Profiling antimicrobial tolerance by planktonic, biofilms and biofilm-released cells of Staphylococcus epidermidis

Microbiotec'17 - Congress of Microbiology and Biotechnology 2017Background Worldwide, Staphylococcus epidermidis has been recognized as leading cause of several clinically relevant infections, especially in neonates and immunocompromised patients. Its ability to form biofilms, particularly in the surface of indwelling medical devices, is the primary cause of healthcar e associated infections. On the last stage of biofilm lifecycle - disassembly, cells are released to the surrounding environment, being able to spread the infection and cause systemic diseases. These cells may be defined as biofilm-released cells (Brc). It is well known that planktonic cells (PLA) are more susceptible to antibiotics than biofilm cells (BF). So far, little is known regarding Brc tolerance to antibiotics. The main goal of this work was to compare the susceptibility of Brc, PLA and BF of S. epidermidis clinical isolates, to 10 distinct antibiotics. Method Brc, PLA and BF cells were obtained using a previously developed method (França et al, 2016), with different S. epidermidis clinical isolates. The susceptibility of all populations of S. epidermidis 9142 to peak serum concentrations (PSC) of Dicloxacillin, Imipenem, Teicoplanin, Vancomycin, Ciprofloxacin, Rifampicin, Erythromycin, Gentamicin, Linezolid and Tetracycline was assessed after 2 hours of incubation, by CFU counting. Furthermore, 11 additional isolates were studied upon incubation with PSC of Vancomycin, to determine whether the results are transversal to distinct isolates among the same species. Results & Conclusions Our results demonstrated that Brc present a distinct tolerance profile when exposed to some antibiotics. While studying isolate 9142, Brc had a distinct tolerance phenotype with 6 out of 10 antibiotics. Regarding vancomycin assays, Brc presented an intermediate susceptibility to vancomycin when compared with other po pulations with 11 out of 12 isolates. Thus, this study outlines the impact of Brc on pathogenesis by demonstrating that the metabolic state and cell physiology of Brc present a distinct antibiotic tolerance profile, and might influence antimicrobial therapies against Staphylococcal infections(FCT) by the strategic project of UID/BIO/04469/2013 and by BioTecNorte operation (NORTE-01-0145-FEDER-000004) funded by European Regional Development Fund under the scope of Norte2020info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Biofilm released cells can easily be obtained in a fed-batch system using ica+ but not with ica- isolates

Supplemental information for this article can be found online at http://dx.doi.org/10.7717/peerj.9549#supplemental-information.Staphylococcus epidermidis is one of the major opportunistic bacterial pathogens in healthcare facilities, mainly due to its strong ability to form biofilms in the surface of indwelling medical devices. To study biofilms under in vitro conditions, both fed-batch and flow systems are widely used, with the first being the most frequent due to their low cost and ease of use. Aim To assess if a fed-batch system previously developed to obtain biofilm released cells (Brc) from strong biofilm producing S. epidermidis isolates could also be used to obtain and characterize Brc from isolates with lower abilities to form biofilms. Methodology The applicability of a fed-batch system to obtain Brc from biofilms of 3 ica+ and 3 ica isolates was assessed by quantifying the biofilm and Brc biomass by optical density (OD) and colony-forming units (CFU) measurements. The effect of media replacement procedures of fed-batch systems on the amount of biofilm was determined by quantifying the biofilm and biofilm bulk fluid, by CFU, after consecutive washing steps. Results The fed-batch model was appropriate to obtain Brc from ica+ isolates, that presented a greater ability to form biofilms and release cells. However, the same was not true for ica isolates, mainly because the washing procedure would physically remove a significant number of cells from the biofilm. Conclusions This study demonstrates that a fed-batch system is only feasible to be used to obtain Brc from S. epidermidis when studying strong and cohesive biofilm-forming isolates.This study was supported by the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) under the scope of the strategic funding of UIDB/04469/2020 and by BioTecNorteoperation (NORTE-01-0145-FEDER-000004) funded by European Regional DevelopmentFund under the scope of Norte2020 - Programa Operacional Regional do Norte. Thefunders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, orpreparation of the manuscript.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Influence of socioeconomic factors in overweight and obesity in the Portuguese population in 2014

O excesso de peso e a obesidade afetam mais de metade da população mundial e a sua distribuição é condicionada por fatores de ordem biológica, comportamental e socioeconómica. Neste estudo é reportada a associação entre grupo etário, quintil de rendimento e nível de escolaridade e as prevalências de excesso de peso e obesidade na população portuguesa em 2014. Foram utilizados os dados da amostra (n=18204) do Inquérito Nacional de Saúde de 2014. As prevalências de excesso de peso e de obesidade tiveram por base o cálculo do Índice de Massa Corporal. Foi feita uma análise estratificada por sexo, utilizando um modelo de regressão logística multinominal considerando as covariáveis grupo etário, quintil de rendimento e nível de escolaridade. Constatou-se que a idade é um fator de risco para ambos os sexos. O nível de escolaridade também se encontra associado ao excesso de peso e obesidade, especialmente no sexo feminino, dado que as mulheres com ensino superior apresentam um menor risco de desenvolver excesso de peso (RRR=0,41, IC95%: 0,28-0,59) e obesidade (RRR=0,19, IC95%: 0,12-0,31), comparativamente às mulheres com ensino pré-escolar. Um maior nível de escolaridade é um fator protetor no excesso de peso e obesidade. A longo prazo, devem ser consideradas abordagens holísticas e intersectoriais na prevenção destas condições de saúde, nomeadamente através do aumento do nível de escolaridade da população.More than half of the world population is overweight or obese. Biological, behavioural and socioeconomic factors contribute to its distribution. This study reports the association between overweight and obesity prevalence and age group, income and education in the Portuguese population in 2014. Data from the National Health Survey 2014 sample was used (n=18204). Overweight and obesity prevalence was estimated according to the Body Mass Index. Statistical analysis was stratified by sex and a logistic regression model was applied for age group, income and education levels. Age is a risk factor for both genders. We found education to be associated with overweight and obesity for women. Women with higher education have less risk to be overweight (RRR=0,41 IC95%: 0,28-0,59) and obese (RRR=0,19, IC95%: 0,12-0,31) than women with any education level. Higher education levels are protective in overweight and obesity. Holistic and intersectorial approaches in policy planning might contribute to prevent that health condition. For the long term, may be worthwhile to consider raising educational levels within the population

Pesticides toxicity study using small mammals as bioindicators: comparison between conventional and biological agriculture

