A implementação de programas de controle de salmonela em suínos, com objetivo de diminuir os riscos de infecção alimentar em humanos, exige métodos rápidos e baratos para medir a intensidade da infecção, bem como reduzir seus fatores de risco. A partir disso, desenvolveu-se um teste de ELISA, utilizando antígeno lipopolissacarídeo do sorovar Typhimurium, pela sua similaridade antigênica com os sorovares prevalentes em suínos no Rio Grande do Sul. O teste padronizado foi utilizado na determinação da soroprevalência em 65 rebanhos suínos, os quais participaram de estudo para identificação de fatores de risco. As granjas foram classificadas em três categorias de soroprevalência, baixa (até 40%), média (40-70%) e alta (mais de 70%) prevalência, estabelecidas como variável explicada. As respostas do questionário contituíram as variáveis explicativas. Aquelas associadas à variável explicada pelo teste de χ2 (p ≤ 0,1) foram submetidas à análise fatorial de correspondência múltipla (AFCM). Paralelamente, foram avaliados seis desinfetantes (amônia quaternária, glutaraldeído, iodóforo, hipoclorito de sódio (1 e 0,1%), fenol e ácido peracético) frente a amostras de Salmonella Typhimurium isoladas de suínos. Os produtos foram testados na presença e ausência de matéria orgânica, sob duas diferentes temperaturas e, posteriormente, frente a 8 isolados com diferentes perfis de resistência antimicrobiana, por um tempo de contato de 5 minutos. O teste de ELISA identificou a soroconversão nos animais inoculados (7 dias p.i.) e contatos (21 dias p.i.), bem como o aumento no número de animais positivos após infecção natural (28,6% para 76,9%). A sensibilidade e a especificidade do teste foram respectivamente de 92 e 100%. Após adaptações para suco de carne, estabelecendo o soro como referência, a sensibilidade do teste para suco de carne foi de 88,12% e a especificidade 70,43%. Em análise de concordância entre os testes, o índice kappa foi de 5,78, com p=0,002 no teste MacNemar. A AFCM identificou a associação da maior soroprevalência com o seguinte grupo de variáveis: nas granjas terminadoras, uso de ração peletizada, distribuição de dejetos a menos de 100m do local de captação de água, não utilização de comedouro do modelo comedouro/bebedouro, transporte com freteiro misturando animais de várias granjas; enquanto nas granjas de ciclo completo apareceram ingredientes de ração desprotegidos de outros animais, ausência de controle de roedores, ração seca, ausência de cerca, não uso da pintura com cal após lavagem e desinfecção e a entrada de outras pessoas além do técnico na granja. Todos os desinfetantes foram eficazes na ausência de matéria orgânica, nas duas temperaturas testadas. Entretanto, quando na presença de matéria orgânica ou após cinco minutos de contato, somente o hipoclorito de sódio (1%), fenol e o ácido peracético foram eficazes. Dessa forma, ao estabelecer uma ferramenta sorológica para medir a infecção pelos principais sorovares de Salmonella que afetam os suínos no sul do Brasil e identificar fatores de risco associados à alta soroprevalência, será possível dar início à implementação e validação de protocolos de controle da infecção em rebanhos.

