Potential of Klebsiella oxytoca for 1,3-propanediol production from glycerol under excess substrate conditions

Glycerol, a by-product of biodiesel, is a source of carbon for the bioproduction of chemical intermediates with high commercial value, such as 1,3-propanediol. One strain of Klebsiella oxytoca, isolated from soil samples, was tested to determine its potential to produce 1,3-propanediol through fermentation of a glycerol solution, under excess substrate conditions. The microbial growth curve was evaluated by optical density reading using a spectrophotometer (600 nm), while glycerol consumption and concentration of the products were determined by high performance liquid chromatography (HPLC) with HPX 87H column (BioRad). Formate, 3-hydroxypropionaldehyde and ethanol were produced in the early hours of fermentation. The increased rate of glycerol consumption and the formation of 1,3-propanediol coincides with formate degradation. This indicates that formate degradation likely works as an alternative means to generate part of the nicotine adenine dinucleotide (NADH) used by the 1,3-propanediol-dehydrogenase enzyme. Yield in mole of product per 100 mol of substrate reached 48.5, which is higher than that of previously investigated K. oxytoca strains.Keywords: Klebsiella oxytoca, glycerol, fermentation, 1,3-propanediol, biodiese

IL-33 contributes to sepsis-induced long-term immunosuppression by expanding the regulatory T cell population

Patients who survive sepsis can develop long-term immune dysfunction, with expansion of the regulatory T (Treg) cell population. However, how Treg cells proliferate in these patients is not clear. Here we show that IL-33 has a major function in the induction of this immunosuppression. Mice deficient in ST2 (IL-33R) develop attenuated immunosuppression in cases that survive sepsis, whereas treatment of naive wild-type mice with IL-33 induces immunosuppression. IL-33, released during tissue injury in sepsis, activates type 2 innate lymphoid cells, which promote polarization of M2 macrophages, thereby enhancing expansion of the Treg cell population via IL-10. Moreover, sepsis-surviving patients have more Treg cells, IL-33 and IL-10 in their peripheral blood. Our study suggests that targeting IL-33 may be an effective treatment for sepsis-induced immunosuppression

Author Correction:A consensus protocol for functional connectivity analysis in the rat brain

International audienceNo abstract availabl

A consensus protocol for functional connectivity analysis in the rat brain

Task-free functional connectivity in animal models provides an experimental framework to examine connectivity phenomena under controlled conditions and allows for comparisons with data modalities collected under invasive or terminal procedures. Currently, animal acquisitions are performed with varying protocols and analyses that hamper result comparison and integration. Here we introduce StandardRat, a consensus rat functional magnetic resonance imaging acquisition protocol tested across 20 centers. To develop this protocol with optimized acquisition and processing parameters, we initially aggregated 65 functional imaging datasets acquired from rats across 46 centers. We developed a reproducible pipeline for analyzing rat data acquired with diverse protocols and determined experimental and processing parameters associated with the robust detection of functional connectivity across centers. We show that the standardized protocol enhances biologically plausible functional connectivity patterns relative to previous acquisitions. The protocol and processing pipeline described here is openly shared with the neuroimaging community to promote interoperability and cooperation toward tackling the most important challenges in neuroscience

The role of broad-range polymerase chain reaction (PCR) in the etiologic diagnosis of sepsis

