Salmonella is a facultative intracellular bacteria which can grow and replicate within the infected host cells as well as extracellulary. The use of intracellular bacteria that have access to the host cell cytosol may allow a more specific targeting of DNA vaccine vectors to professional Antigen presenting cells (APC). The strategy of using live attenuated Salmonella to deliver plasmid-encoded antigens under the transcriptional control of eukaryotic promoters has been used successfully in vaccination. Another strategy, heterologous antigens can be expressed in Salmonella as fusions with recombinant or native proteins. This approach has been used mainly to direct the expression of the desired antigen to a particular location of the bacterial cell and increase the immunogenicity of foreign antigens by fusing them to proteins that could exert a carrier effect. Salmonella type III secretion system (TTSS)-mediated translocation can be used for efficient delivery of heterologous antigens to the cytosol of antigen-presenting cells leading to prominent both CD4 and CD8 T-cells. In this work we tried SPI2 membranal translocated effectors antigen fusions such as SseJ, SifA, SseL and SteC. Our In-vitro and in-vivo experiments prove that SseJ effector fusion is the best candidate for vaccination. In previous work it was shown that SifB promoter was the most efficient in-vivo inducible promoter. Here we show that SseJ antigen fusion protein under control of SifB is the most efficient in comparison to other effector fusions under control of other invivo inducible promoters. htrA/purD douple mutant S.typhimurium was used as attenuated carrier for vaccination, in this study we find that delta SifA mutant can stimulate in-vitro T-cell proliferation to same level.

Contaminated poultry and egg products are major sources of Salmonella enterica serovar Enteritidis (S. enteritidis, SE) infections in humans. Colonization of SE in chicken reproductive tract results in the production of contaminated commercial shell-eggs and fertilized hatchery eggs. The complex pathogen-host interactions during SE colonization of chicken reproductive tract are largely unknown. This study was aimed at determining the pathogenic roles of the type three secretion systems (TTSS-1 and TTSS-2) in SE infection of chicken oviduct epithelial cells (COEC). A series of SE strains carrying mutations in the genes encoding structure or effector proteins of TTSS-1 and TTSS-2 were constructed. The invasiveness and intracellular survival rate of each SE strain as well as the host innate immune responses induced by the infections were evaluated. The results demonstrate that both TTSS-1 and TTSS-2 are required by SE to invade COEC which involve genes encoding effector proteins SipA, SopB, SopE2, and PipB. In addition to their involvement in host cell invasion, sipA and sipB are also necessary for the survival or replication of SE inside COEC. Inactivation of TTSS-2 genes (ssaV and pipB) resulted in an enhanced bacterial proliferation inside COEC. The data from this study also show that SE infection triggers pro-inflammatory responses in COEC and TTSS-1 is involved in the expression of iNOS and IL-8, a CXC chemokine. TTSS-1 and TTSS-2 are not necessary for induction of K203, MIP-1β, and IL-10 or suppression of TGF-β3 in COEC.

A citricultura é de grande importância para as atividades agrícolas brasileiras, uma vez que o Brasil é o principal produtor e exportador de suco de laranja. O cancro cítrico, causado pela bactéria Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac) é um grave problema nesse setor, causando um elevado prejuízo na produção de frutos e seus derivados. O fator sigma é a subunidade da RNA polimerase que tem a função de direcionar o núcleo da RNA polimerase a uma classe específica de sequências promotoras. Como a maioria das bactérias sintetiza diversos fatores sigma, essa característica proporciona à bactéria a oportunidade de manutenção basal da sua expressão gênica, assim como, a regulação em resposta a alterações ambientais e a sinais durante o desenvolvimento bacteriano. O genoma de Xac codifica para 14 fatores sigma. Nesse presente trabalho, detectamos interações dos fatores σECF (Xac2814. Xac3989, Xac0922, Xac1319, Xac1380, Xac1682, Xac4129 e Xac2191) e seus fatores anti-σ cognatos (Xac2815. Xac3988, Xac0921, Xac1320, Xac1379, Xac1681, Xac4130 e Xac2192). Além disso, observamos interações entre o fator σFliA (Xac1933) e o anti-σFlgM (Xac1989), seu fator anti-σ cognato. A caracterização das cepas nocautes para alguns fatores σ apontaram o envolvimento do fator σ54Xac1969 no mecanismo de formação de flagelo, a contribuição do fator σECFXac1682 na resposta ao choque térmico e a participação do fator σECFXac2191 no crescimento bacteriano em condições de carência de ferro. / Citriculture is an important sector of the economy of the State of São Paulo. Citrus canker, caused by Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac), is a devastating disease responsible for large agribusiness losses every year. several sigma factors. The sigma factor is the subunit of RNA polymerase that serves to direct the RNA polymerase core to a specific class of promoter sequences. Most bacteria code for more than one sigma factor, which provides the cell with the means by which to maintain basal gene expression while at the same time modulate the expression of specific genes in response in environmental changes and signals during bacterial growth. The Xac genome codes for 14 sigma factors which are the objects of study in this thesis. We demonstrate that many of the sigma factors of the σECF family (Xac2814, Xac3989, Xac0922, Xac1319, Xac1380, Xac1682, Xac4129 e Xac2191) interact with cognate anti- factors (Xac2815, Xac3988, Xac0921, Xac1320, Xac1379, Xac1681, Xac4130 e Xac2192). These sigma-anti-sigma pairs are all coded by neighboring genes. Interactions between the sigma factor σFliA (Xac1933) and anti-σFlgM (Xac1989) were also observed. Xac strains with gene knockouts for several sigma factors were produced. The characterization some these knockout strains point to the involvement of σ54Xac1969 in the biosynthesis of flagella, participation of σECFXac1682 in the ability to survive heat shock and involvement of σECFXac2191 in the response to iron deficiency.

A citricultura é de grande importância para as atividades agrícolas brasileiras, uma vez que o Brasil é o principal produtor e exportador de suco de laranja. O cancro cítrico, causado pela bactéria Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac) é um grave problema nesse setor, causando um elevado prejuízo na produção de frutos e seus derivados. O fator sigma é a subunidade da RNA polimerase que tem a função de direcionar o núcleo da RNA polimerase a uma classe específica de sequências promotoras. Como a maioria das bactérias sintetiza diversos fatores sigma, essa característica proporciona à bactéria a oportunidade de manutenção basal da sua expressão gênica, assim como, a regulação em resposta a alterações ambientais e a sinais durante o desenvolvimento bacteriano. O genoma de Xac codifica para 14 fatores sigma. Nesse presente trabalho, detectamos interações dos fatores σECF (Xac2814. Xac3989, Xac0922, Xac1319, Xac1380, Xac1682, Xac4129 e Xac2191) e seus fatores anti-σ cognatos (Xac2815. Xac3988, Xac0921, Xac1320, Xac1379, Xac1681, Xac4130 e Xac2192). Além disso, observamos interações entre o fator σFliA (Xac1933) e o anti-σFlgM (Xac1989), seu fator anti-σ cognato. A caracterização das cepas nocautes para alguns fatores σ apontaram o envolvimento do fator σ54Xac1969 no mecanismo de formação de flagelo, a contribuição do fator σECFXac1682 na resposta ao choque térmico e a participação do fator σECFXac2191 no crescimento bacteriano em condições de carência de ferro. / Citriculture is an important sector of the economy of the State of São Paulo. Citrus canker, caused by Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac), is a devastating disease responsible for large agribusiness losses every year. several sigma factors. The sigma factor is the subunit of RNA polymerase that serves to direct the RNA polymerase core to a specific class of promoter sequences. Most bacteria code for more than one sigma factor, which provides the cell with the means by which to maintain basal gene expression while at the same time modulate the expression of specific genes in response in environmental changes and signals during bacterial growth. The Xac genome codes for 14 sigma factors which are the objects of study in this thesis. We demonstrate that many of the sigma factors of the σECF family (Xac2814, Xac3989, Xac0922, Xac1319, Xac1380, Xac1682, Xac4129 e Xac2191) interact with cognate anti- factors (Xac2815, Xac3988, Xac0921, Xac1320, Xac1379, Xac1681, Xac4130 e Xac2192). These sigma-anti-sigma pairs are all coded by neighboring genes. Interactions between the sigma factor σFliA (Xac1933) and anti-σFlgM (Xac1989) were also observed. Xac strains with gene knockouts for several sigma factors were produced. The characterization some these knockout strains point to the involvement of σ54Xac1969 in the biosynthesis of flagella, participation of σECFXac1682 in the ability to survive heat shock and involvement of σECFXac2191 in the response to iron deficiency.