi observado que, dos 72 isolados estudados, 49 foram identificados como Nocardia, 11 como pertencentes a outros gêneros e 12 amostras não puderam ser identificadas devido aos valores de leitura não serem adequados para análise. Pela primeira vez o corante resazurina foi utilizado para leitura de MIC de Nocardia sp. Entre os fármacos testados através do MIC, os que apresentaram maior sensibilidade foram amicacina (100%) e tobramicina (84%). As maiores resistências foram encontradas com os fármacos sulfametoxazol+trimetoprim (76%) e imipenem (54%). Devido à ausência de critérios interpretativos de disco difusão para o gênero Nocardia, foi elaborado um critério para o presente estudo. Os resultados obtidos no teste de DD mostraram 100% de sensibilidade para os fármacos amicacina, minociclina e sulfametoxazol+trimetroprim. Os isolados apresentaram a maior porcentagem de resistência ao fármaco ciprofloxacina (64%). Comparando os resultados de DD com os obtidos no MIC, observamos que os fármacos ciprofloxacina, imipenem e sulfametoxazol+trimetoprim apresentaram porcentagem de discordância acima de 20%. O fármaco sulfametoxazol+trimetoprim teve a maior discordância (>75%), com elevada porcentagem de isolados resistentes na MIC, mas baixa porcentagem de resistência em DD. O único fármaco com 100% de concordância entre os resultados foi amicacina. Foi elaborado um algoritmo de identificação que utiliza técnicas fenotípicas para triagem para diferenciar nocardias de outros gêneros. A identificação por PRA-hsp65 será útil na rotina de laboratório de micobactérias como identificação presuntiva. A identificação definitiva das espécies deve ser obtida pelo sequenciamento do gene 16S rRNA. / The genus Nocardia comprises filamentous gram-positive bacteria that usually cause disease only in immunocompromised individuals. However, a number of Nocardia infections have been reported in immunocompetent patients. Overall, it has been reported in the recent years an increased frequency of infections caused by Nocardia spp. due to an also increasing number of species, making the correct identification of the species more difficult. Correct identification assumes a major importance with respect to antimicrobial treatment\'s choice as well a for epidemiological investigation purposes. The objective of this study was to characterize by phenotypic and molecular methods 72 isolates of Nocardia spp. of medical interest, designing the methodologies for an identification algorithm. The isolates were obtained from the fungal collection of the Tropical Medicine Institute of São Paulo and the routine service of the Tuberculosis and Mycobacteriosis Center of the Adolfo Lutz Institute. The isolates were identified by phenotypic testing, molecular identification by restriction analysis (PRA-hsp65), hsp65 and 16S rRNA genes sequencing, and MALDI-TOF MS (matrix-associated laser desorption time-of-flight mass spectrometry). The susceptibility profile was analyzed by the Minimum Inhibitory Concentration method (MIC) and disk diffusion (DD), with the following drugs: amikacin, ciprofloxacin, minocycline, tobramycin, amoxicillin+ clavulanic acid, imipenem and sulfamethoxazole trimethoprim. The results showed that the phenotypic identification was insufficient to define the species. Only 24 (33.4%) of the isolates had phenotype identification that was concordant with the 16S rRNA gene sequencing. In the analysis made with the PRA-hsp65 technique were observed 20 (27.8%) N. brasiliensis and six (8.3%) isolates from other species of Nocardia spp., while 38 isolates (52.8%) were considered as new standards (NP). Also by this technique a mixed isolate was detected and an amplification product was not obtained in five isolates. The hsp65 gene sequencing provided identification of 51 isolates as Nocardia, 14 were identified as belonging to other genera, one of them being identified either as Mycobacterium abscessus by in silico analysis of the hsp65 gene and as N. otitidiscaviarum by the 16S rRNA gene sequencing. Seven isolates were not sequenced due to the absence of the amplified fragment. The isolates analyzed by 16S rRNA gene sequencing were identified as Nocardia (57 to 79.2%), Gordonia (7 to 9.7%), Rhodoccocus (3 to 4.2%), Tsukamurella (2-2, 8%), Mycobacterium (2 to 2.8%) and Streptomyces (1-1.3%). By MALDI-TOF MS analysis of the 72 isolates, 49 were identified as Nocardia, 11 were identified as belonging to other genera and 12 isolates could not be identified because the samples provided reading values that were inadequate for analysis. For the first time, to our knowledge, the resazurin dye was used to determine the MICs of Nocardia sp. Among the drugs tested, the most sensitives were amikacin (100%) and tobramycin (84%). The higher resistances were found with trimethoprim-sulfamethoxazole (76%) and imipenem (54%). Due to the absence of establishe criteria for the interpretation of the disk diffusion assay with Nocardia, we designed a specific criterion for this study. The results obtained in the DD test showed 100% sensitivity for the drugs amikacin, minocycline and trimethoprim-sulfamethoxazole. The isolates showed the highest percentage of resistance to ciprofloxacin drug (64%). Comparing the results with those obtained with DD and MIC, we observed that ciprofloxacin, imipenem and sulfamethoxazole-trimethoprim showed a percentage of disagreement above 20%. The sulfamethoxazole-trimethoprim drug had the highest discrepancy (> 75%), with high percentage of resistant isolates with MIC but low percentage of resistance in DD. The only drug with 100% agreement between the both results was amikacin. We designed a recognition algorithm using phenotyping techniques to screen and differentiate nocardias from other genera. The identification by PRA-hsp65 will be useful in routine mycobacteria laboratory as a presumptive identification tool. The final identification of the species should be obtained by sequencing the 16S rRNA gene.