Effetti dell'ordine di esposizione agli antimicrobici sull'incidenza della multidroga

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 8826 (2023) Citare questo articolo

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Lo Pseudomonas aeruginosa multiresistente (MDRP) è uno dei patogeni più importanti nella pratica clinica. Per chiarire i meccanismi che contribuiscono alla sua comparsa, abbiamo isolato gli MDRP utilizzando il PAO1 di P. aeruginosa, la cui intera sequenza genomica è già stata chiarita. Sono stati isolati ceppi mutanti resistenti ai carbapenemi, agli aminoglicosidi e ai nuovi chinoloni, utilizzati per trattare le infezioni da P. aeruginosa; tuttavia, nessuno soddisfaceva i criteri per gli MDRP. Quindi, i ceppi PAO1 sono stati esposti a questi agenti antimicrobici in vari ordini e il tasso di comparsa dell’MDRP variava a seconda dell’ordine di esposizione; Gli MDRP apparivano più frequentemente quando la gentamicina veniva applicata prima della ciprofloxacina, ma raramente venivano isolati quando la ciprofloxacina veniva applicata per prima. L'esposizione alla ciprofloxacina seguita da gentamicina ha aumentato l'espressione di MexCD-OprJ, una pompa di efflusso multifarmaco di tipo RND, a causa della mutazione NfxB. Al contrario, l’esposizione alla gentamicina seguita da ciprofloxacina ha provocato più mutazioni nella DNA girasi. Questi risultati suggeriscono che il tipo di meccanismo di resistenza ai chinoloni è correlato alla frequenza dell’MDRP e che il rischio di incidenza dell’MDRP dipende fortemente dall’ordine di esposizione a gentamicina e ciprofloxacina.

Pseudomonas aeruginosa è un patogeno opportunista che presenta un'elevata resistenza intrinseca agli agenti antimicrobici. P. aeruginosa può acquisire resistenza attraverso l'uso inappropriato e/o la somministrazione a lungo termine di agenti antimicrobici. Sono stati identificati molti ceppi di P. aeruginosa multiresistenti (MDRP) che sono altamente resistenti a tre agenti antimicrobici, vale a dire β-lattamici ad ampio spettro, aminoglicosidi e fluorochinoloni1,2,3. Poiché il numero di antibiotici efficaci contro l’MDRP è limitato, le contromisure sono importanti.

Per promuovere l’uso appropriato degli agenti antimicrobici è importante chiarire la relazione tra gli agenti antimicrobici utilizzati e i meccanismi alla base dell’acquisizione della resistenza. Negli ultimi anni le analisi degli isolati clinici hanno fatto progressi, consentendo una comprensione più dettagliata degli MDRP1,2,3. Tuttavia, è impossibile trovare il ceppo parentale di un MDRP isolato in ambito clinico perché una volta isolato l’MDRP, il ceppo parentale suscettibile è già scomparso. Pertanto, le analisi dei soli MDRP clinicamente isolati non possono rivelare una relazione diretta tra il tipo di antimicrobico utilizzato nel trattamento e il meccanismo alla base dell’acquisizione della resistenza ad esso.

Nel presente studio, abbiamo isolato e analizzato gli MDRP utilizzando il ceppo P. aeruginosa PAO1, di cui è disponibile l'intera sequenza di DNA genomico. Non siamo stati in grado di isolare MDRP con un’esposizione a uno o due agenti antimicrobici, ma abbiamo avuto successo con un’esposizione sequenziale a tre agenti antimicrobici. Pertanto, gli MDRP sono emersi impilando molteplici meccanismi di resistenza. Abbiamo anche scoperto che l’ordine in cui vengono utilizzati gli antimicrobici può influenzare l’emergere di MDRP.

Abbiamo isolato mutanti resistenti ai farmaci da P. aeruginosa PAO1 per carbenicillina (β-lattamici), imipenem (carbapenemi), gentamicina e amikacina (aminoglicosidi) e ciprofloxacina e levofloxacina (fluorochinoloni), che sono usati per trattare l'infezione da P. aeruginosa in clinica. impostazioni. La frequenza di comparsa di mutanti resistenti era compresa tra 7,5 × 10−7 e 1,1 × 10−8 (Tabella 1).

Tra 540 mutanti, lo spettro della resistenza agli antibiotici è stato studiato in 92 mutanti selezionati casualmente. Questi mutanti sono stati classificati in sette gruppi in base allo spettro (Tabella 2). Sessantotto mutanti hanno mostrato resistenza multifarmaco (gruppi 1–3). In questi gruppi, lo spettro di resistenza ai farmaci era uguale o simile al modello di substrato delle pompe di efflusso di tipo RND4,5,6,7. In alcuni mutanti di ciascun gruppo, l'espressione dei geni della pompa di efflusso di tipo RND è stata studiata mediante RT-PCR. L'espressione di mexA era sovraregolata nei mutanti del gruppo 1 (Fig. 1A). L'espressione di mexC è stata osservata nei mutanti del gruppo 2, ma non è stata rilevata in PAO1 (Fig. 1B). L'espressione di mexX era sovraregolata nei gruppi 3 e 4 (Fig. 1C). Poiché i ceppi mutanti classificati come gruppo 5 erano resistenti solo alla carbenicillina, si ipotizza che la β-lattamasi AmpC sia altamente espressa in questi ceppi8. Nel gruppo 6 è stata osservata solo resistenza all'imipenem ed è stata ipotizzata un'espressione sottoregolata della porina OprD della membrana esterna9,10. I mutanti del gruppo 7 hanno mostrato resistenza alla ciprofloxacina e alla levofloxacina, indicando una mutazione nella DNA girasi o nella topoisomerasi IV11. Oltre ai mutanti di imipenem, la maggior parte dei mutanti ha mostrato resistenza multifarmaco, suggerendo l'espressione sovraregolata delle pompe di efflusso multifarmaco. Tuttavia, nessun mutante considerato MDRP (MIC per imipenem: 16 μg/ml o superiore, amikacina: 32 μg/ml o superiore, ciprofloxacina: 4 μg/ml o superiore) è stato isolato utilizzando questa procedura.