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Introduction: Has been observed the global spread of different variants of P. aeruginosa that is often associated with increased virulence or the emergence of new antimicrobial resistance genotypes. There are few studies describing the association of the Type III Secretion System (TTSS) with antibiotic resistance and outcome of patients with pneumonia and bacteremia. Objectives: Determine the relation among resistance to carbapenems and fluoroquinolones and the Type III Secretion System (TTSS) effector genotype and its association with the poor prognostic in patients with ventilator-associated pneumonia (VAP) and bacteremia, identify mutations in the Quinolone Resistance Determining Regions (QRDRs), Metallo-β-Lactamase genes (MβL), virulence genes (algD, lasB e toxA) and clonal spread of isolates producing MβL. Material and Methods: A retrospective cohort was conducted to determine the risk factors for 30-day mortality in patients with the first episode of bacteremia (157 patients) and VAP (60 patients) caused by P. aeruginosa. Genes blaIMP, blaVIM, blaSIM, blaGIM and blaSPM, TTSS genes (exoT, exoS, exoY, exoU ) and virulence genes (lasB, algD, toxA) were detected by PCR; the sequencing was conducted for QRDR genes (gyrA e parC) on fluoroquinolone-resistant strains and the Pulsed-Field Gel Electrophoresis (PFGE) for molecular typing of positive strains for the MβL genes Results: The multivariate analysis showed that predictors independently associated with death in patients with bacteremia were inappropriate therapy and cancer. Carbapenem resistance was more frequent among strains of VAP (53.3%), however with the detection of MβL genes in one isolate (blaIMP), unlike blood, where the frequency of these genes was 16.1%, being 10.7% blaSPM genotype and 5.4% blaVIM genotype. The exoS gene was found in all blood and lung isolates and the exoU gene only in 9.4%. Substitution of threonine to isoleucine at position 83 in gyrA was the most frequent mutation among fluoroquinolone-resistant strains. It was detected a mutation at position 91 in parC gene (Glu91Lys) associated with mutation in gyrA (Thre83Ile) in a strain of extensively drug-resistant P. aeruginosa, exoT+exoS+exoU+ genotype, isolate from lung, not described in Brazil yet. Among the strains that harboring the TTSS virulence genes it was observed high resistance to gentamicin (93.7%) and low for amikacin (37.5%). The evaluation of the clonal relationship between isolates producing blaSPM, blaVIM and blaIMP genes showed similarity (more than 80%) among the blaSPM strains, which was not observed for those producing blaVIM gene. Conclusions: Our results confirm previous findings regarding the spread of blaSPM clone, with indirect evidence of its cross-spread in our hospital and polyclonal those containing the blaVIM gene. Inappropriate therapy is significant factor for poor prognosis among patients with bacteremia caused by multidrug-resistant P. aeruginosa , independent of the virulence TTSS genotype associated. / Introdução: Vem sendo observado a disseminação global de diferentes variantes de P. aeruginosa que está frequentemente associada a maior virulência ou a emergência de novos genótipos de resistência aos antimicrobianos. Há poucos estudos descrevendo a associação do Sistema de Secreção Tipo III (TTSS) com resistência aos antibióticos e evolução dos pacientes com pneumonia e bacteremia. Objetivos: Determinar a relação entre resistência a fluorquinolonas e carbapenêmicos e a virulência de Pseudomonas aeruginosa pelo Sistema de Secreção Tipo III e sua associação com pior prognóstico em pacientes com Pneumonia Associada a Ventilação Mecânica (PAV) e bacteremia, identificar mutações na Região Determinante de Resistência as Quinolonas (QRDR), genes para Metalo-β-Lactamase (MβL), genes de virulência (algD, lasB e toxA) e disseminação clonal das amostras produtoras de MβL. Material e Métodos: Foi realizada uma coorte retrospectiva para determinar os fatores de risco para mortalidade em 30 dias em pacientes com primeiro episódio de bacteremia (157 pacientes) e PAV (60 pacientes) por P. aeruginosa. Os genes blaIMP, blaVIM, blaSIM, blaGIM e blaSPM, os genes do TTSS (exoT, exoS, exoY, exoU ) e os genes de virulência (lasB, algD, toxA) foram detectados por PCR; o sequenciamento foi realizado para os genes do QRDR (gyrA e parC) nas