A tuberculose ocular afeta 1 a 2% dos pacientes com diagnóstico de tuberculose sistêmica. O tratamento convencional consiste na administração oral dos agentes antituberculosos. Devido às barreiras oculares, o tratamento tópico requer dose elevada e repetidas administrações para atingir efeito terapêutico no olho. Assim, a toxicidade, nos tratamentos convencionais, pode ser relevante. Considerando tais limitações, o desenvolvimento de preparações que permitam a obtenção de produtos com maior eficácia e segurança é de fundamental importância. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivos o desenvolvimento, a caracterização físico-química e microbiológica de nanoemulsão contendo rifampicina (NR) revestidas empregando cloreto de quitosana (NR-Quit) e sulfato de polimixina B (NR-Poli) com potencial aplicação para o tratamento da tuberculose ocular por via tópica. A NR foi preparada empregando método por homogeneização a alta pressão e apresentou diâmetro hidrodinâmico médio (DHM), índice de polidispersão (IP), potencial zeta (PZ) e pH entre 131,0 e 137,3 nm, entre 0,19 e 0,24, entre -31,0 e -35,4 mV e entre 5,10 e 5,26, respectivamente. A eficiência de encapsulação da rifampicina, determinada por espectrofotometria UV-vis, foi de 82,5 % m/v. Para obtenção de NR-Quit e NR-Poli foi empregado planejamento fatorial completo. Foi observada alteração do PZ de NR após adição de cloreto de quitosana de -35,4 para +51,3 mV. No caso da adição de sulfato de polimixina B o PZ foi alterado de -35,4 para +5,5 mV. Nesse sentido, a abordagem metodológica elucidou que a concentração do cloreto de quitosana e sulfato de polimixina B influenciou significativamente no potencial zeta da NR-Quit e da NR-Poli. Além disso, foi observada a relação linear entre a concentração dos agentes catiônicos empregados e o potencial zeta da NR-Quit e NR-Poli. Essas preparações, no estudo de estabilidade, mostraram aspecto visual, DHM, IP e PZ inalterados por período maior que 90 dias. Também, os valores de pH, viscosidade e osmolalidade foram ajustados entre 4,07 e 4,55, 1,03 e 1,08 cP, 209,7 e 213,4 mOsm/Kg, respectivamente. A atividade antimicrobiana realizada frente ao Mycobacterium tuberculosis H37Rv da NR, NR-Quit, NR-Poli e solução padrão de rifampicina, determinada pela concentração mínima inibitória (CMI), revelou CMI igual 0,125 µg/mL para todas as preparações. Tal resultado demonstrou que os processos de obtenção da nanoemulsão e do revestimento não alteraram a eficácia antimicrobiana da rifampicina. O presente trabalho permitiu o desenvolvimento de preparações inovadoras para o tratamento da tuberculose ocular, por via tópica, com potencial maior eficácia e segurança. / Ocular tuberculosis affects 1 to 2% of the patients diagnosed with systemic tuberculosis. The conventional treatment is the oral administration of the anti-tuberculosis agents. Due to eye barriers, topical treatment requires high dose and repeated administrations to achieve a therapeutic effect on the eye. Thus, toxicity is a major concern in these conventional treatments. Considering these limitations, development of preparations that enable products with higher efficacy and safety is of fundamental importance. In this sense, the present work aimed preparation, physicochemical properties evaluation and microbiological characterization of the rifampicin nanoemulsion (RN) coated using chitosan chloride (RN-Chit) and polymyxin B sulfate (RN-Poly) with potential application for topical treatment of ocular tuberculosis. The RN was prepared by high-pressure homogenization and present droplet mean size (DMS), polydispersity index (PdI), zeta potential and pH between 131.0 and 137.3 nm, between 0.19 and 0.24, between -31.0 and -35.4 mV and between 5.10 and 5.26, respectively. The encapsulation efficiency of rifampicin determined of using spectrophotometric UV-vis method was 82.5% w/v. For preparations RN-Chit and RN-Poly factorial experimental design was employed. The change in the zeta potential of RN-Chit was observed after the addition of chitosan chloride, from -35.4 to +51.3 mV. In the other case, an addition of polymyxin B sulfate changed the PZ from -35.4 to +5.5 mV. Therefore, the methodological approach elucidated that the concentration of chitosan chloride and polymyxin B sulfate significantly influenced the zeta potential of RN-Chit and RN-Poly. Furthermore, the linear relationship between the concentration of cationic agents employed and the zeta potential of RN-Chit and RN-Poly was observed. These preparations, in the stability study, showed visual appearance, DMS, PdI and PZ unchanged for a period greater than 90 days. Additionally, pH, viscosity and osmolality values were adjusted between 4.07 and 4.55, 1.03 and 1.08 cP, 209.7 and 213.4 mOsm/kg, respectively. The antimicrobial activity against Mycobacterium tuberculosis H37Rv of RN, RN-Chit, RN-Poly and the standard solution of rifampicin, determined by the minimum inhibitory concentration (MIC), showed MIC of 0.125 µg/mL for all preparations. This result demonstrated that the processes of nanoemulsion preparation and coating did not affect the antimicrobial efficacy of rifampicin. The present work allowed the development of innovative preparations for the treatment of topical ocular tuberculosis with potential high efficacy and safety.

