Resistance to disinfectants and their relationship with antibiotic resistance

Objetivo: sistematizar los principales mecanismos de acción de los desinfectantes y describir mecanismos de resistencia comunes entre biocidas y antibióticos. Métodos: se realizó una revisión bibliográfica de artículos científicos entre 2000 y julio de 2019, sobre la relación entre la resistencia a biocidas y a los antibióticos, utilizando como palabras clave “antibiotic”, “biocide”, “resistance” y “bacteria”, en las bases de datos PubMed y Google Scholar. Conclusiones: existe numerosa evidencia científica que indica la relación entre bacterias resistentes a los desinfectantes y la adquisición de resistencia a los antibióticos, lo que implica un replanteamiento del uso de esas sustancias en diferentes contextos clínicos, con el fin de minimizar el impacto que puedan tener en la selección de microorganismos multirresistentes a los antibióticos.Aim: to summarize the main mechanisms of action of disinfectants and to describe some common resistance mechanisms shared between biocides and antibiotics. Methods: a bibliographic review of scientific articles was carried out between 2000 and July 2019 on the relationship between resistance to biocides and antibiotics, using as keywords “antibiotic”, “biocide”, “resistance” and “bacteria” in the data bases of PubMed and Google Scholar. Conclusions: numerous scientific studies indicate a relationship between disinfectant-resistant bacteria and the acquisition of antibiotic resistance. It is necessary to analyze the use of these substances in the clinical context in order to minimize the impact that they may have on the selection of antibiotic-resistant microorganisms.Universidad de Costa Rica/[]/UCR/Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias de la Salud::Instituto de Investigaciones en Salud (INISA)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Biologí

Mechanisms of low susceptibility to the disinfectant benzalkonium chloride in a multidrug-resistant environmental isolate of Aeromonas hydrophila

Excessive discharge of quaternary ammonium disinfectants such as benzalkonium chloride (BAC) into aquatic systems can trigger several physiological responses in environmental microorganisms. In this study, we isolated a less-susceptible strain of Aeromonas hydrophila to BAC, designated as INISA09, from a wastewater treatment plant in Costa Rica. We characterized its phenotypic response upon exposure to three different concentrations of BAC and characterized mechanisms related to its resistance using genomic and proteomic approaches. The genome of the strain, mapped against 52 different sequenced A. hydrophila strains, consists of approximately 4.6 Mb with 4,273 genes. We found a massive genome rearrangement and thousands of missense mutations compared to the reference strain A. hydrophila ATCC 7966. We identified 15,762 missense mutations mainly associated with transport, antimicrobial resistance, and outer membrane proteins. In addition, a quantitative proteomic analysis revealed a significant upregulation of several efflux pumps and the downregulation of porins when the strain was exposed to three BAC concentrations. Other genes related to membrane fatty acid metabolism and redox metabolic reactions also showed an altered expression. Our findings indicate that the response of A. hydrophila INISA09 to BAC primarily occurs at the envelop level, which is the primary target of BAC. Our study elucidates the mechanisms of antimicrobial susceptibility in aquatic environments against a widely used disinfectant and will help better understand how bacteria can adapt to biocide pollution. To our knowledge, this is the first study addressing the resistance to BAC in an environmental A. hydrophila isolate. We propose that this bacterial species could also serve as a new model to study antimicrobial pollution in aquatic environments

