This project aimed to find a method for producing potential probe targets for identification of ESBL (Extended Spectrum Beta Lactamase) genes in bacteria. ESBLs are a type of enzymes responsible for antibiotic resistance in many bacteria. The result we developed was a semi-automated pipeline that utilises several Perl scripts to download gene sequences, identify sequence subgroups based on sequence similarity, find common target sequences among them and screen the target sequences against a background database. These target sequences should work with padlock probes and therefore had specific requirements regarding length and highest number of allowed mismatches. This report includes descriptions of the scripts and ideas for future improvements, as well as an ethical analysis about aspects relevant to research on antibiotic resistance.

A multirresistência aos antibióticos observada em bacilos gram-negativos é um grave problema de saúde pública devido a alta morbidade e mortalidade apresentada, especialmente em instituições assistenciais de saúde. Como consequência do intenso uso de antibióticos, a multirresistência a esses fármacos é principalmente mediada por enzimas hidrolisantes, onde destaca-se as enzimas ?-lactamases, principal mecanismo de resistência aos ?-lactâmicos verificado em bacilos gram-negativos. Os esgotos de origem hospitalar e de estações de tratamento de esgoto (ETE) são considerados como reservatórios de bactérias multirresistentes pela presença de antibióticos que as selecionam e por favorecem a transmissão de determinantes de resistência. Nesse sentido, o presente estudo objetivou avaliar a multirresistência a antibióticos e a produção de enzimas ?-lactamases em bacilos gram-negativos isolados de efluente hospitalar e da estação de tratamento de esgoto, na cidade de Ribeirão Preto, SP. No hospital terciário, amostras de esgotos foram coletadas dos ambulatórios, das enfermarias e da junção do esgoto hospitalar. Na ETE, amostras foram coletadas na caixa de entrada do esgoto bruto e após ao tratamento. Dez microlitros foram semeados em ágar MacConkey, SalmonellaShigella, Cetrimide e TCBS e a identificação dos bacilos gram-negativos foi realizada pelo kit Bactray®. O teste de susceptibilidade aos antibióticos foi realizado pelo método de discodifusão em ágar. A detecção fenotípica de bacilos produtores de ESBL foi realizada pelos testes de sinergia de disco-duplo e disco combinado com ácido clavulânico, e para detecção de isolados produtores de carbapenemases foi utilizado os testes de disco combinado com ácido fenilborônico e EDTA e o teste Blue Carba. A PCR foi utilizada para amplificação dos genes codificadores de ESBL e carbapenemases. No total, 45 bacilos gram-negativos foram isolados, sendo as espécies Klebsiella pneumoniae e Pseudomonas aeruginosa as de maiores prevalências. Ampla resistência foi verificada aos antibióticos ?-lactâmicos, sendo a resistência ao aztreonam, a cefepime e a cefotaxima mais expressiva nos isolados do esgoto hospitalar, com diferenças estatisticamente significante (p<0,05). O fenótipo multidroga resistente foi atribuído a 33,3%, nos isolados exclusivamente do esgoto hospitalar, com diferença estatisticamente significante (p = 0,0025) em relação aos isolados do esgoto da ETE. Genes de ?-lactamases foram encontrados em 35,6% das bactérias, sendo o blaKPC e blaTEM os de maiores ocorrências, ambos em 17,8% dos isolados, e os genes blaSHV e blaCTX-M em 13,3% e 8,9%. Somente em um isolado de Enterobacter cloacae no esgoto tratado da ETE foi identificado o gene blaSHV, os demais isolados portadores dos genes de ?-lactamases foram encontrados no esgoto hospitalar. Os dados obtidos neste estudo são importantes levando em consideração que no Brasil o esgoto hospitalar pode ser lançado in natura na rede coletora municipal, no entanto, acredita-se que tal permissão favorece a disseminação da multirresistência bacteriana, posto que, os resultados demonstram alta frequência de bactérias portadoras de genes de resistência a antibióticos no esgoto hospitalar estudado. Assim, a implementação do tratamento de efluentes hospitalares, especialmente os de hospitais terciários, e adicionalmente ao tratamento da ETE evitaria a propagação dessas bactérias no ambiente e de impactar negativamente os recursos hídricos / Antibiotic multi-resistance observed in Gram-negative bacilli is a serious public health problem due to high morbidity and mortality, especially in health care institutions. As a consequence of the intense use of antibiotics, multi-resistance to these drugs is mainly mediated by hydrolyzing enzymes, in which ?-lactamases, the main ?-lactam resistance mechanism observed in Gramnegative bacilli, are prominent. Hospital sewage and wastewater treatment plants (WWTP) are considered reservoirs of multiresistant bacteria by the presence of antibiotics that select these bacteria and favor the transmission of resistance determinants. In this sense, the present study aimed to evaluate the antibiotics multi-resistance and the production of ?-lactamase enzymes in Gram-negative bacilli isolated from hospital effluent and the wastewater treatment plants in Ribeirão Preto city, SP. In the tertiary hospital, sewage samples from the outpatient clinics, rooms patients and the hospital sewage junction were collected. In the WWTP, raw and treated sewage were collected. Ten microliters were seeded on MacConkey, Salmonella-Shigella, Cetrimide and TCBS agar and the identification of Gram-negative bacilli was performed by the Bactray® kit. Antibiotic susceptibility test was performed by agar-diffusion method. Phenotypic detection of ESBL-producing bacilli was performed by double-disc and discsynergy tests combined with clavulanic acid, and for the detection of carbapenemase-producing isolates the combined disk tests with phenylboronic acid and EDTA and Blue Carba test were used. PCR amplification of ESBL and carbapenemases-encoding genes was used. In total, 45 Gram-negative bacilli were isolated, and Klebsiella pneumoniae and Pseudomonas aeruginosa being the most prevalent. Extensive resistance was verified to ?