Elementos de interés clínico en la microbiología molecular de Staphylococcus aureus / Elements of clinical interest in the molecular microbiology of Staphylococcus aureus

El Staphylococcus aureus es uno de los microorganismos de mayor importancia en la asistencia médica, emergente en la comunidad y en el medio hospitalario. El objetivo de este trabajo es presentar una actualización sobre los elementos de interés clínico de la microbiología molecular del Staphylococcus aureus. Para confeccionar esta revisión se utilizaron las bases de datos de Scielo, HINARI, Pubmed-Medline y bibliografías disponibles sobre el tema y los descriptores empleados fueron: Staphylococcus aureus, resistencia a la meticilina, genes, epidemiología molecular, virulencia y la combinación entre ellos. Se revisaron los elementos que determinan sus factores de virulencia, la resistencia antimicrobiana, la versatilidad de estrategias patogénicas, la capacidad de sobrevivir en diferentes condiciones, la evolución y virulencia de los procesos que produce. Igualmente se abordó el diagnóstico de la resistencia, las técnicas de diagnóstico molecular, con sus utilidades, limitaciones, ventajas y desventajas y los estudios de estos temas en los últimos años en Cuba, pues circulan cepas de Staphylococcus aureus resistentes a la meticilina, pero no se conoce la situación real. Se recomienda la conveniencia y necesidad de organizar y armonizar estudios clínicos, epidemiológicos y microbiológicos, que puedan mostrar cuál es la situación actual de este microorganismo y sus infecciones, que aporten datos de su evolución molecular, para evaluar la tendencia de la situación encontrada, que permitan decisiones para el desarrollo de programas de vigilancia y control y revitalicen los medios y métodos de diagnóstico. Resulta importante el conocimiento actualizado del tema, la interpretación de nuevos resultados y el intercambio científico(AU)

Staphylococcus aureus is one of the most important microorganisms in medical care, emerging in the community and in the hospital environment. The objective of this work is to present an update on the elements of clinical interest of the molecular microbiology of Staphylococcus aureus. To make this review, the databases of Scielo, HINARI, Pubmed-Medline and bibliographies available on the subject were used and the descriptors used were: Staphylococcus aureus, methicillin resistance, genes, molecular epidemiology, virulence and the combination between them. We reviewed the elements that determine its virulence factors, antimicrobial resistance, the versatility of pathogenic strategies, the ability to survive in different conditions, the evolution and virulence of the processes it produces. Likewise, the diagnosis of resistance, molecular diagnostic techniques, with their utilities, limitations, advantages and disadvantages, and the studies of these subjects in recent years in Cuba were addressed, since methicillin-resistant strains of Staphylococcus aureus circulate, but not the real situation is known. It is recommended the convenience and need to organize and harmonize clinical, epidemiological and microbiological studies, which can show what is the current situation of this microorganism and its infections, that provide data of its molecular evolution, to evaluate the tendency of the situation found, that allow decisions for the development of surveillance and control programs and revitalize the means and methods of diagnosis. Current knowledge of the subject, interpretation of new results and scientific exchange is important(AU)

Characterization of virulence and antibiotic profile and agr typing of Staphylococcus aureus from milk of subclinical mastitis bovine in State of Rio de Janeiro / Caracterização do perfil de virulência e resistência antimicrobiana e tipagem agr de Staphylococcus aureus oriundos do leite bovino de mastite subclinica no estado do Rio de Janeiro

This study aims to detect the main virulence and antimicrobial resistance genes in Stapylococcus aureus from bovine mastitic milk as well as classifying them according to agr typing. A total of 55 strains from six dairy unities in the state of Rio de Janeiro were selected, of these 27.3% presented fbnA and 78,2% for fbnB genes, respectively. None of the strains tested were positive for cap5 gene, 3.6% were positive for cap8 gene. Additionally, 94.5% of strains had hlA gene and 89.1% had hlB gene while 67.3% of the strains had icaA gene and 87.3% had icaD gene. From these results it was possible to establish 12 different virulence profiles. Prevalence of agrII type was detected in 81.8% of the isolates. Concerning antimicrobial resistance evaluation, the studied strains were susceptible to all antibiotics tested except penicillin, 83.6% being resistant strains. None of the strains had mecA gene, however, 40% of the strains had blaZ gene. Associating virulence and resistance data made it possible to obtain 23 different profiles. This great diversity of strains shows wide array of bacterial strategies and the challenge of mastitis prevention in cattle. Despite antimicrobial susceptibility, these strains presented certain genes that allow its persistence in the herd.(AU)