cepas resistentes a fluorquinolonas e o Pulsed-Field Gel Electrophoresis (PFGE) para tipagem molecular das amostras positivas para o gene produtor de MβL. Resultados: A análise multivariada mostrou que os preditores independentemente associados com mortalidade nos pacientes com bacteremia foram terapia antimicrobiana inapropriada e câncer. A resistência aos carbapenêmicos foi maior entre as amostras de PAV (53,3%), porém com a detecção dos genes que codificam MβL em apenas um isolado (blaIMP), ao contrário do sangue, onde a frequência desses genes foi de 16,1%, sendo 10,7% blaSPM e 5,4% blaVIM. O gene exoS foi encontrado em todas as amostras avaliadas de sangue e pulmão e o gene exoU em apenas 9,4% das mesmas. A substituição de uma treonina por isoleucina na posição 83 no gene gyrA foi a mais frequente entre as cepas resistentes a fluorquinolonas. Foi detectada uma mutação na posição 91 no gene parC (Glu91Lys) associada com a mutação em gyrA (Thre83Ile) em uma amostra de P. aeruginosa ,isolada do pulmão, extensivamente resistente, do genótipo exoT+exoS+exoU+ , ainda não descrita no Brasil. Entre as amostras que carreavam os genes de virulência TTSS observou-se alta resistência a gentamicina (93,7%) e baixa para amicacina (37,5%). A avaliação da relação clonal entre as amostras contendo os genes blaSPM, blaVIM e blaIMP , apresentou alta similaridade (maior que 80%), naquelas contendo blaSPM, o que não foi observado para as amostras contendo o gene blaVIM. Conclusões: Nossos resultados confirmam achados prévios com relação a disseminação do clone blaSPM, com evidências indiretas da sua disseminação cruzada no nosso hospital e policlonal daquelas contendo o gene blaVIM. A terapia inapropriada é fator significativo para pior prognóstico entre os pacientes com bacteremia por P. aeruginosa multirresistente, independente do genótipo de virulência TTSS associado. / Mestre em Imunologia e Parasitologia Aplicadas

Resumo: O cancro cítrico está entre as principais doenças que afetam a produção de laranjas no Brasil e é causado pela bactéria fitopatogênica gram-negativa Xanthomonas citri subsp. citri (Xac). O presente trabalho teve por objetivo analisar a expressão diferencial de proteínas secretadas pela bactéria selvagem e por um mutante (02H02) assintomático, que teve a proteína HrpB4, que participa de seu sistema de secreção tipo III (SSTT) inativada, em condição de cultivo em meio rico CN e em meio XAM1 indutor de hipersensibilidade e patogenicidade (genes hrp). As proteínas secretadas em meio de cultura foram extraídas pela ação do ácido tricloroacético (TCA) e identificadas através de espectrometria de massas. Tais análises identificaram 55 proteínas diferentes secretadas em ambos os meios de cultura, tanto para Xac quanto para 02H02, de modo que 13 destas proteínas são comuns entre a Xac e seu mutante cultivados em XAM1 e 14 são exclusivas para Xac cultivada em XAM1, as quais deixaram de ser secretadas no 02H02. Proteínas relacionadas aos genes reguladores do SSTT foram detectadas em condição infectante para ambas as bactérias, demonstrando a eficácia do meio de cultura XAM1 em induzir Hrp. Foi observado que diversas proteínas secretadas pelo sistema de secreção tipo II (SSTD) em condição infectante para Xac e seu mutante possuem um papel ativo na degradação das paredes celulares do hospedeiro e podem ser reguladas por proteínas controladoras do SSTT. Fatores de sinalização difusíveis produzidos por Xac aparentemente sofreram alteração em sua secreção no mutante devido à inativação do pilus do SSTT, demonstrando a relação dessa molécula com o SSTT. A não detecção de proteínas secretadas diretamente pelo SSTT denota que as mesmas podem estar sendo secretadas no interior de vesículas lipídicas de membrana externa, assim como ocorre em Xanthomonas campestris / Abstract: Citrus canker is among the major diseases which affect citrus production in Brazil and is caused by the gram-negative phytopathogenic bacterium Xanthomonas citri subsp. citri (Xac). This work aimed to analyze the differential expression of secreted proteins by the wild bacterium and by an asymptomatic mutant (02H02), lacking the type III secretion system (TTSS) protein HrpB4, in rich cultivation medium NB and in the hrp inducing medium XAM1. The proteins secreted in all culture media have been extracted by trichloroacetic acid based protocols (TCA) and identified using mass spectrometry. The analysis identified 55 different proteins secreted in both culture medium for Xac and 02H02, of which 13 are common among Xac and its mutant cultivated