A.baumannii é um importante patógeno em infecções nosocomiais principalmente por sua capacidade de se tornar resistente aos antimicrobianos. Surtos de A.baumannii resistente aos carbapenêmicos (ABRC) têm sido descritos em todo mundo. Devido à emergência de resistência aos antimicrobianos e ausência de novas opções de tratamento, as polimixinas reemergiram como opção de terapia contra infecções causadas por A.baumannii. O uso de polimixina é associado a maior mortalidade e menor eficácia comparada a outros antimicrobianos. Alguns estudos in vitro têm avaliado a combinação de polimixina com outros antimicrobianos a fim de aumentar a eficácia dos tratamentos. O objetivo deste estudo foi avaliar o sinergismo entre a polimixina B com outros antimicrobianos em isolados de ABRC, pelo método de Curvas Tempo-Morte bacteriana (Time- Kill Curves). Os isolados foram provenientes de banco de amostras e foram avaliadas as combinações de polimixina B com carbapenêmicos (imipenem e meropenem), tigeciclina, rifampicina, amicacina e ceftazidima. As combinações foram testadas nos tempo 0, 30’, 1,4,12 e 24 h. Sinergismo entre polimixina B foi demonstrado contra todos antimicrobianos para ambos isolados, exceto para ceftazidima e imipenem no isolado 1. Nosso estudo mostrou que tigeciclina, amicacina e rifampicina são agentes mais ativos combinados com polimixina B, sendo assim estes agentes podem apresentar efeito benéfico em combinação com a polimixina no tratamento de ABRC. / A.baumannii is an important pathogen in nosocomial infections primarily for its ability to become resistant to antimicrobials. Outbreaks carbapenem- resistant A.baumannii (CRAB) has been described worldwide. Due to the emergence of antimicrobial resistance and the absence of new treatment options, the polymyxins reemerged as an option therapy against infections caused by A.baumannii. The use of polymyxin is associated with higher mortality and lower effectiveness compared to other antimicrobials. In vitro studies have evaluated the combination of polymyxin with other antimicrobial agents to enhance the effectiveness of the treatments. This study was to evaluate the synergy between polymyxin B with other antimicrobials in isolates from ABRC, by Time-Kill Curves. The isolates were from stool samples and were evaluated combinations of polymyxin B with carbapenems (imipenem and meropenem), tigecycline, rifampin, amikacin and ceftazidime. The combinations were tested at time 0, 30 ', 1,4,12 and 24 h. Synergism between polymyxin B was demonstrated against all antimicrobials for both isolates, except for ceftazidime and imipenem in isolated 2. Our study showed that tigecycline, amikacin and rifampicin more active agents are combined with polymyxin B, and thus these agents may have a beneficial effect in combination with a polymyxin in treating CRAB.

Opções terapêuticas para tratar infecções por Pseudomonas aeruginosa são limitadas por seus diversos mecanismos de resistência, que podem ou não ser detectados no laboratório clínico. Um fenótipo observado na rotina laboratorial é o surgimento de subpopulações resistentes a partir de uma população sensível aos antimicrobianos – heteroresistência. Em P. aeruginosa esse fenômeno já foi investigado para carbapenêmicos, porém, em relação à polimixina B, não há dados literários. Objetivamos avaliar a heteroresistência à polimixina B em dois grupos de P. aeruginosa, um sensível e outro resistente aos carbapenêmicos. Cento e vinte e quatro isolados de P. aeruginosa foram obtidos, aleatoriamente, no Hospital de Clínicas de Porto Alegre em 2011. O perfil de susceptibilidade aos antimicrobianos, disco difusão e microdiluição em caldo – CIM (determinação da concentração inibitória mínima) para polimixina B, foi realizada conforme o Clinical Laboratory Standard Institute (CLSI) 2011. Isolados resistentes aos carbapenêmicos foram avaliados para CIM dos carbapenêmicos e cefalosporinas, e para pesquisa fenotípica e genotípica de metalo-β-lactamase (MβL). Um total de 24/124 isolados foi separado em dois grupos, um sensível (grupo S) e outro resistente (grupo R) aos carbapenêmicos (imipenem e/ou meropenem) para investigação da heteroresistência a polimixina B. Realizou-se ensaio de heteroresistência em duplicata através de diluições seriadas, partindo de uma suspensão de 0,5 de MacFarland e inoculadas em Agar Mueller Hinton com concentrações crescentes de polimixina B (0; 0,5; 1; 2; 4 e 8μg/mL). Após 5 dias de passagem em meio sem antibiótico, foi determinada a CIM dos isolados que cresceram na concentração mais alta de polimixina B. O perfil de análise populacional (PAP) foi definido pela razão do número de unidades formadoras de colônia (UFC) da placa com maior concentração de polimixina B onde houve crescimento bacteriano, pelo número de UFC da placa sem antibiótico. Foram consideradas heteroresistentes amostras que apresentaram subpopulações com crescimento em concentração de polimixina B ≥ 2 μg/mL. Amostras com subpopulações com crescimento em concentração de polimixina B superiores duas vezes ao CIM original, mas < 2 μg/mL, foram classificadas como heterogêneas. O resultado do disco difusão indicou heterogeneidade de suscetibilidade, sendo que gentamicina e imipenem foram os antibióticos com maior percentual de resistência e aztreonam e ciprofloxacino apresentaram os maiores perfis de sensibilidade. Todos os isolados foram sensíveis à polimixina B, com CIM50 e CIM90 de 1μg/mL e 2μg/mL, respectivamente. Trinta e sete isolados (30%; 37/124) apresentaram resistência aos carbapenêmicos. Quatro amostras foram positivas para MβL no teste fenotípico, sendo que o gene blaIMP foi idenficado nestas amostras. O grupo S não apresentou subpopulação heteroresistente, porém 3 isolados apresentaram subpopulação heterogênea. A freqüência do PAP no grupo S variou entre 2,1x10-4 a 4,0x10-7. O grupo R apresentou uma amostra heteroresistente e 6 isolados apresentaram subpopulação heterogênea, a freqüência do PAP variou entre 2,6x10-4 a 2,0x10-7. Os resultados deste estudo indicam baixa ocorrência de heteroresistência à polimixina B em amostras de P. aeruginosa tanto resistentes quanto sensíveis aos carbapenêmicos. No