Microbiología

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    Identificación de regiones moleculares en metaloproteinasas hemorrágicas tipo PI y PIII de venenos de serpientes que interaccionan con proteínas de la membrana basal
    (2024-05) Apú Leitón, Navilla Johanna; Herrera Arias, Cristina
    Las metaloproteinasas de venenos de serpientes (MPVS) son enzimas dependientes de zinc presentes en los venenos de la familia Viperidae, que se caracterizan por provocar hemorragia local y sistémica. Se ha propuesto que la degradación de componentes de la membrana basal (MB) es un paso esencial en el mecanismo de hemorragia inducido por MPVS, ya que debilita la microvasculatura. Dentro de las proteínas de la MB involucradas se puede encontrar el colágeno IV y laminina, cuya degradación por parte de las MPVS se ha demostrado que posee un papel importante en el desarrollo de hemorragia. Sin embargo, aún no se conocen los exositios de las MPVS que podrían mediar la interacción con proteínas de la MB, y en cuales dominios de las MPVS podrían estar presentes estos exositios. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue evaluar la interacción del colágeno IV y la laminina con metaloproteinasas hemorrágicas de venenos de serpientes tipo PI, PIII y el fragmento DC con el fin de identificar regiones moleculares que participan en esta interacción. Se demostró mediante ensayos in vitro que la CsH1, una MPVS de tipo PIII, es capaz de unirse al colágeno IV y la laminina, siendo esta interacción independiente de su actividad proteolítica pero dependiente de su estructura terciaria. En contraste, la BaP1, una MPVS tipo PI, mostró muy leve interacción con estas proteínas de la MB. En el caso del fragmento DC de la CsH1 no se observó interacción con el colágeno IV y la laminina en las condiciones estudiadas, lo que sugiere que esta interacción puede estar dada principalmente por el dominio metaloproteinasa. Además, se encontró que la unión previa del colágeno IV a la CsH1 o a la BaP1 reduce la actividad proteolítica y la capacidad de causar hemorragia de estas toxinas, indicando que el sitio de unión del colágeno a las MPVS es cercano a su sitio catalítico. Por otro lado, en ensayos ex vivo la CsH1 se distribuyó en la MB de los vasos sanguíneos, mientras que el fragmento DC se localiza de manera más difusa en el tejido, respaldando los resultados obtenidos en los ensayos de unión in vitro. Finalmente, los estudios de interacción mediante péptidos sintéticos derivados de regiones moleculares de la CsH1 y la BaP1 no arrojaron conclusiones definitivas, principalmente debido a limitaciones del diseño del estudio de docking y la falta de estructura tridimensional en los péptidos sintetizados. Estos resultados aportan nuevo conocimiento acerca de las regiones de las MPVS que interactúan con el colágeno IV y la laminina, así como las diferencias en la unión de las MPVS de tipo PI y PIII a estas proteínas.
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    Criptococosis: actualización de un patógeno oportunista
    (2024) Rojas Hidalgo, Erick; Jaikel-Víquez, Daniela
    Los miembros del género Cryptococcus pertenecen al filo Basidiomycota y a la clase Tremellomycetes. En este género se encuentran los complejos de especies Cryptococcus neoformans el cual incluye dos especies (C. neoformans y C. deneoformans) y el complejo Cryptococcus gattii que incluye cinco especies (C. gattii, C. bacillisporus, C. deuterogattii, C. tetragattii, y C. decagattii). Ambos complejos son conocidos por ser los agentes etiológicos principales de la criptococosis. La criptococosis es una micosis con un curso subagudo o crónico, la mayoría de las infecciones se dan por inhalación de blastosporas que pueden llegar a alojarse en los alvéolos y bronquios de los pacientes por lo que este es el sitio de infección primaria para la mayoría de los casos. El agente causal tiene una serie de factores de virulencia que hacen que se dé una predilección por la diseminación al sistema nervioso central, en estos casos los pacientes pueden presentar síntomas de una meningitis severa y son estos casos los que se asocian a una mortalidad más elevada, esta es la complicación más frecuente que da como resultado el 15 % de las muertes relacionadas con el SIDA lo que resalta la importancia del estudio en esta materia. Las técnicas de laboratorio desarrolladas son una valiosa herramienta que permite un diagnóstico rápido y eficiente, se han desarrollado nuevas técnicas que han sido especialmente útiles para tamizar poblaciones de alto riesgo. Su tratamiento debe ser integral e incluir terapia antimicótica prolongada, junto con el manejo de los síntomas y el restablecimiento del sistema inmunológico del paciente. Esto es necesario para abordar eficazmente la infección y sus complicaciones asociadas. Esta revisión pretende compilar el conocimiento actual sobre los miembros de Cryptococcus causantes de criptococosis en el ser humano, incluyendo la descripción de sus morfologías macro y microscópicas, su clasificación taxonómica, la ecología de los agentes causales, la epidemiología de la enfermedad, el proceso de patogénesis, las manifestaciones clínicas observadas, los métodos diagnósticos disponibles, los criterios para establecer el diagnóstico y los regímenes de tratamiento posibles de acuerdo a la condición del paciente De forma tal que la información sobre el tema quede disponible en una sola fuente de fácil acceso.