O presente estudo teve como objetivo detectar os principais genes de virulência e resistência antimicrobiana em Staphylococcus aureus oriundos de leite bovino mastítico e classificá-los de acordo com a tipagem do gene agr. Foram selecionados 55 isolados de seis unidades produtores no estado do Rio de Janeiro. Destas, o gene fbnA foi encontrado em 27,3% das cepas e 78,2% possuíam o gene fbnB. Em nenhuma cepa foi encontrado o gene cap5 e 3,6% possuíam o gene cap8. O gene hlA foi encontrado em 94,5% das cepas e 89,1% possuíam o gene hlB. O gene icaA foi encontrado em 67,3% das cepas e 87,3% possuíam o gene icaD. Com base nesses resultados, foi possível estabelecer 12 diferentes perfis de virulência. Prevalência do agr tipo II foi detectada em 81,8% dos isolados. Considerando-se a avaliação da resistência antimicrobiana, as cepas estudadas foram suscetíveis a todos os antibióticos exceto penicilina, sendo detectado um percentual de 83,6% de cepas resistentes. Nenhuma das cepas apresentou o gene mecA, contudo 40% das cepas apresentaram o gene blaZ. Vinte e três perfis diferentes foram estabelecidos por associação de dados de virulência e resistência. Essa grande diversidade de cepas mostra a ampla gama de estratégias bacterianas e o desafio da prevenção à mastite no gado bovino, considerando-se que, a despeito da suscetibilidade antimicrobiana, essas cepas apresentam genes que permitem sua persistência no rebanho.(AU)

Expression and lytic efficacy assessment of the Staphylococcus aureus phage SA4 lysin gene

Treatment of bovine mastitis caused by Staphylococcus (S.) aureus is becoming very difficult due to the emergence of multidrug-resistant strains. Hence, the search for novel therapeutic alternatives has become of great importance. Consequently, bacteriophages and their endolysins have been identified as potential therapeutic alternatives to antibiotic therapy against S. aureus. In the present study, the gene encoding lysin (LysSA4) in S. aureus phage SA4 was cloned and the nucleotide sequence was determined. Sequence analysis of the recombinant clone revealed a single 802-bp open reading frame encoding a partial protein with a calculated mass of 30 kDa. Results of this analysis also indicated that the LysSA4 sequence shared a high homology with endolysin of the GH15 phage and other reported phages. The LysSA4 gene of the SA4 phage was subsequently expressed in Escherichia coli. Recombinant LysSA4 induced the lysis of host bacteria in a spot inoculation test, indicating that the protein was expressed and functionally active. Furthermore, recombinant lysin was found to have lytic activity, albeit a low level, against mastitogenic Staphylococcus isolates of bovine origin. Data from the current study can be used to develop therapeutic tools for treating diseases caused by drug-resistant S. aureus strains.

Detecção dos genes de virulência e identificação do perfil clonal de isolados de Staphylococcus aureus colonizantes de nasofaringe obtidos em estudo de base populacional / Detection of virulence genes and profile identification clonal isolates of Staphylococcus aureus colonizing the nasopharynx obtained in population-base study

