Acinetobacter spp é um dos mais freqüentes agentes de infecções nosocomiais nos hospitais brasileiros. Vários surtos hospitalares causados por Acinetobacter resistente aos carbapenêmicos já foram descritos no Brasil. O presente estudo verificou a presença de alteração de proteínas da membrana externa e produção de carbapenemases em cepas de Acinetobacter spp. resistentes aos carbapenêmicos isoladas de corrente sanguínea de pacientes internados no HC-FMUSP. Os isolados foram identificados pelo método miniaturizado API20NE. As concentrações inibitórias mínimas dos carbapenêmicos foram realizadas através da técnica de microdiluição em caldo. As carbapenemases foram estudas através de testes fenotípicos, detecção dos genes foi realizada pela reação de amplificação em cadeia da polimerase (PCR), sequenciamento e hidrólise de imipenem. As proteínas de membrana externa foram caracterizadas através da técnica de SDS-Page e PCR. A tipagem molecular foi realizada usando a técnica de eletroforese em campo pulsado. Noventa e oito por cento dos isolados apresentaram genes codificadores da enzima Oxa-51-like, sendo que a única amostra que não apresentou essa enzima, após seqüenciamento do gene codificador da porção 16S do RNA ribossomal, foi considerada da espécie A. calcoaceticus. A presença do gene blaoxa-51-like não foi encontrada adjacente a seqüência ISAba1. Em dezoito por cento do total das amostras foi detectada pela reação de PCR o gene blaoxa-51-like/oxa-23- like, sendo que sete desses isolados pertenciam ao mesmo clone. Somente em um isolado não foi detectada a presença do grupamento ISAba-1 adjacente ao gene codificador da enzima Oxa-23. Dessas amostras apenas uma hidrolisou o antimicrobiano imipenem. Cinco isolados apresentaram o gene blaimp (IMP-1 pelo seqüenciamento). Apenas dois desses isolados se mostraram capazes de hidrolisar imipenem e através da inibição com o EDTA confirmou-se a presença da produção de enzimas Metalo-- lactamase. Vários testes fenotípicos foram utilizados para a detecção de carbapenemase como DDST, CD e Etest. Quando comparados com a PCR (metodologia padrão-ouro), os melhores resultados foram observados com a aproximação de disco de imipenem (10g) com um disco contendo 3L do ácido -mercaptoetanol não diluído (sensibilidade de 100% e especificidade de 71%). Observou-se que na maioria dos isolados, as proteínas de membrana externa analisadas estavam diminuídas ou ausentes. Três isolados apresentaram ausência dessas proteínas, suas CIM variaram de 32 a 128g/mL e de 64 a 256g/mL para o imipenem e meropenem respectivamente. O presente estudo verificou que a resistência aos carbapenêmicos está relacionada à presença de carbapenemases e alterações de membrana externa. Além disso, a importância das carbapenemases como principal mecanismo de resistência em isolados de Acinetobacter deve ser melhor investigada, já que esses genes podem não estar sendo expressos / Acinetobacter spp is an important etiologic agent causing nasocomial infection in Brazilian hospitals. Carbapenem resistance among this agent has been increasing in the last decade, and several outbreaks due to resistant Acinetobacter had been identified in Brazil. This study verified the presence of altered outer membrane proteins and production of carbapenemase in carbapenem-resistant Acinetobacter spp. strains isolated from bloodstream infections of patients hospitalized in the HC-FMUSP. This study verified the presence of altered outer membrane proteins and production of carbapenemase in Acinetobacter spp. carbapenem-resistant strains isolated from bloodstream of patients hospitalized in the HC-FMUSP. The isolates were identified by miniatured method API20NE and the miminal inhibitory concentration of carbepenem was performed by broth microdilution. Carbapenemases were studied by phenotypic screnning tests, detection of its genes coder by amplification polymerase chain reaction (PCR), sequence and imipenem hydrolise. The proteins of external membrane were studied by SDS-PAGE and PCR. Molecular typing was performed using the technique of pulsed field gel electrophoresis. About 98% of these isolates were positives for genes encoding the enzyme Oxa-51-like, only one strain did not exhibit this enzyme. After sequencing of the gene encoding portion 16S ribosomal RNA this strain was considered the species A. calcoaceticus. The presence of the sequence adjacent ISAba1 was not found in none of these isolates with the gene blaOXA-51-like. Eighteen percent of the total of strains demonstrated by PCR the gene blaoxa-51-like/oxa-23-like. Seven of these strains belonged to the same clone. Only one isolate did not show the presence of ISAba1 adjacent to the gene encoding Oxa-23. Only one of this strain hydrolyzed imipenem. Five isolates had the gene blaimp, (IMP-1 by sequencing). Two of these isolates had proved capable of hydrolyzing the antibiotic imipenem and the