in XAM1 and 14 proteins are exclusively secreted by Xac cultivated in XAM1. Proteins related to the TTSS regulatory genes have been detected in infecting condition in both bacteria, showing the effectiveness of XAM1 hrp inducing medium. It has been observed that several type II secretion system's secreted proteins showed an active role in host cell wall degradation and may be regulated by type III secretion system's proteins in Xac and 02H02 in infecting condition. Diffusible signal factors produced by wild Xac apparently suffered an altered secretion in the mutant due the inactivation of the type three secretion system's pilus, showing the relationship of this molecule with this secretion system. The lack of detection of proteins secreted by the TTSS denote that these proteins may be secreted in the interior of outer membrane lipid vesicles, just like it was verified in Xanthomonas campestris / Orientador: Jesus Aparecido Ferro / Coorientador: Julio Cezar Franco de Oliveira / Banca: Maria Teresa Marques Novo / Banca: Leandro Márcio Moreira / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-11-05Bitstream added on 2014-06-13T20:33:53Z : No. of bitstreams: 1 ferreira_rm_me_jabo.pdf: 510263 bytes, checksum: 543073ee3d6f55d77bb1607889dc966f (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O cancro cítrico está entre as principais doenças que afetam a produção de laranjas no Brasil e é causado pela bactéria fitopatogênica gram-negativa Xanthomonas citri subsp. citri (Xac). O presente trabalho teve por objetivo analisar a expressão diferencial de proteínas secretadas pela bactéria selvagem e por um mutante (02H02) assintomático, que teve a proteína HrpB4, que participa de seu sistema de secreção tipo III (SSTT) inativada, em condição de cultivo em meio rico CN e em meio XAM1 indutor de hipersensibilidade e patogenicidade (genes hrp). As proteínas secretadas em meio de cultura foram extraídas pela ação do ácido tricloroacético (TCA) e identificadas através de espectrometria de massas. Tais análises identificaram 55 proteínas diferentes secretadas em ambos os meios de cultura, tanto para Xac quanto para 02H02, de modo que 13 destas proteínas são comuns entre a Xac e seu mutante cultivados em XAM1 e 14 são exclusivas para Xac cultivada em XAM1, as quais deixaram de ser secretadas no 02H02. Proteínas relacionadas aos genes reguladores do SSTT foram detectadas em condição infectante para ambas as bactérias, demonstrando a eficácia do meio de cultura XAM1 em induzir Hrp. Foi observado que diversas proteínas secretadas pelo sistema de secreção tipo II (SSTD) em condição infectante para Xac e seu mutante possuem um papel ativo na degradação das paredes celulares do hospedeiro e podem ser reguladas por proteínas controladoras do SSTT. Fatores de sinalização difusíveis produzidos por Xac aparentemente sofreram alteração em sua secreção no mutante devido à inativação do pilus do SSTT, demonstrando a relação dessa molécula com o SSTT. A não detecção de proteínas secretadas diretamente pelo SSTT denota que as mesmas podem estar sendo secretadas no interior de vesículas lipídicas de membrana externa, assim como ocorre em Xanthomonas campestris / Citrus canker is among the major diseases which affect citrus production in Brazil and is caused by the gram-negative phytopathogenic bacterium Xanthomonas citri subsp. citri (Xac). This work aimed to analyze the differential expression of secreted proteins by the wild bacterium and by an asymptomatic mutant (02H02), lacking the type III secretion system (TTSS) protein HrpB4, in rich cultivation medium NB and in the hrp inducing medium XAM1. The proteins secreted in all culture media have been extracted by trichloroacetic acid based protocols (TCA) and identified using mass spectrometry. The analysis identified 55 different proteins secreted in both culture medium for Xac and 02H02, of which 13 are common among Xac and its mutant cultivated in XAM1 and 14 proteins are exclusively secreted by Xac cultivated in XAM1. Proteins related to the TTSS regulatory genes have been detected in infecting condition in both bacteria, showing the effectiveness of XAM1 hrp inducing medium. It has been observed that several type II secretion system’s secreted proteins showed an active role in host cell wall degradation and may be regulated by type III secretion system’s proteins in Xac and 02H02 in infecting condition. Diffusible signal factors produced by wild Xac apparently suffered an altered secretion in the mutant due the inactivation of the type three secretion system’s pilus, showing the relationship of this molecule with this secretion system. The lack of detection of proteins secreted by the TTSS denote that these proteins may be secreted in the interior of outer membrane lipid vesicles, just like it was verified in Xanthomonas campestris