-lactam antibiotics and resistance to aztreonam, cefepime and cefotaxime was more pronounced in hospital sewage isolates, with statistically significant differences (p<0.05). Multidrug-resistant phenotype was attributed to 33.3% in isolates exclusively from hospital sewage, with a statistically significant difference (p = 0.0025) in relation to the sewage isolates from the WWTP. ?-lactamase genes were found in 35.6% of the bacteria, with blaKPC and blaTEM having the highest occurrences, both in 17.8% of the isolates, and the blaSHV and blaCTX-M genes in 13.3% and 8, 9%. Only in an isolate of Enterobacter cloacae in the treated sewage from WWTP was the blaSHV gene identified, the other isolates carrying the ?-lactamases genes were found in hospital sewage. The data obtained in this study are important considering that in Brazil the hospital sewage can be released in nature in municipal collection network, however, it is believed that such permission favors the dissemination of bacterial multi-resistance, since, the results show high frequency of bacteria carrying antibiotic resistance genes in the hospital sewer studied. Thus, the implementation of treatment of hospital effluents, especially those in tertiary hospitals, and in addition to the treatment of WWTP would prevent the spread of these bacteria in the environment and negatively impact water resources

As grandes quantidades de antimicrobianos utilizados na produção de aves e suínos é um problema de saúde pública em todo mundo. O surgimento e disseminação de novos mecanismos de resistência a antibióticos de importância clínica em medicina humana e veterinária é fato que tem apontado a entrada de uma era \"pós-antibióticos\". Considerando a importância da avicultura e suinocultura na economia brasileira e os riscos para saúde humana e dos animais, o objetivo deste estudo foi determinar a ocorrência de genes emergentes de resistência aos antibióticos das classes dos &#946;-lactâmicos, quinolonas, fosfomicina e colistina. Foram selecionados 1.152 isolados de Escherichia coli de origem clínica, fecal e de carne de suínos, frangos de corte, poedeiras e perus proveniente dos principais estados produtores e exportadores do Brasil (SP, RS, SC, PR, MG e GO). Através de métodos clássicos de biologia molecular e sequenciamento do genoma completo foi realizada a caracterização genotípica dos isolados, assim como a caracterização dos elementos genéticos móveis que carreavam esses genes. Dentre os isolados de aves (n=773), 103 (13,4%) foram produtores de ESBL: CTX-M-2 (n=61); CTX-M-55 (n=26); CTX-M-8 (n=12); CTX-M-2 + CTX-M-55 (n=3); CTX-M-2+CTX-M-8 (n=1); CTX-M-8+CTX-M-55 (n=1). 44 (5,7%) apresentaram CMY-2, presente em plasmídeos IncI1/ST12 e IncK. Em relação à resistência às quinolonas e colistina mediada por plasmídeos, os genes encontrados foram qnrA1 (1%), qnrB19 (6%) e qnrS1 (0,8%), além de 41 isolados positivos para mcr-1. A ocorrência de genes plasmidiais de resistência à fosfomicina ( fosA3) foi de 3,4%, que estiveram relacionados a plasmídeos epidêmicos IncN/F33:A-:B-. Dentre os isolados de E. coli patogênicas (ETEC, STEC), comensais e de carne de suínos ( n =378) foi encontrada uma alta prevalência de cepas positivas para mcr-1 (33,8%). Foram encontrados três isolados positivos para mcr-3 dentre os isolados de ETEC e comensais. O gene qnrS1 também teve alta prevalência (24,6%). Nos isolados de aves e suínos, o gene mcr-1 esteve presente em plasmídeos IncX4. Análises da sequência completa de DNA de vários plasmídeos mostrou relação com plasmídeos que circulam em criações animais na Ásia. Este estudo contribui para o estabelecimento de um cenário em relação à resistência antimicrobiana na produção animal no Brasil. Levando em conta que o Brasil está entre os maiores exportadores de carne de aves e suínos do mundo, é urgente a elaboração de estratégias para o controle da disseminação de bactérias resistentes a antibióticos clinicamente importantes. / The large amounts of antimicrobials used in the poultry and swine production is a public health concern worldwide. The emergence and spread of novel resistance mechanisms to important antibiotics in human and veterinary medicine is a fact that has pointed to entry into a \"post-antibiotic\" era. Considering the importance of poultry and pig farming in the Brazilian economy and the risks to human and animal health, the aim of this study was to determine the occurrence of emerging resistance genes to &#946;-lactam, quinolones, fosfomycin and colistin antibiotics. A total of 1.152 of clinical, fecal and retail meat isolates of Escherichia coli from from swine, broilers, laying hens and turkeys from the main producing and exporting states of Brazil (SP, RS, SC, PR, MG and GO) were selected. Through classical molecular biology methods and whole genome sequencing, the characterization of the isolates was performed, as well as the characterization of the mobile genetic elements that carried these genes. Among avian isolates (n = 773), 103 (13.4%) were ESBL-producers: CTX-M-2 (n = 61); CTX-M-55 (n = 26); CTX-M-8 (n = 12); CTX-M-2 + CTX-M-55 (n = 3); CTX-M-2 + CTX-M-8 (n = 1); CTX-M-8 + CTX-M-55 (n = 1). 44 (5.7%) showed pAmpC CMY-2, present in IncI1/ST12 and IncK plasmids. An isolate belonging to ST117 harboring bla CMY2 and bla CTX-M-2 integrated into the chromosome. Regarding plasmid-mediated resistance to quinolones and colistin, the genes found were qnrA1 (1%), qnrB19 (6%) and qnrS1 (0.8%), in addition to 41 mcr-1 positive isolates. The occurrence of plasmid-mediated fosfomycin resistance ( fosA3) was 3.4%, which were related to the IncN/F33: A-: B- epidemic plasmids. A high prevalence of mcr-1 positive strains (33.8%) was found among pathogenic (ETEC, STEC) and commensal porcine E. coli isolates (n = 378). Three mcr-3 positive isolates were found among the ETEC and commensal isolates. The qnrS1 gene also had a high prevalence (24.6%). In avian and porcine isolates, the mcr-1 gene was present in IncX4 plasmids. Analyzes of the complete DNA sequence of various plasmids showed relation to plasmids circulating in animal production in Asia. This study contributes to the determination of a national scenario of antimicrobial resistance in animal production in Brazil. Taking into account that Brazil is among the largest exporters of poultry and pork in the world, it is urgent to devise strategies to control the spread of multidrug resistant bacteria to clinically important antibiotics.