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    Prevalencia, distribución y caracterización molecular de los virus de las encefalitis equinas del este, oeste y venezolana en Costa Rica
    (2023) León Rodríguez, Bernal Alberto; Jiménez Sánchez, Carlos
    Los virus de las encefalitis equinas del Este (EEEV), Oeste (WEEV) y Venezolana (VEEV) pertenecen al género Alfavirus, familia Togaviridae, son agentes zoonóticos, que ocasionan infecciones importantes desde Norte América, Centro América, las islas del Caribe y Sudamérica (Aguilar et al., 2011; Figueiredo, 2007; Strauss & Strauss, 1994). En Costa Rica producen brotes periódicos en diferentes regiones del país. Estos brotes afectan principalmente a equinos y esporádicamente a seres humanos Este estudio se centró en los dos Alfavirus que mostraron estar presentes en el país, el EEEV y el VEEV. En la primera parte del proyecto se confirmó la presencia, prevalencia y distribución geográfica de estos virus, así como la frecuencia con que se presentan los casos o brotes y posibles patrones de estacionalidad y factores de riesgo asociados a estas infecciones, basados en dos estudios serológicos uno de tipo transversal y otro longitudinal. Ambos estudios se llevaron a cabo a partir de ELISAs para la detección de IgG, IgM y pruebas de neutralización viral. En la segunda parte del proyecto realizó un análisis filogenético, para conocer las relaciones evolutivas entre los diferentes subtipos del complejo I del VEEV, se estableció el origen y el tiempo de los ancestros comunes más recientes (TMRCA), además de identificar posibles mutaciones asociadas con la patogénesis del VEEV. Para ello se compararon pruebas de RT-PCR universales descritas previamente para seleccionar el mejor RT-PCR en términos de sensibilidad y especificidad, se implementaron métodos de secuenciación de Sanger y de nueva generación, y se utilizaron programas bioinformáticos y bases de datos. Finalmente, en la tercera etapa del estudio se generó un modelo de nicho usando el programa MaxEnt que permitió identificar áreas geográficas dónde pueden ocurrir nuevos brotes del VEEV a partir de datos de presencia de VEEV establecidos en este estudio.
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    Estado del desarrollo de vacunas contra malaria
    (2023) Rodríguez Fallas, Adler Moisés; Prado Porras, Mónica
    El 6 de octubre de 2021 quedó marcado en la historia de la lucha por el control y erradicación de la malaria, ya que la Organización Mundial de la Salud aprobó y recomendó el uso en la población pediátrica de la primera vacuna contra la malaria, la RTS, S/AS1. (World Health Organization, 2021b) Esta aprobación se da en un contexto en el cual, durante el año 2020, se registraron 241 millones de casos de malaria y 627,000 muertes en 85 países endémicos debido a esta enfermedad, lo que representa un incremento de 14 millones de casos y 69,000 muertes con respecto al año anterior. Estos números demuestran que la lucha por la erradicación de la malaria está más vigente que nunca. (World Health Organization, 2021b) La vacuna contra la malaria se administra como medida preventiva contra la infección por Plasmodium falciparum en la población infantil que reside en áreas con transmisión moderada a alta. Esto se debe a que la malaria grave y, por consiguiente, las muertes, se concentran principalmente en niños menores de 5 años en condiciones de vulnerabilidad. (World Health Organization, 2021b) Esta revisión bibliográfica examina el estado actual del desarrollo de las vacunas contra la malaria con el propósito de evaluar su impacto en el control y erradicación de la enfermedad. Para lograrlo, se exploran los antecedentes históricos, la epidemiología y la patogénesis de la malaria. Se presentan las características biológicas del patógeno causante de la malaria y las particularidades del parásito que complican el desarrollo de una vacuna eficaz. Por último, se detallan los antecedentes y ensayos llevados a cabo durante el desarrollo de diversos tipos de vacunas contra la malaria.