P. aeruginosa é um importante agente de infecções relacionadas à assistência em saúde. Habitualmente, o estabelecimento de infecções agudas é precedido pela colonização das mucosas dos pacientes. Não se sabe, porém, se os processos infecciosos são causados pelas próprias cepas bacterianas colonizadoras ou por outras com que os pacientes entrem em contato, dotadas ou não de maior potencial de virulência ou de resistência a antimicrobianos que as tornem mais eficientes como agentes infecciosos. Assim, este estudo teve como objetivos i) investigar a existência de potenciais diferenças entre amostras de P. aeruginosa que causaram apenas colonização e aquelas responsáveis por infecção, isoladas de um mesmo paciente, quanto a seus fenótipos de virulência e de não susceptibilidade a antimicrobiamos; ii) pesquisar a existência de associação entre características dos paciente, incluindo o tipo de evolução clínica, com as demais variáveis estudadas. No estudo foram incluídos 21 pacientes que desenvolveram infecção por P. aeruginosa durante sua internação no Centro de Terapia Intensiva do Hospital Universitário Clementino Fraga Filho, entre abril de 2007 e abril de 2008. De cada paciente foram selecionadas duas amostras bacterianas: a primeira isolada durante o episódio de infecção e a amostra colonizadora obtida imediatamente antes da ocorrência da infecção. As amostras selecionadas foram estudadas quanto a i) expressão de três mecanismos de virulência (citotoxicidade, aderência a células epiteliais respiratórias humanas e capacidade de formação de biofilme); ii) presença de genes codificadores das proteínas efetoras do sistema de secreção do tipo 3 (SST3 - exoS, exoT, exoU e exoY); iii) perfil de susceptibilidade a antimicrobianos, iv) perfil de fragmentação do DNA cromossômico por eletroforese em gel de campo pulsado (PFGE). As amostras bacterianas obtidas de infecções agudas foram significativamente mais citotóxicas que aquelas obtidas de colonização. Embora sem diferença estatística, a citotoxicidade das amostras que causaram infecção em pacientes que evoluíram para óbito foi superior à citotoxicidade das amostras de pacientes que sobreviveram. O gene que codifica a toxina ExoU foi detectado em 16 amostras (38%), sendo nove de colonização e sete de infecção. Não houve diferença significativa entre as amostras de colonização e infecção quanto à aderência, produção de biofilme, expressão dos genes do SST3 e não-susceptibilidade às diferentes classes de antimicrobianos. Também não foi encontrada associação entre a não-susceptibilidade à quinolona, ou a outras classes de antimicrobianos, e a presença do gene exoU. As 42 amostras de P. aeruginosa estudadas foram incluídas em 20 genótipos. Em 10 deles foi detectado o gene exoU. Amostras de um mesmo genótipo foram uniformes quanto à expressão dos genes do SST3 e a não-susceptibilidade aos antimicrobianos, mas não quanto às outras variáveis estudadas. Em apenas sete pacientes (33,3%), as amostras de colonização e de infecção pertenciam ao mesmo genótipo. Assim, nesse estudo, o estabelecimento do processo infeccioso resultou não da perda do equilíbrio estabelecido entre os mecanismos de agressão das amostras colonizadoras e os de defesa do hospedeiro e sim da introdução de nova cepa bacteriana no organismo hospedeiro, cepa esta dotada de maior potencial citotóxico. / P. aeruginosa is an important agent of healthcare-associated infections. The establishment of acute infectious episodes is usually preceded by colonization of patient mucosa. However, it remains unknown whether the infectious processes are caused by bacterial strains previously colonizing the patient or by additional strains the patient may come into contact. These new isolates may carry greater virulence potential or antibiotic resistance that makes them more efficient as an infecting agent. Thus, the objetives of the present study were i) to investigate the existence of potential differences between P. aeruginosa isolates obtained from a colonized mucosa and isolates accounting for infectious processes, recovered from the same patient, with respect to virulence phenotypes and non-susceptibility to antimicrobial agents; ii) to investigate the existence of association between patient features, including the type of clinical outcome, with