Os psitacídeos estão entre as espécies de aves mais apreendidas e encaminhadas aos centros de triagem animal em São Paulo. Também são comumente mantidos em ambiente doméstico como aves de estimação. A manutenção destas aves em cativeiro pode representar um risco zoonótico e contribuir para a propagação das estirpes de enterobactérias multirresistentes, como Klebsiella spp. produtora de beta-lactamase de espectro estendido (ESBLs), que podem interferir no tratamento de infecções nosocomiais em humanos. O objetivo deste estudo foi identificar e caracterizar estirpes de Klebsiella spp. isoladas de secreções respiratórias de 46 psitácideos doentes, determinando a virulência e o perfil de resistência a 15 antimicrobianos. Dentre as 19 estirpes de Klebsiella spp. isoladas, 16 (16/19) foram identificadas como Klebsiella pneumoniae, e três (3/19) foram identificadas como Klebsiella oxytoca. O perfil de suscetibilidade aos antimicrobianos demonstrou alta resistência para ampicilina (89,5%), e o perfil de virulência demonstrou uma alta prevalência dos genes fimH (94,7%), kpn (89,4%), uge (84,2%) e irp-2 (78,9%). Três estirpes de K. pneumoniae foram positivas para produção de beta-lactamase de espectro estendido. Estas estirpes foram classificadas nos sequence types (STs) ST15, ST147 e ST307. Esses três grupos clonais representam os principais responsáveis por surtos de infecções hospitalares por K. pneumoniae no mundo. No entanto, esse é o primeiro relato desses clones como causadores de doença em aves. Esses dados indicam a ocorrência de K. pneumoniae produtora de CTX-M-15 e CTX-M-8 em psitacídeos cativos e confirmam o potencial zoonótico e antropozoonótico do agente, destacando a relevância clínica para humanos e animais. / Psittacine birds are among the most seized bird species that are sent to animal sorting centers in São Paulo. They are also commonly kept in the domestic environment like pet birds. The maintenance of these birds in captivity may represent a zoonotic risk and contribute to the propagation of strains of multiresistant enterobacteria, such as Klebsiella spp. beta-lactamase extended-spectrum (ESBLs), which may interfere in the treatment of nosocomial infections in humans. The objective of this study was to identify and characterize strains of Klebsiella spp. isolated from respiratory secretions of 46 diseased psittacines, determining virulence and resistance profile to 15 antimicrobials. Among the 19 strains of Klebsiella spp. isolated, 16 (16/19) were identified as Klebsiella pneumoniae, and three (3/19) were identified as Klebsiella oxytoca. The antimicrobial susceptibility profile demonstrated high resistance to ampicillin (89.5%), and the virulence profile demonstrated a high prevalence of fimH (94.7%), kpn (89.4%), uge (84.2% %) and irp-2 (78.9%). Three strains of K. pneumoniae were positive for extended-spectrum beta-lactamase production. These strains were classified in sequence types (STs) ST15, ST147 and ST307. These three clonal groups represent the main responders for outbreaks of K. pneumoniae nosocomial infections worldwide. However, this is the first account of these clones as causing disease in birds. These data indicate the occurrence of K. pneumoniae producing CTX-M-15 and CTX-M-8 in captive parrots and confirm the zoonotic and anthropozoonotic potential of the agent, highlighting the clinical relevance for humans and animals.

