TEXT
tratamentul pentru Staphylococcus aureus rezistent la meticilină (MRSA) a fost complicat prin creșterea ratelor de rezistență la antibiotice. Tulpinile MRSA exprimă proteina de legare a penicilinei 2a (PBP2a), codificată de mecA, care asigură rezistență la lactame-lactame prin protejarea serinei reactive într-o fisură îngustă, inaccesibilă, permițând sinteza peretelui celular să continue în prezența antibioticului (1, 2). Ceftobiprolul și ceftarolina sunt cefalosporine anti-MRSA care inhibă PBP2a la concentrații terapeutice utile. Grupul R2 de ceftobiprol se extinde în fanta îngustă a PBP2a pentru a accesa situsul activ, în timp ce legarea ceftarolinei determină o schimbare alosterică a PBP2a, dezvăluind situsul activ pentru legarea de o a doua moleculă (3, 4). Ceftobiprolul a fost evaluat în studiile clinice, iar CEFTAROLINA este aprobată de FDA pentru tratamentul infecțiilor cutanate și ale structurii pielii, inclusiv a celor cauzate de MRSA (5-10).
studiile anterioare din grupul nostru au arătat că trecerea tulpinii COL în ceftobiprol Selectează mutanții rezistenți cu mutații în PBP2a (11). Acest studiu examinează dacă pasajul ceftarolinei selectează și mutații similare. Experimentele de trecere au fost efectuate cu două medii MRSA diferite: COL, un izolat arhaic rezistent omogen din 1961 și SF8300, o tulpină MRSA contemporană neomogenă rezistentă USA300. COLnex și SF8300ex, tulpini derivate mecA-negative ale COLn și SF8300, au fost obținute prin (12) excizarea cromozomului casetofon stafilococ cromozom mec (SCCmec) (13). MecA de tip sălbatic a fost reintrodus pe plasmidă pYK20 (derivat din plasmidă pAW8 și conținând mecA de tip sălbatic clonat din COL ) în COLnex și SF8300ex pentru studii de trecere. Dacă mecA a mediat rezistența, atunci fie vindecarea unui mutant rezistent al plasmidei, fie introducerea acestuia într-un fond susceptibil ar trebui să ducă la pierderea sau câștigul fenotipului, respectiv, permițând determinarea contribuției mecA la rezistență. Tulpinile și plasmidele utilizate în acest studiu sunt enumerate în tabelele 1 și 2. COLnex(pYK20) și SF8300ex (pYK20) au fost pasate în serie în bulion de soia triptic care conține concentrații crescânde de ceftarolină (laboratoare forestiere) așa cum s-a descris anterior (11).
- vezi inline
- vezi popup
lista tulpinilor parentale și mutante utilizate în studiile de trecere mecA-pozitivesa
- View inline
- View popup
plasmidele utilizate în studiile mecA-pozitive de trecere
după 28 de zile, COLnex(pYK20) și SF8300ex(pYK20) pasate în ceftarolină au produs doi mutanți, COLnexpT(pYK20COLT*) și sf8300expt(pyk208300t*) (un asterisc indică o plasmidă generată în timpul selecției ceftobiprolului sau ceftarolinei într-un fundal col sau sf8300) (tabelul 1). CIM-urile la ceftarolină, ceftobiprol și alte lactame (Sigma-Aldrich) au fost determinate prin metoda de diluare a bulionului conform standardelor CLSI (Tabelul 3) (15). COLnexpT (pYK20COLT*) a exprimat rezistență la nivel înalt atât la ceftarolină, cât și la ceftobiprol, cu mic-uri de 64 hectog/ml și, respectiv, 32 centig/ml. SF8300expT (pYK208300T*) a exprimat rezistență la nivel scăzut în ziua de trecere 4, cu un MIC de 4 hectog/ml, care a rămas neschimbat în ciuda a încă 24 de pasaje (Tabelul 3 și Fig. 1). Mutantul colnex(pYK20) (11), COLnexpB(pYK20COLB*), descris anterior, a prezentat rezistență la nivel înalt atât la ceftobiprol, cât și la ceftarolină, cu un MIC de 64 hectog/ml la fiecare.
- View inline
- View popup
microfoane de medicamente pentru tulpini mutante mecA-pozitive și pasate
apariția ceftobiprol – și ceftarolină-mutanți meca-pozitivi trecuți. Rezistența la ceftobiprol (BPR) și ceftarolină (CPT) a fost generată de trecerea tulpinilor în concentrații subinhibitorii ale fiecărui antibiotic în bulion. Cea mai mare concentrație de medicament în care tulpinile au crescut în fiecare zi este prezentată pe axa Y.
plasmida mecA a fost secvențiată pentru mutații la tulpinile pasate. Deoarece PBP-urile sunt ținta lactamelor de la sută, pbp1, -2, -3 și -4 au fost, de asemenea, secvențiate. În cele din urmă, gdpP și acrB au fost secvențiate, deoarece mutațiile acestor gene au fost identificate într-un mutant mecA-negativ rezistent la ceftobiprol al COL (16). Plasmida pYK208300T* (pYK20 din SF8300ex pasată în ceftarolină), a avut o mutație cu un singur punct (G la A la poziția secvenței de codificare 1339) în mecA, rezultând o schimbare de aminoacizi nonsinonimă, E447K. nu au fost prezente mutații în alte gene PBP, acrB sau gdpP (Tabelul 4).