Tese de mestrado. Biologia (Biologia Humana e Ambiente). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2011A poluição ambiental induzida por substâncias químicas é considerada um grave problema a nível mundial e o uso generalizado de pesticidas é, talvez, o tipo de poluição química mais preocupante da actualidade, afectando todo o planeta, incluindo a saúde humana. A agricultura é uma importante actividade na economia de muitos países, mas é, ao mesmo tempo, a grande responsável pelo aumento do consumo de pesticidas a que temos vindo a assistir, ao longo dos tempos. Em Portugal, de acordo com o Eurostat, aproximadamente 17000 toneladas de pesticidas foram vendidos em 2008, contrastando com menos de 13000 toneladas vendidas em 1997. Pode considerar-se que os pesticidas são uma ferramenta económica, eficiente e racional no controlo de pragas pois, teoricamente, são desenvolvidos através de processos de regulamentação muito rígidos para que funcionem com segurança e mínimo impacto na saúde humana e no ambiente. No entanto, a maioria das vezes, os estudos publicados não estão em concordância com este facto e surgem, cada vez mais, preocupações relativamente aos riscos para saúde, decorrentes não só da exposição ocupacional aos pesticidas, mas também da exposição a resíduos destes químicos, presentes nos alimentos, que vão atingir toda a população. Consequentemente, nos últimos anos, procuram-se alternativas viáveis ao uso de pesticidas e a agricultura biológica pode ser uma opção a considerar. De facto, este tipo de agricultura não usa qualquer tipo de produto químico, sendo baseada na utilização de inimigos naturais para o combate de pragas. Todavia, esta prática é muito controversa, pois parece não ter ainda o potencial para responder a uma produção em massa, necessária para alimentar toda a humanidade. Assim, é essencial que se faça mais investigação nesta área de forma a entender as verdadeiras potencialidades, constrangimentos e limitações desta prática, que pode ser a chave para a resolução do grande problema do uso de pesticidas. O Mancozeb é um dos fungicidas mais usados a nível mundial, principalmente devido à sua baixa toxicidade aguda para os mamíferos e escassa permanência no meio ambiente. Apesar disto, o Mancozeb, principalmente através de um dos seus produtos de degradação, a etilenotiureia (ETU), tem efeitos toxicológicos ao nível da tiróide, sistema imunitário, reprodutivo e nervoso. Para além disto, o Mancozeb parece ter actividade mutagénica, teratogénica e ainda carcinogénica, tendo-se verificado que induz uma variedade de tumores de diferentes origens em ratos, após uma exposição crónica. Há ainda a referir que o manganês (Mn), constituinte deste pesticida, também é um agente mutagénico comprovado, causando danos no material genético. Apesar de tudo isto, o Mancozeb está incluído na lista (Anexo I da directiva 91/414/EEC, 1991) de substâncias activas consideradas aceitáveis, tendo em conta o seu impacto no ambiente, saúde animal e humana, sendo o seu uso legalmente autorizado na formulação de pesticidas dentro da Comunidade Europeia. A avaliação ambiental da toxicidade dos pesticidas pode ser feita através da utilização de pequenos mamíferos roedores, que vivem nos campos, uma vez que estes são bons bioindicadores, acumulando um vasto espectro de poluentes presentes nos ecossistemas. Particularmente em relação aos pesticidas, existem já algumas correlações significativas entre exposição e a ocorrência de danos genéticos nestes animais. Por outro lado, estes animais têm a vantagem de ter grandes semelhanças genéticas e fisiológicas com os humanos, permitindo a extrapolação dos efeitos dos pesticidas. Assim, o principal objectivo deste trabalho foi avaliar a toxicidade dos pesticidas, in situ, comparando o estado de saúde de duas espécies de roedores (Mus spretus e Apodemus sylvaticus), provenientes de uma zona de agricultura convencional em contraste com os de uma zona de agricultura biológica. Para isto, foi necessária a colaboração dos agricultores em causa, que se mostraram sempre disponíveis, e forneceram toda a informação necessária. Assim, o agricultor responsável pelo campo de agricultura biológica garantiu que não eram usados quaisquer tipos de substâncias químicas, tratando-se de uma zona que sofreu conversão há cerca de 5 anos. Da agricultura convencional foi fornecida uma lista de pesticidas usados, onde os insecticidas organofosforados, carbamatos, juntamente com alguns EDBCs eram os principais grupos químicos de pesticidas usados. Para além disto, o agricultor da zona convencional informou que mais de 50% das aplicações eram baseadas num fungicida EDBC, o Mancozeb, sendo então este o pesticida maioritariamente aplicado. Depois de capturados e sacrificados, os animais foram avaliados do ponto de vista morfofisiológico, através das medidas biométricas, peso relativo dos órgãos internos e parâmetros hematológicos. Foram ainda sujeitos a três testes de forma a avaliar os danos ao nível do material genético: ensaio do cometa nos linfócitos, teste dos micronúcleos na medula óssea e teste das anomalias nos espermatozóides. Para além disto, foi feita a determinação da actividade da acetilcolinesterase no cérebro, que é um biomarcador da exposição a insecticidas organofosforados e carbamatos, e a quantificação do manganês (Mn) no fígado, que pode servir para avaliar a exposição ao Mancozeb, uma vez que este metal entra na sua constituição. Foi, ainda, iniciada uma análise molecular no intuito de determinar polimorfismos do gene CYP1A1, que está envolvido no