entanto, diversas amostras apresentaram subpopulações heterogêneas (CIM aumentada para a polimixina B), o que poderia explicar eventuais falhas terapêuticas durante o tratamento. / Therapeutic options to treat infections caused by Pseudomonas aeruginosa are limited because of their different resistance mechanisms that can be or don't be detected in the clinical laboratory. A phenotype that has been observed in our laboratory is the emergence of resistant subpopulations from a population sensitive to antibiotics - a phenomenon named heteroresistance. In P. aeruginosa this phenomenon has been investigated for carbapenems, however, in relation to the polymyxin B no data in the literature. We investigate the heteroresistance and polymyxin B into two groups P. aeruginosa, one sensitive and second resistant to carbapenems. One hundred twenty-four strains of P. aeruginosa were obtained randomly at the Hospital de Clinicas de Porto Alegre in 2011. The Antimicrobial Susceptibility Testing (Disk-difusion and the microdiluition broth, with determination of minimum inhibitory concentration (MIC) for polymyxin B, was performed according the Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI), 2011. Isolates resistant to carbapenems were evaluated for MIC of carbapenems and cephalosporins, also for phenotypic and genotypic metallo-β-lactamase (MβL). A total of 24/124 strains were separated in two groups, one sensitive (S group) and other resistant (R group) to carbapenems (imipenem and / or meropenem) for investigation of heteroresistance polymyxin B. The assay was performed in duplicate heteroresistance through serial dilutions, starting from a 0.5 MacFarland suspension and inoculated into Mueller Hinton Agar with increasing concentrations of polymyxin B (0; 0,5; 1; 2; 4 e 8μg/mL). After 5 days of passage in medium without antibiotics, was determined the MIC of the isolates that grew at the highest concentration of polymyxin B. The population analysis profile (PAP) was defined as the ratio of the number of colony forming units (CFU) on the card with the highest concentration of polymyxin B in which bacterial growth, the number of CFU plate without antibiotic. We considered heteroresistant samples that showed subpopulations with growth in concentration of polymyxin B ≥ 2 mg / mL. Samples with subpopulations growing at higher concentration of polymyxin B twice CIM original, but <2 mg / mL were classified as heterogeneous. The result of AST indicated heterogeneity of susceptibility, and gentamicin and imipenem were the highest percentage with antibiotic resistance and aztreonam and norfloxacin showed the highest sensitivity profiles. All isolates were susceptible to polymyxin B, with CIM50 and CIM90 of 1μg/mL and 2μg/mL, respectively. Thirty-seven isolates (30%; 37/124) were resistant to carbapenems. Four samples were positive for the phenotypic test to MβL and the blaIMP gene was indentificated in this samples. The S group showed no subpopulation heteroresistente, but 3 isolates showed heterogeneous subpopulation. The frequency of PAP in group S varied between 2,0x10-4 to 4,0x10-7. The group R provided a sample heteroresistant and 6 isolates showed heterogeneous subpopulation, the frequency of PAP varied between 2,6x10- 4 a 2,0x10-7. The results of this study indicate a low occurrence of heteroresistance to polymyxin B in samples of P. aeruginosa so resistant assensitive to carbapenems. However, several samples showed heterogeneous subpopulations (MIC increased to polymyxin B) which could explain possible treatment failure during treatment.

Orientador: James Venturini / Resumo: Devido ao crescente isolamento de espécimes de Klebsiella pneumoniae resistentes a praticamente todas as classes de drogas antimicrobianas, a busca por novas drogas que sejam alternativa terapêutica para o tratamento das infecções por eles causadas se torna relevante. Nesse contexto, a complexação de íons metálicos a drogas antimicrobianas é uma das abordagens empregadas, uma vez que é possível gerar novas drogas com atividade superior as drogas já existentes. No presente estudo, foi realizada a síntese de metalofármaco por reação de coordenação entre sulfato de polimixina B e cobre (II). O produto desta reação foi caracterizado e sua atividade antimicrobiana frente a espécimes de K. pneumoniae resistentes aos carbapenêmicos e à polimixina B foi avaliada. Os resultados demonstraram que as concentrações inibitórias mínimas (MIC) do complexo sintetizado foram menores em relação aos MICs de polimixina B para 44,44% dos espécimes avaliados; para 33,33% dos espécimes os MIC’s foram equivalentes, e para 22,23% dos espécimes os MIC’s do complexo foram superiores aos MIC’s da polimixina B. Esses resultados são promissores, uma vez que houve um incremento na atividade bacteriana da polimixina complexada ao metal para quase metade dos espécimes avaliados, mostrando que a síntese de novas drogas antimicrobianas através da complexação de íons metálicos é uma técnica que deve ser mais explorada. Além disso, nossos resultados devem conduzir a novos estudos que visem a melhor compreensão da... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Due to the increasing isolation of Klebsiella pneumoniae specimens resistant to virtually all classes of antimicrobial drugs, the research for new drugs that are alternative therapeutics for the treatment of infections caused by them becomes relevant. In this context, the complexation of metal ions to antimicrobial drugs is one of the approaches used, since it is possible to generate new drugs with higher activity than existing drugs. In the present study, metallodrugs synthesis was performed by a coordination reaction between polymyxin B sulfate and copper (II). The product of this reaction was characterized and its antimicrobial activity against specimens of K. pneumoniae resistant to carbapenems and polymyxin B was evaluated. The results showed that the minimum inhibitory concentrations (MIC) of the synthesized complex were lower than the polymyxin B MICs for 44.44% of the evaluated specimens; for 33.33% of the specimens the MICs were equivalent, and for 22.23% of the specimens the MICs of the complex were superior to the MICs of polymyxin B. These results are encouraging, since there was an increase in the bacterial activity of metal complexed polymyxin for almost half of the evaluated specimens, showing that the synthesis of new antimicrobial drugs through the complexation of metallic ions is a technique that should be further explored. In addition, our results should lead to further studies aiming to a better understanding of the structure, mechanisms of action, toxicit... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