[pt] A Organização Mundial da Saúde declarou que a resistência aos antibióticos é uma das 10 principais ameaças globais à saúde pública. Entre os fatores que causam a disseminação de bactérias multirresistentes está o uso excessivo de antibióticos em hospitais. Esta tese baseia-se na premissa de que é necessário usar dados históricos para melhorar a prescrição de antibióticos e, assim, reduzir o impacto da resistência em ambientes hospitalares. Seus objetivos específicos incluem a análise de dados para fornecer informações que possam apoiar a prescrição de antibióticos, evitando assim que as taxas de resistência permaneçam elevadas após a pandemia de COVID-19 e prevenindo futuras quebras de protocolo semelhantes.. A tese também investiga as diferenças de desfechos entre a apresentação de bactérias resistentes e não resistentes em infecções adquiridas na comunidade. Para alcançar esses objetivos, os métodos incluem ferramentas de análise de dados, como estatísticas descritivas e inferenciais, Regressão Logística, Mineração de Processos e Mineração de Texto. Os dados incluem informações sobre pacientes internados em Unidades de Terapia Intensiva em hospitais de uma rede privada localizados no Rio de Janeiro, Brasil. A tese é composta por três artigos e descreve ainda uma plataforma desenvolvida para apoiar a prescrição de antibióticos em hospitais. Os resultados da tese revelaram um aumento significativo no consumo de antibióticos durante a pandemia, especialmente durante o segundo e terceiro meses da doença no Brasil. Esse aumento, aliado à alta variabilidade nos tratamentos de pacientes com COVID-19, demonstra que a incerteza em relação à doença levou ao não cumprimento dos protocolos previamente estabelecidos. O meropenem, um antibiótico da classe dos carbapenêmicos, teve o maior número ajustado de doses prescritas para pacientes com COVID-19 nos hospitais analisados. O aumento na prescrição de carbapenêmicos provavelmente explica o aumento observado na resistência a esse antibiótico durante o surto de COVID-19. No período pós-surto, a taxa de resistência aos carbapenêmicos diminuiu, seguindo a queda no consumo desses antibióticos após os primeiros meses da pandemia. No entanto, mesmo com a diminuição, os níveis de resistência pós-surto permaneceram mais altos do que antes da pandemia. Além disso, observou-se que a pandemia alterou outro hábito dos médicos nos hospitais pois o número de exames por paciente aumentou durante a pandemia e, mesmo após o surto da doença, continuou mais alto do que antes da doença. A tese também demonstrou como ferramentas de Mineração de Texto podem ser utilizadas na etapa de tratamento dos dados, possibilitando a inclusão de mais informações nas análises. Constatou-se ainda que, embora um terço dos pacientes admitidos em unidades de terapia intensiva apresentassem bactérias resistentes, não houve evidência de que isso implicasse em maiores chances de mortalidade hospitalar ou sepse em comparação com pacientes com infecções comunitárias por bactérias não resistentes. / [en] The World Health Organization has declared that antimicrobial resistance is one of the top 10 global public health threats facing humanity. Among the factors that cause the dissemination of multidrug-resistant bacteria is the overuse of antimicrobials in hospitals. This thesis is based on the premise that it is necessary to use historical data to improve antimicrobial prescription and thus reduce the burden of antimicrobial resistance in hospital settings. Its specific goals include analyzing data to provide information that can support antimicrobial prescription, thus avoiding antimicrobial resistance rates remaining high after the COVID-19 pandemic and preventing future similar protocol breakdowns. It also investigates the differences in outcomes between presenting resistant vs. non-resistant bacteria in community-acquired infections. To achieve these objectives, the methods include data analysis tools such as descriptive and inferential statistics, Logistic Regression, Process Mining, and Text Mining. The data includes information on patients admitted to Intensive Care Units in hospitals from a private network located in Rio de Janeiro, Brazil. The thesis comprises three articles and describes a CDSS developed to support antimicrobial prescription in hospitals. The thesis s findings revealed a significant increase in antimicrobial consumption and high variability in treatments for COVID-19 patients. Specifically, meropenem, a carbapenem-class antimicrobial, presented the highest adjusted number of doses prescribed for COVID-19 patients in the analyzed hospitals. The escalation in carbapenem prescription probably explains the observed increase in carbapenem resistance during the COVID-19 surge. In the post-surge, the carbapenem resistance rate decreased, following the decrease pattern we found in carbapenem consumption after the first months of the pandemic. Even though there was a decrease in carbapenem resistance, the post-surge levels remained higher than before the surge. Besides, this thesis did not find an association between presenting with antimicrobial-resistant bacteria and higher chances of hospital mortality or sepsis in patients with community-acquired infections.