processo de desintoxicação de agentes xenobióticos, como os pesticidas. Como resultado, o presente estudo demonstrou claramente que a exposição a uma mistura de pesticidas, onde o Mancozeb representa mais de 50% dessa mistura, tem a capacidade de causar danos genéticos em pequenos mamíferos, avaliados pelos ensaios do cometa, micronúcleos e anomalias nos espermatozóides. Para além disto, de forma a provar que, de facto, o Mancozeb era o agente genotóxico em causa, foi feita a quantificação do manganês no fígado dos animais, através da técnica de Espectrofotometria de Absorção Atómica com Câmara de Grafite. Assim, concluiu-se que os animais de ambas as espécies da zona da agricultura convencional, expostos a pesticidas, com maiores níveis de danos genéticos, tinham também maiores níveis de Mn no fígado, comparativamente aos animais da zona de agricultura biológica. Ou seja, o Mancozeb, sendo a fonte destes níveis de Mn mais elevados, será o agente genotóxico em causa. Por outro lado, foi feita a avaliação da actividade do enzima acetilcolinesterase, no cérebro, para despistar possíveis efeitos de insecticidas organofosforados e carbamatos, que também podiam ser a causa das diferenças nos danos genéticos encontrados entre as duas zonas analisadas. No entanto, verificou-se que não havia diferenças significativas nos valores da actividade deste enzima, entre os animais das duas zonas, que pudessem justificar os valores superiores de danos genéticos encontrados na zona de agricultura convencional. Foi ainda feita uma análise morfofisiológica para verificar se os animais expostos aos pesticidas tinham esses parâmetros alterados, mas apenas os baços aumentados foram reveladores da infecção provocada pela exposição aos pesticidas. Por outro lado, foi feita uma análise genética preliminar, no intuito de encontrar polimorfismos no gene CYP1A1, mas não foi possível conclui-la e, futuramente, será necessário continuar esta abordagem molecular do estudo. Tendo em conta as diferentes sensibilidades das duas espécies bioindicadoras analisadas, este estudo mostra como é importante usar pelo menos duas espécies simpátricas para detectar a presença de agentes genotóxicos e utilizar vários testes de avaliação dos danos genéticos, porque a variabilidade em espécies selvagens é bastante mais elevada relativamente a animais de laboratório. Por outro lado, verificou-se que, de facto, a quantificação do Mn, tem potencial para ser um biomarcador da exposição e este tipo de pesticidas, que têm metais na sua constituição. Este estudo fornece ainda valores de referência para os biomarcadores utilizados em estudos futuros e demonstra como M. spretus e Apodemus sylvaticus são duas espécies indicadas para serem usadas como bioindicadores de poluição provocada pelos pesticidas. Concluindo, o presente estudo demonstra que a prática agrícola convencional representa um maior risco genotóxico comparativamente à agricultura biológica e contribuiu para alertar acerca dos efeitos prejudiciais que advêm da exposição aos pesticidas a longo prazo, particularmente, da exposição ao Mancozeb, que é um pesticida de uso legalmente autorizado na Comunidade Europeia. Apesar de vários estudos indicarem uma elevada toxicidade do Mancozeb, este continuará a ser um dos pesticidas mais usados no mundo, devido á sua eficácia, baixo custo e baixa persistência no ambiente relativamente a outros pesticidas. Assim, grande parte da população vai continuar a ser exposta e a problemática dos seus efeitos a longo prazo continuará a existir, enquanto não forem feitos investimentos na descoberta de alternativas ao uso de pesticidas.Pesticides are widely used for pest control in conventional agriculture, despite their negative impacts. Biological agriculture can represent a valuable option, avoiding the use of pesticides, but it does not appear to have the potential to respond to the mass production of food to feed humanity. Mancozeb is a widely used fungicide mainly because of its low acute toxicity in mammals and scarce persistence in the environment. However, it has been considered a multipotent carcinogen, mutagenic and possibly teratogenic in a longterm exposure context. Small mammals can be used as bioindicators of environmental toxicity of pesticides, accumulating a wide spectrum of pollutants, and significant correlations between pesticides and genetic damage in free-living rodents have already been detected. The main aim of this study was the in situ assessment of pesticide toxicity, using two small mammals’ species (Mus spretus and Apodemus sylvaticus) from a conventional agriculture (CA) versus a biological agriculture (BA) zone. It was found that exposure to a mixture of pesticide, where Mancozeb represents more than 50% of that mixture, has the ability to cause DNA damage in small mammals, assessed by comet, micronucleus and sperm abnormality assays. Moreover, both species from CA zone, exposed to pesticides, with greater genetic damage, have also greater levels of Manganese. Thus, considering that Mancozeb is the widely used pesticide in the CA zone, we can conclude that this pesticide will be the source of the highest levels of manganese found in small mammals and it is the genotoxic agent at issue. Moreover, acetylcholinesterase activity revealed that organophosphates and carbamates insecticides also applied are not involved in that genotoxic action. In conclusion, the present work contributes to alert about hazard effects resulting from pesticide exposure, particularly Mancozeb, a pesticide legally authorized for use in European community