A sepse é responsável por uma alta taxa de internação hospitalar e morbimortalidade. Devido à gravidade do quadro clínico e às limitações dos métodos tradicionais para identificação e isolamento bacteriano, é recomendado o início empírico de antimicrobiano(s) de largo espectro. O desenvolvimento da biologia molecular, particularmente da reação em cadeia da polimerase (PCR), tornou possível o diagnóstico rápido de agentes infecciosos. Entretanto, devido à diversidade dos possíveis agentes etiológicos na sepse, a utilização da PCR com primers específicos para cada agente se torna pouco prática. Com a PCR de largo espectro é possível que em uma só reação se identifique qualquer bactéria, possibilitando um tratamento precoce e direcionado. Desta forma, este trabalho teve como objetivo avaliar o papel da PCR de largo espectro no diagnóstico etiológico de pacientes com sepse e a comparação desta técnica com os métodos tradicionais de cultura. Foram incluídos 74 pacientes com diagnóstico de sepse atendidos na Unidade de Emergência do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto USP e 14 voluntários sadios. Foi realizada a extração do DNA do soro, plasma e buffy-coat dos pacientes, seguida da realização da PCR de largo espectro com dois diferentes pares de primers, e sequenciamento das amostras positivas. Dos 74 pacientes, 39 (53%) eram homens; a média de idade foi 55 ± 19 anos; 37 (50%) tiveram sepse grave e 37 (50%) choque séptico; e a mortalidade foi 51%. A maioria das infecções primárias teve origem respiratória (66%), seguida de infecções gênito-urinárias (20%). A hemocultura foi positiva em 22 (30%) pacientes, e sua positividade foi significativamente maior em pacientes mais velhos (p< 0,05) e com valores mais altos de proteína C reativa (CRP) (p< 0,05). A PCR de largo espectro foi positiva em 44 (59%) pacientes considerando os dois pares de primers, sendo sua positividade significativamente maior que a da hemocultura (p< 0,001). Para o par Bak11W/Bak2 ela foi positiva em 25 (34%) pacientes, e para o par Taf/Tar, em 29 (39%) pacientes. Em relação às frações do sangue, amostras de 24 pacientes foram positivas na fração soro; 22 na fração plasma; e 18 na fração buffy-coat. Nenhuma característica clínica ou demográfica dos pacientes influenciou a positividade da PCR de largo espectro. A PCR de largo espectro foi negativa em todas as frações do sangue dos voluntários sadios. A sensibilidade, especificidade, valor preditivo positivo e valor preditivo negativo da PCR foram 59%, 100%, 100% e 32%, respectivamente. Em 40 (54%) pacientes os resultados da PCR e hemocultura foram concordantes. O coeficiente de concordância kappa obtido foi 0,147 (p = 0,131). Em relação ao sequenciamento, em 21 amostras de 16 pacientes foi possível identificar um agente etiológico. As bactérias mais detectadas foram Escherichia coli (3), Enterococcus sp. (2), Staphylococcus sp. (2) e Ralstonia sp. (2). Em apenas dois pacientes as amostras tiveram a mesma espécie bacteriana detectada na hemocultura e PCR de largo espectro (E. coli e Streptococcus pneumoniae). Em resumo, a PCR de largo espectro foi mais sensível do que a hemocultura na identificação bacteriana em pacientes com sepse atendidos em um Hospital de EmergênciaSepsis is responsible for a high rate of hospitalization and mortality. Due to the severity of clinical presentation and limitation of traditional methods for bacterial identification and isolation, it is recommended to initiate empirically broad-spectrum antimicrobial treatment. The development of molecular biology, particularly the polymerase chain reaction (PCR), enabled to realize a rapid diagnosis of infectious agents. However, due to the diversity of possible etiologic agents in sepsis, the use of PCR with specific primers for each agent becomes impractical. With the broad-range PCR, it is possible, in a single reaction, to identify any bacteria, allowing an early and directed treatment. Thus, this study aimed to evaluate the role of broad-range PCR in the etiologic diagnosis of patients with sepsis and compare this technique with traditional methods of culture. Seventy-four patients with sepsis admitted to the Emergency Unit of Clinical Hospital of Ribeirão Preto Medical School USP and 14 controls were included in the study. DNA from serum, plasma and buffy-coat were extracted from all patients and controls. Broad-range PCR was performed in all samples, followed by DNA sequencing of the amplicons. Out of 74 patients, 39 (53%) were male, mean age was 55 ± 19 years old; 37 (50%) patients had severe sepsis and 37 (50%) septic shock; the mortality rate was 51%. Most of primary infections were from respiratory tract (66%), followed by urinary tract infection (20%). Blood culture was positive in 22 (30%) patients, and its positivity was greater in older patients (p< 0,05) and patients with higher levels of C reactive protein (CRP) (p< 0,05). Broad-range PCR was positive in 44 (59%) patients, when considering both pairs of primers, and was significantly increased compared to blood culture positivity (p< 0,001). Broad-range PCR using Bak11W/Bak2 primers was positive in 25 (34%) patients, and using Taf/Tar primers, in 29 (39%) patients. Related to blood fractions, samples from 24 patients were positive in serum; 22 in plasma fraction; and 18 in buffy-coat. None of clinical and demographic characteristics influenced the broad-range PCR positivity. The sensitivity, specificity, positive predicted value and negative predictive value, when considered healthy persons as negative control, were 59%, 100%, 100% and 32%, respectively. In 40 (54%) patients, blood culture and PCR results were concordant. The concordance coefficient kappa obtained was 0,147 (p = 0,131). Regarding to etiologic agents, in 21 samples, from 16 patients, a bacteria was identified by sequencing. The most common bacteria were Escherichia coli (3), Enterococcus sp. (2), Staphylococcus sp. (2) and Ralstonia sp. (2). In only two patients, the same bacterial species were identified in both, blood culture and broad-range PCR (E. coli e Streptococcus pneumoniae). In conclusion, broad-range PCR was more sensitive than blood culture for bacterial identification in septic patients admitted to an Emergency Uni

