Sub-MIC的影响β内酰胺抗生素暴露铜绿假单胞菌菌株从干燥的囊性纤维化患者的生存模式

文摘

前现代的打字方法,相互传染的铜绿假单胞菌囊性纤维化患者之间(CF)被认为是罕见的。最近许多研究已经证明克隆株的存在铜绿假单胞菌感染CF。本研究的目的是确定的铜绿假单胞菌展示不同的抵抗干燥和预培养是否subminimum抑制浓度(麦克风)β内酰胺干燥阻力的影响。实验数据被模仿一个一阶衰减模型和威布尔衰变模型使用最小二乘非线性回归。威布尔模型的首选模型干燥生存。黏液状的表现型的存在促进干燥生存。预培养用抗生素没有一致的压力的影响铜绿假单胞菌。Meropenem干燥阻力减少,而头孢他啶对菌株的影响研究较少。

1。介绍

铜绿假单胞菌nonfermentative,是一种革兰氏阴性需氧芽孢杆菌属于假单胞菌科。生物环境中无处不在,尤其与潮湿的水和土壤等领域。铜绿假单胞菌导致囊性纤维化患者慢性呼吸道感染(CF)和作为机会病原体引起菌血症,尿路感染,患者和医院获得性肺炎的烧伤、导尿管等,这些入侵通风(1]。虽然铜绿假单胞菌是一个nonfermentative需氧菌,它可以生长在厌氧条件下利用硝酸盐作为电子受体。其生存能力在各种环境条件下部分解释为其多功能营养能力和抵抗能力高浓度的盐、染料、消毒剂,许多常见的抗生素。细菌已经在洗脸盆在医院病房的下水道2),和气溶胶铜绿假单胞菌可以发现当打开水龙头3,4]。隔离铜绿假单胞菌从水龙头的自来水是由于污染本身,而不是自来水供应(5]。

之前的出现,现代基因相互传染的输入方法铜绿假单胞菌之间的CF患者被认为是一种罕见的事件。最近的研究已经证明克隆株的存在铜绿假单胞菌感染多个病人在CF诊所(6- - - - - -9]。

铜绿假单胞菌本质上是对最常用的抗生素。抗生素耐药性是通过限制抗生素的吸收通过外膜和各种依赖资源的机制。通过它的能量依赖性机制铜绿假单胞菌实现抗生素耐药性包括射流泵和βlactamase-production。能量依赖性机制通常是在密切的监管下,抗生素耐药性往往是由于基因突变在监管这些机制(10]。预培养用抗生素已经证明有一个数量的影响铜绿假单胞菌包括诱导生物膜的增长(11),提高热量和渗透压力反应(12,疏水性的变化13),减少了细菌粘附[14]。

本研究的目的是确定是否克隆株铜绿假单胞菌,作为临床常规抽样的一部分,展示了不同的抵抗干燥和预培养是否subminimum抑制浓度(麦克风)β内酰胺抗生素对细菌的能力产生影响,抵抗干燥。头孢他啶和meropenem anti-pseudomonal抗生素中常用的CF患者的护理。

2。材料和方法

2.1。菌株

的环境压力铜绿假单胞菌(NCIMB 10848)是获得国家工业和海洋细菌的集合。黏液状的和利物浦nonmucoid变异株(15和曼彻斯特的nonmucoid变异株16)得到中心的传染病,爱丁堡大学。所有其他的铜绿假单胞菌菌株获得临床样本的口水从CF和基因分型微生物部门利兹总医院使用Pulsed-Field凝胶电泳(但是脉冲场凝胶电泳的出现(见表)1)。

2.2。抗菌药物敏感性试验

中等收入国家的头孢他啶和meropenem进行Iso-Sensitest (ISA)琼脂浓度梯度法(AB Biodisk、瑞典)根据制造商的指导方针17]。麦克风是读24 h后孵化在37°C。

2.3。干燥的生存分析

2.3.1。准备控制相对湿度室

控制相对湿度条件建立和维护的饱和盐溶液在一个气密的塑料盒子。30±3%相对湿度(RH)是由CaCl饱和溶液的存在₂h·6₂O(σ化学品,英国)19,20.]。实验期间房间的温度22±2°C。美国数字温湿计(Extech仪器)被用来监测相对湿度和温度。

2.3.2。与细菌接种的玻璃盖玻片

后测定活细胞浓度曲线,压力增加到最大固定相细胞浓度时,这些文化被用于后续的实验确定生存在干燥的表面上。菌株也增长了24 - 48 h在营养肉汤或营养肉汤包含0.25×麦克风的浓度头孢他啶或meropenem 37°C在空气中,用颤抖的110 rpm。