Ambient particulate matter exposure interacts with abdominal obesity to increase blood triglycerides

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Does mazEF have a role in S. epidermidis biofilm dormancy?

Introduction: S. epidermidis is one of the main causes of nosocomial infections associated with the use of medical devices, due to its ubiquitous presence in human skin and mucosae and capacity to form biofilms. Biofilms are a major concern in healthcare systems, since they present higher antimicrobial tolerance and ability to evade host immune defenses, leading to recurrent and relapsing infections. Moreover, the presence of dormant bacteria in biofilms increases their pathogenicity, by decreasing the effectiveness of both host immune response and antimicrobial therapy. Hypothesis and aims: It was earlier found that a gene encoding a protein of the mazEF complex was upregulated in S. epidermidis biofilms with induced dormancy. Herein, we proposed to study the role of mazEF system in S. epidermidis biofilms dormancy. Methodology: S. epidermidis strain 1457 was used to construct a mazEF mutant and its respective complemented strain. Then, we studied the influence of mazEF in biofilms dormancy, by assessing the number of viable and culturable cells and the optical density (OD) of the biofilms, under induced (excess glucose) or prevented (addition of MgCl2) dormancy conditions. Results: All S. epidermidis populations tested (wild type, mazEF mutant and complemented strains) showed a higher ratio of cultivable/live cells when dormancy was prevented, comparing to the dormant state. The mutant strain showed the higher ratio of cultivable/live cells in the dormancy state. Conclusion: Dormancy affects the number of cultivable cells in biofilms, despite maintaining the number of total cells of the biofilm, as well as its OD. MazEF seems to impact biofilm dormancy, since the most significant difference in the number of cultivable cells between the two conditions was found in the mutant strain.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Preliminary studies on the susceptibility of Staphylococcus epidermidis biofilm-released cells to antibiotics and ability to survive in the presence of human blood

Worldwide, the formation of bacterial biofilms on the surface of medical devices is a major concern in health care systems due to their high tolerance to antibiotics and ability to evade the host immune system. Biofilm lifecycle involves three stages: 1) adhesion, 2) accumulation and maturation and 3) biofilm disassembly. Biofilm disassembly, in which cells from the biofilm are released to other sites, is thought to be one of the major causes of the emergence of serious complications such as sepsis and embolic events of endocarditis, as observed in S. epidermidis biofilm infections. Despite the clinical relevance of these cells, little is known about the phenotypic changes that occur after being released from the biofilm. To overcome this lack of knowledge, we performed a series of in vitro assays aiming to compare the susceptibility of planktonic, biofilms and biofilm-released cells to several antibiotics. In addition, the ability of these populations to evade circulating immune cells was also addressed. Interestingly, our results showed that biofilm-released cells presented a different phenotype when exposed to some antibiotics. However, regarding the ability to evade the circulating immune cells, no significant differences among the distinct populations were observed. Thus, these findings indicate that biofilm-released cells present a distinct antimicrobial tolerance that should be investigated in depth, in order to proficiently target, prevent and treat S. epidermidis biofilm-related infections

results from the link between the Portuguese Health Examination Survey and air quality data