inhibition with EDTA confirmed the presence of MBL-producing enzymes. Several phenotypic tests were used to screnning of carbapenemase as DDST, CD and Etest. When compared with PCR, the gold standard, the best results were seen with the next disk of imipenem (10 mg) with another disk containing 3L acid -mercaptoethanol pure (100% sensitivity and specificity 71%). In most isolates the outer membrane proteins were decreased or absent. Three isolate showed total absence of these proteins, their MIC ranged from 32 to 64 to 128g/mL and 256g/mL to imipenem and meropenem respectively. This study has shown that carbapenem resistance was linked to the presence of carbapemenases and alteration of the outer membrane. Moreover, the significance of carbapenemase as the main mechanism of resistance in isolates of Acinetobacter should be better investigated, since these genes might not be cast

Acinetobacter spp é um dos mais freqüentes agentes de infecções nosocomiais nos hospitais brasileiros. Vários surtos hospitalares causados por Acinetobacter resistente aos carbapenêmicos já foram descritos no Brasil. O presente estudo verificou a presença de alteração de proteínas da membrana externa e produção de carbapenemases em cepas de Acinetobacter spp. resistentes aos carbapenêmicos isoladas de corrente sanguínea de pacientes internados no HC-FMUSP. Os isolados foram identificados pelo método miniaturizado API20NE. As concentrações inibitórias mínimas dos carbapenêmicos foram realizadas através da técnica de microdiluição em caldo. As carbapenemases foram estudas através de testes fenotípicos, detecção dos genes foi realizada pela reação de amplificação em cadeia da polimerase (PCR), sequenciamento e hidrólise de imipenem. As proteínas de membrana externa foram caracterizadas através da técnica de SDS-Page e PCR. A tipagem molecular foi realizada usando a técnica de eletroforese em campo pulsado. Noventa e oito por cento dos isolados apresentaram genes codificadores da enzima Oxa-51-like, sendo que a única amostra que não apresentou essa enzima, após seqüenciamento do gene codificador da porção 16S do RNA ribossomal, foi considerada da espécie A. calcoaceticus. A presença do gene blaoxa-51-like não foi encontrada adjacente a seqüência ISAba1. Em dezoito por cento do total das amostras foi detectada pela reação de PCR o gene blaoxa-51-like/oxa-23- like, sendo que sete desses isolados pertenciam ao mesmo clone. Somente em um isolado não foi detectada a presença do grupamento ISAba-1 adjacente ao gene codificador da enzima Oxa-23. Dessas amostras apenas uma hidrolisou o antimicrobiano imipenem. Cinco isolados apresentaram o gene blaimp (IMP-1 pelo seqüenciamento). Apenas dois desses isolados se mostraram capazes de hidrolisar imipenem e através da inibição com o EDTA confirmou-se a presença da produção de enzimas Metalo-- lactamase. Vários testes fenotípicos foram utilizados para a detecção de carbapenemase como DDST, CD e Etest. Quando comparados com a PCR (metodologia padrão-ouro), os melhores resultados foram observados com a aproximação de disco de imipenem (10g) com um disco contendo 3L do ácido -mercaptoetanol não diluído (sensibilidade de 100% e especificidade de 71%). Observou-se que na maioria dos isolados, as proteínas de membrana externa analisadas estavam diminuídas ou ausentes. Três isolados apresentaram ausência dessas proteínas, suas CIM variaram de 32 a 128g/mL e de 64 a 256g/mL para o imipenem e meropenem respectivamente. O presente estudo verificou que a resistência aos carbapenêmicos está relacionada à presença de carbapenemases e alterações de membrana externa. Além disso, a importância das carbapenemases como principal mecanismo de resistência em isolados de Acinetobacter deve ser melhor investigada, já que esses genes podem não estar sendo expressos / Acinetobacter spp is an important etiologic agent causing nasocomial infection in Brazilian hospitals. Carbapenem resistance among this agent has been increasing in the last decade, and several outbreaks due to resistant Acinetobacter had been identified in Brazil. This study verified the presence of altered outer membrane proteins and production of carbapenemase in carbapenem-resistant Acinetobacter spp. strains isolated from bloodstream infections of patients hospitalized in the HC-FMUSP. This study verified the presence of altered outer membrane proteins and production of carbapenemase in Acinetobacter spp. carbapenem-resistant strains isolated from bloodstream of patients hospitalized in the HC-FMUSP. The isolates were identified by miniatured method API20NE and the miminal inhibitory concentration of carbepenem was performed by broth microdilution. Carbapenemases were studied by phenotypic screnning tests, detection of its genes coder by amplification polymerase chain reaction (PCR), sequence and imipenem hydrolise. The proteins of external membrane were studied by SDS-PAGE