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May 04, 2024

DNase I とキトサンは、Burkholderia pseudomalei バイオフィルム細胞を根絶するセフタジジムの有効性を強化します

Scientific Reports volume 13、記事番号: 1059 (2023) この記事を引用 710 アクセス 10 Altmetric Metrics の詳細 バイオフィルム関連 Burkholderia pseudomallei 感染症は抗生物質の寄与に寄与

Scientific Reports volume 13、記事番号: 1059 (2023) この記事を引用

710 アクセス

10 オルトメトリック

メトリクスの詳細

バイオフィルムに関連したバークホルデリア・シュードマレイ感染は、抗生物質耐性とメリイド症の再発の一因となります。 Burkholderia pseudomalrei バイオフィルム マトリックスには、バイオフィルムの確立に重要な細胞外 DNA (eDNA) が含まれています。 しかし、B. pseudomallei による抗生物質耐性に対する eDNA の寄与は依然として不明です。 この研究では、DNase I とセフタジジム (CAZ) を 24 時間投与すると、臨床分離株の B. pseudomallei で処理されたバイオフィルムと比較して、2 日間のバイオフィルム形成が大幅に阻害され、生存可能なバイオフィルム細胞の数が減少することを in vitro で初めて実証しました。 CAZ一人で。 CAZ を DNase I と組み合わせると、2 日間のバイオフィルムに埋め込まれた生細胞の数が 3 ～ 4 log 減少することが観察されました。共焦点レーザー走査型顕微鏡による視覚化により、DNase I に続いて CAZ を補給することで B. pseudomallei を大幅に制限する能力が強調されました。バイオフィルムの発達と、生存可能な埋め込まれた B. pseudomallei バイオフィルム細胞を根絶します。 さらに、CAZ と結合したキトサン (CS) を添加した DNase I (CS/CAZ) は、脱落する浮遊細胞およびバイオフィルム細胞を有意に根絶しました。 これらの発見は、DNase I が eDNA を効果的に分解してバイオフィルムの阻害と分散をもたらし、その後 CAZ および CS/CAZ が脱落する浮遊性細胞と埋め込まれたバイオフィルム細胞の両方を根絶できることを示しました。 これらの発見は、バイオフィルムの形成を中断し、バイオフィルム関連感染症の抗生物質感受性を改善するための効率的な戦略を提供します。

Burkholderia pseudomallei によって引き起こされる致命的な感染症であるメリオイドーシスは 1911 年に発見されましたが 1、依然として世界中で重大な公衆衛生上の懸念となっています 2。 モデル研究では、世界中で 165,000 人もの類疽症患者が発生し、年間約 89,000 人が死亡し3、タイだけでも年間 2,800 人が死亡すると予測されています4。 死亡率は流行地域によって異なります。 オーストラリアでは 23%5、タイでは 39%6、カンボジアでは最大 61%7。 早期診断、効果的な抗菌療法、革新的な集中治療により、死亡率を 10% 未満に下げることができます8。 メリオイドーシス患者は、多様な臨床症状と幅広い重症度を示します。 不適切な治療の結果、最初の感染が持続することによる再発性類疽症は、高い死亡率につながります9、10、11、12。 再発は、類禽症患者の約 10% で発生します2。

鼻疽症の治療管理には、少なくとも 10 日間のセフタジジム (CAZ) の初回静脈内投与と、その後の 12 ～ 20 週間の経口トリメトプリム - スルファメトキサゾール (TMP-SMX) が含まれます 13、14、15。 臨床的な B. pseudomallei の抗菌薬耐性はまれですが 16、β-ラクタム耐性は、長期にわたるセフタジジム療法中のペニシリン結合タンパク質 3 をコードする遺伝子の変化に関連している可能性があります 17。 したがって、風土病地域での死亡率を減らし、B. pseudomallei における抗生物質耐性の発現を制限するには、基礎研究に基づいた新しい治療戦略のさらなる研究が不可欠です。

B. pseudomallei の条件的細胞内挙動とバイオフィルム形成能力を含む病原性因子の保有により、この病原体の生存と持続が促進されます。 特に重要なのは、バイオフィルムを形成する能力です。再発性類疽症患者の一次感染からのバイオフィルムの分離は、細菌の持続性との相関関係を示唆しています 18。 実験室研究 19,20 や、感染したヒトや動物の肺組織 21 で実証されているように、B. pseudomallei の細胞はバイオフィルム マトリックス内に避難所を見つけます。 バイオフィルム内の細胞は、CAZ および TMP-SMX に対する本質的な耐性を持っており、慢性症状である類窩洞症の治療における成功の欠如を強化しました。 Ｓａｗａｓｄｉｄｏｌｎらによるｉｎ ｖｉｔｒｏ研究では、Ｂ．ｐｓｅｕｄｏｍａｌｌｅｉバイオフィルム形成がドキシサイクリン、ＣＡＺ、イミペネム、およびＴＭＰ－ＳＭＸに対する耐性と関連しており、これには排出ポンプが関与していることが示された２２。 B. pseudomallei バイオフィルムの細胞外ポリマー成分は、抗生物質の浸透を制限する可能性があります 23,24。 バイオフィルム関連細菌は、自由生活 (浮遊性) 細胞よりも抗生物質に対する耐性が高くなります。 Burkholderia pseudomalrei バイオフィルムの形態は、最低バイオフィルム除去濃度 2,048 µg/mL 以上で、浮遊細胞よりも CAZ 耐性が高かった 25。 バイオフィルム内の持続細胞を根絶するには、抗生物質、酵素、抗菌剤などの薬剤の組み合わせが必要になる場合があります26。 明らかに、バイオフィルムを阻害または分散させ、脱落した浮遊細胞を抗生物質の完全な効果にさらすことができる革新的な治療法が必要とされています。