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    Providing an in vitro depiction of microglial cells challenged with immunostimulatory extracellular vesicles of Naegleria fowleri
    (2024) Retana Moreira, Lissette; Cornet Gómez, Alberto; Sepúlveda Justo, María del Rosario; Molina Castro, Silvia Elena; Alvarado Ocampo, Johan; Chaves Monge, Frida; Jara Rojas, Mariana; Osuna Carrillo de Albornoz, Antonio; Abrahams Sandí, Elizabeth
    Naegleria fowleri is the causative agent of primary amoebic meningoencephalitis, a rapid and acute infection of the central nervous system with a fatal outcome in >97% of cases. Due to the infrequent report of cases and diagnostic gaps that hinder the possibility of recovering clinic isolates, studies related to pathogenesis of the disease are scarce. However, the secretion of cytolytic molecules has been proposed as a factor involved in the progression of the infection. Several of these molecules could be included in extracellular vesicles (EVs), making them potential virulence factors and even modulators of the immune response in this infection. In this work, we evaluated the immunomodulatory effect of EVs secreted by two clinic isolates of Naegleria fowleri using in vitro models. For this purpose, characterization analyses between EVs produced by both isolates were first performed, for subsequent gene transcription analyses post incubation of these vesicles with primary cultures from mouse cell microglia and BV-2 cells. Analyses of morphological changes induced in primary culture microglia cells by the vesicles were also included, as well as the determination of the presence of nucleic acids of N. fowleri in the EV fractions. Results revealed increased expression of NOS, proinflammatory cytokines IL-6, TNF-α, and IL-23, and the regulatory cytokine IL-10 in primary cultures of microglia, as well as increased expression of NOS and IL-13 in BV-2 cells. Morphologic changes from homeostatic microglia, with small cellular body and long processes to a more amoeboid morphology were also observed after the incubation of these cells with EVs. Regarding the presence of nucleic acids, specific Naegleria fowleri DNA that could be amplified using both conventional and qPCR was confirmed in the EV fractions. Altogether, these results confirm the immunomodulatory effects of EVs of Naegleria fowleri over microglial cells and suggest a potential role of these vesicles as biomarkers of primary acute meningoencephalitis.
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    Protocolo nacional para la vigilancia de enfermedades transmitidas por alimentos y agua
    (2024) Badilla Mora, Albin; Caravaca Rodríguez, Ivannia; Castro Córdoba, Roberto; Chaverri Esquivel, Alejandra; Delgado Jiménez, Sandra; Quesada Rojas, Carolina; Salguero Mendoza, Carlos; Torres Alvarado, Danny; Torres Moreno, Adriana; Benitez Rodríguez, Daisy; Hidalgo Balarezo, Blanca Rosa; Madrigal Vega, Alberto José; Smith Cabezas, Randall; Villalobos Ugalde, Juan Carlos; Wong Zúñiga, Lumen; Alfaro Calvo, Thelma; Barquero Ureña, Guillermo; Chanto Chacón, Grettel; Duarte Martínez, Francisco; Umaña Valverde, Ericka; Oropeza Barrios, Gletty; Chacón Jiménez, Luz María; Rivera Navarro, Pablo César; Cruz Vázquez, Olivet; Sánchez Hernández, Cristian; Jiménez Solis, Ana María
    Las enfermedades transmitidas por los alimentos (ETA) constituyen un importante problema de salud a nivel mundial. Son provocadas por el consumo de agua o alimentos contaminados con microorganismos o parásitos, o bien por las sustancias tóxicas que estos producen. La preparación y manipulación de los alimentos son factores clave en el desarrollo de estas enfermedades, por lo que las prácticas de higiene resultan muy importantes para prevenirlas. El Ministerio de Salud, junto con las instituciones competentes en inocuidad de alimentos, han desarrollado el proceso de revisión, actualización e implementación de este protocolo con los lineamientos para la vigilancia de eventos relacionados con enfermedades transmitidas por alimentos y agua que pueden afectar a la población. A fin de orientar las políticas de salud en la prevención, reducción de la morbilidad y mortalidad por causas prevenibles, se pone a disposición de la población la actualización del “Protocolo nacional para la vigilancia de enfermedades transmitidas por alimentos y agua”. Agradecemos a todos los profesionales y equipos de trabajo que brindaron información y valiosos aportes para la actualización de este protocolo. La puesta en práctica de los conceptos y procedimientos contenidos en este documento, son condiciones clave que permitirán prevenir, detectar, atender y controlar las enfermedades transmitidas por alimentos.