De nos jours, l'épidémiologie des bactéries multi-résistantes a évolué et ne se limite plus aux milieux hospitaliers. En effet, les animaux sont désormais considérés comme d’importants réservoirs de bactéries multi-résistantes, notamment des Bacilles à Gram négatif sécréteurs de bêta-lactamases et/ou résistant à la colistine. L'émergence de ces bactéries chez les animaux est due principalement à l’utilisation excessive d’antibiotiques en tant que prophylaxie et facteurs de croissance. Le transfert d’organismes multi-résistants aux antibiotiques provenant d’animaux vers les humains est un problème majeur pouvant entrainer de graves infections. La transmission zoonotique se fait par contact direct/indirect mais aussi par voie environnementale. Au Liban, plusieurs études ont été menées dans les hôpitaux et ont montré une prévalence élevée de bactéries multi-résistantes. En revanche, ces études sont rares dans le milieu vétérinaire. Le but de ce travail de thèse est de décrire l'épidémiologie des organismes multi-résistants dans les animaux d’élevage destinés à la consommation au Liban. Le typage des bactéries par MLST et le séquençage du génome entier ont été utilisés pour décrire la prévalence des organismes multi-résistants et les mécanismes de résistance chez les souches isolées. Nous pouvons ainsi conclure que les élevages de poulets et de porcs sont de puissants réservoirs de gènes de résistance BLSE et mcr-1 au Liban. La dissémination de la résistance semble être polyclonale et liée à la propagation de plasmides porteurs de gènes de résistance. Par conséquent, l'utilisation de la colistine en médecine vétérinaire au Liban doit être interdite. / Nowadays, the epidemiology of multi-drug resistance has changed and is no more confined to the hospital settings. Food producing animals are increasingly regarded as potent reservoirs of multi-drug resistant organisms i.e. beta lactamase producers and colistin-resistant Gram-negative bacilli. The emergence of multi-drug resistance in animals is thought to be mainly driven by the overuse of antibiotics as growth promoters and prophylaxis. The dissemination of resistant organisms in animals is sparked by the concern of being transferred to humans where they can be candidates for infections with limited therapeutic options. The zoonotic transmission of resistant organisms from animals to humans occurs mainly via direct/indirect contact but also via environmental routes. In Lebanon, several studies were conducted in hospitals and showed a high prevalence of multi-drug resistance; unlikely, these studies are scarce in animals. The aim of this thesis research was thus to describe the epidemiology of multi-drug resistant organisms in Lebanese Livestock Multi-locus sequence typing and whole genome sequencing were used to describe the prevalence of multi-drug resistant organisms and the corresponding mechanisms of resistance in the isolated strains from chicken, pigs, farmers and environment. Chicken and swine farms showed to be potent reservoirs of ESBL and mcr-1 genes in Lebanon. The dissemination of multi-drug resistance appears to be multi-clonal and related to the spread of plasmid carrying resistance genes. Colistin use in veterinary medicine in Lebanon should be banned.

O uso excessivo de antimicrobianos em medicina veterinária e humana tem contribuído para o surgimento e seleção de bactérias multirresistentes (MR) em animais de produção, sendo que a presença de resíduos de antibióticos em alimentos derivados constitui uma predisposição para o estabelecimento de reações alérgicas para o consumidor, e altera as características organolépticas dos alimentos. No Brasil, embora a presença de Escherichia coli produtora de &#946;-lactamase de espectro estendido (ESBL) em avicultura, bubalinocultura e suinocultura tenha sido documentada recentemente, não há informações sobre sua prevalência em bovinocultura, que é um setor importante do agronegócio no país. Assim, o presente estudo teve como objetivo investigar a presença de linhagens de Escherichia coli produtoras de ESBLs na microbiota intestinal de bovinos de leite, em uma fazenda comercial com prática de uso rotineiro de cefalosporinas na forma terapêutica. Amostras de suabe retal foram coletadas em 95 ruminantes (lactantes e adultos saudáveis), na presença de um regime de tratamento com ceftiofur terapêutico, em uma fazenda no estado de São Paulo. As amostras foram triadas para a presença de bactérias Gram-negativas produtoras de ESBL, onde os isolados positivos foram identificados por MALDI-TOF, com posterior identificação dos genes codificando variantes ESBL, por PCR e sequenciamento. A presença de cepas de E. coli multirresistentes (resistência a >= 3 classes de antibióticos) foi confirmada em 45 ruminantes (47,3%). Adicionalmente, foram identificadas 68 cepas de E. coli produtoras de ESBL (71,5%), sendo 7 portadoras do gene blaCTX-M-2, 11 portadoras do gene blaCTX-M-8, e 50 portadoras do gene blaCTX-M-15. As cepas de E. coli produtoras de CTX-M-15 foram clonalmente relacionadas por ERIC-PCR e PFGE, confirmando-se a presença de linhagens clonais em diferentes animais, na mesma propriedade. Quatro cepas representativas deste clone tiveram seus genomas sequenciados, demonstrando pertencer ao complexo clonal 23 (ST90), mundialmente reportado em animais e humanos. Estes resultados denotam uma alta prevalência de E. coli produtora de ESBL do tipo CTX-M na microbiota intestinal do gado leiteiro, com predominância de clones de importância clínica humana e veterinária, que hipoteticamente possuem uma genética que favorece sua adaptação (provavelmente favorecida pela pressão seletiva de antibióticos) na interface animal-humana, o que representa um potencial zoonótico de importância para a saúde pública. / The excessive use of antimicrobials in veterinary medicine has contributed to the emergence and selection of multiresistant (MR) bacteria in livestock animals, and the presence of residues of antibiotics in food products is a predisposition for the establishment of allergic reactions to the consumer, changing the organoleptic characteristics of food. In Brazil, although the presence of Escherichia coli-producing extended-spectrum &#946;-lactamase (ESBL) in poultry, buffalo and swine farming has been documented recently, there is no information on its prevalence in cattle breeding, which is an important sector of agribusiness in the country. Thus, the present study aimed to investigate the presence of Escherichia coli strains producing ESBLs in the intestinal microbiota of dairy cattle in a commercial farm with routine practice of cephalosporins in the therapeutic form. Rectal swab samples were collected from 95 ruminants (healthy calf and adults) in the presence of a treatment regimen with ceftiofur therapeutic, on a farm in the state of São Paulo. The samples were screened for the presence of ESBL-producing Gram-negative bacteria, where positive isolates were identified by MALDI-TOF, with subsequent identification of genes encoding ESBL variants, by PCR and sequencing. The presence of multiresistant strains of E. coli (resistance to >= 3 classes of antibiotics) was confirmed in 45 ruminants (47.3%). In addition, 68 ESBL-producing E. coli strains (71.5%) were identified, 7 of which were carriers of the blaCTX-M-2 gene, 11 carriers of the blaCTX-M-8 gene, and 50 carriers of the blaCTX-M-15. The E. coli strains producing CTX-M-15 were clonally related by ERIC-PCR and PFGE, confirming the presence of clonal lineages in different animals, on the same property. Four representative strains of this clone had their genomes sequenced, demonstrating belonging to the clonal complex 23 (ST90), worldwide reported in animals and humans. These results indicate a high prevalence of E. coli producing CTX-M ESBL in the intestinal microbiota of dairy cattle, with a predominance of clones of human and veterinary clinical importance, which hypothetically have a genetics that favors their adaptation (probably favored by the selective pressure of antibiotics) at the animal-human interface, which represents a zoonotic potential of public health importance.

