Ultrastructural Changes in Clinical and Microbiota Isolates of Klebsiella pneumoniae Carriers of Genes bla SHV, bla TEM, bla CTX-M, or bla KPC When Subject to β-Lactam Antibiotics.
The aim of this study was to characterize the ultrastructural effects caused by β-lactam antibiotics in Klebsiella pneumoniae isolates. Three K. pneumoniae clinical isolates were selected for the study with resistance profiles for third-generation cephalosporins, aztreonam, and/or imipenem and with different resistance genes for extended-spectrum β-lactamases (ESBL) or Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC). Two K. pneumoniae isolates obtained from the microbiota, which were both resistant to amoxicillin and ampicillin, were also analyzed. In accordance with the susceptibility profile, the clinical isolates were subjected to subminimum inhibitory concentrations (sub-MICs) of cefotaxime, ceftazidime, aztreonam, and imipenem and the isolates from the microbiota to ampicillin and amoxicillin, for analysis by means of scanning and transmission electron microscopy. The K. pneumoniae isolates showed different morphological and ultrastructural changes after subjection to β-lactams tested at different concentrations, such as cell filamentation, loss of cytoplasmic material, and deformation of dividing septa. Our results demonstrate that K. pneumoniae isolates harboring different genes that encode for β-lactamases show cell alterations when subjected to different β-lactam antibiotics, thus suggesting that they possess residual activity in vitro, despite the phenotypic resistance presented in the isolates analyzed.
Setor de Microscopia Eletrônica, Laboratório de Imunopatologia Keizo Asami (LIKA), Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), Avenida Professor Moraes Rego, s/n, Cidade Universitária, 50670-901 Recife, PE, Brazil ; Departamento de Parasitologia, Centro de Pesquisas Aggeu Magalhães (CPqAM)-Fiocruz, Avenida Professor Moraes Rego, s/n, Caixa Postal 7472, Cidade Universitária, 50670-420 Recife, PE, Brazil ; Departamento de Medicina Tropical, Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), Avenida Professor Moraes Rego, s/n, Cidade Universitária, 50670-901 Recife, PE, Brazil ; Departamento de Enfermagem, Faculdade de Ciências Humanas de Olinda (FACHO), Rod PE-015, Jatobá, 53060-775 Olinda, PE, Brazil.
Dyana Leal
DL
Veras
Departamento de Medicina Tropical, Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), Avenida Professor Moraes Rego, s/n, Cidade Universitária, 50670-901 Recife, PE, Brazil.
Ana Catarina de Souza
AC
Lopes
Setor de Microscopia Eletrônica, Laboratório de Imunopatologia Keizo Asami (LIKA), Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), Avenida Professor Moraes Rego, s/n, Cidade Universitária, 50670-901 Recife, PE, Brazil ; Departamento de Parasitologia, Centro de Pesquisas Aggeu Magalhães (CPqAM)-Fiocruz, Avenida Professor Moraes Rego, s/n, Caixa Postal 7472, Cidade Universitária, 50670-420 Recife, PE, Brazil ; Instituto de Ciências Biológicas, Universidade de Pernambuco (UPE), Rua Arnobio Marques 310, Santo Amaro, 50100-130 Recife, PE, Brazil.
Grasielle Vaz
GV
da Silva
Setor de Microscopia Eletrônica, Laboratório de Imunopatologia Keizo Asami (LIKA), Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), Avenida Professor Moraes Rego, s/n, Cidade Universitária, 50670-901 Recife, PE, Brazil ; Departamento de Parasitologia, Centro de Pesquisas Aggeu Magalhães (CPqAM)-Fiocruz, Avenida Professor Moraes Rego, s/n, Caixa Postal 7472, Cidade Universitária, 50670-420 Recife, PE, Brazil.
Gabriel Gazzoni Araújo
GG
Gonçalves
Departamento de Parasitologia, Centro de Pesquisas Aggeu Magalhães (CPqAM)-Fiocruz, Avenida Professor Moraes Rego, s/n, Caixa Postal 7472, Cidade Universitária, 50670-420 Recife, PE, Brazil ; Departamento de Medicina Tropical, Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), Avenida Professor Moraes Rego, s/n, Cidade Universitária, 50670-901 Recife, PE, Brazil.
Catarina Fernandes
CF
de Freitas
Departamento de Parasitologia, Centro de Pesquisas Aggeu Magalhães (CPqAM)-Fiocruz, Avenida Professor Moraes Rego, s/n, Caixa Postal 7472, Cidade Universitária, 50670-420 Recife, PE, Brazil ; Departamento de Medicina Tropical, Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), Avenida Professor Moraes Rego, s/n, Cidade Universitária, 50670-901 Recife, PE, Brazil.
Fernanda Cristina Gomes
FC
de Lima
Departamento de Medicina Tropical, Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), Avenida Professor Moraes Rego, s/n, Cidade Universitária, 50670-901 Recife, PE, Brazil.
Maria Amélia Vieira
MA
Maciel
Setor de Microscopia Eletrônica, Laboratório de Imunopatologia Keizo Asami (LIKA), Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), Avenida Professor Moraes Rego, s/n, Cidade Universitária, 50670-901 Recife, PE, Brazil ; Departamento de Parasitologia, Centro de Pesquisas Aggeu Magalhães (CPqAM)-Fiocruz, Avenida Professor Moraes Rego, s/n, Caixa Postal 7472, Cidade Universitária, 50670-420 Recife, PE, Brazil ; Departamento de Medicina Tropical, Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), Avenida Professor Moraes Rego, s/n, Cidade Universitária, 50670-901 Recife, PE, Brazil.
Ana Paula Sampaio
AP
Feitosa
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Luiz Carlos
LC
Alves
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Fábio André
FA
Brayner
D000900:Anti-Bacterial Agents / Q000494:pharmacology*; D005798:Genes, Bacterial; D006801:Humans; D007711:Klebsiella pneumoniae / Q000187:drug effects / Q000235:genetics / Q000302:isolation & purification* / Q000648:ultrastructure*; D008826:Microbial Sensitivity Tests; D064307:Microbiota / Q000187:drug effects*; D017422:Sequence Analysis, DNA; D001618:beta-Lactamases / Q000235:genetics*; D047090:beta-Lactams / Q000494:pharmacology*
D000900:Anti-Bacterial Agents; D047090:beta-Lactams; D001618:beta-Lactamases