The Min protein system regulates cell division in the bacterium Escherichia coli. The protein MinD undergoes a pole-to-pole oscillation, antagonizing formation of the division septum at the cell poles, thereby confining the septum formation to the mid-cell. The MinD oscillation period is 40 s at room temperature in healthy cells, but has been shown to be sensitive to stress on the cell. By fluorescently labeling MinD with green fluorescent protein (GFP), we are able to measure the MinD oscillation period as an in situ metric of cell viability using high resolution total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy. We have made several improvements to the method by which we measure and analyse the MinD oscillation period. A microscopy flow cell was designed and constructed and it provides temperature control and stability to a precision of 0.05 °C in addition to allowing controlled addition of bacterial cells and reagents of interest to the imaging region of the flow cell. This flow cell enabled us to make a precise measurement of the temperature dependence of the MinD oscillation period, for which we observed an Arrhenius dependence with an activation energy of 11.8 kcal/mol. We developed a centroid-tracking method, performed in a custom MATLAB program, to extract the values of the MinD oscillation periods from our time series of TIRF microscopy images. We measured the effect on the MinD oscillation period of exposure to the cationic antimicrobial peptide polymyxin B (PMB) and the related compound polymyxin B nonapeptide (PMBN), which does not have antimicrobial activity. Exposure to PMB resulted in a 60% increase in the average MinD oscillation period tau, whereas exposure to PMBN resulted in an 20% decrease in tau. After exposure to PMB and PMBN, we measured the Arrhenius temperature dependence of the MinD temperature dependence and calculated the associated activation energy Ea. We found that exposure to PMB resulted in a 40% increase in Ea, whereas exposure to PMBN did not significantly change the value of Ea. These results indicate that careful measurements of the MinD oscillation can yield information that can be helpful in evaluating the mechanism of action of antimicrobial compounds. / Natural Sciences and Engineering Research Council

Normally present in water, soil and waste water, Acinetobacter baumannii has become an important nosocomial pathogen, as causal agent of pneumonias, septicemias and urinary tract infections, among other complications in compromised patients from hospital’s intensive care units. One of its last acquired abilities is the resistance to colistin (polymixin E), the last therapeutic option for its infections. In this thesis, descriptive and quantitative differential expression proteomics is used in the study of acquired colistin resistance. As result of this research, 1,097 proteins belonging to the Acinetobacter genus have been identified by combined application of bidimensional gel electrophoresis (2DE), differential gel electrophoresis (DIGE), and peptide labeling with stable isobaric isotopes tags (iTRAQ). Analyses have been performed on the global expressed proteome of a reference, colistin-sensible strain (A. baumannii ATCC 19606) and, for comparative purposes, on a derived strain on which colistin resistance has been induced in vitro. The resistant phenotype shows reduced fitness, with significant differences in expression found in outer membrane proteins, membrane active transporters, diverse metabolic enzymes (fatty acids, citrate, phenylacetate, piruvate and nitrogen), proteins involved in stress response and biofilm formation, as well as in protein synthesis and folding pathways. The work has allowed to assess the strengths and weaknesses of the different techniques currently used in this type of proteomic analysis. / Acinetobacter baumannii, normalmente aislado en suelos y aguas (corrientes o residuales), se ha convertido en importante patógeno nosocomial, siendo agente causal de, entre otras complicaciones, neumonías, septicemias e infecciones del tracto urinario de pacientes comprometidos en unidades hospitalarias de cuidados intensivos. La más reciente de sus capacidades adquiridas es la resistencia a colistina (polimixina E), antibiótico peptídico considerado la última opción terapéutica en contextos clínicos. Esta tesis doctoral emplea la proteómica descriptiva y de expresión diferencial cuantitativa para investigar la resistencia adquirida por A. baumannii a dicho antibiótico. Los resultados han supuesto la identificación de 1.097 proteínas de Acinetobacter mediante el empleo combinado de electroforesis bidimensional convencional (2DE), 2DE diferencial (DIGE) y marcaje peptídico mediante isótopos isobáricos estables (iTRAQ). Los análisis se han realizado en el proteoma expresado por una cepa de referencia sensible a colistina (A. baumannii ATCC 19606), así como en una cepa derivada de ésta en la que se ha inducido, a efectos comparativos, resistencia a colistina in vitro. El fenotipo resistente manifestó reducida adaptabilidad biológica, encontrándose las principales diferencias en la estructura de la membrana externa, en la expresión de transportadores activos de membrana, en diversos enzimas metabólicos (ácidos grasos, citrato, fenilacetato, piruvato, nitrógeno) y de respuesta a condiciones de estrés, así como en la expresión de proteínas participantes en la formación de biopelículas y en el proceso de síntesis y plegamiento de proteínas. Además, el trabajo ha permitido evaluar los puntos fuertes y débiles de las técnicas empleadas actualmente en este tipo de análisis proteómicos.