Estudos recentes apontam para elevação da incidência e da gravidade das infecções por Staphylococcus aureus. Esse fato é agravado pela ampla disseminação de isolados de Staphylococcus aureus resistentes à meticilina (MRSA) nos hospitais, além de sua recente introdução na comunidade. A colonização nasal de indivíduos assintomáticos é o principal fator responsável pela persistência e disseminação de S. aureus nas populações humanas. Assim sendo, inquéritos de carreamento nasal são importantes para estimar a “carga” (burden) de S. aureus como um todo e de MRSA na comunidade. Além disso, a compreensão da relação bactéria-hospedeiro e dos fatores de virulência envolvidos se faz necessária para o combate às infecções que colocam em risco a vida da população em geral. O presente trabalho teve como objetivo investigar a distribuição de clones de Staphylococcus aureus e MRSA na população da área urbana de Botucatu, SP, identificando a prevalência dos determinantes de virulência junto aos fatores de risco associados em isolados obtidos da nasofaringe de indivíduos hígidos do município. Um total de 223 amostras de S. aureus isoladas de secreções nasais foi submetido a testes de susceptibilidade antimicrobiana à oxacilina e cefoxitina através da técnica de discodifusão. O método de E-test foi empregado para determinar a Concentração Inibitória Miníma (CIM) em amostras resistentes. Em seguida, foram realizadas reações de PCR para a detecção dos genes mecA, genes codificadores de fatores de virulência das enterotoxinas (sea, seb e sec) e toxina associada à síndrome do choque tóxico (tst); toxinas esfoliativas A e B (eta, etb), leucocidina de Panton-Valentine (lukS-PV e lukF-PV), hemolisinas alfa e delta (hla e hld); e biofilme (icaA e icaD)...

Recent findings show an increase on the incidence and severity of Staphylococcus aureus infection. This fact is worsened by the wide dissemination of the methicillin-resistant S. aureus (MRSA) isolates in hospitals and its recent introduction in the community settings. The nasal colonization in asymptomatic individuals remains the main factor responsible for the persistence and dissemination of S. aureus in the human population. Thereby, nasal carriage surveys are an important tool in order to estimate the total S. aureus burden and the MRSA in the community. Besides, understanding the bacterial-host relationship and the virulence factors involved is necessary in order to manage the infections that jeopardize the population’s health. The present study aims at investigating the clonal distribution of S. aureus and MRSA strains in an urban population area in Botucatu, SP, identifying both the prevalence of the virulence determinants together to the associated risk factors in samples obtained from the nasopharynx of healthy individuals from Botucatu. A total of 223 S. aureus samples isolated from nasal secretions were submitted to the antimicrobial susceptibility tests through the disk-difusion method with oxacillin and cefoxitin disks. The E-test method with oxacillin was applied in order to obtain the Minimum Inhibitory Concentration (MIC) among oxacillin disk resistant samples. Afterwards, PCR (Polimerase Chain Reaction) was carried out for the detection of the mecA gene and of the following virulence genes: enterotoxins (sea, seb and sec), toxic shock syndrome toxin (tst), exfoliative toxin A and B (eta, etb), Panton-Valentine Leukocidin (lukS-PV and lukF-PV), alphaand delta-hemolysins (hla and hld), and biofilms (icaA and icaD). The PFGE molecular typing was employed in order to determine the prevalent clusters...

Portación nasal de Staphylococcus aureus en individuos de la comunidad: factores epidemiológicos / Nasal carriage of Staphylococcus aureus in community individuals: epidemiological factors / Carreamento nasal de Staphylococcus aureus em indivíduos da comunidade: fatores epidemiológicos

La portación nasal de Staphylococcus aureus (SAU) en individuos sanos confirma su diseminación, constituye una fuente potencial de infección y se la relaciona con patologías atópicas. El objetivo del trabajo fue determinar la prevalencia de colonización nasal de SAU en individuos de la comunidad, sus respectivos patrones de resistencia antimicrobiana (PRA) y su asociación con factores epidemiológicos. Se realizó un estudio en 150 hisopados nasales. Se identificaron los aislados de SAU por métodos convencionales, y se evaluó su sensibilidad antimicrobiana por el método de difusión con discos de Kirby-Bauer y en cepas de Staphylococcus aureus resistentes a meticilina (SAMR) se confirmó la presencia del gen mec A y se investigó el gen lpv codificante de la toxina de Panton y Valentine (LPV) por PCR. Se analizó su asociación con factores epidemiológicos (lesiones, rinitis, etc.) con el programa SPSS. Se obtuvieron 119 aislamientos de SAU (79%) con 12 PRA. Las PCR de las cepas SAMR fueron positivas para el gen mec A y negativas para el gen lpv. Estadísticamente se detectó asociación de colonización nasal con sexo masculino y rinitis. Se concluye que la prevalencia de portación nasal de SAU en la comunidad fue elevada y mayor en varones. Los aislamientos multirresistentes y SAMR- LPV (-) sugieren relación hospitalaria y su diseminación a la comunidad. Es importante el hallazgo de la asociación epidemiológica con rinitis, la cual confirma vinculación con patologías atópicas.