Membros da família Enterobacteriaceae podem causar meningite associada com infecções hospitalares e/ou secundárias. A terapia empírica utilizada em pacientes com suspeita de meningite é, às vezes, ineficiente, devido à produção de beta-lactamases de espectro estendido (ESBL), que é o mecanismo mais comum de resistência às cefalosporinas de amplo espectro em enterobactérias. O objetivo deste trabalho foi estudar a produção de ESBL e AmpC por enterobactérias isoladas de líquido céfalo-raquidiano e sangue de pacientes com suspeita de meningite da região de Ribeirão Preto, no período de 2000 a 2005. O teste do disco combinado foi utilizado para a detecção fenotípica e a PCR foi utilizada para amplificar genes codificadores de ESBL e AmpC. Três (6,52 %) das 46 enterobactérias isoladas no período estudado foram produtoras de ESBL e abrigavam o gene blaCTX-M-2. As enterobactérias produtoras de ESBL foram: S. marcescens IAL 19, (isolada em Araraquara, 2002), P. mirabilis IAL 29 e E. coli IAL 45 (isoladas em Franca, respectivamente, 2003 e 2004). O gene blaCTX-M-2 foi detectado em três gêneros diferentes, sugerindo que o gene blaCTX-M é endêmicos na região de Ribeirão Preto. Os dados obtidos por este trabalho são importantes porque existem poucos relatos sobre a produção de ESBL por enterobactérias isoladas de líquido céfalo-raquidiano e sangue de pacientes com suspeita de meningite. / Members of Enterobacteriaceae family are cause of cause meningitis associated with nosocomial or secondary infection. The empiric therapy used in patients with suspicion of meningitis is, sometimes, inefficient due to extended-spectrum beta-lactamases (ESBL)- producing, that is the most common mechanism of resistance to cephalosporins in enterobacteria. The main objective of this study was to evaluate ESBL and AmpC-producing Enterobacteriaceae isolated of cerebrospinal fluid and blood from patients with suspicion of meningitis from the region of Ribeirão Preto city, during 2000 to 2005. Combination disk method was used for phenotypic detection and PCR was used to amplify genes encoding ESBL and AmpC. Three (6.52 %) out of 46 enterobacteria isolated in the period studied were detected as ESBL-producing and harbored the blaCTX-M-2 gene. The ESBL-producing enterobacteria were: S. marcescens IAL 19, (isolated in Araraquara city SP - Brazil, 2002), P. mirabilis IAL 29 e E. coli IAL 45 (isolated in Franca city SP- Brazil, respectively, 2003 e 2004). The blaCTX-M-2 gene was detected in three different genera isolated for a long time, suggesting that the blaCTX-M-2 gene is endemic in the region of Ribeirão Preto city. The data generated by this study are important because there are low reports about ESBL-producing enterobacteria isolated of cerebrospinal fluid and blood from patients with suspicion of meningitis.