Copyright © 2023 Sociedade Portuguesa de Cardiologia. Publicado por Elsevier España, S.L.U. All rights reserved.INTRODUCTION AND OBJECTIVES: High blood pressure (BP) remains a major modifiable cardiovascular (CV) risk factor. Several epidemiologic studies have been performed to assess the association between air pollution exposure and this CV risk factor but results remain inconsistent. This study aims to estimate the effect of short-term PM10 exposure (average previous three-day concentration) on diastolic (DBP) and systolic (SBP) blood pressure values of the resident mainland Portuguese population. METHODS: Our study was based on available DBP and SBP data from 2272 participants from the first Portuguese Health Examination Survey (INSEF, 2015) living within a 30 km radius of at least one air quality monitoring station, with available measurements of particulate matter with an aerodynamic equivalent diameter ≤10 μm (PM10). We used data from the air quality monitoring network of the Portuguese Environment Agency to obtain the individual allocated PM10 concentrations. Generalized linear models were used to assess the effect of PM10 exposure on DBP and SBP values. RESULTS: No statistically significant association was found between PM10 exposure and both DBP and SBP values (0.42% DBP change per 10 μg/m3 of PM10 increment (95% confidence interval (CI): -0.85; 1.70) and 0.47% SBP change per 10 μg/m3 of PM10 increment (95% CI: -0.86; 1.79)). Results remain unchanged after restricting the analysis to hypertensive or obese participants or changing the PM10 assessment methodology. CONCLUSIONS: In view of the PM10 levels observed in 2015, our results suggests that exposure to PM10 concentrations have a small or no effect on the blood pressure values. Other air pollutants and mixtures of pollutants that were not included in our study should considered in future studies.publishersversionpublishe

Hospitalization risk due to respiratory illness associated with genetic variation at IFITM3 in patients with influenza A(H1N1)pdm09 infection: a case-control study

Recent studies suggest an association between the Interferon Inducible Transmembrane 3 (IFITM3) rs12252 variant and the course of influenza infection. However, it is not clear whether the reported association relates to influenza infection severity. The aim of this study was to estimate the hospitalization risk associated with this variant in Influenza Like Illness (ILI) patients during the H1N1 pandemic influenza. A case-control genetic association study was performed, using nasopharyngeal/oropharyngeal swabs collected during the H1N1 pandemic influenza. Laboratory diagnosis of influenza infection was performed by RT-PCR, the IFITM3 rs12252 was genotyped by RFLP and tested for association with hospitalization. Conditional logistic regression was performed to calculate the confounder-adjusted odds ratio of hospitalization associated with IFITM3 rs12252. We selected 312 ILI cases and 624 matched non-hospitalized controls. Within ILI Influenza A(H1N1)pdm09 positive patients, no statistical significant association was found between the variant and the hospitalization risk (Adjusted OR: 0.73 (95%CI: 0.33–1.50)). Regarding ILI Influenza A(H1N1)pdm09 negative patients, CT/CC genotype carriers had a higher risk of being hospitalized than patients with TT genotype (Adjusted OR: 2.54 (95%CI: 1.54–4.19)). The IFITM3 rs12252 variant was associated with respiratory infection hospitalization but not specifically in patients infected with Influenza A(H1N1)pdm09

Virulence factors in coagulase-negative staphylococci

Coagulase-negative staphylococci (CoNS) have emerged as major pathogens in healthcare-associated facilities, being S. epidermidis, S. haemolyticus and, more recently, S. lugdunensis, the most clinically relevant species. Despite being less virulent than the well-studied pathogen S. aureus, the number of CoNS strains sequenced is constantly increasing and, with that, the number of virulence factors identified in those strains. In this regard, biofilm formation is considered the most important. Besides virulence factors, the presence of several antibiotic-resistance genes identified in CoNS is worrisome and makes treatment very challenging. In this review, we analyzed the different aspects involved in CoNS virulence and their impact on health and food.: V.G. and N.L. acknowledge the FCT fellowship, respectively, SFRH/BD/13145/2017 and SFRH/BD/136998/2018.info:eu-repo/semantics/publishedVersio