and PCR. Molecular typing was performed using the technique of pulsed field gel electrophoresis. About 98% of these isolates were positives for genes encoding the enzyme Oxa-51-like, only one strain did not exhibit this enzyme. After sequencing of the gene encoding portion 16S ribosomal RNA this strain was considered the species A. calcoaceticus. The presence of the sequence adjacent ISAba1 was not found in none of these isolates with the gene blaOXA-51-like. Eighteen percent of the total of strains demonstrated by PCR the gene blaoxa-51-like/oxa-23-like. Seven of these strains belonged to the same clone. Only one isolate did not show the presence of ISAba1 adjacent to the gene encoding Oxa-23. Only one of this strain hydrolyzed imipenem. Five isolates had the gene blaimp, (IMP-1 by sequencing). Two of these isolates had proved capable of hydrolyzing the antibiotic imipenem and the inhibition with EDTA confirmed the presence of MBL-producing enzymes. Several phenotypic tests were used to screnning of carbapenemase as DDST, CD and Etest. When compared with PCR, the gold standard, the best results were seen with the next disk of imipenem (10 mg) with another disk containing 3L acid -mercaptoethanol pure (100% sensitivity and specificity 71%). In most isolates the outer membrane proteins were decreased or absent. Three isolate showed total absence of these proteins, their MIC ranged from 32 to 64 to 128g/mL and 256g/mL to imipenem and meropenem respectively. This study has shown that carbapenem resistance was linked to the presence of carbapemenases and alteration of the outer membrane. Moreover, the significance of carbapenemase as the main mechanism of resistance in isolates of Acinetobacter should be better investigated, since these genes might not be cast

Recentemente, o bis-(3\',5\')-di-guanosina monofosfato cíclico (c-di-GMP) surgiu como uma importante molécula sinalizadora nas bactérias. Essa molécula foi identificada como uma das responsáveis pelo controle do comportamento bacteriano e está relacionada com a patogenicidade e a adaptação de diversas bactérias, coordenando a expressão de genes envolvidos com virulência, motilidade e formação de biofilme. O mecanismo pelo qual c-diGMP atua vem sendo motivo de estudo de vários grupos de pesquisa nos últimos anos. Já foi demonstrado o papel dessa molécula em diferentes etapas do controle da expressão gênica. Acredita-se que a manipulação dos níveis de c-di-GMP pode ser uma nova abordagem terapêutica contra bactérias patogênicas. Pseudomonas aeruginosa é uma proteobactéria do grupo gama, que atua como um patógeno oportunista, causando infecções em pacientes imunocomprometidos, sendo o maior causador de infecções crônicas em pacientes portadores de fibrose cística. O genoma de P. aeruginosa PA14 apresenta vários genes que codificam proteínas envolvidas no metabolismo e/ou ligação de c-di-GMP, o que pode indicar um amplo papel regulatório deste nucleotídeo nessa bactéria. Uma associação infundada entre níveis elevados de c-di-GMP e a resistência aos antibióticos é geralmente assumida, já que altos níveis de c-di-GMP levam à formação de biofilme, que é comprovadamente um modo de crescimento mais resistente. Nesse trabalho, utilizando uma abordagem proteômica, mostramos que Pseudomonas aeruginosa PA14 regula a expressão de cinco porinas em resposta a variações nos níveis de c-di-GMP, independentemente dos níveis de mRNA. Uma dessas porinas, OprD, é responsável pela entrada do antibiótico β-lactâmico imipenem na célula e é menos abundante em condições de alto c-di-GMP. Também demonstramos que linhagens com altos níveis de c-di-GMP apresentam uma vantagem competitiva de crescimento em relação a linhagens com níveis mais baixo de c-di-GMP quando crescidas em meio contendo imipenem. Em contraste, observamos que células planctônicas com elevados níveis c-di-GMP são mais sensíveis a tobramicina. Em conjunto, estes resultados mostram que c-di-GMP pode regular a resistência a antibióticos em sentidos opostos, e independentemente do crescimento em biofilme / Following the genomic era, a large number of genes coding for enzymes predicted to synthesize and degrade 3\'-5\'-cyclic diguanylic acid (c-di-GMP) was found in most bacterial genomes and this dinucleotide emerged as an important intracellular signal molecule controlling bacterial behavior. Diverse molecular mechanisms have been described as targets for c-di-GMP, but several questions remain to be addressed. An association between high c-di-GMP levels and antibiotic resistance is largely assumed, since high c-di-GMP upregulates biofilm formation and the biofilm mode of growth leads to enhanced antibiotic resistance; however, a clear understanding of this correlation is missing. Pseudomonas aeruginosa is a versatile gamma-proteobacterium that behaves as an opportunistic pathogen to a broad range of hosts. The ability of P. aeruginosa to form