The role of broad-range polymerase chain reaction (PCR) in the etiologic diagnosis of sepsis

A sepse é responsável por uma alta taxa de internação hospitalar e morbimortalidade. Devido à gravidade do quadro clínico e às limitações dos métodos tradicionais para identificação e isolamento bacteriano, é recomendado o início empírico de antimicrobiano(s) de largo espectro. O desenvolvimento da biologia molecular, particularmente da reação em cadeia da polimerase (PCR), tornou possível o diagnóstico rápido de agentes infecciosos. Entretanto, devido à diversidade dos possíveis agentes etiológicos na sepse, a utilização da PCR com primers específicos para cada agente se torna pouco prática. Com a PCR de largo espectro é possível que em uma só reação se identifique qualquer bactéria, possibilitando um tratamento precoce e direcionado. Desta forma, este trabalho teve como objetivo avaliar o papel da PCR de largo espectro no diagnóstico etiológico de pacientes com sepse e a comparação desta técnica com os métodos tradicionais de cultura. Foram incluídos 74 pacientes com diagnóstico de sepse atendidos na Unidade de Emergência do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto USP e 14 voluntários sadios. Foi realizada a extração do DNA do soro, plasma e buffy-coat dos pacientes, seguida da realização da PCR de largo espectro com dois diferentes pares de primers, e sequenciamento das amostras positivas. Dos 74 pacientes, 39 (53%) eram homens; a média de idade foi 55 ± 19 anos; 37 (50%) tiveram sepse grave e 37 (50%) choque séptico; e a mortalidade foi 51%. A maioria das infecções primárias teve origem respiratória (66%), seguida de infecções gênito-urinárias (20%). A hemocultura foi positiva em 22 (30%) pacientes, e sua positividade foi significativamente maior em pacientes mais velhos (p< 0,05) e com valores mais altos de proteína C reativa (CRP) (p< 0,05). A PCR de largo espectro foi positiva em 44 (59%) pacientes considerando os dois pares de primers, sendo sua positividade significativamente maior que a da hemocultura (p< 0,001). Para o par Bak11W/Bak2 ela foi positiva em 25 (34%) pacientes, e para o par Taf/Tar, em 29 (39%) pacientes. Em relação às frações do sangue, amostras de 24 pacientes foram positivas na fração soro; 22 na fração plasma; e 18 na fração buffy-coat. Nenhuma característica clínica ou demográfica dos pacientes influenciou a positividade da PCR de largo espectro. A PCR de largo espectro foi negativa em todas as frações do sangue dos voluntários sadios. A sensibilidade, especificidade, valor preditivo positivo e valor preditivo negativo da PCR foram 59%, 100%, 100% e 32%, respectivamente. Em 40 (54%) pacientes os resultados da PCR e hemocultura foram concordantes. O coeficiente de concordância kappa obtido foi 0,147 (p = 0,131). Em relação ao sequenciamento, em 21 amostras de 16 pacientes foi possível identificar um agente etiológico. As bactérias mais detectadas foram Escherichia coli (3), Enterococcus sp. (2), Staphylococcus sp. (2) e Ralstonia sp. (2). Em apenas dois pacientes as amostras tiveram a mesma espécie bacteriana detectada na hemocultura e PCR de largo espectro (E. coli e Streptococcus pneumoniae). Em resumo, a PCR de largo espectro foi mais sensível do que a hemocultura na identificação bacteriana em pacientes com sepse atendidos em um Hospital de EmergênciaSepsis is responsible for a high rate of hospitalization and mortality. Due to the severity of clinical presentation and limitation of traditional methods for bacterial identification and isolation, it is recommended to initiate empirically broad-spectrum antimicrobial treatment. The development of molecular biology, particularly the polymerase chain reaction (PCR), enabled to realize a rapid diagnosis of infectious agents. However, due to the diversity of possible etiologic agents in sepsis, the use of PCR with specific primers for each agent becomes impractical. With the broad-range PCR, it is possible, in a single reaction, to identify any bacteria, allowing an early and directed treatment. Thus, this study aimed to evaluate the role of broad-range PCR in the etiologic diagnosis of patients with sepsis and compare this technique with traditional methods of culture. Seventy-four patients with sepsis admitted to the Emergency Unit of Clinical Hospital of Ribeirão Preto Medical School USP and 14 controls were included in the study. DNA from serum, plasma and buffy-coat were extracted from all patients and controls. Broad-range PCR was performed in all samples, followed by DNA sequencing of the amplicons. Out of 74 patients, 39 (53%) were male, mean age was 55 ± 19 years old; 37 (50%) patients had severe sepsis and 37 (50%) septic shock; the mortality rate was 51%. Most of primary infections were from respiratory tract (66%), followed by urinary tract infection (20%). Blood culture was positive in 22 (30%) patients, and its positivity was greater in older patients (p< 0,05) and patients with higher levels of C reactive protein (CRP) (p< 0,05). Broad-range PCR was positive in 44 (59%) patients, when considering both pairs of primers, and was significantly increased compared to blood culture positivity (p< 0,001). Broad-range PCR using Bak11W/Bak2 primers was positive in 25 (34%) patients, and using Taf/Tar primers, in 29 (39%) patients. Related to blood fractions, samples from 24 patients were positive in serum; 22 in plasma fraction; and 18 in buffy-coat. None of clinical and demographic characteristics influenced the broad-range PCR positivity. The sensitivity, specificity, positive predicted value and negative predictive value, when considered healthy persons as negative control, were 59%, 100%, 100% and 32%, respectively. In 40 (54%) patients, blood culture and PCR results were concordant. The concordance coefficient kappa obtained was 0,147 (p = 0,131). Regarding to etiologic agents, in 21 samples, from 16 patients, a bacteria was identified by sequencing. The most common bacteria were Escherichia coli (3), Enterococcus sp. (2), Staphylococcus sp. (2) and Ralstonia sp. (2). In only two patients, the same bacterial species were identified in both, blood culture and broad-range PCR (E. coli e Streptococcus pneumoniae). In conclusion, broad-range PCR was more sensitive than blood culture for bacterial identification in septic patients admitted to an Emergency Uni