Aplicaciones terapéuticas del eculizumab

Introducción: El eculizumab es un anticuerpo monoclonal de tipo IgG diseñado para el tratamiento de la hemoglobinuria paroxística nocturna (HPN), en el que su diana farmacológica forma parte del sistema del complemento. Su mecanismo de acción ha permitido implementarlo en el tratamiento de enfermedades huérfanas, como el síndrome urémico hemolítico atípico (SUHa), trastorno del espectro de la neuromielitis óptica (TENMO) y miastenia gravis, cuya incidencia, es baja. Asimismo, es viable en el tratamiento de Guillain Barré y el síndrome antifosfolípido catastrófico (CAPS). Objetivo: Evidenciar aplicaciones terapéuticas del eculizumab y beneficios más significativos en algunos padecimientos. Materiales y métodos: Se realizó búsqueda bibliográfica en el periodo 2010-2021, en bases de datos: Google Scholar, Science Direct, PubMed y Scielo, utilizando como palabra clave “eculizumab”. Posteriormente, se afinó la búsqueda utilizando palabras claves asociadas a enfermedades tratadas con este medicamento. Resultados: Se identificó el mecanismo de acción del fármaco y su efecto sobre la patogénesis de hemoglobinuria paroxística nocturna, síndrome urémico atípico, miastenia gravis generalizada refractaria, trastorno del espectro de la neuromielitis óptica, síndromes antifosfolípidos catastrófico y Guillain-Barré. Conclusiones: El eculizumab tiene una alta seguridad y capacidad para tratar y disminuir síntomas de diversas enfermedades que involucran el sistema del complemento.Introduction: Eculizumab is an IgG type monoclonal antibody designed to treat paroxysmal nocturnal hemoglobinuria (PNH) and its pharmacological target is a member of the complement system. Its mechanism of action has permitted its use in the treatment of orphan diseases such as atypical hemolytic uremic syndrome (aHUS), neuromyelitis optic spectrum disorder (NMOSD), and myasthenia gravis, all of which have a low incidence. Likewise, eculizumab is a viable treatment for Guillain Barré and catastrophic antiphospholipid syndrome (CAS). Objective: To describe the therapeutic applications of eculizumab and its most significant benefits in some illnesses. Materials and methods: A bibliographic search was carried out during the 2010-2021 period in Google Scholar, Science Direct, PubMed y Scielo databases using the keyword eculizumab. Then, the search was refined by using keywords associated with diseases treated with this medication. Results: The mechanism of action of the antibody and its effect on the pathogenesis of paroxysmal nocturnal hemoglobinuria, atypical hemolytic uremic syndrome, refractory generalized myasthenia gravis, neuromyelitis optic spectrum disorder, catastrophic antiphospholipid syndrome, and Guillain Barré were identified. Conclusions: Eculizumab has high safety and capacity in treating and diminishing symptoms of diverse illnesses, which involve the complement system.UCR::Vicerrectoría de Docencia::Salud::Facultad de FarmaciaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias de la Salud::Instituto de Investigaciones en Salud (INISA

Problemas asociados a la gestión social del agua en seis comunidades indígenas costarricenses (2019-2020)

Objetivo: comprender mejor los problemas asociados a la gestión social del agua en seis comunidades indígenas a partir de datos cualitativos y cuantitativos obtenidos durante el periodo 2020-2021. Metodología: se realizó una investigación de tipo mixta y exploratoria de la cual se obtuvieron datos cualitativos y cuantitativos. Los datos cualitativos fueron resultado de los talleres en el marco del proyecto de investigación B9314 «Gestión social del agua en los territorios indígenas desde la sociología visual. Casos seleccionados en las provincias de Puntarenas y Limón»; mientras tanto, los cuantitativos provinieron de los análisis de calidad del agua en puntos clave identificados por la comunidad. Resultados: el estudio mostró que 13 de las 15 muestras de agua recolectadas revelaron predominantemente contaminación fecal de origen animal, pero también de origen antrópico. Según los talleres realizados en la comunidad, dicho resultado puede atribuirse a una posible combinación de factores de degradación ambiental, entre ellos, la usurpación de tierras por personas no indígenas, la deforestación, el crecimiento demográfico, la contaminación y la falta de políticas efectivas para proteger las fuentes de agua, tanto al interior de los territorios como a nivel institucional, lo que se agrava debido al limitado accionar del Instituto Costarricense de Acueductos y Alcantarillados respecto al suministro de agua para consumo humano en los casos de estudio. Conclusiones: los problemas asociados a la gestión social del agua en las comunidades estudiadas son de naturaleza multicausal, por tal motivo, demandan procesos multidisciplinarios de capacitación y acompañamiento a fin de mejorar la calidad de vida de las poblaciones indígenas