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    Pesticide occurrence and water quality assessment from an agriculturally influenced Latin-American tropical region
    (2021-01) Ramírez Morales, Didier Daniel; Pérez Villanueva, Marta Eugenia; Chin Pampillo, Juan Salvador; Aguilar Mora, Paula; Arias Mora, Víctor; Masís Mora, Mario Alberto
    A monitoring study was carried out in three agriculturally influenced microcatchments in Costa Rica during 2012e2014, for pesticides and water quality parameters. A total of 42 pesticides were analyzed, detecting the following in water samples: two herbicides (oxyfluorfen, diuron), four insecticides (car bofuran, chlorpyrifos, oxamyl, ethion), and two fungicides (thiabendazole, carbendazim); while in sediment samples only the insecticides, chlorpyrifos and cypermethrin were found. Water quality was also assessed by the Canadian Council of Ministers of the Environment Water Quality Index and the National Sanitation Water Quality Index, the first one classified most of the sampling point as marginal and poor quality while the second one classified most of them as good quality, the most affected pa rameters were nitrate, phosphorous, suspended solids and organic matter content. The results suggest that the water quality in the microcatchments seems to be affected by the nearby agricultural and urban activities in the region.
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    Terapias de modulación de la microbiota intestinal eficaces en la restauración inmunológica en conjunto con terapias anti-retrovirales en pacientes con VIH: Una revisión sistemática
    (2023) Serrano Campos, Alma Daliana; Une, Clas Allan
    La inflamación crónica observada en los pacientes con virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) es una problemática en el curso de la enfermedad y a pesar del tratamiento anti-retroviral (ART), la persistencia de la inflamación crónica genera complicaciones en la calidad de vida del paciente. En los últimos años, estudios han demostrado que una de las principales causas de la inflamación se debe a la disbiosis intestinal del paciente. Por lo cual, se ha investigado sobre nuevas terapias combinadas enfocadas en restituir la homeostasis de la microbiota intestinal en pacientes con VIH para determinar si la modulación de la microbiota logra reconstituir el sistema inmunológico y disminuir la inflamación crónica de estos pacientes. En esta investigación se realizó una revisión bibliográfica de literatura sobre como varia la composición de la microbiota intestinal en pacientes con VIH dependiendo de varios factores como nivel de viremia, tipo de tratamiento y estado inmunológico, así como estudios clínicos de evaluación de la eficacia del uso de terapia combinada como probióticos y trasplante fecal en pacientes con VIH, con el fin de recopilar información biomédica actualizada, que pretende orientar a nuevos estudios clínicos que pretendan abordar el tema de eficacia de las terapias combinadas en conjunto con el tratamiento anti-retroviral para un posterior abordaje terapéutico. Por lo cual, se determinó la composición de la microbiota intestinal en pacientes con VIH, las variaciones en comparación con personas no infectadas y la composición según factores dentro del curso de la enfermedad que contribuyan con cambios en la disbiosis intestinal, con el fin de analizar los efectos de las terapias de probióticos y trasplante fecal en conjunto con el ART, así como su eficacia según los cambios en parámetros inmunológicos, marcadores de translocación microbiana, marcadores inflamatorios solubles y cambios en la composición de la microbiota intestinal.
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    Presencia de los genes de toxigenicidad nheA, nheBy nheC en cepas de Bacillus cereus aisladas de leches deshidratadas en Costa Rica
    (2014) Rojas, Jonathan; Rodríguez Rodríguez, Carlos E.; Pérez Corrales, Cristian; Chaves Ulate, Evelyn Carolina; Arias Echandi, María Laura
    La leche en polvo es un producto de alto consumo humano que no precisa de ser conservado en frío, no obstante, diversos microorganismos pueden deteriorarlo. En la población costarricense, también se observa este alto consumo, por la facilidad del alimento para transporte, preparación y su costo competitivo. Bacillus cereus es una bacteria potencialmente patógena asociada a este tipo de producto, capaz de desarrollar toxinas dependiendo de la presencia o ausencia de los respectivos genes codificantes. En este estudio se determinó la presencia de los genes toxigénicos nheA, nheB y nheC en cepas de B. cereus aisladas de leche deshidratada vendida en el mercado nacional costarricense.Se examinaron cinco lotes diferentes, de diez marcas comerciales de leche en polvo distribuidos en el área metropolitana de San José Costa Rica. Se procedió a cuantificar B. cereus en las muestras de leche en polvo mediante la técnica de Número Más Probable (NMP) e identificar los aislamientos utilizando el equipo automatizado Vitek®. Adicionalmente, se determinó la presencia de los genes nheA, nheB y nheC mediante la técnica de PCR. La frecuencia de aislamiento de Bacillus cereus en las muestras de leche en polvo analizadas alcanzó un 50%, con cantidades que oscilaron entre 3 y >100 NMP/g. Se recuperaron 19 cepas de B. cereus aisladas, cinco fueron positivas para los tres genes toxigénicos, lo cual revela la presencia de B. cereus potencialmente toxigénico en leches deshidratadas del mercado nacional, lo que representa un riesgo para la salud pública.