bacterial characteristics. The study included 21 patients who developed P. aeruginosa infection during their stay in the Intensive Care Unit of the University Hospital Clementino Fraga Filho, from April 2007 to April 2008. Two P. aeruginosa isolates were selected from each patient: the first isolate recovered from the infectious episode and the colonizing isolate obtained immediately before the onset of the infection. Features from the isolates investigated included: i) expression of three virulence mechanisms (cytotoxicity, adherence to human respiratory epithelial cells and biofilm formation); ii) presence of the genes encoding type III secretion system effector proteins (TTSS, exoS , exoT , exoU and exoY); iii) antimicrobial susceptibility profile; iv) profile of the bacterial chromossomic DNA fragmentation following analysis by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE). The bacterial isolates obtained from acute infections were significantly more cytotoxic than colonizing strains. Moreover, bacteria accounting for infectious episodes in patients who died were more cytotoxic than those recovered from patients who survived, although the differences were not statistically significant. The ExoU toxin encoding gene was detected in 16 (38%) P. aeruginosa isolates: nine colonizing and seven infecting strains. There was no significant difference between colonizing and infecting samples in their adherence, biofilm production, expression of TTSS genes and non- susceptibility to different classes of antimicrobials. There was also no association between non-susceptibility to quinolone, or to any other class of antimicrobial agents, and the presence of the exoU gene. Twenty PFGE genotypes were identified. Isolates from 10 genotypes harboured the exoU gene. Isolates included in the same PFGE genotype exhibited a similar profile of TTSS genes and non-susceptibility to antimicrobials, but not always a similar profile of expression the other variables investigated. In only seven patients (33.3%), the colonizing and infecting isolates belonged to a same genotype. Thus, in this study, the establishment of the infectious process did not result from the loss of the equilibrium established between the aggression mechanisms of colonizing bacteria and host defense but rather from the introduction, in the host organism, of a new bacterial strain, endowed with a greater cytotoxic potential.

P. aeruginosa é um importante agente de infecções relacionadas à assistência em saúde. Habitualmente, o estabelecimento de infecções agudas é precedido pela colonização das mucosas dos pacientes. Não se sabe, porém, se os processos infecciosos são causados pelas próprias cepas bacterianas colonizadoras ou por outras com que os pacientes entrem em contato, dotadas ou não de maior potencial de virulência ou de resistência a antimicrobianos que as tornem mais eficientes como agentes infecciosos. Assim, este estudo teve como objetivos i) investigar a existência de potenciais diferenças entre amostras de P. aeruginosa que causaram apenas colonização e aquelas responsáveis por infecção, isoladas de um mesmo paciente, quanto a seus fenótipos de virulência e de não susceptibilidade a antimicrobiamos; ii) pesquisar a existência de associação entre características dos paciente, incluindo o tipo de evolução clínica, com as demais variáveis estudadas. No estudo foram incluídos 21 pacientes que desenvolveram infecção por P. aeruginosa durante sua internação no Centro de Terapia Intensiva do Hospital Universitário Clementino Fraga Filho, entre abril de 2007 e abril de 2008. De cada paciente foram selecionadas duas amostras bacterianas: a primeira isolada durante o episódio de infecção e a amostra colonizadora obtida imediatamente antes da ocorrência da infecção. As amostras selecionadas foram estudadas quanto a i) expressão de três mecanismos de virulência (citotoxicidade, aderência a células epiteliais respiratórias humanas e capacidade de formação de biofilme); ii) presença de genes codificadores das proteínas efetoras do sistema de secreção do tipo 3 (SST3 - exoS, exoT, exoU e exoY); iii) perfil de susceptibilidade a antimicrobianos, iv) perfil de fragmentação do DNA cromossômico por eletroforese em gel de campo pulsado (PFGE). As amostras bacterianas obtidas de infecções agudas foram significativamente mais citotóxicas que aquelas obtidas de colonização. Embora sem diferença estatística, a citotoxicidade das amostras que causaram infecção em pacientes que evoluíram para óbito foi superior à citotoxicidade das amostras de pacientes