Base teórica: As polimixinas, polimixina B e polimixina E (também denominada colistina), são antibióticos usados como opção de última linha no tratamento de infecções por bacilos Gram negativos multirresistentes. Apesar de serem drogas antigas, suas propriedades nefrotóxicas ainda são pobremente entendidas. Toxicidade direta aos túbulos renais proximais levando à necrose tubular e dano oxidativo estão envolvidos no mecanismo fisiopatológico da nefrotoxicidade por esta classe de drogas. Uso de maior dose total foi implicada em maior nefrotoxicidade, no entanto a relação entre dose recebida e peso do paciente, controlado para outras variáveis confundidoras ainda precisa ser clarificada. Além disso, diferenças farmacocinéticas entre polimixina B e a colistina impedem o extrapolamento de dados entre estas drogas, sendo importante a avaliação de desfecho clínico e nefrotoxicidade de cada uma e a comparação entre elas. Objetivo: Avaliar comparativamente a nefrotoxicidade (através de critério de RIFLE) e mortalidade em 30 dias em pacientes tratados com polimixina B e colistina. Métodos: Estudo de coorte prospectivo, multicêntrico com coleta consecutiva de dados. Critérios de inclusão: pacientes ≥ 18 anos em uso de polimixina B ou colistina. Critérios de exclusão: uso de polimixina B por período ≤48 horas, segundo uso de polimixina B, diálise no início do tratamento ou DCE ≤ 10ml/min nos pacientes avaliados para nefrotoxicidade. Fatores potencialmente relacionados à nefrotoxicidade ou a mortalidade em 30 dias como: variáveis demográficas (idade, sexo), variáveis individuais (peso, comorbidades, escore de Charlson), fatores de gravidade (escore APACHE, internação em UTI, ventilação mecânica, uso de vasopressor), fatores relacionados à nefrotoxicidade (outras drogas nefrotóxicas e uso de contraste endovenoso), dose de polimixina utilizada (total, média diária e em mg/kg/dia), associação de drogas e características da infecção ( sítio e isolado microbiológico) foram avaliadas em análise bivariada. Variáveis com P≤0.2 foram incluídas uma a uma, em ordem crescente, em modelo de regressão de COX. Variáveis com P< 0.1 permaneceram no modelo final. Resultados: Quatrocentos e dez pacientes foram incluídos na coorte de polimixina B. Nefrotoxicidade ocorreu em 189 (46.1%) pacientes. Dose de polimixina B ≥150mg/dia foi fator de risco independente para nefrotoxicidade: adjusted Hazard Ratio (HR) 1.95, IC 95% 1.31-2.89, P=0,01. Peso e idade também foram associados de forma independente com nefrotoxicidade. A probabilidade de desenvolver nefrotoxicidade aumentou significativamente com doses entre 150-199mg/dia, independente do peso do pacientes, sem aumento significativo com doses maiores. Nefrotoxidade foi relacionada à maior mortalidade em 30 dias, embora não tenha atingido significância estatística (aHR 1,35, IC 95% 0,99-1,85, P=0,06), enquanto dose ≥150mg/dia não aumentou o risco de mortalidade apesar de sua associação com nefrotoxicidade. Na avaliação de mortalidade foram avaliados apenas pacientes internados em UTI e com infecção microbiologicamente confirmada. Cento e nove pacientes foram incluídos: 47 (43.1%) tratados com polimixina B combinada com outro antibiótico e 62 (56.8%) com polimixina B em monoterapia. A mortalidade geral em 30 dias foi 56.9% (62 pacientes): 32,3% (20 de 47) e 67,7% (42 de 62), P=0,02, nos grupos de terapia combinada e monoterapia, respectivamente. Terapia combinada foi associada de forma independente à menor mortalidade em 30 dias (HR, 0,38; IC 95% 0,21-0,68; P=0,001). Maior escore APACHE foi fator de risco independente para mortalidade em 30 dias. Oitenta e um pacientes foram incluídos na coorte de colistina e foram pareados com 162 pacientes do grupo de polymyxin B, de acordo com a DCE (±25ml/min). A incidência falência renal foi de 23,5%: 38.3% no grupo da colistina e 16.1% no grupo da polimixina B, P<0,001 e ocorreu independente da DCE de base. Na análise multivariada, terapia com colistina foi fator de risco independente para falência renal (HR, 2,96, IC95%, 1,68- 5,22, P<0,001), assim como internação em UTI, maior peso e idade . Pacientes que desenvolveram falência renal morreram mais (50,9%, 29/57) do que os que não a desenvolveram (29.0%, 54/186), P=0,004; mas a mortalidade em 30 dias não diferiu entre os grupos: 30.9% e 35.8%, P=0,53, nos pacientes em uso de colistina e polimixina B, respectivamente. Conclusão: A dose média diária de polimixina B é diretamente relacionada ao risco de nefrotoxicidade, independente do peso do paciente. Mortalidade em 30 dias tendeu a ser maior em quem desenvolveu nefrotoxicidade. O uso de terapia combinada com polimixina B mostrou ser protetor para mortalidade em 30 dias. Colistina mostrou estar associada ao maior desenvolvimento de falência renal quando comparada à polimixina B. / Background: Polymyxins, polymyxin B and polymyxin E (also called colistin), are last line resort therapies to treat multi-resistant Gram negative bacteria. Despite the fact that they are old antibiotics, their nephrotoxicity properties are still poorly understood. Direct proximal renal tubular toxicity leading to tubular necrosis and oxidative damage are involved in the physiopathologic mechanism of injury by these drugs. Higher doses were implicated in nephrotoxicity, however the relation between dose and weight, controlled for confounding variables, still need to be clarified. Moreover, pharmacokinetic diferences between polymyxin B and colistin avoid direct extrapolation of data between these drugs. It is then important to evaluate clinical outcomes and nephrotoxicity of each of these drugs and to compare its results. Objective: To compare nephrotoxicity (using RIFLE score) and 30-day mortality in patients treated with colistin and polymyxin B. Methods: We performed a multicenter prospective cohort study with consecutive data collection. Inclusion criteria: patients ≥ 18 years old receiving polymyxin B or colistin. Exclusion