Nasal carriage of Staphylococcus aureus (SAU) in healthy individuals confirms its spreading, constitutes a potential infection source and is related to atopic pathologies. The objetive was to determine the prevalence of SAU nasal carriage in community individuals, its antimicrobial resistance patterns (ARP) and its association with epidemiological factors. A total of 150 nasal swabs were studied, where SAU isolates were identified by conventional methods and their antimicrobial sensitivity was evaluated by disk diffusion Kirby Bauer test. In addition, the presence of mec A gene was confirmed and the lpv gene coding for Panton-Valentine toxin (PVL) was investigated by PCR in methicillin resistant Staphylococcus aureus (MRSA) strains. Its association with epidemiological factors (injuries, rhinitis, etc) was analyzed with SPSS program. One hundred and nineteen (79%) SAU isolates with 12 ARP were obtained. PCR assays of MRSA strains were positive for the mec A gene and negative for the lpv gene. Association between nasal colonization and both male sex and rhinitis was detected statistically. It can be concluded that high prevalence of SAU nasal carriage was found in the community, mainly in males. Multiresistant isolates and lpv (-) MRSA suggest a hospital-acquired infection with subsequent dissemination to the community. The epidemiological association with rhinitis, which confirms the link with atopic pathologies, deserves to be highlighted.

O carreamento nasal de Staphylococcus aureus (SAU) em individuos saudáveis confirma sua disseminagao, constitui uma fonte potencial de infecgao e é relacionada com patologias atópicas. O objetivo do trabalho foi determinar a prevalencia de colonizagao nasal de SAU em individuos da comunidade, seus respectivos padróes de resistencia antimicrobiana (PRA) e sua associagao com fatores epidemiológicos. Foi realizado um estudo em 150 esfregagos nasais. Identificaramse os isolados de SA U por métodos convencionais, e foi avaliada sua sensibilidade antimicrobiana pelo método de difusao com discos de Kirby-Bauer e em cepas de Staphylococcus aureus resistentes a meticilina (SAMR) foi confirmada a presenga do gene mec A e se investigou o gene lpv codificante da toxina de Panton - Valentine (LPV) por PCR. Foi analisada sua associagao com fatores epidemiológicos (lesóes, rinite, etc.) com o programa SPSS. Obtiveramse 119 isolamentos de SAU (79%) com 12 PRA. As PCR das cepas SAMR foram positivas para o gene mec A e negativas para o gene lpv. Estatisticamente se detectou associagao de colonizagao nasal com sexo masculino e rinite. Concluise que a prevalencia de carreamento nasal de SAU na comunidade foi elevada e maior em homens. Os isolamentos multirresistentes e SAMR- LPV (-) sugerem relagao hospitalar e sua disseminagao para a comunidade. É importante o achado da associagao epidemiológica com rinite, a qual confirma vinculagao com patologias atópicas.

Infecções em cateteres venosos centrais de longa permanência: revisão da literatura / Infection of long-term central venous catheters: review of the literature

Cateteres venosos de longa permanência são amplamente utilizados em pacientes com necessidade de acesso venoso por período prolongado. A infecção relacionada a esses cateteres permanece um desafio na prática clínica. Revisamos a literatura acerca da epidemiologia e tratamento das infecções relacionadas a cateteres. Staphylococcus aureus é a bactéria mais comumente isolada. Os cateteres semi-implantáveis apresentam taxas de infecção maiores que os totalmente implantáveis. O tratamento pode ser feito com locks, antibioticoterapia sistêmica e até mesmo com retirada do cateter, dependendo do tipo de infecção, do microrganismo isolado e das condições clínicas do paciente. O salvamento do cateter deve ser tentado sempre que possível.