biofilms contributes to its virulence and adaptation to different environments. The P. aeruginosa PA14 genome presents several genes encoding proteins involved in metabolism or binding to c-di-GMP, which may indicate a wide regulatory role of this nucleotide in this bacterium. Here, using a proteomic approach, we show that Pseudomonas aeruginosa PA14 regulates the amount of five porins in response to c-di-GMP levels, irrespective of their mRNA levels. One of these porins is OprD, decreased in high c-di-GMP conditions, which is responsible for the uptake of the β-lactam antibiotic imipenem. We also demonstrate that this difference leads strains with high c-di-GMP to be more resistant to imipenem even when growing as planktonic cells, giving them a competitive advantage over cells with low c-di-GMP. Contrastingly, we found that planktonic cells with high c-di-GMP levels are more sensitive to aminoglycosides antibiotics. Together, these findings show that c-di-GMP levels can regulate the antibiotic resistance to different drugs in opposite ways and irrespective of a biofilm mode of growth.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Antimicrobial resistance is considered a serious public health problem worldwide and complicates the treatment of infections caused by resistant microorganisms. The carbapenems are antimicrobial agents considered the last resource for treatment of severe infections caused by Klebsiella pneumoniae and the resistance to β-lactams can result in the accumulation of different resistance mechanisms (carbapenemases, efflux pump and loss of porins). This study aimed to evaluate multiple resistance mechanisms in 27 clinical isolates of K. pneumoniae resistant to carbapenems coming from the University Hospital of Santa Maria-RS from July 2013 to August 2014. These isolates were evaluated the susceptibility profiles through broth microdilution against ciprofloxacin, imipenem, ertapenem, meropenem, cefepime, ceftazidime and cefoxitin. Carbapenemase detection was performed through phenotypic tests with combined disc test with phenylboronic acid (AFB) and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and Blue-Carba test. In addition, genotypic tests to detect genes enconding carbapenemase were performed. Efflux pump was evaluated by broth microdilution together with efflux pump inhibitor and loss of porins were evaluated by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). High levels of resistance verified by the minimum inhibitory concentration (MIC) 50 and 90 for ciprofloxacin (64 and 128μg/mL), imipenem (32 to >128μg/mL), ertapenem (>128 and >128μg/mL), meropenem (128 and >128 μg/mL), cefepime (>128 and >128 μg/mL), ceftazidime (64 and 128μg/mL) and cefoxitin (128 and >128 μg/mL), respectively. In the resistance through carbapenemases production, 89% of the clinical isolates showed blaKPC gene and no clinical isolated showed genes encoding the metallo- β-lactamases. It was observed that the Blue-Carba test and combined disc test with AFB showed 100% concordance, while the combined disc test with EDTA showed high number of false positive (48%) when compared with genotypic test. Four isolates showed phenotypic profile consistent with the presence of efflux pump and all clinical isolates had lost one or both porins, being that in three isolated, this was the only resistance mechanism found. In 14% of the isolates can observe simultaneously observe the presence of three resistance mechanisms. Consequently, it is of fundamental scientific interest that studies are conducted in order to investigate and understand the mechanisms involved in resistance to carbapenems in order to assist strategies of prevention and infection control. / A resistência aos antimicrobianos é considerada um grave problema de saúde pública em âmbito mundial e dificulta o tratamento de infecções causadas por microrganismos resistentes. Os carbapenêmicos são os antibacterianos considerados último recurso para o tratamento de infecções graves causadas por Klebsiella pneumoniae e a resistência a esse grupo de β-lactâmicos pode resultar da acumulação de diferentes mecanismos de resistência (carbapenemases, bomba de efluxo e perdas de porinas). Este trabalho teve como objetivo avaliar os múltiplos mecanismos de resistência de 27 isolados clínicos de K. pneumoniae resistente a carbapenêmicos oriundos do Hospital Universitário de Santa Maria-RS no período de julho de 2013 a agosto de 2014. Foram avaliados os perfis de suscetibilidade desses isolados através de microdiluição em caldo frente aos antimicrobianos ciprofloxacino, imipenem, ertapenem, meropenem, cefepima, ceftazidima e cefoxetina. A detecção de carbapenemases foi realizada através de testes fenotípicos com a utilização do disco de antimicrobiano associado com os inibidores ácido fenilborônico (AFB) e ácido etilenodiamino tetra-acético (EDTA) e através do teste Blue-Carba. Também