criteria: polymyxin use for ≤48 hours, having received polymyxin before, dyalisis or GFR≤ 10ml/min in the beginning of therapy in patients evaluated for nephrotoxicity. Factors potentially related to nephrotoxicity or 30-day mortality such as: demographic data (age, gender), individual characteristics (weight, comorbidities, Charlson score), disease severity factors (APACHE score, ICU admission, mechanical ventilation, use of vasoactive drugs, nephrotoxicity related factors ( other nephrotoxic drugs and use of nephrotoxic contrast), polymyxin dose (total dose, average daily dose, mg/kg/day dose), combined therapy and infection characteristics (site of infection, microbiologic isolates) were evaluated in bivariate analysis. Variables with P≤0.2 were included one by one, in a COX regression model. Variables with P< 0.1 remained in the final model. Results: Four-hundred and ten patients were included. AKI occurred in 189 (46.1%) patients. Polymyxin B dose ≥150mg/day was a risk factor for AKI: adjusted Hazard Ratio (HR) 1.95, 95% CI 1.31-2.89, P=0.01. Higher weight and age were also independently associated with AKI. The probability of developing AKI significantly increases with doses between 150-199mg/day, regardless the patients’ weight, with no significant increase with higher doses. AKI was barely associated with increased risk for 30-day mortality (adjusted HR 1.35, 95% CI 0.99-1.85, P=0.06), while ≥150mg/day did not increase this risk despite its association with AKI. On mortality evaluation, a total of 109 patients were included: 47 (43.1%) treated with polymyxin B in combination and 62 (56.8%) with polymyxin B in monotherapy. The overall 30-day mortality was 56.9% (62 patients): 32.3% (20 of 47) and 67.7% (42 of 62), p=0.02, in combination and monotherapy groups, respectively. Combination therapy was independently associated with lower 30-day mortality (Hazard Ratio, 0.38; 95%CI 0.21-0.68; p=0.001), along with a higher APACHE score. Eighty one patients in colistin group were matched to 162 in polymyxin B group, according to baseline creatinine clearance (±25ml/min). . The incidence of renal failure was 23.5%: 38.3% in CMS and 16.1% in polymyxin B group, P<0.001, regardless the baseline creatinine clearance of patients. In multivariate analysis, CMS therapy was an independent risk factor for renal failure (Hazard Ration, 2.96, 95%Confidence Interval, 1.68-5.22, P<0.001), along with intensive care unit admission, higher weight and older age. Patients who developed renal failure presented higher 30-mortality rates (50.9%, 29/57 patients) than those who did not present renal failure (29.0%, 54/186), P=0.004; but CMS (30.9%) and polymyxin B (35.8%) treated patients had similar 30-day mortality, P=0.53. Conclusion: Median daily dose of polymyxin B therapy was directly related to the risk of developing nephrotoxicity, regardless of patient’s weight. 30-day mortality was higher in patients who developed nephrotoxicity. Combined therapy with polymyxin B was protective to 30-day mortality. Colistin use was related to higher rates of renal failure when compared to polymyxin B.

A.baumannii é um importante patógeno em infecções nosocomiais principalmente por sua capacidade de se tornar resistente aos antimicrobianos. Surtos de A.baumannii resistente aos carbapenêmicos (ABRC) têm sido descritos em todo mundo. Devido à emergência de resistência aos antimicrobianos e ausência de novas opções de tratamento, as polimixinas reemergiram como opção de terapia contra infecções causadas por A.baumannii. O uso de polimixina é associado a maior mortalidade e menor eficácia comparada a outros antimicrobianos. Alguns estudos in vitro têm avaliado a combinação de polimixina com outros antimicrobianos a fim de aumentar a eficácia dos tratamentos. O objetivo deste estudo foi avaliar o sinergismo entre a polimixina B com outros antimicrobianos em isolados de ABRC, pelo método de Curvas Tempo-Morte bacteriana (Time- Kill Curves). Os isolados foram provenientes de banco de amostras e foram avaliadas as combinações de polimixina B com carbapenêmicos (imipenem e meropenem), tigeciclina, rifampicina, amicacina e ceftazidima. As combinações foram testadas nos tempo 0, 30’, 1,4,12 e 24 h. Sinergismo entre polimixina B foi demonstrado contra todos antimicrobianos para ambos isolados, exceto para ceftazidima e imipenem no isolado 1. Nosso estudo mostrou que tigeciclina, amicacina e rifampicina são agentes mais ativos combinados com polimixina B, sendo assim estes agentes podem apresentar efeito benéfico em combinação com a polimixina no tratamento de ABRC. / A.baumannii is an important pathogen in nosocomial infections primarily for its ability to become resistant to antimicrobials. Outbreaks carbapenem- resistant A.baumannii (CRAB) has been described worldwide. Due to the emergence of antimicrobial resistance and the absence of new treatment options, the polymyxins reemerged as an option therapy against infections caused by A.baumannii. The use of polymyxin is associated with higher mortality and lower effectiveness compared to other antimicrobials. In vitro studies have evaluated the combination of polymyxin with other antimicrobial agents to enhance the effectiveness of the treatments. This study was to evaluate the synergy between polymyxin B with other antimicrobials in isolates from ABRC, by Time-Kill Curves. The isolates were from stool samples and were evaluated combinations of polymyxin B with carbapenems (imipenem and meropenem), tigecycline, rifampin, amikacin and ceftazidime. The combinations were tested at time 0, 30 ', 1,4,12 and 24 h. Synergism between polymyxin B was demonstrated against all antimicrobials for both isolates, except for ceftazidime and imipenem in isolated 2. Our study showed that tigecycline, amikacin and rifampicin more active agents are combined with polymyxin B, and thus these agents may have a beneficial effect in combination with a polymyxin in treating CRAB.