Objetivos: Avaliar a adequabilidade do modelo farmacocinético-farmacodinâmico (PK-PD) (NOLTING et al., 1996b) para modelar o efeito bactericida da piperacilina (PIP) em ratos Wistar infectados experimentalmente com Escherichia coli ATCC 25922. Metodologia: Experimentos de Farmacocinética: Determinou-se as concentrações plasmáticas totais e livres teciduais de PIP, através de microdiálise (MD), após administração de 240 mg/kg i.v. bolus a ratos Wistar granulocitopênicos (ciclofosfamida) infectados no músculo esquelético (105 UFC/mL) com E. coli. As amostras de plasma e de MD foram analisadas por CLAE. As sondas de MD foram calibradas por retrodiálise. Experimentos de Farmacodinâmica: Os animais imunodeprimidos e infectados foram tratados com PIP nas doses de 120 ou 240 mg/kg, em intervalos de 4/4, 6/6 e 8/8 horas por 24 h. Em tempos pré-determinados, os animais foram sacrificados (n = 3/tempo), o músculo infectado foi retirado, homogeneizado e o número de UFC/mL foi determinado em placas de ágar-sangue, após diluições sucessivas. Um grupo não tratado foi utilizado como controle. Modelagem PK-PD: A partir dos dados farmacocinéticos e farmacodinâmicos obtidos, avaliou-se efeito de morte bacteriana em função do tempo com o auxílio do programa de regressão não-linear SCIENTIST® v.2.0. Resultados e Discussão: Os parâmetros farmacocinéticos após a administração de PIP (240 mg/kg) foram t½ de 40 ± 8 min; CL de 0,46 ± 0,021 (L/h/kg) e um Vdss de 0,30 ± 0,06 L/kg. O perfil de PIP livre tecidual foi previsto a partir dos parâmetros plasmáticos utilizando ajuste simultâneo dos dados de plasma e tecido e um fator de proporcionalidade de 0,342 ± 0,101. Os parâmetros do modelo PK-PD obtidos foram: EC50 de 1,31 ± 0,27 μg/mL e kmax 1,39 ± 0,20 h-1. Os valores dos parâmetros da modelagem PK-PD obtidos in vivo diferiram dos descritos na literatura para o mesmo antibiótico e bactéria quando simulados in vitro. Conclusões: O modelo Emax-modificado descreveu os perfis de crescimento e morte bacteriana em função do tempo obtidos nas diferentes posologias testadas sendo adequado para modelagem PK-PD da piperacilina nas condições experimentais investigadas. / Purpose: The objective of this study was to model the killing effect of a β-lactam antibiotic, piperacillin (PIP), in neutropenic and E. coli ATCC 25922 infected rats after different dosing regimens using a modified Emax PK-PD model. Methodology: Pharmacokinetic studies: Total plasma and free tissue concentrations of PIP, determined by microdialysis, were investigated after i.v. bolus of 240 mg/kg of the drug to immunecompromised (cyclophosphamide) and E. coli infected (107 CFU) Wistar rats. Microdialysis probes recoveries were determined by retrodialysis. Plasma and tissue samples were analyzed by HPLC. Pharmacodynamic studies: The infected rats were treated with iv bolus PIP 120 mg/kg or 240 mg/kg q8h, q6h, q4h. Three animals were sacrificed at predetermined times up to 24 hours. The infected muscle was removed, homogenized and the number of CFU/mL was determined by plate counting after 24 hours of incubation at 37ºC. A control group without treatment was used. PK-PD modeling: PIP killing effect as a function of time was fitted using the Emax-modified model with the aid of a non-linear regression computer program SCIENTIST® v.2.0. Results and Discussion: The pharmacokinetic parameters determined for PIP 240 mg/kg iv bolus were: t½ of 40 ± 8 min; CL of 0.46 ± 0.021 (L/h/kg) and Vdss of 0.30 ± 0.06 L/kg. Piperacillin free tissue levels were predicted using plasma data ina a simultaneous fitting with a proportionality factor of 0.342 ± 0.101. The parameters derived from PK-PD modeling were: bacterial killing rate (kmax) of 1.39 ± 0.20 h-1 concentration to produce 50% of de maximum effect (EC50) of 1.31 ± 0.27 μg/mL. The PK-PD parameters determined in vivo were different from those reported for the same bacteria and drug in vitro. Conclusions: The Emax model adequately described PIP antibacterial effect in animals for the different dosing regimens investigated.