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    Degradation of carbofuran by Trametes versicolor in rice husk as a potential lignocellulosic substrate for biomixtures: From mineralization to toxicity reduction
    (2014-12) Ruiz Hidalgo, Karla María; Chin Pampillo, Juan Salvador; Masís Mora, Mario Alberto; Carazo Rojas, Elizabeth; Rodríguez Rodríguez, Carlos E.
    Biopurification systems for the treatment of pesticide-containing wastewaters contain a biomixture constituted by low-cost materials (soil, lignocellulosic substrates and humic components). In particular, the use of bioaugmented lignocellulosic materials as part of the biomixture components has been scarcely studied. The use of the fungus Trametes versicolor grown in rice husk (RH) was evaluated as an option of lignocellulosic bioaugmented substrate of potential application in biomixtures for carbofuran (CFN) elimination. RH supported growth and activity ofthe fungus, as evidenced visually and by laccase activity. The system was able to degrade 55.1% CFN in 34 d with a half-life of 29.9 d, and produced 3-hydroxycarbofuran (but not 3-ketocarbofuran) as a transformation product. This metabolite was successfully eliminated during the process. Moreover, a small fraction of CFN was mineralized (7.4%) within 64 d. Toxicological evaluation revealed a marked detoxification during the process, achieving an 89% decrease in the toxicity after 34 d. Overall performance of the bioaugmented substrate indicates that RH/T. versicolor is an interesting option to take into account in the design of biomixtures for pesticide degradation.
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    Estudio de asociación entre el gen candidato DISC1 y la psicosis en la población del Valle Central de Costa Rica
    (2023-12-07) Rodríguez Rodríguez, Esteban José; Raventos, Henriette
    Disrupted in Schizophrenia 1 (DISC1) es un gen originalmente identificado como afectado por una translocación cromosómica en miembros de una familia escocesa con una alta prevalencia de trastornos psiquiátricos. La translocación se reportó asociada a la presencia de trastornos psiquiátricos en la familia y desde entonces múltiples estudios se han realizado en otras poblaciones para buscar asociación entre este tipo de padecimientos y el gen, así como diversos estudios celulares y moleculares para tratar de entender los mecanismos en los que participa. Desde un enfoque genético, múltiples variantes se han reportado asociadas para DISC1 en diferentes poblaciones, aunque pocas se han repetido entre estudios. En contraparte, los análisis moleculares concuerdan en la participación de la proteína dentro de vías neurológicamente relevantes y el uso de modelos en líneas celulares y ratones ha mostrado que la afectación de la proteína genera déficit en el neurodesarrollo, procesos neurodegenerativos y fenotipos tipo trastornos psiquiátricos. En este estudio se realizó un llamado de variantes para la secuencia completa del gen, en genomas de 114 personas pertenecientes a una familia multigeneracional costarricense con alta prevalencia de trastornos psiquiátricos para detectar evidencias de asociación entre las variantes del gen y el fenotipo de psicosis en Costa Rica. Además, se utilizó un enfoque de biología de sistemas para profundizar en los roles moleculares de regulación transcripcional que DISC1 ejerce sobre la transcripción de PDE4 al formar un complejo regulador con ATF4, esto para identificar los puntos de mayor control en la vía que permitan regular la expresión de DISC1 y de PDE4. Como resultados se encontraron 10 variantes con valores nominales de significancia (sin corrección) asociadas a psicosis, nueve de ellas dentro de la misma región del gen (el intrón 9-10) siendo rs5781671 la más asociada con un valor nominal p = 0,0088. Además, se logró identificar a miR-Let- 7a2 como potencial punto de control para la expresión de DISC1 y a miR103-a2 y CREB1-TF como potenciales puntos de control para regular la expresión de PDE4D identificándolos como posibles blancos terapéuticos in silico para promover procesos neuroprotectores.