Opções terapêuticas para tratar infecções por Pseudomonas aeruginosa são limitadas por seus diversos mecanismos de resistência, que podem ou não ser detectados no laboratório clínico. Um fenótipo observado na rotina laboratorial é o surgimento de subpopulações resistentes a partir de uma população sensível aos antimicrobianos – heteroresistência. Em P. aeruginosa esse fenômeno já foi investigado para carbapenêmicos, porém, em relação à polimixina B, não há dados literários. Objetivamos avaliar a heteroresistência à polimixina B em dois grupos de P. aeruginosa, um sensível e outro resistente aos carbapenêmicos. Cento e vinte e quatro isolados de P. aeruginosa foram obtidos, aleatoriamente, no Hospital de Clínicas de Porto Alegre em 2011. O perfil de susceptibilidade aos antimicrobianos, disco difusão e microdiluição em caldo – CIM (determinação da concentração inibitória mínima) para polimixina B, foi realizada conforme o Clinical Laboratory Standard Institute (CLSI) 2011. Isolados resistentes aos carbapenêmicos foram avaliados para CIM dos carbapenêmicos e cefalosporinas, e para pesquisa fenotípica e genotípica de metalo-β-lactamase (MβL). Um total de 24/124 isolados foi separado em dois grupos, um sensível (grupo S) e outro resistente (grupo R) aos carbapenêmicos (imipenem e/ou meropenem) para investigação da heteroresistência a polimixina B. Realizou-se ensaio de heteroresistência em duplicata através de diluições seriadas, partindo de uma suspensão de 0,5 de MacFarland e inoculadas em Agar Mueller Hinton com concentrações crescentes de polimixina B (0; 0,5; 1; 2; 4 e 8μg/mL). Após 5 dias de passagem em meio sem antibiótico, foi determinada a CIM dos isolados que cresceram na concentração mais alta de polimixina B. O perfil de análise populacional (PAP) foi definido pela razão do número de unidades formadoras de colônia (UFC) da placa com maior concentração de polimixina B onde houve crescimento bacteriano, pelo número de UFC da placa sem antibiótico. Foram consideradas heteroresistentes amostras que apresentaram subpopulações com crescimento em concentração de polimixina B ≥ 2 μg/mL. Amostras com subpopulações com crescimento em concentração de polimixina B superiores duas vezes ao CIM original, mas < 2 μg/mL, foram classificadas como heterogêneas. O resultado do disco difusão indicou heterogeneidade de suscetibilidade, sendo que gentamicina e imipenem foram os antibióticos com maior percentual de resistência e aztreonam e ciprofloxacino apresentaram os maiores perfis de sensibilidade. Todos os isolados foram sensíveis à polimixina B, com CIM50 e CIM90 de 1μg/mL e 2μg/mL, respectivamente. Trinta e sete isolados (30%; 37/124) apresentaram resistência aos carbapenêmicos. Quatro amostras foram positivas para MβL no teste fenotípico, sendo que o gene blaIMP foi idenficado nestas amostras. O grupo S não apresentou subpopulação heteroresistente, porém 3 isolados apresentaram subpopulação heterogênea. A freqüência do PAP no grupo S variou entre 2,1x10-4 a 4,0x10-7. O grupo R apresentou uma amostra heteroresistente e 6 isolados apresentaram subpopulação heterogênea, a freqüência do PAP variou entre 2,6x10-4 a 2,0x10-7. Os resultados deste estudo indicam baixa ocorrência de heteroresistência à polimixina B em amostras de P. aeruginosa tanto resistentes quanto sensíveis aos carbapenêmicos. No entanto, diversas amostras apresentaram subpopulações heterogêneas (CIM aumentada para a polimixina B), o que poderia explicar eventuais falhas terapêuticas durante o tratamento. / Therapeutic options to treat infections caused by Pseudomonas aeruginosa are limited because of their different resistance mechanisms that can be or don't be detected in the clinical laboratory. A phenotype that has been observed in our laboratory is the emergence of resistant subpopulations from a population sensitive to antibiotics - a phenomenon named heteroresistance. In P. aeruginosa this phenomenon has been investigated for carbapenems, however, in relation to the polymyxin B no data in the literature. We investigate the heteroresistance and polymyxin B into two groups P. aeruginosa, one sensitive and second resistant to carbapenems. One hundred twenty-four strains of P. aeruginosa were obtained randomly at the Hospital de Clinicas de Porto Alegre in 2011. The Antimicrobial Susceptibility Testing (Disk-difusion and the microdiluition broth, with determination of minimum inhibitory concentration (MIC) for polymyxin B, was performed according the Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI), 2011. Isolates resistant to carbapenems were evaluated for MIC of carbapenems and cephalosporins, also for phenotypic and genotypic metallo-β-lactamase (MβL). A total of 24/124 strains were separated in two groups, one sensitive (S group) and other resistant (R group) to carbapenems (imipenem and / or meropenem) for investigation of heteroresistance polymyxin B. The assay was performed in duplicate heteroresistance through serial dilutions, starting from a 0.5 MacFarland suspension and inoculated into Mueller Hinton Agar with increasing concentrations of polymyxin B (0; 0,5; 1; 2; 4 e 8μg/mL). After 5 days of passage in medium without antibiotics, was determined the MIC of the isolates that grew at the highest concentration of polymyxin B. The population analysis profile (PAP) was defined as the ratio of the number of colony forming units (CFU) on the card with the highest concentration of polymyxin B in which bacterial growth, the number of CFU plate without antibiotic. We considered heteroresistant samples that showed subpopulations with growth in concentration of polymyxin B ≥ 2 mg / mL. Samples with subpopulations growing at higher concentration of polymyxin B twice CIM original, but <2 mg / mL were classified as heterogeneous. The result of AST indicated heterogeneity of susceptibility, and gentamicin and imipenem were the highest percentage with antibiotic resistance and aztreonam and norfloxacin showed the highest sensitivity profiles. All isolates were susceptible to polymyxin B, with CIM50 and CIM90 of 1μg/mL and 2μg/mL, respectively. Thirty-seven isolates (30%; 37/124) were resistant to carbapenems. Four samples were positive for the phenotypic test to MβL and the blaIMP gene was indentificated in this samples. The S group showed no subpopulation heteroresistente, but 3 isolates showed heterogeneous subpopulation. The frequency of PAP in group S varied between 2,0x10-4 to 4,0x10-7. The group R provided a sample heteroresistant and 6 isolates showed heterogeneous subpopulation, the frequency of PAP varied between 2,6x10- 4 a 2,0x10-7. The results of this study indicate a low occurrence of heteroresistance to polymyxin B in samples of P. aeruginosa so resistant assensitive to carbapenems. However, several samples showed heterogeneous subpopulations (MIC increased to polymyxin B) which could explain possible treatment failure during treatment.