1.0毫升整除的营养肉汤培养放在1.5毫升埃普多夫管和微型离心机离心5分钟(5140年埃普多夫离心机)13000克。上清液被丢弃和细胞颗粒resuspended 1.0毫升蒸馏水。20μL细胞悬浊液的沉积到无菌盖玻片上,他们被放置在相对湿度室控制。

2.3.3。测定活菌数

每个玻璃盖玻片放置在2毫升无菌蒸馏水在无菌条件下用无菌钳。适当的系列稀释后用无菌蒸馏水细胞悬液接种到哥伦比亚血琼脂平板使用扩散板的方法。隔夜孵化后在空气中在37°C,集落形成单位的数量是一个菌落计数器计算使用。三个玻璃盖玻片单独使用每个数和每个盖玻片进行了三种不同的稀释。确定可行的计数时间0 h, 1 h, 6小时、24小时。

2.4。细菌失活的数学模型

2.4.1。一阶衰减模型

一阶衰减模型假定所有的细菌细胞抵抗致命的治疗是相等的。这导致一个幸存者的数量的对数线性关系和治疗时间,如以下所述一阶衰减动力学方程: 在哪里= 0时刻浓度,=浓度在时间,=失活率=时间。

2.4.2。威布尔模型

细菌腐烂的威布尔模型是一个非线性模型。它假设致命事件概率和相应的生存曲线是累积的致命事件的分布形式,如(2)[21]。存活曲线的形状是由;当曲线有向上凹的外观,当曲线有向下凹的外观,当,生存曲线是线性的。的值表示第一十进制时间减少(22]。规模和形状参数并不是独立的,因此一个错误在将被平衡的一个错误。对比生存曲线是由比较的值形状参数确定一个固定的值与初始值的均值(22]。看到下面的威布尔分布方程(21]: 在哪里= 0时刻浓度,=浓度在时间,=,=尺度参数=形状参数。

2.5。统计分析

细菌腐烂的两个模型模拟实验数据的最小二乘误差分析使用GraphPad棱镜(美国圣Deigo GraphPad Inc .)。使用对比曲线以及。一个值< 0.05被认为是重要的。

威布尔生存曲线之间的比较是用固定的形状参数的值取决于值的均值对菌株进行了研究。

3所示。结果

接种后1小时内的所有不同的菌株铜绿假单胞菌干燥的玻璃表面上,有一个可行的细菌数量迅速下降。所有菌株的铜绿假单胞菌仍能恢复在24小时内只能在非常低的数量(图1)。

3.1。比较干燥的数学生存曲线模型模型

生存的威布尔分布的所有菌株的首选模型铜绿假单胞菌检查干燥的生存分析(见表2)。当威布尔分布模型应用于实验数据的所有菌株铜绿假单胞菌检查的存活曲线凹了进去(见表2)。尺度参数的平均值决心是0.313。

3.2。黏液状的表型对干燥的影响生存

的价值更大的黏液状的压力的铜绿假单胞菌比相应的nonmucoid应变。这种差异为独特的CF达到统计学意义()和儿科菌株()(见图2)。

3.3。抗生素预培养对干燥的影响生存时间的第一个小数

预培养与头孢他啶没有任何在任何nonepidemic菌株的显著影响铜绿假单胞菌。流行菌株显著增加的时候第一十进制降低儿科nonmucoid应变和Seacroft /利物浦应变(儿科non-mucoid;Seacroft /利物浦),并显著降低时间首先减少小数利物浦黏液状的应变()。其他流行菌株没有显著影响。

所有nonepidemic株有显著减少与meropenem预培养后(环境;独特的CF;独特的CF黏液状的)。所有流行株铜绿假单胞菌也显著减少与meropenem预培养后,除了儿科,Seacroft,利物浦减少压力没有统计学意义(利物浦黏液状的;曼彻斯特;儿科黏液状的;Seacroft /利物浦)。

4所示。讨论

已经有许多研究证明铜绿假单胞菌囊性纤维化患者[之间相互传染6,7,9,23,24]。相互传染的方法还不清楚。干燥的表面污染和气溶胶分散都被假定为潜在的传播路线(15,25]。一个重要因素,导致丧失生存能力的细菌气溶胶和干燥在干燥的表面。

威布尔模型的使用比较的不同菌株的生存曲线铜绿假单胞菌允许生存曲线的比较参数和消除的影响变化的初始浓度的细菌可能会影响innocula可能存活的时间。

我们已经表明,抵抗干燥的黏液状的表型是很重要的。所有三个菌株可作为黏液状的和nonmucoid表型表现出更强的抵抗力干燥时表达了黏液状的表现型。这个改进抗干燥海藻酸可能是由于涂料减少水的蒸发率的细菌,因此改善有机体生存的能力。Panagea等人证明没有区别的利物浦流行毒株的生存铜绿假单胞菌不管类黏蛋白的表达或nonmucoid表型(15]。比较PAO1的海藻酸缺陷突变体和野生型,常等人表明,藻酸盐生产推广耐干燥,将支持在当前的研究中提出的结果(26]。Skaliy Eagon证明了铜绿假单胞菌细胞指数增长阶段最容易干燥的影响相比,在固定相的粘液没有改善的干燥阻力指数增长细菌细胞(27]。这将表明,高代谢活动与干燥指数增长可能更重要比粘液的存在阻力。