Long-term venous catheters are widely used in patients with needs of venous access for prolonged periods. The infection related to these catheters remains a challenge in clinical practice. We reviewed the literature about infection epidemiology and treatment related to catheters. Staphylococcus aureus is the most common isolated bacteria. Tunneled catheters present higher infection rates than implanted ports. Treatment may consist in the use of locks, systemic antibiotics, and even catheter removal, depending on the kind of infection, the isolated microorganism, and the patient's clinical conditions. Catheter salvation should be tried whenever possible.

Virulence factors and antimicrobial resistance of Staphylococcus aureus isolated from bovine mastitis in Rio de Janeiro / Fatores de virulência e resistência antimicrobiana em Staphylococcus aureus isolados de mastite bovina no Rio de Janeiro

The study was conducted to characterize pheno-genotypically the virulence factors and resistance pattern of Staphylococcus aureus isolates from milk samples of cows with subclinical mastitis. All hemolytic isolates presented beta-hemolysin, and 38 percent of the non-hemolytic isolates were able to express hemolysins in the presence of a beta-hemolytic strain. The amplification of the coa-gene displayed four different size polymorphisms with about 400 bp, 600 bp, 700 bp and 900 bp. The spaA gene that encodes the IgG-binding region of protein A revealed sizes of 700 bp and 900 bp. The amplification of region X from spaA yielded a single amplicon for each isolate with the prevalent amplicon size being of 180 bp. Amplification of sae gene yielded an amplicon size of 920 bp in 71 percent of the isolates. Antibiotic resistance pattern revealed that 42 percent S. aureus were susceptible to all antimicrobials tested. Seven different antibiotic patterns were observed. Our results indicated that 47 percent and 25 percent of S. aureus strains exhibited resistance to penicillin and oxacillin respectively. All oxacillin-resistant isolates were mecA-positive.

O presente estudo foi conduzido com o objetivo de caracterizar feno-genotipicamente os fatores de virulência e perfil de resistência aos antibióticos de Staphylococcus aureus isolados de amostras de leite de vacas com mastite clínica e subclínica. Em todos os isolados hemolíticos foi detectada a presença de beta hemolisina e 38 por cento dos não-hemolíticos produziram hemolisinas na presença de cepa beta-hemolítica. A amplificação do gene coa apresentou quatro tipos polimórficos distintos com aproximadamente 400 bp, 600 bp, 700 bp e 900 bp. O gene spaA que codifica a região de ligação da proteína A à IgG apresentou bandas de 700 bp e 900 bp. A amplificação do gene que codifica a região X revelou um único amplicon para cada isolado sendo o tamanho prevalente o de 250pb. A amplificação do gene sae resultou em amplicons com 920 pb em 71 por cento dos isolados. O teste de suscetibilidade antimicrobiana revelou que 42 por cento dos S. aureus foram sensíveis a todos os antibióticos testados. Foram observados sete diferentes padrões de resistência. Os resultados indicaram que 47 por cento e 25 por cento dos isolados foram resistentes à penicilina e oxacilina, respectivamente. Todos os isolados resistentes à oxacilina foram positivos para o gene mecA.

Efeito da pré-exposição de vias aéreas de ratos com enterotoxina estafilocócica do tipo B (SEB) sobre a inflamação alérgica pulmonar / Effect of the pre-exposition of rats airways with staphylococci enteroxin type B (SEB) on pulmonary allergic inflammation

As enterotoxinas estafilocócicas (SEs) são produzidas e excretadas por algumas cepas da bactéria Staphylococcus aureus. A asma é uma doença caracterizada por resposta inflamatória crônica das vias aéreas. A admnistrração sistêmica de SEB em coelhos...

The staphylococci enterotoxin (SEs) are produced and secreted by some kind of Staphylococcus aureus. The asthma is a disease characterized by a chronic inflammatory response of the airways. the systemic administration of SEB in rabbits causes a pulmonary inflammation characterized...