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    Degradation of selected agrochemicals by the white rot fungus Trametes versicolor
    (2014-12-01) Mir Tutusaus, Josep Anton; Masís Mora, Mario Alberto; Corcellas, Cayo; Eljarrat, Ethel; Barceló Cullerès, Damià; Sarrà Adroguer, Montserrat; Caminal, Glòria; Vicent, Teresa; Rodríguez Rodríguez, Carlos E.
    Use of agrochemicals is a worldwide practice that exerts an important effect on the environment; therefore the search of approaches for the elimination of such pollutants should be encouraged. The degradation of the insecticides imiprothrin (IP) and cypermethrin (CP), the insecticide/nematicide carbofuran (CBF) and the antibiotic of agricultural use oxytetracycline (OTC) were assayed with the white rot fungus Trametes versicolor. Experiments with fungal pellets demonstrated extensive degradation of the four tested agrochemicals, at rates that followed the pattern IP > OTC > CP > CBF. In vitro assays with laccase-mediator systems showed that this extracellular enzyme participates in the transformation of IP but not in the cases of CBF and OTC. On the other hand, in vivo studies with inhibitors of cytochrome P450 revealed that this intracellular system plays an important role in the degradation of IP, OTC and CBF, but not for CP. The compounds 3-(2,2-dichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclopropane carboxylic acid (DCCA) and 3-phenoxybenzoic acid (PBA) were detected as transformation products of CP, as a result of the breakdown of the molecule. Meanwhile, 3-hydroxycarbofuran was detected as a transformation product of CBF; this metabolite tended to accumulate during the process, nonetheless, the toxicity of the system was effectively reduced. Simultaneous degradation of CBF and OTC showed a reduction in toxicity; similarly, when successive additions of OTC were done during the slower degradation of CBF, the fungal pellets were able to degrade both compounds. The simultaneous degradation of the four compounds successfully took place with minimal inhibition of fungal activity and resulted in the reduction of the global toxicity, thus supporting the potential use of T. versicolor for the treatment of diverse agrochemicals.
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    Assessment of acute toxicity of carbofuran in Macrobrachium olfersii (Wiegmann, 1836) at different temperature levels
    (2013-07-11) Barbieri, Edison; Moreira, Priscila; Luchini, Luiz Alberto; Ruiz Hidalgo, Karla María; Muñoz Rivera, Alejandro
    Carbofuran (2,3-dihydro-2,2-dimethyl-7-benzofuranyl methylcarbamate; C12H15NO3) is one of the most toxic carbamate pesticides. For acute toxicity of carbofuran, juveniles of Macrobrachium olfersii were exposed to different concentrations of carbofuran using the static renewal method at different temperature levels (15, 20 and 25C) at pH 7.0. The main purpose of the present study was to detect the acute toxicity of carbofuran to M. olfersii and investigate its effects on oxygen consumption and ammonium excretion; these tests have not been carried out in this species before. First, the acute toxicity – median lethal concentration – of carbofuran to M. olfersii for 24, 48, 72 and 96 h was examined, which resulted in the following values: 1.64, 1.22, 0.86 and 0.42 mg L1 , respectively. Furthermore, we also found that carbofuran caused an inhibition in oxygen consumption of 60.6, 65.3 and 66.2% with respect to the control. In addition, after separate exposures to carbofuran, elevations in ammonium excretion were more than 500% with respect to the control.
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    Degradation of UV filters in sewage sludge and 4-MBC in liquid medium by the ligninolytic fungus Trametes versicolor
    (2012-08-15) Badia Fabregat, Marina; Rodríguez Rodríguez, Carlos E.; Gago Ferrero, Pablo; Olivares, Alba; Piña, Benjamí; Díaz Cruz, M. Silvia
    Ultraviolet (UV) filters are xenobiotic compounds that can enter the environment through the liquid effluent of wastewater treatment plants (WWTPs) and through adsorption in the sludge by-product because of their high hydrophobicity, as the sludge is subsequently applied as a fertiliser. A solid-state treatment of WWTP sludge with the white-rot fungus Trametes versicolor is reported in the present work as a feasible method for UV filter degradation, with reductions ranging from 87% in the case of 3- (40 -methylbenzylidene) camphor (4-MBC) to 100% for benzophenone-3 (BP3) and its metabolite 4,40 - dihydroxybenzophenone (4DHB). This study represents a first step in the development of a future fungal treatment for UV filters; thus, it is essential to prove that elimination is due only to the action of the fungus and not that of other microorganisms. To this end, the sludge was sterilised prior to fungal treatment. Biological assays indicate that T. versicolor readily eliminates oestrogenic activity, although it may be inefficient at eliminating other compounds, including some with dioxin-like activity. Degradation studies of 4-MBC in liquid media were also performed, and complete removal was achieved in less than 24 h. The main metabolites were identified, and the first steps of the transformation pathway were elucidated: a mono- or di-hydroxylation by cytochrome P450 and a subsequent conjugation with a pentose. None of 4-MBC transformation products was found to be responsible for increased dioxin-like activity in the sludge.