没有模式,改善干燥的流行株和nonepidemic菌株之间的电阻铜绿假单胞菌。所有三个组根据价值的菌株包含了流行和nonepidemic菌株铜绿假单胞菌。这些数据与Panagea et al(所呈现的数据15]。他们证明了利物浦流行毒株证明长期生存与其他菌株相比。一个原因之间的差异之前和当前研究的缺乏控制的研究相对湿度Panagea et al。15]。

一致的预孵化效果与meropenem减少干燥阻力在大多数菌株进行了研究。碳青霉烯sub-MIC水平已经证明降低外膜通透性,提高热量和渗透压力反应,增加细菌对中性粒细胞吞噬作用(12]。

头孢他啶对菌株有较小的影响研究,引起显著改变生存的只有三个菌株进行了研究。虽然头孢菌素被证实能够减少细菌坚持上皮细胞和多形核的吞噬作用,似乎他们不影响细菌表面的疏水性(13,14]。

其他β内酰胺抗生素也被证明修改的生存特点铜绿假单胞菌。预培养与piperacillin-tazobactam减少粘连,减少运动性,减少抽搐,减少生物膜的形成,增加对氧化应激的敏感性(28]。

本研究表明,铜绿假单胞菌能在干燥的环境中生存的时间太长,黏液状的表现型促进生存是一个重要因素。它还表明,预培养sub-MIC水平可能有重要影响细菌的生理与抵抗干燥。促进细菌生存通过抗生素暴露可能有重要的临床后果其余CF患者之间的交叉感染的风险。进一步的研究应该在sub-MIC进行不同浓度抗生素可能促进或抑制相互传染流行株铜绿假单胞菌在CF单位。