Objetivos: Avaliar a adequabilidade do modelo farmacocinético-farmacodinâmico (PK-PD) (NOLTING et al., 1996b) para modelar o efeito bactericida da piperacilina (PIP) em ratos Wistar infectados experimentalmente com Escherichia coli ATCC 25922. Metodologia: Experimentos de Farmacocinética: Determinou-se as concentrações plasmáticas totais e livres teciduais de PIP, através de microdiálise (MD), após administração de 240 mg/kg i.v. bolus a ratos Wistar granulocitopênicos (ciclofosfamida) infectados no músculo esquelético (105 UFC/mL) com E. coli. As amostras de plasma e de MD foram analisadas por CLAE. As sondas de MD foram calibradas por retrodiálise. Experimentos de Farmacodinâmica: Os animais imunodeprimidos e infectados foram tratados com PIP nas doses de 120 ou 240 mg/kg, em intervalos de 4/4, 6/6 e 8/8 horas por 24 h. Em tempos pré-determinados, os animais foram sacrificados (n = 3/tempo), o músculo infectado foi retirado, homogeneizado e o número de UFC/mL foi determinado em placas de ágar-sangue, após diluições sucessivas. Um grupo não tratado foi utilizado como controle. Modelagem PK-PD: A partir dos dados farmacocinéticos e farmacodinâmicos obtidos, avaliou-se efeito de morte bacteriana em função do tempo com o auxílio do programa de regressão não-linear SCIENTIST® v.2.0. Resultados e Discussão: Os parâmetros farmacocinéticos após a administração de PIP (240 mg/kg) foram t½ de 40 ± 8 min; CL de 0,46 ± 0,021 (L/h/kg) e um Vdss de 0,30 ± 0,06 L/kg. O perfil de PIP livre tecidual foi previsto a partir dos parâmetros plasmáticos utilizando ajuste simultâneo dos dados de plasma e tecido e um fator de proporcionalidade de 0,342 ± 0,101. Os parâmetros do modelo PK-PD obtidos foram: EC50 de 1,31 ± 0,27 μg/mL e kmax 1,39 ± 0,20 h-1. Os valores dos parâmetros da modelagem PK-PD obtidos in vivo diferiram dos descritos na literatura para o mesmo antibiótico e bactéria quando simulados in vitro. Conclusões: O modelo Emax-modificado descreveu os perfis de crescimento e morte bacteriana em função do tempo obtidos nas diferentes posologias testadas sendo adequado para modelagem PK-PD da piperacilina nas condições experimentais investigadas. / Purpose: The objective of this study was to model the killing effect of a β-lactam antibiotic, piperacillin (PIP), in neutropenic and E. coli ATCC 25922 infected rats after different dosing regimens using a modified Emax PK-PD model. Methodology: Pharmacokinetic studies: Total plasma and free tissue concentrations of PIP, determined by microdialysis, were investigated after i.v. bolus of 240 mg/kg of the drug to immunecompromised (cyclophosphamide) and E. coli infected (107 CFU) Wistar rats. Microdialysis probes recoveries were determined by retrodialysis. Plasma and tissue samples were analyzed by HPLC. Pharmacodynamic studies: The infected rats were treated with iv bolus PIP 120 mg/kg or 240 mg/kg q8h, q6h, q4h. Three animals were sacrificed at predetermined times up to 24 hours. The infected muscle was removed, homogenized and the number of CFU/mL was determined by plate counting after 24 hours of incubation at 37ºC. A control group without treatment was used. PK-PD modeling: PIP killing effect as a function of time was fitted using the Emax-modified model with the aid of a non-linear regression computer program SCIENTIST® v.2.0. Results and Discussion: The pharmacokinetic parameters determined for PIP 240 mg/kg iv bolus were: t½ of 40 ± 8 min; CL of 0.46 ± 0.021 (L/h/kg) and Vdss of 0.30 ± 0.06 L/kg. Piperacillin free tissue levels were predicted using plasma data ina a simultaneous fitting with a proportionality factor of 0.342 ± 0.101. The parameters derived from PK-PD modeling were: bacterial killing rate (kmax) of 1.39 ± 0.20 h-1 concentration to produce 50% of de maximum effect (EC50) of 1.31 ± 0.27 μg/mL. The PK-PD parameters determined in vivo were different from those reported for the same bacteria and drug in vitro. Conclusions: The Emax model adequately described PIP antibacterial effect in animals for the different dosing regimens investigated.