Diante do aumento global da resistência microbiana, cada vez mais as combinações de antimicrobianos são utilizadas na tentativa de obter uma atividade sinérgica eficaz que possa ser utilizada na prática clínica. O objetivo deste trabalho foi comparar a atividade de polimixina B isoladamente e em combinação com tigeciclina e carbapenêmicos (ertapenem e meropenem), frente a isolados de Enterobacter sp. resistentes aos carbapenêmicos. Foram selecionados quatro isolados de Enterobacter sp. resistentes aos carbapenêmicos, sendo três isolados produtores de carbapenemases (KPC, NDM, OXA-48-like) e um não produtor de carbapenemases (NPC). A avaliação da atividade sinérgica antimicrobiana foi realizada por ensaio de time-kill com as seguintes concentrações de cada antimicrobiano: tigeciclina 1mg/L, meropenem 1mg/L e ertapenem 0,5mg/L, que correspondem aos pontos de corte de sensibilidade do CLSI (2016). Para polimixina B, foram utilizadas diferentes concentrações de acordo com o perfil de susceptibilidade do isolado: para os isolados sensíveis, utilizou-se 0,5x; 1x e 2x a CIM do isolado; para o isolado resistente, foram utilizados 0,5x; 1x e 2x o ponto de corte de sensibilidade do CLSI (2 mg/L). Foi considerada sinérgica a combinação com redução ≥ 2 logs do inoculo inicial em comparação ao antimicrobiano sozinho mais ativo. As combinações de polimixina B em diferentes concentrações (0,5; 1 e 2mg/L) com meropenem apresentaram atividade sinérgica para a cepa produtora de NDM (CIM polimixina B 1 mg/L; CIM meropenem 8 mg/L) As combinações de polimixina B com tigeciclina foram sinérgicas apenas na concentração de polimixina B de 0,125 mg/L para cepa produtora de OXA-48-like (CIM polimixina B 0,25 mg/L; CIM tigeciclina 2 mg/L) e na concentração de 1 mg/L para a cepa produtora de NDM. Para a cepa NPC (CIM polimixina B 0,5 mg/L; CIM tigeciclina 4 mg/L; CIM meropenem 4 mg/L), apenas a tripla combinação com polimixina B (1 mg/L), tigeciclina e meropenem apresentou atividade sinérgica. A combinação de dois carbapenêmicos não apresentou atividade sinérgica para nenhum isolado, porém, quando acrescentado tigeciclina ao esquema, observou-se sinergismo no isolado produtor de OXA-48-like, o que leva ao questionamento da efetividade da terapia “carbapenem suicida”. Para o isolado produtor de KPC e com padrão de resistência a polimixina B, nenhuma das combinações testadas apresentou sinergismo. Esta situação é bastante preocupante devido à alta prevalência de infecções por bactérias produtoras de KPC nos hospitais brasileiros, juntamente com as crescentes taxas de resistência as polimixinas. / Due to the increase in microbial resistance, combinations of antimicrobials are increasingly being used to improve the therapeutic response. The objective of this study was to compare the activity of polymyxin B alone and in combination with tigecycline and carbapenem (ertapenem and meropenem) against to carbapenem-resistant Enterobacter sp isolates. Four isolates were selected, three were carbapenemase-producing (KPC, NDM, OXA-48-like) and a non-carbapenemase-producing (NCP). The evaluation of synergistic antimicrobial activity was performed by time-kill assay with the following concentrations of each antimicrobial: tigecycline 1mg/L, meropenem 1mg/L and ertapenem 0.5mg/L, which correspond to the breakpoints of CLSI (2016). For polymyxin B, different concentrations were used according to the susceptibility profile of the isolate: for susceptible isolates, it was used 0.5x; 1x and 2x the MIC of the isolate, for the resistant isolates it was used 0.5x; 1x and 2x the breakpoint of CLSI (2 mg/L). The combination with reduction ≥ 2 logs of the initial inoculum compared to the most active antimicrobial alone was considered synergies. Combinations of polymyxin B at different concentrations (0.5; 1 and 2 mg/L) with meropenem showed synergistic activity for the NDM-producing isolate (MIC polymyxin B 1 mg/L, MIC meropenem 8 mg/L) Combinations of polymyxin B with tigecycline were synergistic only at the concentration of polymyxin B of 0.125 mg/L for the OXA-48-like-producing isolate (MIC polymyxin B 0.25 mg/L, MIC tigecycline 2 mg/L) and at the concentration of 1 mg/L for the NDM-producing isolate. For the NCP isolate (MIC polymyxin B 0.5 mg/L; MIC tigecycline 4 mg/L; MIC meropenem 4 mg/L), only the triple combination of polymyxin B (1 mg/L) plus tigecycline and meropenem presented synergistic activity. The combination of two carbapenems was not synergic for the four isolates; however, when tigecycline was added to the regimen, synergies for the OXA-48-like-producing isolate were observed. Therefore, the so called, "carbapenem suicide" therapy was not effective in vitro against our isolates. For the KPC-producing isolate that it is polymyxin B resistant, none of the combinations tested showed synergies. This situation is very worrisome due to high prevalence of infections by KPC-producing in the Brazilian hospitals, associate with the increasing rates of polymyxins resistance.