Introdução e objetivos: A produção de beta-lactamases de espectro ampliado (ESBLs) tem sido restrita a espécies do gênero Klebsiella spp. e E. coli, sendo associada a altos índices de resistência, morbidade e mortalidade. Uma vez que os determinantes genéticos para ESBLs (genes blaESBL) são mediados por plasmídios, a sua disseminação para outras espécies de importância médica é considerada uma urgência epidemiológica. Os genes que codificam para ESBLs são mais comumente encontrados em membros da família Enterobacteriaceae, porém, plasmídeos, integrons, e sequências de inserção têm contribuído para o aumento da incidência de genes blaESBL entre outras bactérias Gramnegativas, incluindo Pseudomonas aeruginosa. Infelizmente, uma das maiores dificuldades associada à identificação precoce da produção de ESBL em agentes de infecção hospitalar como Pseudomonas aeruginosa tem sido a padronização de métodos fenotípicos, os quais são afetados por resultados falso-negativos, decorrentes de mecanismos intrínsecos que mascaram a presença destas enzimas (i.e., produção de beta-lactamase AmpC de origem cromossômica). O presente estudo teve como objetivo caracterizar feno e genotipicamente a produção de ESBLs em isolados clínicos de P. aeruginosa recuperados de diferentes hospitais do Estado de São Paulo durante o período de 2004-2008. Materiais e métodos: 35 amostras de P. aeruginosa provenientes de 4 diferentes centros médicos de São Paulo, com perfil de resitência às cefalosporinas de terceira geração, foram submetidas à triagem fenotípica para a produção de ESBL na presença e ausência de inibidores específicos (ácido clavulânico e cloxacilina). A confirmação genotípica foi realizada por PCR e sequenciamento, usando iniciadores para pesquisa dos genes blaCTX-M, blaTEM, blaSHV, blaOXA, blaPER e blaGES, e para o mapeamento de integron Classe 1. A diversidade genética das amostras foi realizada com auxílio do método de ERIC PCR e o índice de similaridade calculado empregando-se o coeficiente de Dice. Resultados e conclusão: Os métodos fenotípicos identificaram 3 cepas produtoras de ESBL, porém, a presença dos genes blaCTX-M e blaOXA-10 foi confirmada em 9 (33%) e 2 (7%) cepas de P. aeruginosa, respectivamente, recuperadas em 3 centros. O mapeamento e seqüenciamento do integron classe 1 encontrado revelou que duas cepas carregam 2 diferentes integrons classe 1 com genes blaCTX-M-2, aac6, e aadA6 de resistência para as cefalosporinas de terceira geração e para aminoglicosídeos. A transferência horizontal dos genes blaESBL não foi confirmada por transformação. Este estudo descreve que o aparecimento e disseminação de genes blaCTX-M em isolados clínicos de P. aeruginosa no Brasil teve sua origem a partir de 2005. Uma vez que ESBLs do tipo CTX-M têm sido amplamente descritas em Enterobactérias, a identificação destes genes em isolados de P. aeruginosa é alarmante e mostra que a mobilização horizontal do gene blaCTX-M entre diferentes gêneros e espécies é uma realidade no Brasil. Os genes que conferem resistência às metilases 16s RNAr não estavam relacionados a cepa de Pseudomonas aeruginosa produtores da enzima ESBL isoladas nas amostras de São Paulo. As cepas de Pseudomonas aeruginosa do presente estudo mostraram vários elementos de mobilização genéticos, como integrons e sequências de inserção, que podem estar participando na disseminação de resistência aos antibióticos beta- lactâmicos de amplo espectro. / Introduction and aim: The production of extended-spectrum beta-lactamases (ESBLs) has been restricted to Klebsiella spp. and Escherichia coli, being associated with high rates of resistance, morbidity and mortality. Since genetic determinants for ESBLs (blaESBL genes) are mediated by plasmids, the spread to other medical important species is considered an epidemiological urgency. These genes encoding ESBLs are commonly found in members of the Enterobacteriaceae however, plasmids, integrons, and insertion sequences have contributed to the increase in the incidence of blaESBL genes among other gram-negative bacteria, including Pseudomonas aeruginosa. Unfortunately, one of the biggest difficulties associated with the early identification of the production of ESBL in nosocomial agents as Pseudomonas aeruginosa has been the standardization of phenotypic methods, which are affected by false-negative results stemming from intrinsic mechanisms which can mask the presence of these enzymes (i.e., production of chromosomal beta-lactamase AmpC). The aim of this study is to characterize phenotypical and genotypical ESBL production in clinical isolates of P. aeruginosa recovered in different hospitals in São Paulo during the period of 2004 to 2008. Materials and methods: 35 P .aeruginosa isolates intermediately resistant or resistant to third generation cephalosporin were phenotypically analyzed for the presence of ESBL with and without inhibitors (clavulanic acid and cloxacilin).Genotipic confirmation with specific primers for blaCTX-M, blaTEM, blaSHV, blaOXA, blaPER and blaGES and the characterization of the genetic environment of blaCTX-M was performed by PCR and DNA sequencing.The random amplified polymorphism DNA technique with primer ERIC-2 was carried out for the isolates genotyping and the similarity index calculated with coefficient of Dice. Results and conclusion: the phenotypic methods identified 3 ESBL producing strains, however, the presence of genes blaCTX-M and blaOXA-10 has been confirmed in 9 (33%) and 2 (7%) strains of P. aeruginosa, respectively, from 3 medical centers. The mapping and sequencing of integron class 1 revealed that two strains harbored two different class 1 integrons with aadA6-like , aac6 gene and blaCTX-M-2-like genes conferring resistance to aminoglicosydes and third generation cephalosporins. The blaESBL horizontal transferation has not been confirmed by transformation. This study describes that the emergence and spread of genes blaCTX-M in clinical isolates of P. aeruginosa in Brazil had its origin from 2005. Since CTX-M type ESBLs have been widely described in Enterobacteriaceae, the identification of these genes in P. aeruginosa is alarming and shows that the blaCTX-M horizontal mobilization among different genus and species is a reality in Brazil. The genes that confer resistance to 16s RNAr methylases are not related to ESBL positive Pseudomonas aeruginosa strains in samples of São Paulo. The Pseudomonas aeruginosa strains of this study showed several genetic mobilization elements, such as integrons and insertion sequences, which may be participating in the spread of resistance to broad spectrum betalactams.