foram realizados testes genotípicos para detectar os genes que codificam as carbapenemases. Bombas de efluxo foram avaliadas através de microdiluição em caldo juntamente com inibidor de bomba de efluxo e a perda de porinas foi avaliada pela eletroforese em gel de sulfato de dodecilo de sódio-poliacrilamida (SDS-PAGE). Altos níveis de resistência foram verificados nesses isolados pela concentração inibitória mínima (CIM) 50 e 90 para ciprofloxacino (64 e 128μg/mL), imipenem (32 e >128μg/mL), ertapenem (>128 e >128μg/mL), meropenem (128 e >128 μg/mL), cefepima (>128 e >128μg/mL), ceftazidima (64 e 128μg/mL) e cefoxitina (128 e >128 μg/mL), respectivamente. Na resistência através da produção de carbapenemases, 89% dos isolados apresentaram o gene blaKPC e nenhum isolado apresentou genes que codificam as metalo-β-lactamases. Foi observado que os testes Blue-Carba e disco combinado com AFB apresentaram 100% de concordância, enquanto o teste de disco combinado com EDTA apresentou elevado número de falso-positivos (48%) quando comparados com o teste genotípico. Quatro isolados apresentaram perfil fenotípico compatível com a presença de bomba de efluxo e todos os isolados apresentaram perda de uma ou ambas porinas, sendo que em três isolados, esse foi o único mecanismo de resistência encontrado. Em 14% dos isolados pode-se observar concomitantemente a presença dos três mecanismos de resistência. Devido ao exposto, é de fundamental interesse científico que estudos sejam realizados para investigar e compreender os mecanismos envolvidos na resistência aos carbapenêmicos, a fim de auxiliar em estratégias de prevenção e controle de infecção.

Recentemente, o bis-(3\',5\')-di-guanosina monofosfato cíclico (c-di-GMP) surgiu como uma importante molécula sinalizadora nas bactérias. Essa molécula foi identificada como uma das responsáveis pelo controle do comportamento bacteriano e está relacionada com a patogenicidade e a adaptação de diversas bactérias, coordenando a expressão de genes envolvidos com virulência, motilidade e formação de biofilme. O mecanismo pelo qual c-diGMP atua vem sendo motivo de estudo de vários grupos de pesquisa nos últimos anos. Já foi demonstrado o papel dessa molécula em diferentes etapas do controle da expressão gênica. Acredita-se que a manipulação dos níveis de c-di-GMP pode ser uma nova abordagem terapêutica contra bactérias patogênicas. Pseudomonas aeruginosa é uma proteobactéria do grupo gama, que atua como um patógeno oportunista, causando infecções em pacientes imunocomprometidos, sendo o maior causador de infecções crônicas em pacientes portadores de fibrose cística. O genoma de P. aeruginosa PA14 apresenta vários genes que codificam proteínas envolvidas no metabolismo e/ou ligação de c-di-GMP, o que pode indicar um amplo papel regulatório deste nucleotídeo nessa bactéria. Uma associação infundada entre níveis elevados de c-di-GMP e a resistência aos antibióticos é geralmente assumida, já que altos níveis de c-di-GMP levam à formação de biofilme, que é comprovadamente um modo de crescimento mais resistente. Nesse trabalho, utilizando uma abordagem proteômica, mostramos que Pseudomonas aeruginosa PA14 regula a expressão de cinco porinas em resposta a variações nos níveis de c-di-GMP, independentemente dos níveis de mRNA. Uma dessas porinas, OprD, é responsável pela entrada do antibiótico β-lactâmico imipenem na célula e é menos abundante em condições de alto c-di-GMP. Também demonstramos que linhagens com altos níveis de c-di-GMP apresentam uma vantagem competitiva de crescimento em relação a linhagens com níveis mais baixo de c-di-GMP quando crescidas em meio contendo imipenem. Em contraste, observamos que células planctônicas com elevados níveis c-di-GMP são mais sensíveis a tobramicina. Em conjunto, estes resultados mostram que c-di-GMP pode regular a resistência a antibióticos em sentidos opostos, e independentemente do crescimento em biofilme / Following the genomic era, a large number of genes coding for enzymes predicted to synthesize and degrade 3\'-5\'-cyclic diguanylic acid (c-di-GMP) was found in most bacterial genomes and this dinucleotide emerged as an important intracellular signal molecule controlling bacterial behavior. Diverse molecular mechanisms have been described as targets for c-di-GMP, but several questions remain to be addressed. An association between high c-di-GMP levels and antibiotic resistance is largely assumed, since high c-di-GMP upregulates biofilm formation and the biofilm mode of growth leads to enhanced antibiotic resistance; however, a clear understanding of this correlation is missing. Pseudomonas aeruginosa is a versatile gamma-proteobacterium that behaves as an opportunistic pathogen to a broad range of hosts. The ability of P. aeruginosa to form biofilms contributes to its virulence and adaptation to different environments. The P. aeruginosa PA14 genome presents