que sobreviveram. O gene que codifica a toxina ExoU foi detectado em 16 amostras (38%), sendo nove de colonização e sete de infecção. Não houve diferença significativa entre as amostras de colonização e infecção quanto à aderência, produção de biofilme, expressão dos genes do SST3 e não-susceptibilidade às diferentes classes de antimicrobianos. Também não foi encontrada associação entre a não-susceptibilidade à quinolona, ou a outras classes de antimicrobianos, e a presença do gene exoU. As 42 amostras de P. aeruginosa estudadas foram incluídas em 20 genótipos. Em 10 deles foi detectado o gene exoU. Amostras de um mesmo genótipo foram uniformes quanto à expressão dos genes do SST3 e a não-susceptibilidade aos antimicrobianos, mas não quanto às outras variáveis estudadas. Em apenas sete pacientes (33,3%), as amostras de colonização e de infecção pertenciam ao mesmo genótipo. Assim, nesse estudo, o estabelecimento do processo infeccioso resultou não da perda do equilíbrio estabelecido entre os mecanismos de agressão das amostras colonizadoras e os de defesa do hospedeiro e sim da introdução de nova cepa bacteriana no organismo hospedeiro, cepa esta dotada de maior potencial citotóxico. / P. aeruginosa is an important agent of healthcare-associated infections. The establishment of acute infectious episodes is usually preceded by colonization of patient mucosa. However, it remains unknown whether the infectious processes are caused by bacterial strains previously colonizing the patient or by additional strains the patient may come into contact. These new isolates may carry greater virulence potential or antibiotic resistance that makes them more efficient as an infecting agent. Thus, the objetives of the present study were i) to investigate the existence of potential differences between P. aeruginosa isolates obtained from a colonized mucosa and isolates accounting for infectious processes, recovered from the same patient, with respect to virulence phenotypes and non-susceptibility to antimicrobial agents; ii) to investigate the existence of association between patient features, including the type of clinical outcome, with bacterial characteristics. The study included 21 patients who developed P. aeruginosa infection during their stay in the Intensive Care Unit of the University Hospital Clementino Fraga Filho, from April 2007 to April 2008. Two P. aeruginosa isolates were selected from each patient: the first isolate recovered from the infectious episode and the colonizing isolate obtained immediately before the onset of the infection. Features from the isolates investigated included: i) expression of three virulence mechanisms (cytotoxicity, adherence to human respiratory epithelial cells and biofilm formation); ii) presence of the genes encoding type III secretion system effector proteins (TTSS, exoS , exoT , exoU and exoY); iii) antimicrobial susceptibility profile; iv) profile of the bacterial chromossomic DNA fragmentation following analysis by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE). The bacterial isolates obtained from acute infections were significantly more cytotoxic than colonizing strains. Moreover, bacteria accounting for infectious episodes in patients who died were more cytotoxic than those recovered from patients who survived, although the differences were not statistically significant. The ExoU toxin encoding gene was detected in 16 (38%) P. aeruginosa isolates: nine colonizing and seven infecting strains. There was no significant difference between colonizing and infecting samples in their adherence, biofilm production, expression of TTSS genes and non- susceptibility to different classes of antimicrobials. There was also no association between non-susceptibility to quinolone, or to any other class of antimicrobial agents, and the presence of the exoU gene. Twenty PFGE genotypes were identified. Isolates from 10 genotypes harboured the exoU gene. Isolates included in the same PFGE genotype exhibited a similar profile of TTSS genes and non-susceptibility to antimicrobials, but not always a similar profile of expression the other variables investigated. In only seven patients (33.3%), the colonizing and infecting isolates belonged to a same genotype. Thus, in this study, the establishment of the infectious process did not result from the loss of the equilibrium established between the aggression mechanisms of colonizing bacteria and host defense but rather from the introduction, in the host organism, of a new bacterial strain, endowed with a greater cytotoxic potential.