Caracterização genotípica de cepas de Staphylococcus aureus recuperadas de alimentos, mãos de manipuladores de alimentos e veiculadas por formigas / Genotype caracterization of Staphylococcus aureus straus isolated from hand of food handlers, recovered from foods and carried by ants

A intoxicação alimentar causada por toxinas de Staphylococcus aureus é uma das principais causas de Doenças Transmitidas por Alimentos, principalmente em locais onde se preparam grandes quantidades de refeições, sendo o homem considerado a principal fonte de contaminação dos alimentos por este patógeno, pois de 30 a 50 por cento das pessoas sadias são portadoras desse microrganismo. O presente trabalho teve como objetivo comparar geneticamente cepas de S. aureus isoladas das mãos de manipuladores de alimentos, com cepas da mesma bactéria, recuperadas de alimentos e veiculadas por formigas. As cepas recuperadas dos manipuladores foram obtidas a partir das mãos destes utilizando-se a técnica de suabe e as cepas recuperadas de alimentos e veiculadas por formigas pertenciam à coleção de culturas do Laboratório de Microbiologia e Biologia Molecular do Departamento de Prática de Saúde Publica da Faculdade de Saúde Publica da USP. Todas as amostras foram submetidas às técnicas de PCR para verificação da presença de plasmídios e do gene sea. As análises microbiológicas revelaram que 18,4 por cento dos manipuladores albergavam S. aureus em suas mãos. A confJrmação da espécie aureus por PCR revelou somente 15,4 por cento das cepas recuperadas dos manipuladores e 62,5 por cento e 100 por cento das recuperadas de alimentos e veiculadas por formigas, respectivamente. O perfil plasmidial revelou aexistência de 2 grupos de cepas com perfis semelhantes e a PCR para o gene sea, que codifica a produção da enterotoxina SEA, demonstrou sua presença em 78,6 por cento das cepas. A caracterização das cepas por ERIC-PCR evidenciou que todas as cepas apresentaram uma porcentagem de semelhança maior que 84 por cento e que, as cepas de maior similaridade, apresentaram cerca de 90 por cento de semelhança. Conclui-se que é de extrema importância a confirmação da espécie por método molecular, uma vez que este apresenta maior especificidade e sensibilidade do que os métodosmicrobiológicos; cepas isoladas de manipuladores, alimentos e veiculadas por formigas apresentavam certas semelhanças em relação ao perfil plasmidial, entretanto, a presença de plasmídio não esteve ligada necessariamente à presença do gene sea, normalmente relacionados; a técnica de ERIC-PCR constitui ferramenta importante para caracterização genética de cepas e elucidação de surtos de DTAs.

Staphylococcus aureus em abatedouro industrial de frangos: origem, disseminaçäo e resistência térmica de cepas isoladas de carcaças / Staphylococcus aureus on broiler processing plant: origin, dissemination and heat resistance of strains isolated from carcasses

Realizaram-se contagens de Staphylococcus aureus e mesófilos no ambiente e em carcaças de frango coletadas em diferentes fases do abate em frigorífico com Inspeçäo Federal e testes de detecçäo de S. aureus na superfície de equipamentos e mäos de manipuladores. Submeteram-se cepas de S. aureus a testes de resistência térmica (50§C e 60§C). Observou-se a presença de S. aureus na pele de frangos em todas as amostras. A contaminaçäo por S. aureus foi maior pós depenagem e evisceraçäo e menor pós escaldagem a 58§C e resfriamento a 6§C com 3mg/l cloro. As carcaças apresentaram menor contaminaçäo por S. aureus ao final do abate. Mesófilos eram sempre em maior quantidade que S. aureus. A contagem de mesófilos na água de escaldagem oscilou muito em diferentes amostras. Os dedos de borracha das depenadeiras eram reservatórios e disseminadores de S. aureus entre carcaças pois já estavam contaminados antes mesmo do início da operaçäo, apesar de limpos e sanificados. A contaminaçäo de carcaças aumentou durante o período de abate. Detectou-se S. aureus na sala de depenagem e em todas as superfícies de equipamentos examinandos, mesmo após a limpeza, e na sala de evisceraçäo, somente no aspirador de pulmäo. Os manipuladores de ambas as salas portavam S. aureus nas mäos. Estudos in vitro de cepas de S. aureus isoladas de frango, após escaldagem e depenagem, demonstraram resistência das mesmas por até 10 minutos a 50§C e total eliminaçäo delas por dois minutos a 60§C