several genes encoding proteins involved in metabolism or binding to c-di-GMP, which may indicate a wide regulatory role of this nucleotide in this bacterium. Here, using a proteomic approach, we show that Pseudomonas aeruginosa PA14 regulates the amount of five porins in response to c-di-GMP levels, irrespective of their mRNA levels. One of these porins is OprD, decreased in high c-di-GMP conditions, which is responsible for the uptake of the β-lactam antibiotic imipenem. We also demonstrate that this difference leads strains with high c-di-GMP to be more resistant to imipenem even when growing as planktonic cells, giving them a competitive advantage over cells with low c-di-GMP. Contrastingly, we found that planktonic cells with high c-di-GMP levels are more sensitive to aminoglycosides antibiotics. Together, these findings show that c-di-GMP levels can regulate the antibiotic resistance to different drugs in opposite ways and irrespective of a biofilm mode of growth.

Após o surgimento e disseminação das β-lactamases de amplo espectro em membros da família Enterobacteriaceae, os antibióticos carbapenêmicos (imipenem, meropenemeertapenem) têm sido considerados a terapia de escolha devido à estabilidade apresentada contra estas enzimas. A desvantagem destes antibióticos é a sua capacidade de induzir resistência aos β-lactâmicos e a outros antibióticos quimicamente não relacionados. O imipenem tem favorecido a indução de cefalosporinases cromossômicas (AmpC) e também tem sido relacionado, in vivo, com a seleção de mecanismos intrínsecos de resistência, contribuindo com o perfil multi -droga resistente (MDR). Esse perfil é freqüentemente associado à diminuição da permeabilidade por alteração na síntese de porinas em conjunto com um aumento da atividade de bombas de efluxo, as quais não permitem o estabelecimento de uma concentração ativa do antibiótico no interior da célula bacteriana. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o estabelecimento do perfil MDR em enterobactérias provenientes de isolados clínicos em função da exposição a diferentes concentrações de imipenemin vitro. A seleção do grupo das amostras estudadas foi feito por meio da determinação do perfil de sensibilidade dos isolados, tipagem molecular e ensaio de hidrólise de Imipenem. Nos isolados selecionados para a indução foi realizada numa etapa inicial (etapa basal) a análise de porinas de membrana externa por SDS-PAGE e o estudo de genes codificadores de β-lactamases pela técnica de PCR. O estudo do estabelecimento do perfil MDR foi feito por meio de passagens sucessivas das amostras em meio contendo concentrações sub-inibitórias de imipenem seguido de análise fenotípica (CIM e acúmulo do antibiótico intracelular e SDS-PAGE), e a análise da expressão gênica de genes associados a permeabilidade de membrana (ompC, ompF eAcrA) e genes reguladores(marA e ompR). Após a indução com o imipenem, 77% dos isolados induzidos aumentaram a CIM para os carbapenêmicos, mudando assim o perfil de resistência observado na etapa basal Também foi afetado o perfil de resistência para outros antibióticos não relacionados a β-lactámicos, porém numa percentagem menor. Com relação à alteração da permeabilidade, a perda de porina foi observada apenas para um isolado, no entanto a diminuição na expressão gênica de Omp36 foi significativa desde o começo da indução. A expressão da bomba de efluxoAcrAB foi afetada pela indução com imipenem, aumentando significativamente a expressão de AcrA, enquanto os reguladores estudados, MarA e OmpR tiveram a sua expressão induzida pelo imipenem. Foi possível observar também associação do nível de expressão gênica do regulador MarA com a expressão de AcrA,porém não foi possível observar uma associação estatisticamente significativa deste regulador com o perfil de expressão de OMPs. A indução de OmpR foi associado com um aumento da expressão de RNAm de Omp35, já para Omp36 foi possível observar apenas uma tendência na repressão deste gene. O estudo da resposta destes genes reguladores e determinantes de resistência, em resposta à exposição ao com o imipenem in vitro, permitiu reportar o comportamento molecular da bactéria numa resposta adaptativa no estagio inicial do estabelecimento do fenótipo MDR. A utilização de isolados clínicos com diversos determinantes de resistência permitiu observar a variabilidade nas respostas adaptativas das enterobacterias, o que é fundamental para a compreensão dos mecanismos de adaptação da bactéria e sua contribuição na falha terapêutica. / After emergence and broad dissemination of extended spectrum β-lactamases into the Enterobacteriaceae family, the carbapenemic antibiotics (imipenem, meropenem and ertapenem) have been considered the chosen therapy in the treatment of nosocomial infections by the stability that these antibiotics show to these enzymes. The disadvantage of carbapenems is theirs capacity to induce