Este estudo foi elaborado com o objetivo de elucidar os mecanismos de resistência às quinolonas presentes em enterobactérias isoladas de pacientes de duas regiões metropolitanas brasileiras. Foram avaliadas possíveis alterações nas proteínas relacionadas com o sítio de ação das quinolonas, bem como a presença de plasmídeos e integrons que carregam determinantes gênicos que codificam resistência às quinolonas. A associação destes com mecanismos plasmideais de resistência aos antibióticos -lactâmicos também foi analisada. Foram avaliadas 257 enterobactérias resistentes ao ácido nalidíxico isoladas de pacientes hospitalizados e da comunidade no período de 2000 a 2005. Por PCR e seqüenciamento, foram analisadas as mutações presentes nos genes cromossômicos gyrA e parC e as estruturas gênicas associadas com determinantes plasmideais de resistência às quinolonas, Qnr, e aos -lactâmicos de amplo espectro. Foram determinados os perfis plasmideais e a transferabilidade dos plasmídeos que carrearam estes determinantes. A extração e a análise das proteínas de membrana externa foi realizada para avaliar uma possível perda ou diminuição da expressão de porinas, também relacionada com os mecanismos de resistência avaliados. Todas as amostras foram resistentes ao ácido nalidíxico, apresentando concentração inibitória mínima (CIM) superior a 16 g/mL, e em média, 70% apresentaram diminuição de sensibilidade às fluoroquinolonas testadas. De 257 enterobactérias resistentes ao ácido nalidíxico, em seis enterobactérias (2,3%), incluindo 3 E. coli, 2 K. pneumoniae e 1 C. freundii foi encontrado o gene qnrB. Cinco linhagens apresentaram suas seqüências idênticas ao gene qnrB2, e uma linhagem, C. freundii JF79, apresentou uma seqüência idêntica ao gene qnrB8. Em uma linhagem de E. cloacae foi detectado o gene qnrA1 (0,37%). Os genes qnrA e qnrB apresentaram-se localizados em plasmídeos que apresentaram de 55 a 180 kilobases. A análise da estrutura gênica indicou que os genes qnrA1 e qnrB2 estavam associados com um integron classe 1 e localizados entre o elemento ISCR1 e a segunda cópia do segmento conservado 3. Na coleção bacteriana avaliada, as principais mutações observadas foram nos códons 83 e 87 em gyrA, e nos códons 80 e 84 em parC. Todas as enterobactérias que exibiram unicamente mutações no gene gyrA apresentaram CIM 16 µg/mL para o ácido nalidíxico. A diferença encontrada nos valores da CIM de fluoroquinolonas em enterobactérias que apresentaram as mesmas substituições em GyrA e ParC foi explicada pela ausência ou diminuição da expressão de porinas. Em relação à produção de -lactamase de espectro ampliado (ESBL), sua presença foi comprovada em 24 (9,3%) enterobactérias. O seqüenciamento de blaCTX-M identificou 18 determinantes: CTX-M-2 (n=13), incluindo dois novos variantes, CTX-M-8 (n=2) e CTX-M-9 (n=3) mediados por plasmídeos de 48 a 180 kilobases, não conjugativos, em maioria. O gene blaSHV-5 foi detectado em seis enterobactérias. Todos os determinantes do grupo 2 apresentaram-se associados com um elemento ISCR1, enquanto que aqueles do grupo 9 estiveram relacionados com ISEcp1. Concluindo, o principal mecanismo de resistência às quinolonas detectado foi a presença de substituições em GyrA e ParC, apesar de outros mecanismos, como a diminuição da expressão de porinas estarem envolvidos nas enterobactérias avaliadas. A associação da produção de ESBL foi significativa devido ao encontro de uma grande diversidade de genótipos circulando na comunidade, com uma predominância de enterobactérias produtoras de CTX-M. Quanto aos determinantes Qnr descritos neste estudo, que notoriamente foram os primeiros relatos no Brasil, somente dois deles apresentaram-se relacionados com a produção de ESBL. / The aim of this study was to investigate the main mechanisms of quinolone resistance among enterobacterial isolates recovered from hospitalized patients and outpatients in Brazil. The modification of the quinolone targets with changes of DNA gyrase and of topoisomerase IV genes and the presence of determinants codifying plasmid- mediated quinolone and oxymino- cephalosporins resistance were investigated. Two hundred fifty seven non-duplicate nalidixic-acid resistant enterobacterial isolates recovered from January 2000 to May 2005 were analysed. Mutations in the topoisomerases gyrA and parC genes and the genetic structures surrounding Qnr and CTX-M determinants were recognized by PCR and sequencing. Conjugation experiments were performed to determine whether the qnr- and blaCTX-M carrying plasmids were self transferable. Also, decrease in the level of porin expression related to quinolone resistance was assessed. All enterobacterial isolates were resistant to nalidixic-acid, showing minimal inhibitory concentrations (MIC) 16 g/mL and 70% of these isolates showed decreased susceptibility to fluoroquinolone. Six qnrB-positive (2.3%) out of 257 nalidixic-acid resistant enterobacterial isolates, were identified, including 3 Escherichia coli, 2 Klebsiella pneumoniae and 1 Citrobacter freundii. Five isolates had an identical qnrB2 sequence and one isolate, C. freundii 79, possessed the qnrB8. A single Enterobacter cloacae carrying a plasmid encoding qnrA gene was identified (0.37%). All isolates were negative for the qnrS genes. Plasmid-mediated quinolone resistance ranged from 55- to 180-kb in size. Sequence analysis of the genetic