Влияние порядка применения противомикробных препаратов на заболеваемость множественной лекарственной терапией

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 8826 (2023) Цитировать эту статью

251 Доступ

Подробности о метриках

Pseudomonas aeruginosa с множественной лекарственной устойчивостью (MDRP) является одним из наиболее важных возбудителей в клинической практике. Для выяснения механизмов, способствующих его возникновению, мы выделили MDRP с использованием P. aeruginosa PAO1, вся последовательность генома которого уже выяснена. Выделены мутантные штаммы, устойчивые к карбапенемам, аминогликозидам и новым хинолонам, которые используются для лечения инфекций, вызванных P. aeruginosa; однако ни один из них не соответствовал критериям МДПР. Затем штаммы PAO1 подвергались воздействию этих противомикробных агентов в разном порядке, и скорость появления MDRP варьировалась в зависимости от порядка воздействия; MDRP чаще возникали при применении гентамицина до ципрофлоксацина, но редко выделялись при первом применении ципрофлоксацина. Воздействие ципрофлоксацина с последующим приемом гентамицина увеличивало экспрессию MexCD-OprJ, многолекарственного эффлюксного насоса RND-типа, из-за мутации NfxB. Напротив, воздействие гентамицина с последующим применением ципрофлоксацина привело к большему количеству мутаций в ДНК-гиразе. Эти результаты позволяют предположить, что тип механизма резистентности к хинолонам связан с частотой MDRP и что риск заболеваемости MDRP сильно зависит от порядка воздействия гентамицина и ципрофлоксацина.

Pseudomonas aeruginosa – условно-патогенный микроорганизм, обладающий высокой внутренней устойчивостью к противомикробным препаратам. P. aeruginosa может приобрести устойчивость в результате неправильного использования и/или длительного применения противомикробных препаратов. Многие штаммы P. aeruginosa с множественной лекарственной устойчивостью (MDRP) были идентифицированы и обладают высокой устойчивостью к трем противомикробным препаратам, а именно к β-лактамам широкого спектра действия, аминогликозидам и фторхинолонам1,2,3. Поскольку количество антибиотиков, эффективных против MDRP, ограничено, важны контрмеры.

Чтобы способствовать правильному использованию противомикробных препаратов, важно выяснить взаимосвязь между используемыми противомикробными препаратами и механизмами, лежащими в основе приобретения резистентности. В последние годы анализ клинических изолятов продвинулся вперед, что привело к более детальному пониманию MDRP1,2,3. Однако невозможно обнаружить родительский штамм изолированного MDRP в клинических условиях, поскольку после выделения MDRP чувствительный родительский штамм уже исчез. Таким образом, анализ только клинически изолированных MDRP не может выявить прямую связь между типом противомикробного препарата, используемого в лечении, и механизмом, лежащим в основе приобретения устойчивости к нему.

В настоящем исследовании мы выделили и проанализировали MDRP, используя штамм P. aeruginosa PAO1, полная геномная последовательность ДНК которого доступна. Нам не удалось выделить MDRP при воздействии одного или двух противомикробных препаратов, но удалось добиться успеха при последовательном воздействии трех противомикробных препаратов. Таким образом, MDRP возникли путем объединения нескольких механизмов сопротивления. Мы также обнаружили, что порядок применения противомикробных препаратов может повлиять на появление МДПР.

Мы выделили из P. aeruginosa PAO1 лекарственно-устойчивые мутанты к карбенициллину (β-лактамы), имипенему (карбапенемы), гентамицину и амикацину (аминогликозиды), а также ципрофлоксацину и левофлоксацину (фторхинолоны), которые используются для лечения инфекции P. aeruginosa в клинических условиях. настройки. Частота появления устойчивых мутантов составляла от 7,5×10–7 до 1,1×10–8 (табл. 1).

Среди 540 мутантов спектр устойчивости к антибиотикам был исследован у 92 случайно выбранных мутантов. Эти мутанты были разделены на семь групп по спектру (табл. 2). Шестьдесят восемь мутантов проявили множественную лекарственную устойчивость (группы 1–3). В этих группах спектр лекарственной устойчивости был таким же или схожим с характером субстрата эффлюксных насосов типа RND4,5,6,7. У некоторых мутантов из каждой группы экспрессию генов эффлюксного насоса RND-типа исследовали с помощью RT-PCR. Экспрессия mexA была повышена у мутантов группы 1 (рис. 1А). Экспрессия mexC наблюдалась у мутантов группы 2, но не была обнаружена у PAO1 (рис. 1Б). Экспрессия mexX была повышена в группах 3 и 4 (рис. 1C). Поскольку мутантные штаммы, отнесенные к группе 5, были устойчивы только к карбенициллину, предполагается, что в этих штаммах высока экспрессия β-лактамазы AmpC8. В группе 6 наблюдалась только устойчивость к имипенему, и предполагалось снижение экспрессии порина внешней мембраны OprD9,10. Мутанты группы 7 показали устойчивость к ципрофлоксацину и левофлоксацину, что указывает на мутацию ДНК-гиразы или топоизомеразы IV11. За исключением мутантов имипенема, большинство мутантов проявляли множественную лекарственную устойчивость, что предполагает повышенную экспрессию насосов оттока нескольких лекарств. Однако с помощью этой процедуры не было выделено ни одного мутанта, который считался бы MDRP (МИК для имипенема: 16 мкг/мл или выше, амикацина: 32 мкг/мл или выше, ципрофлоксацина: 4 мкг/мл или выше).