Evaluación de riesgo por arsénico, en bajas concentraciones, para trabajadores agrícolas de Cartago, Costa Rica

Introduction: Arsenic, an element that can be harmful to human health, is abundant in the environment. It was among the first substances recognized as carcinogenic, and its presence in water is common in Latin America. Its levels in water sources are relevant for decision-making and sanitary control. This study is the first in Latin America with a mathematical model of the risk and burden of disease. Objective: To evaluate the exposure to low levels of arsenic in agricultural workers in a Costa Rican basin with this new technique. Methods: We sampled arsenic in three points along the Purires River, Cartago, between September 2011 and August 2012. We used “censored value” estimates; risk assessment with quadratic exponential models and Monte Carlo simulations to determine the risk of cancer, for agricultural workers, by type and route of exposure during irrigation. Results: Concentrations did not differ by site, but were higher in the dry season. The risk level and burden of disease were not acceptable. Disease burden is a more rigorous indicator than the individual calculation of probability of occurrence. Our estimated risk level is low compared to other studies outside the region, but not comparable to previous work in Latin America, which used a different method. Conclusion: A decade ago, in the Purires basin, arsenic concentrations were higher in the dry season and the risk level and burden of disease were not acceptable.Introducción: El arsénico, elemento que puede ser nocivo para la salud humana, es abundante en el ambiente. Fue una de las primeras sustancias reconocidas como cancerígenas y su presencia en el agua es común en América Latina. Sus niveles en fuentes de agua son relevantes para la toma de decisiones y control sanitario. Este estudio es el primero en América Latina con un modelo matemático de riesgo y carga de enfermedad. Objetivo: Evaluar la exposición a niveles bajos de arsénico en trabajadores agrícolas, de una cuenca costarricense, con esta nueva técnica. Métodos: Muestreamos arsénico en tres puntos a lo largo del río Purires, Cartago, entre septiembre de 2011 y agosto de 2012. Usamos estimaciones de “valor censurado”; evaluación de riesgos con modelos exponenciales cuadráticos y simulaciones de Monte Carlo para determinar el riesgo de cáncer, según tipo y vía de exposición durante el riego, para trabajadores agrícolas. Resultados: Las concentraciones no difirieron por sitio, pero fueron mayores en la época seca. El nivel de riesgo y la carga de enfermedad no fueron aceptables. La carga de enfermedad es un indicador más riguroso que el cálculo individual de probabilidad. Nuestro nivel de riesgo estimado es bajo en comparación con estudios hechos fuera de la región, pero no es comparable con trabajos anteriores en América Latina, basados en un método diferente. Conclusión: Hace una década, en la cuenca Purires, las concentraciones de arsénico eran más altas en la época seca y el nivel de riesgo y la carga de enfermedad no eran aceptables

Mechanisms of low susceptibility to the disinfectant benzalkonium chloride in a multidrug-resistant environmental isolate of Aeromonas hydrophila

Excessive discharge of quaternary ammonium disinfectants such as benzalkonium chloride (BAC) into aquatic systems can trigger several physiological responses in environmental microorganisms. In this study, we isolated a less-susceptible strain of Aeromonas hydrophila to BAC, designated as INISA09, from a wastewater treatment plant in Costa Rica. We characterized its phenotypic response upon exposure to three different concentrations of BAC and characterized mechanisms related to its resistance using genomic and proteomic approaches. The genome of the strain, mapped against 52 different sequenced A. hydrophila strains, consists of approximately 4.6 Mb with 4,273 genes. We found a massive genome rearrangement and thousands of missense mutations compared to the reference strain A. hydrophila ATCC 7966. We identified 15,762 missense mutations mainly associated with transport, antimicrobial resistance, and outer membrane proteins. In addition, a quantitative proteomic analysis revealed a significant upregulation of several efflux pumps and the downregulation of porins when the strain was exposed to three BAC concentrations. Other genes related to membrane fatty acid metabolism and redox metabolic reactions also showed an altered expression. Our findings indicate that the response of A. hydrophila INISA09 to BAC primarily occurs at the envelop level, which is the primary target of BAC. Our study elucidates the mechanisms of antimicrobial susceptibility in aquatic environments against a widely used disinfectant and will help better understand how bacteria can adapt to biocide pollution. To our knowledge, this is the first study addressing the resistance to BAC in an environmental A. hydrophila isolate. We propose that this bacterial species could also serve as a new model to study antimicrobial pollution in aquatic environments