承认

作者要感谢博士c·多尔蒂,爱丁堡大学传染病中心提供一些菌株。

引用

1. g . p . Bodey r·玻利瓦尔诉Fainstein和l . Jadeja”引起的感染铜绿假单胞菌”,评论的传染病,5卷,不。2、279 - 313年,1983页。视图:谷歌学术搜索
2. g·多尔,s .詹森·h·诺尔et al .,“分布和传播铜绿假单胞菌、伯克不过在医院的病房里,“小儿肺学,21卷,不。2、90 - 100年,1996页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. g·多尔·m·乌尔里希•穆勒(george w . bush) et al .,”一代铜绿假单胞菌气溶胶在洗手的水槽排水污染,传播的医院人员,及其通过使用一个新的加热设备,预防”Zentralblatt毛皮卫生和Umweltmedizin,卷191,不。5 - 6,494 - 505年,1991页。视图:谷歌学术搜索
4. d·g·布朗和j . Baublis”的水库铜绿假单胞菌在新生儿重症监护室:机制控制,”儿科杂志》,卷90,不。3、453 - 457年,1977页。视图:谷歌学术搜索
5. 路透社,a . Sigge h . Wiedeck和m .一般”的传播途径的分析铜绿假单胞菌病人和自来水网点之间。”危重病医学,30卷,不。10日,2222 - 2228年,2002页。视图:谷歌学术搜索
6. m·丹顿k .克尔·l·穆尼et al .,“colistin-resistant的传播铜绿假单胞菌参加儿童囊性纤维化患者中心之间小儿肺学,34卷,不。4、257 - 261年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. a . m .琼斯,j·r·w·戈万c·j·多尔蒂et al .,“抗多种抗菌素的应变的传播铜绿假单胞菌在成人囊性纤维化诊所。”《柳叶刀》,卷358,不。9281年,第558 - 557页,2001年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. s . j . McCallum j . Corkill m·加拉格尔m . j . Ledson c·安东尼·哈特·m·j·沃尔什,“重复感染传染性的铜绿假单胞菌在成人与囊性纤维化长期殖民P绿脓杆菌,”《柳叶刀》,卷358,不。9281年,第560 - 558页,2001年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. d·阿姆斯特朗,美国贝尔·m·罗宾逊et al .,“证据为克隆菌株的传播铜绿假单胞菌在囊性纤维化诊所。”临床微生物学杂志第41卷。。5,2266 - 2267年,2003页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. r·e·w·汉考克和d . p . Speert“抗生素耐药性铜绿假单胞菌:机制和对治疗的影响耐药性的更新,3卷,不。4、247 - 255年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. D·a·l·r·霍夫曼D 'Argenio, m . j . MacCoss z, r·a·琼斯和s·米勒,“氨基苷类抗生素诱导细菌生物膜的形成,”自然,卷436,不。7054年,第1175 - 1171页,2005年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. k .村上t .小野d Viducic et al .,“rpo基因的作用铜绿假单胞菌在抗生素耐受性《微生物学字母,卷242,不。1,第167 - 161页,2005。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. m . c .说,a·帕斯卡ai苏亚雷斯,和e·j·佩雷亚的影响头孢吡肟的粘附和吞噬作用铜绿假单胞菌”,心血管Infecciosas y Microbiologia我们,10卷,不。10日,587 - 591年,1992页。视图:谷歌学术搜索
14. p . Di马蒂诺,j . Rebiere-Huet和c . Hulen抗生素对依从性的影响铜绿假单胞菌和荧光假单胞菌对A549 pneumocyte细胞。”化疗,46卷,不。2、129 - 134年,2000页。视图:谷歌学术搜索
15. s . Panagea c . Winstanley m·j·沃尔什·m·j . Ledson c·a·哈特,“环境污染与流行病毒株铜绿假单胞菌利物浦囊性纤维化中心,研究其生存在干燥表面,”《医院感染卷,59号2、102 - 107年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. a . m .琼斯·m·e·多德c·j·多尔蒂,j·r·w·戈万和a·k·韦伯”治疗囊性纤维化患者的需求增加港口的高度传染性的病毒铜绿假单胞菌”,胸腔卷,57号11日,第925 - 924页,2002年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. a . b . Biodisk“基线测试麦克风的决心,”科技。代表,1997年,技术指导3 b。视图:谷歌学术搜索
18. k . Cheng r·l·史密斯·j·r·w·戈万et al。”的传播β-lactam-resistant铜绿假单胞菌囊性纤维化诊所。”《柳叶刀》,卷348,不。9028年,第642 - 639页,1996年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. a . Jawad h·塞弗特,a . m . s j .遗产和p·m·霍基”的生存鲍曼不动杆菌在干燥的表面:比较爆发,零星孤立。”临床微生物学杂志,36卷,不。7,1938 - 1941年,1998页。视图:谷歌学术搜索
20. a . Wexler“恒定的湿度的解决方案,”化学和物理的手册d·r·利德,Ed。p。33岁的泰勒和弗朗西斯,波卡拉顿,佛罗里达州,美国,87年版,2006年版。视图:谷歌学术搜索
21. p . Mafart o . Couvert、美国盖拉德Leguerinel,“在计算不育热保护方法:应用威布尔频率分布模型,”国际食品微生物学杂志》上,卷72,不。1 - 2、107 - 113年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
22. p . Mafart o . Couvert、美国盖拉德Leguerinel,“在计算不育热保护方法:应用威布尔频率分布模型,”国际食品微生物学杂志》上,卷72,不。1 - 2、107 - 113年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
23. s . j . McCallum j . Corkill m·加拉格尔m . j . Ledson c·安东尼·哈特·m·j·沃尔什,“重复感染传染性的铜绿假单胞菌在成人与囊性纤维化长期殖民P绿脓杆菌,”《柳叶刀》,卷358,不。9281年,第560 - 558页,2001年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
24. f . p . Edenborough h·r·斯通,s·j·凯利,p . Zadik c·j·多尔蒂和j·r·w·戈万”的基因铜绿假单胞菌在囊性纤维化表示需要隔离。”杂志的囊性纤维化,3卷,不。1,37-44,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
25. a . m .琼斯,j·r·w·戈万c·j·多尔蒂et al .,“抗多种抗菌素的流行株的空气传播的识别铜绿假单胞菌在CF中心交叉感染暴发期间,“胸腔,卷。58岁的没有。6,525 - 527年,2003页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
26. w . s . Chang m . Van De Mortel l·尼尔森g . n . De Guzman, x,和l . j .霍尔沃森“藻酸盐生产假单胞菌putida创建一个水化微环境,有利于生物膜结构和压力宽容water-limiting条件下,“细菌学期刊,卷189,不。22日,第8299 - 8290页,2007年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
27. p . Skaliy和r . g . Eagon”效应的生理年龄和国家干的的生存铜绿假单胞菌”,应用微生物学,24卷,不。5,763 - 767年,1972页。视图:谷歌学术搜索
28. a·p·塞卡c . Extremina a·f·塞卡和j·c·苏萨subinhibitory哌拉西林/ tazobactam的浓度的影响铜绿假单胞菌”,医学微生物学杂志》,53卷,不。9日,第910 - 903页,2004年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

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