Objetivos: Avaliar a adequabilidade do modelo farmacocinético-farmacodinâmico (PK-PD) (NOLTING et al., 1996b) para modelar o efeito bactericida da piperacilina (PIP) em ratos Wistar infectados experimentalmente com Escherichia coli ATCC 25922. Metodologia: Experimentos de Farmacocinética: Determinou-se as concentrações plasmáticas totais e livres teciduais de PIP, através de microdiálise (MD), após administração de 240 mg/kg i.v. bolus a ratos Wistar granulocitopênicos (ciclofosfamida) infectados no músculo esquelético (105 UFC/mL) com E. coli. As amostras de plasma e de MD foram analisadas por CLAE. As sondas de MD foram calibradas por retrodiálise. Experimentos de Farmacodinâmica: Os animais imunodeprimidos e infectados foram tratados com PIP nas doses de 120 ou 240 mg/kg, em intervalos de 4/4, 6/6 e 8/8 horas por 24 h. Em tempos pré-determinados, os animais foram sacrificados (n = 3/tempo), o músculo infectado foi retirado, homogeneizado e o número de UFC/mL foi determinado em placas de ágar-sangue, após diluições sucessivas. Um grupo não tratado foi utilizado como controle. Modelagem PK-PD: A partir dos dados farmacocinéticos e farmacodinâmicos obtidos, avaliou-se efeito de morte bacteriana em função do tempo com o auxílio do programa de regressão não-linear SCIENTIST® v.2.0. Resultados e Discussão: Os parâmetros farmacocinéticos após a administração de PIP (240 mg/kg) foram t½ de 40 ± 8 min; CL de 0,46 ± 0,021 (L/h/kg) e um Vdss de 0,30 ± 0,06 L/kg. O perfil de PIP livre tecidual foi previsto a partir dos parâmetros plasmáticos utilizando ajuste simultâneo dos dados de plasma e tecido e um fator de proporcionalidade de 0,342 ± 0,101. Os parâmetros do modelo PK-PD obtidos foram: EC50 de 1,31 ± 0,27 μg/mL e kmax 1,39 ± 0,20 h-1. Os valores dos parâmetros da modelagem PK-PD obtidos in vivo diferiram dos descritos na literatura para o mesmo antibiótico e bactéria quando simulados in vitro. Conclusões: O modelo Emax-modificado descreveu os perfis de crescimento e morte bacteriana em função do tempo obtidos nas diferentes posologias testadas sendo adequado para modelagem PK-PD da piperacilina nas condições experimentais investigadas. / Purpose: The objective of this study was to model the killing effect of a β-lactam antibiotic, piperacillin (PIP), in neutropenic and E. coli ATCC 25922 infected rats after different dosing regimens using a modified Emax PK-PD model. Methodology: Pharmacokinetic studies: Total plasma and free tissue concentrations of PIP, determined by microdialysis, were investigated after i.v. bolus of 240 mg/kg of the drug to immunecompromised (cyclophosphamide) and E. coli infected (107 CFU) Wistar rats. Microdialysis probes recoveries were determined by retrodialysis. Plasma and tissue samples were analyzed by HPLC. Pharmacodynamic studies: The infected rats were treated with iv bolus PIP 120 mg/kg or 240 mg/kg q8h, q6h, q4h. Three animals were sacrificed at predetermined times up to 24 hours. The infected muscle was removed, homogenized and the number of CFU/mL was determined by plate counting after 24 hours of incubation at 37ºC. A control group without treatment was used. PK-PD modeling: PIP killing effect as a function of time was fitted using the Emax-modified model with the aid of a non-linear regression computer program SCIENTIST® v.2.0. Results and Discussion: The pharmacokinetic parameters determined for PIP 240 mg/kg iv bolus were: t½ of 40 ± 8 min; CL of 0.46 ± 0.021 (L/h/kg) and Vdss of 0.30 ± 0.06 L/kg. Piperacillin free tissue levels were predicted using plasma data ina a simultaneous fitting with a proportionality factor of 0.342 ± 0.101. The parameters derived from PK-PD modeling were: bacterial killing rate (kmax) of 1.39 ± 0.20 h-1 concentration to produce 50% of de maximum effect (EC50) of 1.31 ± 0.27 μg/mL. The PK-PD parameters determined in vivo were different from those reported for the same bacteria and drug in vitro. Conclusions: The Emax model adequately described PIP antibacterial effect in animals for the different dosing regimens investigated.

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