Draft Genome Sequence of an Escherichia coli Strain Harboring blaCTX-M-115, blaCMY-2, Aminoglycoside, Tetracycline, and Sulfonamide Resistance Genes, Isolated from a Costa Rican Wastewater Treatment Plant

We report the draft genome sequence of the multidrug-resistant Escherichia coli strain PTA A1517-5, isolated from a wastewater treatment plant in Costa Rica. The genome consists of 4,927,375 bp with a GC content of 50.57% and a total of 4,853 genes. This strain harbors blaCTX-M-115, blaCMY-2, aminoglycoside, tetracycline, and sulfonamide resistance genes.Universidad de Costa Rica/[]/UCR/Costa RicaServicio Nacional de Salud Animal/[]/SENASA/Costa RicaMinisterio de Agricultura y Ganadería/[]//Costa RicaCentro Nacional de Alta Tecnología/[]/CeNAT/Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias de la Salud::Instituto de Investigaciones en Salud (INISA

Fecal contamination of the superficial water of the microbasin of Rio Purires, Costa Rica, 2010-2011

La contaminación fecal de las aguas superfciales es un problema importante para la salud pública, dada la transmisión de microorganismos patógenos. Se estima que las poblaciones ubicadas cerca de costas, ríos o lagos con elevada contaminación fecal, tienen mayor riesgo de desarrollar enfermedades infecciosas gastrointestinales. En esta investigación se analizó durante un año, la contaminación fecal en las aguas superfciales de la microcuenca del río Purires, ubicada en una zona de alta densidad poblacional en Costa Rica. En el 100% de las muestras se detectó contaminación fecal, siendo el punto de muestreo 3 el que mostró los niveles más altos, en promedio 2,2 x 104 Número Más Probable(NMP)/100 mL. Aunque los puntos 1 y 2 presentaron menor contaminación fecal, en promedio 6,4 x 102 NMP/100 mL y 6,3 x 103 NMP/100 mL respectivamente, estos valores indican también mala calidad de las aguas. Con estos resultados se pretende llamar la atención sobre la problemática ambiental de alta contaminación fecal en las aguas superfciales de esta microcuenca. Esta información es un insumo para desarrollar acciones de control sobre las fuentes de contaminación que afectan la calidad de las aguas y por ende, la salud de las poblaciones ubicadas en su cercanía.Fecal contamination of the superfcial waters is an important public health problem due to the presence of pathogenic microorganismsIt has been estimated that populations located close to coasts, rivers of lakes with an elevated fecal contamination have a higher risk of developing communicable gastrointestinal diseases. This investigation analyzed the fecal contamination of the superfcial waters of the microbasin of the Rio Purires, located in a highly populated area of Costa Rica. Fecal contamination was detected in 100% of the samples, and sample point 3 was the one that showed the highest levels, with an average of 2.2 x 104 Most Probable Number (MPN)/100mL. Even thought points 1 and 2 presented a lower fecal contamination, an average of 6.4 x 102 MPN/100mL and 6.3 x 103 MPN/100mL, respectively, these values also indicate low quality water. With these results we intend to alert regarding the problem of a high fecal contamination of superfcial waters of this microbasin. This information is an input for developing control actions over the contamination sources which compromise the quality of water and, therefore, the health of the populations located in its vicinityUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias de la Salud::Instituto de Investigaciones en Salud (INISA

Implementation of two plate count methods for detection of somatic coliphages and contributions to the standard methodologies