- vezi inline
- vezi popup
mutații în tulpinile mutante mecA-pozitive pasate cu ceftobiprol și ceftarolină
plasmida pYK20COLT* (pYK20 din COLnex pasate în ceftarolină) nu au avut mutații în Meca. O mutație punctuală (C la T în poziția CDS 1327) care introduce mutația H443Y în GdpP, o mutație punctuală (G la A în poziția CDS 466) care introduce mutația D156N în PBP2 și două mutații punctuale (a la G în poziția CDS 601 și C la G în poziția CDS 723) care introduce mutațiile T201A și F241L în PBP4 au fost găsite (Tabelul 4). De remarcat, trecerea ceftarolinei COL conținând mecA în locația sa cromozomială naturală a dus, de asemenea, la un mutant cu rezistență la nivel înalt, dar lipsit de mutații în mecA (datele nu sunt prezentate). Analiza secvenței acelui mutant Pasat a relevat o mutație punctuală în pbp2 (G la A la poziția CDS 1891), rezultând schimbarea aminoacizilor G631S și una în pbp4 (T la A la poziția CDS 414), introducând o mutație N138K. Aceste date indică faptul că, chiar și în prezența mecA, ceftarolina poate selecta mutații în alte gene, rezultând rezistență.
vindecarea COLnexpB(pYK20COLB*) și SF8300expT(pYK208300T*) a plasmidelor lor, fiecare dintre ele având mutații mecA, a scăzut mic-urile pentru toate lactamele testate (tabelele 5 și 6). Vindecarea COLnexpT (pYK20COLT*) a plasmidei sale, care nu avea mutații mecA, nu a avut niciun efect asupra MICs (Tabelul 5). Transformarea pYK20COLB*, care conține 6 mutații de substituție în mecA, în părintele colnex susceptibil, producând COLnex transformant (pYK20COLB*), a dus la rezistență la nivel înalt la ceftarolină și ceftobiprol. Transformarea pYK208300T*, care conține mutația unică E447K în mecA, în COLnex, producând Transformantul COLnex (pYK208300T*), a avut ca rezultat o rezistență la nivel înalt la ceftobiprol (MIC de 64 hectog/ml), dar numai rezistență la nivel scăzut la ceftarolină (MIC de 4 octogg/ml) (Tabelul 5). Transformarea pYK20COLB* în SF8300ex, obținându-se Transformantul SF8300ex(pYK20COLB*), a avut ca rezultat o rezistență la nivel înalt la ceftarolină și ceftobiprol (MIC de 32 hectog/ml la fiecare) (Tabelul 6). Încercările Multiple de a transforma SF8300ex cu pYK208300T * nu au reușit.
- View inline
- View popup
microfoane de medicamente pentru tulpini mutante pasate mecA pozitive vindecate de tulpini plasmide și parentale transduse cu plasmide din tulpini pasate în fundalul COL
- View inline
- View popup
microfoane de medicamente pentru tulpini mutante pasate mecA pozitive vindecate de tulpini plasmide și parentale transduse cu plasmide din tulpini pasate în fundalul tulpinii USA300 SF8300
o singură schimbare de aminoacizi la e447 în mecA pare să joace un rol rolul cheie în rezistență. Este prezentă în colul pasat de ceftobiprol (printre alte mutații) (11), este singura mutație mecA în SF8300 pasat de ceftarolină și a fost raportată în izolatele clinice (17, 18). Din punct de vedere structural, E447 se află în domeniul de legare a penicilinei PBP2a și interacționează cu grupul R2 de ceftobiprol și alte lactame (3, 19). E447K a conferit rezistență la ceftobiprol la nivel înalt și rezistență la ceftarolină la nivel scăzut în fundalul COLnex, probabil datorită diferențelor structurale dintre cei doi compuși. Mutațiile Multiple în mecA produc rezistență la nivel înalt la ambele antibiotice (20). Fundalul genetic joacă, de asemenea, un rol. Sf8300 eterogen pasat în ceftarolină a dezvoltat rezistență la nivel scăzut la ceftobiprol și ceftarolină cu e447k (MIC 4 hectolix/ml). Această mutație a fost asociată cu rezistență scăzută la ceftarolină în izolatele clinice (17).
În concluzie, trecerea fie în ceftarolină, fie în ceftobiprol Selectează o mutație E447K în PBP2a, o mutație Găsită în izolatele clinice rezistente la ceftarolină, subliniind importanța acesteia în medierea fenotipului de rezistență (17, 18). Deși secvențierea întregului genom nu a fost efectuată, ceea ce este o limitare a acestui studiu, alte gene decât mecA joacă un rol, deoarece nivelul de rezistență a diferit între mediile COL și SF8300 la introducerea mutației e447k și mutantul COL pasat foarte rezistent nu a avut mutații mecA. Deși există probabil și altele, mutațiile genelor care codifică PBP4 și GdpP par a fi deosebit de importante, deoarece acestea au fost identificate în mod repetat în mutanții pasați de ceftobiprol și ceftarolină. Rolul acestor gene și al altora este în curs de investigare activă.