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    Continuous degradation of a mixture of sulfonamides by Trametes versicolor and identification of metabolites from sulfapyridine and sulfathiazole
    (2012-04-30) Rodríguez Rodríguez, Carlos E.; García Galán, María Jesús; Blánquez, Paqui; Díaz Cruz, M. Silvia; Barceló Cullerès, Damià; Vicent, Teresa
    In this study, we assessed the degradation ofthe sulfonamides sulfapyridine (SPY) and sulfathiazole (STZ) by the white-rotfungus Trametes versicolor. Complete degradation was accomplished in fungal cultures at initial pollutant concentrations of approximately 10 mg L−1, although a longer period of time was needed to completely remove STZ in comparison to SPY. When cytochrome P450 inhibitors were added to the fungal cultures, STZ degradation was partially suppressed, while no additional effect was observed for SPY. Experiments with purified laccase and laccase mediators caused the removal of greater than 75% of each antibiotic. Ultra-performance liquid chromatography-quadupole time of flight mass spectrometry (UPLC-QqTOF-MS) analyses allowed the identification of a total of eight degradation intermediates of SPY in both the in vivo and the laccase experiments, being its desulfonated moiety the commonly detected product. For STZ, a total of five products were identified. A fluidized bed reactor with T. versicolor pellets degraded a mixture of sulfonamides (SPY, STZ and sulfamethazine, SMZ) by greater than 94% each at a hydraulic residence time of 72 h. Because wastewater contains many diverse pollutants, these results highlight the potential of T. versicolor as a bioremediation agent not only for the removal of antibiotics but also for the elimination of a wide range of contaminants.
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    Bioaugmentation of Sewage Sludge with Trametes versicolor in Solid Phase Biopiles Produces Degradation of Pharmaceuticals and Affects Microbial Communities
    (2012-10-02) Rodríguez Rodríguez, Carlos E.; Jelić, Aleksandra; Pereira, Maria Alcina; Sousa, Diana Z.; Petrović, Mira; Alves, M. Madalena; Barceló Cullerès, Damià; Caminal, Glòria; Vicent, Teresa
    The use of sludge (biosolids) in land application may contribute to the spread of organic micro pollutants as wastewater treatments do not completely remove these compounds. Therefore, the development of alternative strategies for sludge treatment is a matter of recent concern. The elimination of pharmaceuticals at pre-existent concen trations from sewage sludge was assessed, for the first time, in nonsterile biopiles by means of fungal bioaugmentation with Trametes versicolor (BTV-systems) and compared with the effect of autochthonous microbiota (NB-systems). The competition between the autochthonous fungal/bacterial communities and T. versicolor was studied using denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and the cloning/ sequencing approach. An inhibitory effect exerted by T. versicolor over bacterial populations was suggested. However, after 21 days, T. versicolor was no longer the main taxon in the fungal communities. The elimination profiles revealed an enhanced removal of atorvastatin-diclofenac-hydrochlorothiazide (during the whole treatment) and ranitidine-fenofibrate (at short periods) in the BTV biopiles in respect to NB biopiles, coincident with the presence of the fungus. For ibuprofen-clarithromycin-furosemide, the elimination profiles were similar irrespective of the system, and with carbamazepine no significant degradation was obtained. The results suggest that a fungal treatment with T. versicolor could be a promising process for the remediation of some pharmaceuticals in complex matrices such as biosolids.