Longitudinal evaluation of inflammatory factors and regulatory T lymphocytes in septic patients

A sepse é descrita como uma disfunção orgânica ameaçadora à vida secundária à resposta desregulada do organismo a uma infecção, e é responsável por uma alta e crescente taxa de internação hospitalar no Brasil e no mundo. Apesar da diminuição da mortalidade ao longo do tempo, efeitos da doença a longo prazo como infecções secundárias e mortes tardias têm sido observadas. A sepse caracteriza-se pela liberação de mediadores inflamatórios e posterior imunossupressão compensatória, e o distúrbio na homeostase pode causar danos às células e órgãos levando a um estado mais grave da doença. Os linfócitos T reguladores (Tregs) são células responsáveis pela tolerância periférica e modulação de processos inflamatórios e são essenciais na imunossupressão observada na sepse. Este trabalho teve por objetivo estudar a relação entre a atividade imunológica (quantificação de Tregs, monócitos e citocinas inflamatórias) e a susceptibilidade a novas infecções e mortalidade em pacientes sépticos admitidos na Unidade de Emergência do HC-FMRP-USP. Foram incluídos 33 pacientes sépticos e 34 controles saudáveis, entre outubro de 2014 e novembro de 2015. Os pacientes foram acompanhados durante a internação na admissão (D0), D2, D7, D14, D21 e D28, e 12 pacientes retornaram para avaliação pelo menos três meses após a alta. Os pacientes tiveram porcentagens de Treg em linfócitos CD4+ elevados em relação aos controles nos momentos D2 e retorno (p = 0,0004), sendo que no D2 pacientes que desenvolveram complicação infecciosa tiveram porcentagens significativamente menores que os que não desenvolveram complicação (p = 0,0015). Além disso, porcentagens altas de Treg na admissão (D0) correlacionaram-se inversamente com o tempo de internação dos pacientes sobreviventes (p = 0,0271). Valores absolutos de Treg nos pacientes estiveram significativamente elevados no retorno em relação à admissão (p = 0,0074). Pacientes no retorno tiveram maior porcentagem de monócitos CD163+ em relação aos controles (p = 0,036). Pacientes na admissão tiveram menor porcentagem demonócitos HLA-DR+ em relação aos controles e aos pacientes no retorno (p = 0,0057). Pacientes tiveram valores de IL-6, IL-8, IL-10 e ST2 superiores em relação aos controles em diversos momentos da internação e retorno (p < 0,0001, p < 0,0001, p = 0,0030 e p < 0,0001, respectivamente). Valores de ST2 na admissão correlacionaram-se com o escore SOFA (p = 0,0252), tempo de internação (p = 0,0105), presença de complicação infecciosa (p = 0,0356) e mortalidade (p = 0,0114) dos pacientes. Valores de IL-8 na admissão também se correlacionaram com a presença de complicação infecciosa (p = 0,0387). Podemos inferir, portanto, que apesar de uma inflamação exacerbada já na admissão dos pacientes, evidenciada por altos valores de citocinas inflamatórias, há um aumento posterior de células Treg, imunorreguladoras, no D2, e o mesmo foi benéfico em relação à recuperação mais rápida dos pacientes e instalação de uma nova infecção. Porém, a imunossupressão continua sendo exibida mesmo após a alta dos pacientes, como podemos observar com a alta porcentagem de Tregs e monócitos CD163+ e valores de IL-10 nos pacientes em retorno em relação aos controles. Além