Los métodos de recuento en placa capa doble y capa simple de agar, para la cuantifcación de colifagos somáticos en aguas, fueron implementados utilizando como base metodologías estándar. Diferentes variables fueron ensayadas, lo cual permitió la precisión en algunos pasos no incluidos en metodologías estándares. De los hallazgos de mayor importancia, se exponen las consecuencias de utilizar un cultivo de Escherichia coli excesivamente concentrado y se describe la obtención de un cultivo en fase logarítmica en solo 4 horas de incubación, ajustando la concentración a una densidad óptica de 0,3 a 600nm (3,1 x 108 UFC/ mL), o a un McFarland 1 (3,0 x108 UFC/ mL). Se determinó que los controles de colifagos deben ser almacenados a -70 °C para reducir su degradación y que se deben evitar cantidades superiores a 20 mL de mezcla de reacción por plato de Petri, para reducir las burbujas que pueden interferir con la lectura de unidades formadoras de placas (UFP). Se demostró que los colifagos de las muestras de agua pueden almacenarse 48 horas a 4 °C sin que sufran degradación y que en las muestras con altas concentraciones de colifagos no se observa UFP porque se da una lisis confluente de la capa bacteriana. No se encontraron diferencias signifcativas en la recuperación de colifagos al utilizar un método u otro, pero dichos métodos deben ser evaluados por medio de controles, antes de aplicarlos directamente en el análisis de muestras de agua.Two plate count methods, double layer and single layer of agar for quantifcation of somatic coliphages in water, were implemented using standard methodologies. Several variables were tested and provided valuable information that was not included in standard methodologies. The most important fndings are described, such as the effect of using an excessively concentrated culture of E. coli and production of a log phase culture in only 4 hours of incubation, adjusting the concentration to an optical density of 0.3 at 600 nm (3.1 x 108 CFU / mL), or to McFarland 1 (3.0 x 108 CFU / mL). It was determined that coliphages controls must be stored at -70 °C to reduce its degradation. Quantities of reaction mixture exceeding 20 mL per Petri dish must be avoided to prevent interfere with bubbles during the counting of plate forming units (PFU). It was demonstrated that coliphages isolated from water samples can be stored for 48 hours at 4 °C without any degradation, and PFU are not observed in samples with high concentrations of coliphages, because a confluent lysis of the bacterial layer. There was no signifcant difference in the recovery of coliphages using doble layer or single layer methods, but such methods should be evaluated by means of controls, before applying them directly in the analysis of water samplesUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias de la Salud::Instituto de Investigaciones en Salud (INISA

Características físicas, químicas y microbiológicas del agua subterránea en Los Chiles, Costa Rica, y su asociación con el uso del suelo

“Physical, chemical, and microbiological characteristics of groundwater in Los Chiles, Costa Rica, and its association with land use”. Introduction: Los Chiles has one of the lowest Social Progress Indexes in Costa Rica. The inhabitants drink untreated groundwater from an aquifer across the Nicaragua-Costa Rica border. Objective: To characterize water quality and possible associations with land use. Methods: We collected six water samples from wells during the dry and rainy seasons in 2019 and applied standard tests. Results: Grasslands and bare ground cover larger areas than other land uses. The water is calcic-bicarbonate type, and its physical-chemical values are acceptable, we did not detect Escherichia coli in any sample, while we only detected fecal coliforms in La Trocha. Conclusion: If treated to eliminate coliforms and protected from other effects of human activity, this water will be optimal for human consumption.Introducción: Los Chiles tiene uno de los índices de progreso social más bajos de Costa Rica. Los habitantes beben agua subterránea no tratada de un acuífero que atraviesa la frontera entre Nicaragua y Costa Rica. Objetivo: Caracterizar la calidad del agua y posibles asociaciones con el uso de la tierra. Métodos: Recolectamos seis muestras de agua de pozos durante las temporadas seca y lluviosa en 2019 y aplicamos pruebas estándar. Resultados: Los pastizales y el suelo descubierto cubren áreas más grandes que otros usos del suelo. El agua es del tipo calcio-bicarbonato, y sus valores físico-químicos son aceptables, no detectamos Escherichia coli en ninguna muestra, mientras que coliformes fecales sólo en La Trocha. Conclusión: Si se trata para eliminar los coliformes y se protege de otros efectos de la actividad humana, esta fuente será óptima para el consumo humano