resistance against β-lactamics and to other chemically unrelated antibiotics. The imipenem has been shown to induce chromosomal cephalosporinases (AmpC) and it was also related, in vivo, with the selection of intrinsic mechanism leading to multi-drug resistance profile (MDR). This profile is usually associated with membrane impermeability due to reduced outer membrane porin synthesis with an incremented activity of efflux pumps, which results in a reduced concentration of antibiotics inside the bacteria. This study aimed to evaluate the establishment of the MDR profile in Enterobacteriaceae from clinical isolates by exposure to different concentrations of imipenem in vitro. The selection of the study group was performed by determination of antibiotic susceptibility profile,molecular typing and hydrolysis assay of imipenem. In the selected isolates submitted to induction, in an initial step (baseline), was performed the outer membrane porin analysis by SDS-PAGE and the gene-specific amplification of B-lactamase enzymes by PCR. The study of the establishment of MDR was performed by progressive passages with subclinical concentrations of imipenem, followed each one by the evaluation of phenotypic profile (MIC, accumulation antibiotic in celland SDS-PAGE) and gene expression analysisof genes related to membrane permeability (ompC, ompF and acrA) and regulatory genes(MarA and ompR). After induction with imipenem, 77 % of the isolates increased the MIC for the carbapenems, changing the resistance profile at the baseline. In a lesser percentage, the resistance profile to other β-lactams-unrelated antibiotics was also affected. Loss of porin was observed only for an isolated, however a significantly decreased Omp36 mRNA expression was observed from the start of induction. The expression of the efflux pump AcrAB ,was also affected by the imipenem induction, significantly increasing the AcrA gene expression, whereas the studied regulatory genes,MarA and OmpR,were induced by the imipenem. It was also possible to observe an association between the expression of the regulator MarA and the expression of AcrA, nevertheless no association was observed between this regulator and OMPs . OmpR induction was associated with an increased Omp35mRNA expression, however only a trend for the repression of Omp36was observed. The study of the response of these regulatory genes and genetic determinants of resistance, in response to the imipenem exposure in vitro, allowed to report the molecular behavior of the bacteria in an adaptive response in the initial stage of the establishment of a MDR phenotype. The use of clinical isolates with diverse resistance determinants allowed observing the variability in adaptive responses in enterobacteria, which is important to understand the adaptive mechanisms of bacteria to this antibiotic, the involvement in the emergence of the MDR profile and its contribution to the treatment failure.

Após o surgimento e disseminação das β-lactamases de amplo espectro em membros da família Enterobacteriaceae, os antibióticos carbapenêmicos (imipenem, meropenemeertapenem) têm sido considerados a terapia de escolha devido à estabilidade apresentada contra estas enzimas. A desvantagem destes antibióticos é a sua capacidade de induzir resistência aos β-lactâmicos e a outros antibióticos quimicamente não relacionados. O imipenem tem favorecido a indução de cefalosporinases cromossômicas (AmpC) e também tem sido relacionado, in vivo, com a seleção de mecanismos intrínsecos de resistência, contribuindo com o perfil multi -droga resistente (MDR). Esse perfil é freqüentemente associado à diminuição da permeabilidade por alteração na síntese de porinas em conjunto com um aumento da atividade de bombas de efluxo, as quais não permitem o estabelecimento de uma concentração ativa do antibiótico no interior da célula bacteriana. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o estabelecimento do perfil MDR em enterobactérias provenientes de isolados clínicos em função da exposição a diferentes concentrações de imipenemin vitro. A seleção do grupo das amostras estudadas foi feito por meio da determinação do perfil de sensibilidade dos isolados, tipagem molecular e ensaio de hidrólise de Imipenem. Nos isolados selecionados para a indução foi realizada numa etapa inicial (etapa basal) a análise de porinas de membrana externa por SDS-PAGE e o estudo de genes codificadores de β-lactamases pela técnica de PCR. O estudo do estabelecimento do perfil MDR foi feito por meio de passagens sucessivas das amostras em meio contendo concentrações sub-inibitórias de imipenem seguido de análise fenotípica (CIM e acúmulo do antibiótico intracelular e SDS-PAGE), e a análise da expressão gênica de genes associados a permeabilidade de membrana (ompC, ompF eAcrA) e genes reguladores(marA e ompR). Após a indução com o imipenem, 77% dos isolados induzidos aumentaram