disso, muitos dos pacientes sobreviventes à primeira internação foram internados novamente, e alguns deles foram a óbito no ano seguinte.Sepsis is defined by a life-threatening organ dysfunction caused by a dysregulated host response to infection, and it is responsible for a high and increasing rate of hospital admission in Brazil and worldwide. Despite the decrease in mortality over time, long-term disease effects such as secondary infections and late deaths have been observed. Sepsis is characterized by the release of inflammatory mediators and subsequent compensatory immunosuppression, and the homeostasis disorder can cause damage to cells and organs leading to a more severe disease state. Regulatory T lymphocytes (Tregs) are cells responsible for peripheral toleran ce and modulation of inflammatory processes and are essential in the immunosuppression observed in sepsis. This study aimed to investigate the relationship between immunological activity (quantification of Tregs, monocytes and inflammatory cytokines) and susceptibility to new infections and mortality in septic patients admitted to the HC-FMRP-USP Emergency Unit. Thirty-three septic patients and 34 healthy controls were included between October 2014 and November 2015. Patients were followed up at admission (D0) and during hospitalization at D2, D7, D14, D21 and D28, and 12 patients returned for evaluation at least three months after discharge. Patients had higher Treg percentages on CD4 + lymphocytes than had controls at D2 and on return (p = 0.0004), whereas in D2 patients who developed infectious complications had significantly lower percentages than those who did not develop complications (p = 0.0015). In addition, high percentages of Treg at admission (D0) correlated inversely with the length of hospital stay of surviving patients (p = 0.0271). Absolute values of Treg in patients were significantly elevated in the return relative to admission (p = 0.0074). Patients on return had a higher percentage of CD163 + monocytes than controls (p = 0.036). Patients on admission had a lower percentage of HLA-DR+ monocytes than controls and patients on return (p = 0.0057). Patients had higher IL-6, IL-8, IL-10 and ST2 levels than controls at various times ofhospitalization and return (p < 0.0001, p < 0.0001, p = 0.0030 and p < 0.0001, respectively). ST2 values at admission were correlated with SOFA score (p = 0.0252), length of hospital stay (p = 0.0105), presence of infectious complication (p = 0.0356) and mortality (p = 0.0114). IL-8 values at admission also correlated with the presence of infectious complication (p = 0.0387). We can infer, therefore, that despite exacerbated inflammation as soon as at the admission of the patients, demonstrated by high levels of inflammatory cytokines, there is a posterior increase of immunoregulatory Treg cells at D2, and that was beneficial in relation to the faster recovery of the patients and setting up of new infection. However, immunosuppression continues to appear even after discharge of patients, as can be observed with the high percentage of CD163 + monocytes, Tregs and L-10 levels in patients on return compared to controls. In addition, many of the patients surviving the first hospitalization were hospitalized again, and some of them died the following year