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May 04, 2024

La DNasi I e il chitosano migliorano l'efficacia della ceftazidima nell'eradicazione delle cellule del biofilm di Burkholderia pseudomallei

Scientific Reports volume 13, numero articolo: 1059 (2023) Cita questo articolo 710 Accessi 10 Dettagli metriche altmetriche L'infezione da Burkholderia pseudomallei associata al biofilm contribuisce all'antibiotico

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 1059 (2023) Citare questo articolo

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L’infezione da Burkholderia pseudomallei associata al biofilm contribuisce alla resistenza agli antibiotici e alla recidiva della melioidosi. La matrice del biofilm di Burkholderia pseudomallei contiene DNA extracellulare (eDNA) che è fondamentale per la formazione del biofilm. Tuttavia, il contributo dell’eDNA alla resistenza agli antibiotici da parte di B. pseudomallei rimane poco chiaro. In questo studio, abbiamo dimostrato per la prima volta in vitro che la DNasi I con la somministrazione di ceftazidima (CAZ) a 24 ore ha inibito considerevolmente la formazione di biofilm in 2 giorni e ridotto il numero di cellule vitali del biofilm degli isolati clinici di B. pseudomallei rispetto al biofilm trattato con Solo CAZ. È stata osservata una riduzione di 3-4 log nel numero di cellule vitali incorporate nel biofilm di 2 giorni quando CAZ è stato combinato con DNasi I. La visualizzazione al microscopio confocale a scansione laser ha sottolineato la capacità della DNasi I seguita dall'integrazione di CAZ di limitare significativamente B. pseudomallei sviluppo del biofilm e per sradicare le cellule vitali del biofilm di B. pseudomallei incorporate. Inoltre, la DNasi I integrata con chitosano (CS) legato a CAZ (CS/CAZ) ha sradicato in modo significativo la perdita di cellule planctoniche e di biofilm. Questi risultati hanno indicato che la DNasi I ha effettivamente degradato l'eDNA portando all'inibizione e alla dispersione del biofilm, consentendo successivamente a CAZ e CS/CAZ di sradicare sia le cellule planctoniche che quelle del biofilm incorporato. Questi risultati forniscono strategie efficaci per interrompere la formazione del biofilm e migliorare la suscettibilità agli antibiotici delle infezioni associate al biofilm.

La melioidosi, una malattia infettiva mortale causata dalla Burkholderia pseudomallei, fu scoperta nel 19111 ma rimane ancora un grave problema di salute pubblica in tutto il mondo2. Uno studio di modellizzazione ha previsto fino a 165.000 casi di melioidosi con circa 89.000 decessi all'anno in tutto il mondo3 e 2.800 decessi all'anno nella sola Tailandia4. Il tasso di mortalità varia nelle regioni endemiche; 23% in Australia5, 39% in Tailandia6 e fino al 61% in Cambogia7. La diagnosi precoce, una terapia antimicrobica efficace e una terapia intensiva innovativa possono ridurre i tassi di mortalità a meno del 10%8. I pazienti con melioidosi presentano presentazioni cliniche diverse e un'ampia gamma di gravità. La melioidosi recidivante, dovuta alla persistenza dell'infezione originaria a seguito di un trattamento inadeguato, porta ad un elevato tasso di mortalità9,10,11,12. La recidiva si verifica in circa il 10% dei pazienti con melioidosi2.

La gestione terapeutica della melioidosi comprende la somministrazione endovenosa iniziale di ceftazidima (CAZ) per almeno 10 giorni, seguita da trimetoprim-sulfametossazolo orale (TMP-SMX) per 12-20 settimane13,14,15. La resistenza antimicrobica del B. pseudomallei clinico è rara16 ma la resistenza ai β-lattamici può essere associata all'alterazione di un gene che codifica per una proteina 3 legante la penicillina durante una terapia prolungata con ceftazidima17. Pertanto, sono essenziali ulteriori indagini su nuove strategie terapeutiche basate sulla ricerca fondamentale per ridurre la mortalità nelle aree endemiche e limitare lo sviluppo della resistenza agli antibiotici in B. pseudomallei.

Il comportamento intracellulare facoltativo e il possesso di fattori di virulenza, inclusa la capacità di formazione di biofilm di B. pseudomallei, possono facilitare la sopravvivenza e la persistenza di questo patogeno. Di particolare importanza è la capacità di formare biofilm: l'isolamento del biofilm dall'infezione primaria dei pazienti con melioidosi recidivante suggerisce una correlazione con la persistenza batterica18. Le cellule di B. pseudomallei trovano rifugio all'interno della matrice del biofilm, come dimostrato in studi di laboratorio19,20 e nel tessuto polmonare di esseri umani e animali infetti21. Le cellule all'interno del biofilm hanno una resistenza intrinseca a CAZ e TMP-SMX, rafforzando l'insuccesso nel trattamento delle manifestazioni croniche della melioidosi. Uno studio in vitro condotto da Sawasdidoln e colleghi ha dimostrato che la formazione di biofilm di B. pseudomallei è associata alla resistenza alla doxiciclina, alla CAZ, all'imipenem e al TMP-SMX: le pompe di efflusso svolgono un ruolo in questo22. I costituenti polimerici extracellulari del biofilm di B. pseudomallei possono limitare la penetrazione degli antibiotici23,24. I batteri associati al biofilm sono più resistenti agli antibiotici rispetto alle cellule a vita libera (planctoniche). Le forme di biofilm di Burkholderia pseudomallei erano più tolleranti nei confronti di CAZ rispetto alle cellule planctoniche alla concentrazione minima di eradicazione del biofilm di 2.048 µg/ml o superiore25. Per sradicare le cellule persistenti nei biofilm può essere necessaria una combinazione di agenti, tra cui antibiotici, enzimi e agenti antimicrobici26. Chiaramente, sono necessari regimi terapeutici innovativi in ​​grado di inibire o disperdere il biofilm, esponendo le cellule planctoniche ai pieni effetti degli antibiotici.