a CIM para os carbapenêmicos, mudando assim o perfil de resistência observado na etapa basal Também foi afetado o perfil de resistência para outros antibióticos não relacionados a β-lactámicos, porém numa percentagem menor. Com relação à alteração da permeabilidade, a perda de porina foi observada apenas para um isolado, no entanto a diminuição na expressão gênica de Omp36 foi significativa desde o começo da indução. A expressão da bomba de efluxoAcrAB foi afetada pela indução com imipenem, aumentando significativamente a expressão de AcrA, enquanto os reguladores estudados, MarA e OmpR tiveram a sua expressão induzida pelo imipenem. Foi possível observar também associação do nível de expressão gênica do regulador MarA com a expressão de AcrA,porém não foi possível observar uma associação estatisticamente significativa deste regulador com o perfil de expressão de OMPs. A indução de OmpR foi associado com um aumento da expressão de RNAm de Omp35, já para Omp36 foi possível observar apenas uma tendência na repressão deste gene. O estudo da resposta destes genes reguladores e determinantes de resistência, em resposta à exposição ao com o imipenem in vitro, permitiu reportar o comportamento molecular da bactéria numa resposta adaptativa no estagio inicial do estabelecimento do fenótipo MDR. A utilização de isolados clínicos com diversos determinantes de resistência permitiu observar a variabilidade nas respostas adaptativas das enterobacterias, o que é fundamental para a compreensão dos mecanismos de adaptação da bactéria e sua contribuição na falha terapêutica. / After emergence and broad dissemination of extended spectrum β-lactamases into the Enterobacteriaceae family, the carbapenemic antibiotics (imipenem, meropenem and ertapenem) have been considered the chosen therapy in the treatment of nosocomial infections by the stability that these antibiotics show to these enzymes. The disadvantage of carbapenems is theirs capacity to induce resistance against β-lactamics and to other chemically unrelated antibiotics. The imipenem has been shown to induce chromosomal cephalosporinases (AmpC) and it was also related, in vivo, with the selection of intrinsic mechanism leading to multi-drug resistance profile (MDR). This profile is usually associated with membrane impermeability due to reduced outer membrane porin synthesis with an incremented activity of efflux pumps, which results in a reduced concentration of antibiotics inside the bacteria. This study aimed to evaluate the establishment of the MDR profile in Enterobacteriaceae from clinical isolates by exposure to different concentrations of imipenem in vitro. The selection of the study group was performed by determination of antibiotic susceptibility profile,molecular typing and hydrolysis assay of imipenem. In the selected isolates submitted to induction, in an initial step (baseline), was performed the outer membrane porin analysis by SDS-PAGE and the gene-specific amplification of B-lactamase enzymes by PCR. The study of the establishment of MDR was performed by progressive passages with subclinical concentrations of imipenem, followed each one by the evaluation of phenotypic profile (MIC, accumulation antibiotic in celland SDS-PAGE) and gene expression analysisof genes related to membrane permeability (ompC, ompF and acrA) and regulatory genes(MarA and ompR). After induction with imipenem, 77 % of the isolates increased the MIC for the carbapenems, changing the resistance profile at the baseline. In a lesser percentage, the resistance profile to other β-lactams-unrelated antibiotics was also affected. Loss of porin was observed only for an isolated, however a significantly decreased Omp36 mRNA expression was observed from the start of induction. The expression of the efflux pump AcrAB ,was also affected by the imipenem induction, significantly increasing the AcrA gene expression, whereas the studied regulatory genes,MarA and OmpR,were induced by the imipenem. It was also possible to observe an association between the expression of the regulator MarA and the expression of AcrA, nevertheless no association was observed between this regulator and OMPs . OmpR induction was associated with an increased Omp35mRNA expression, however only a trend for the repression of Omp36was observed. The study of the response of these regulatory genes and genetic determinants of resistance, in response to the imipenem exposure in vitro, allowed to report the molecular behavior of the bacteria in an adaptive response in the initial stage of the establishment of a MDR phenotype. The use of clinical isolates with diverse resistance determinants allowed observing the variability in adaptive responses in enterobacteria, which is important to understand the adaptive mechanisms of bacteria to this antibiotic, the involvement in the emergence of the MDR profile and its contribution to the treatment failure.