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    Removal of pharmaceuticals, polybrominated flame retardants and UV-filters from sludge by the fungus Trametes versicolor in bioslurry reactor
    (2012-09) Rodríguez Rodríguez, Carlos E.; Barón, Enrique; Gago Ferrero, Pablo; Jelić, Aleksandra; Llorca Casamayor, Marta; Farré Urgell, Marinella; Díaz Cruz, M. Silvia; Eljarrat, Ethel; Petrović, Mira; Caminal, Glòria; Barceló Cullerès, Damià; Vicent, Teresa
    Conventional wastewater treatments are inefficient in the removal of many organic pollutants. The pres ence of these contaminants in the final sludge represents a source of environmental pollution due to the increasing use of biosolids in land application. A biotechnological approach which employed the fun gus Trametes versicolor in a sludge-bioslurry reactor was assessed in order to remove several groups of emerging pollutants. Biological fungal activity was monitored by means of ergosterol and laccase deter minations. Fifteen out of 24 detected pharmaceuticals were removed at efficiencies over 50% after the treatment, including eight completely degraded. Removal ranged between 16–53% and 22–100% for the brominated flame retardants and the UV-filters, respectively. Only two of all the detected compounds remained unchanged after the treatment. Although elimination results are promising, the toxicity of the final sludge increased after the treatment. This finding is contrary to the toxicity results obtained in similar treatments of sludge with T. versicolor in solid-phase.
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    Fungal-Mediated Degradation of Emerging Pollutants in Sewage Sludge
    (2012-01-01) Rodríguez Rodríguez, Carlos E.; Caminal, Glòria; Vicent, Teresa; Díaz Cruz, M. Silvia; Eljarrat, Ethel; Farré Urgell, Marinella; López de Alda, Miren; Petrović, Mira; Barceló Cullerès, Damià
    This chapter summarizes the novel approaches employed for the removal of emerging pollutants from sludge by means of fungal processes. The first part of the chapter introduces the potential application of fungi in bioremedia tion, which sets the background for the next chapters of the book. This includes a description of the fungal enzymatic systems usually involved in the oxidation of pollutants, as well as a brief review of the wide range of contaminants so far known to be degraded by fungi. The second half of the chapter presents the state of the art in application of fungi to remove emerging pollutants in sludge which, due to its novelty, is reduced to only a few reports performed in solid-phase and slurry reactors with Trametes versicolor, mostly under sterile conditions but with references of removal of pharmaceuticals under non-sterile conditions. Data avail able include several emerging pollutants which were grouped according to their function or activity: pharmaceutical compounds (26 drugs), brominated flame retardants (6), UV filters (7) and estrogens (3). Finally some considerations about the residual toxicity of the processes are discussed.
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    Hydrocarbon Degrading Microflora in a Tropical fuel-Contaminated Aquifer: Assessing the Feasibility of PAH Bioremediation
    (2012-01) Castro Gutiérrez, Víctor Manuel; Rodríguez Rodríguez, Carlos E.; Vargas Azofeifa, Ingrid
    An aquifer located within a petroleum processing plant in Moín, Costa Rica, suffers hydrocarbon pollution. This study aimed to determine the ability of indigenous microorganisms from this site to degrade polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) to evaluate the feasibility of an eventual bioremediation process. Aerobic conditions were found in the aquifer, while microbial analyses of the groundwater indicated the presence of important hydrocarbon-degrading populations. Sixteen PAH-degrading strains were isolated with the ability to grow on naphthalene (5 strains), phenanthrene (3), fluorene (6) and pyrene (2). Most of the identified isolates belonged to the genus Pseudomonas, although, Comamonas, Sphingomonas Stenotrophomonas and Delftia were also found. A mixture of selected strains was evaluated by its performance of PAH degradation in soil-slurry systems, where efficiency of removal was naphthalene > fluorene > phenanthrene > pyrene. This study is an initial approach to evaluate the feasibility of applying a bioremediation process in the contaminated site.
  • Ítem
    Evaluation of growth in diesel fuel and surfactants production ability by bacteria isolated from fuels in Costa Rica
    (2012) Rodríguez Rodríguez, Carlos E.; Zúñiga Chacón, Carolina; Barboza Solano, Carolina
    A total of 149 bacterial strains previously isolated from fuels stored in Costa Rica were selected in terms of their ability to grow aerobically in diesel and produce bioemulsifier active compounds. The diesel growth was evaluated by a redox-indicator based test, and surfactant production was estimated indirectly by both the emulsification index determination (E24) and hemolytic activity. Twenty-six strains (16.8%) were considered as capable of growing in diesel, while surfactant production was detected in 22 (14.8%), estimated according to E24. Seven strains showed high production of biosurfactants (E24 ≥ 50%), headed by Pseudomonas aeruginosa 148D-O, P. aeruginosa 87R-B and Bacillus pumilus 133S-B. No significant correlation was observed between hemolytic patterns and growth outcomes in diesel or E24. Surfactant producing strains should be studied further to assess its potential applications.