structures surrounding of the qnrA and qnrB genes identified an ISCR1 element at the left-hand boundary and a partial copy of the 3-end segment of class 1 integrons. Concerning the changes of DNA gyrase and topoisomerase IV, the most common modification in the enterobacterial isolates analyzed were present at codons 83 and 87 in GyrA and in ParC at codons 80 and 84. All isolates that exhibited mutations in gyrA gene showed nalidixic-acid MIC 16 µg/mL. The finding of different MIC values to fluoroquinolones in enterobacterial isolates with the same GyrA and ParC modification was explained by a decreasing in the level of porin expression. Regarding -lactam resistance mechanisms, twenty four (9.3%) ESBL-producing enterobacterial isolates were detected. Sequencing of the CTX-M-encoding genes identified 18 determinants belonging to CTX-M-2 (n=13), CTX-M-8 (n=2) and CTX-M-9 (n=3) groups. CTX-M-2 group determinants included blaCTX-M-2 and the two novel variants. Plasmids harboring blaCTX-M genes ranged from 48- to 180- kb in size and were not transferable, in their majority. The blaSHV-5 genes were detected in all the 6 blaCTX-M negative isolates. All alleles belonging to the group 2 were associated with ISCR1 element, while all blaCTX-M-9 genes were related to ISEcp1 element. In conclusion, alterations in the targets of quinolones, GyrA and ParC was the main mechanism of quinolone resistance identified in this study, although a decreasing of the porins expression had been identified among nalidixic-acid resistant enterobacterial isolates. In the surveyed area, the prevalence of ESBL producers was important (9.3%), provided that this finding was related to a large diversity of genotypes circulating in the community, mainly CTX-M-producing isolates. This study constituted the first epidemiological survey of QnrA and QnrB determinants among Brazilian isolates. Interestingly, the qnrB2 gene was identified in non ESBL producers isolates and qnrS genes were not found.

Os psitacídeos estão entre as espécies de aves mais apreendidas e encaminhadas aos centros de triagem animal em São Paulo. Também são comumente mantidos em ambiente doméstico como aves de estimação. A manutenção destas aves em cativeiro pode representar um risco zoonótico e contribuir para a propagação das estirpes de enterobactérias multirresistentes, como Klebsiella spp. produtora de beta-lactamase de espectro estendido (ESBLs), que podem interferir no tratamento de infecções nosocomiais em humanos. O objetivo deste estudo foi identificar e caracterizar estirpes de Klebsiella spp. isoladas de secreções respiratórias de 46 psitácideos doentes, determinando a virulência e o perfil de resistência a 15 antimicrobianos. Dentre as 19 estirpes de Klebsiella spp. isoladas, 16 (16/19) foram identificadas como Klebsiella pneumoniae, e três (3/19) foram identificadas como Klebsiella oxytoca. O perfil de suscetibilidade aos antimicrobianos demonstrou alta resistência para ampicilina (89,5%), e o perfil de virulência demonstrou uma alta prevalência dos genes fimH (94,7%), kpn (89,4%), uge (84,2%) e irp-2 (78,9%). Três estirpes de K. pneumoniae foram positivas para produção de beta-lactamase de espectro estendido. Estas estirpes foram classificadas nos sequence types (STs) ST15, ST147 e ST307. Esses três grupos clonais representam os principais responsáveis por surtos de infecções hospitalares por K. pneumoniae no mundo. No entanto, esse é o primeiro relato desses clones como causadores de doença em aves. Esses dados indicam a ocorrência de K. pneumoniae produtora de CTX-M-15 e CTX-M-8 em psitacídeos cativos e confirmam o potencial zoonótico e antropozoonótico do agente, destacando a relevância clínica para humanos e animais. / Psittacine birds are among the most seized bird species that are sent to animal sorting centers in São Paulo. They are also commonly kept in the domestic environment like pet birds. The maintenance of these birds in captivity may represent a zoonotic risk and contribute to the propagation of strains of multiresistant enterobacteria, such as Klebsiella spp. beta-lactamase extended-spectrum (ESBLs), which may interfere in the treatment of nosocomial infections in humans. The objective of this study was to identify and characterize strains of Klebsiella spp. isolated from respiratory secretions of 46 diseased psittacines, determining virulence and resistance profile to 15 antimicrobials. Among the 19 strains of Klebsiella spp. isolated, 16 (16/19) were identified as Klebsiella pneumoniae, and three (3/19) were identified as Klebsiella oxytoca. The antimicrobial susceptibility profile demonstrated high resistance to ampicillin (89.5%), and the virulence profile demonstrated a high prevalence of fimH (94.7%), kpn (89.4%), uge (84.2% %) and irp-2 (78.9%). Three strains of K. pneumoniae were positive for extended-spectrum beta-lactamase production. These strains were classified in sequence types (STs) ST15, ST147 and ST307. These three clonal groups represent the main responders for outbreaks of K. pneumoniae nosocomial infections worldwide. However, this is the first account of these clones as causing disease in birds. These data indicate the occurrence of K. pneumoniae producing CTX-M-15 and CTX-M-8 in captive parrots and confirm the zoonotic and anthropozoonotic potential of the agent, highlighting the clinical relevance for humans and animals.