多剤耐性菌の耐性および抗生物質耐性に及ぼす短期抗菌薬治療の影響．

Effect of Short-Term Antimicrobial Therapy on the Tolerance and Antibiotic Resistance of Multidrug-Resistant .

• Xiao Yu
• Beiwen Zheng
• Feng Xiao
• Ye Jin
• Lihua Guo
• Hao Xu
• Qixia Luo
• Yonghong Xiao

抄録

背景:

細菌は宿主で適応的変異を受ける。しかし、抗菌薬の使用が細菌の進化および患者内での細菌の生存に関連するゲノム変異に及ぼす具体的な影響は不明である。

Background: Bacteria undergo adaptive mutation in the host. However, the specific effect of antimicrobial use on bacterial evolution and genome mutations related to bacterial survival within a patient is unclear.

材料および方法:

入院患者の脳脊髄液から3株を順次分離した．これらの菌株の抗菌薬感受性，増殖率，バイオフィルム形成率，全血生存率を測定した。相対的な適合性を算出した。モデルを用いて病原性を調べた。抗菌抵抗性表現型の変化の遺伝的メカニズムを探るために、全ゲノム配列決定とインシリコ解析を行った。仮性タンパク質をクローニングし、発現させ、ゲンタマイシンに対する感受性を検出して特徴付けた。

Materials and Methods: Three strains were sequentially isolated from cerebrospinal fluid of a clinical inpatient. Antimicrobial susceptibility, growth rate, biofilm formation and whole blood survival of these strains were measured. Relative fitness was calculated. The virulence was examined in the model. Whole-genome sequencing and in silico analysis were performed to explore the genetic mechanisms of the changes in antimicrobial resistance phenotype. Hypothetical proteins are cloned, expressed and characterized by detection the susceptibility to gentamycin.

結果:

前者はリファンピンに感受性（MIC=0.25 μg/mL），ゲンタマイシンに耐性（MIC=16 μg/mL），後者の2株はリファンピンに耐性（MIC>64 μg/mL），ゲンタマイシンに感受性（MIC=4 μg/mL）であった。後者の２株については、前者と比較して、仮説タンパク質をコードする遺伝子のフレームシフト変異と塩基置換（遺伝子ｓと）が発見された。遺伝子の変異はリファンピシン耐性を引き起こした。および遺伝子の変異は、他の生物学的形質の変化と関連している。アミノ酸配列に基づいた構造と機能の同定から、この仮説タンパク質をコードする遺伝子の変異がアミノグリコシド感受性の変化と関連している可能性が示唆された。成長曲線は、後の2つの分離株が最初の分離株よりも早く成長し、13.5％、14.8％の正の適性優位性を示した。また，バイオフィルム形成能と全血生存率も向上した。モデルにおける病原性の有意差は認められなかった。

Results: The first isolate was susceptible to rifampin (MIC=0.25 μg/mL), resistant to gentamicin (MIC=16 μg/mL), while the later two isolates were resistant to rifampin (MIC >64 μg/mL), susceptible to gentamicin (MIC=4 μg/mL). For the latter two strains, compared to the first, frameshift mutation in a hypothetical protein encoding gene and base substitutions (in genes s and ) were discovered. The mutation of gene caused rifampicin resistance. Mutations in and gene are associated with changes in other biological traits. Amino acid sequence-based structure and function identification of the hypothetical protein indicated that a mutation in the encoding gene might be associated with altered aminoglycoside susceptibility. Growth curve showed that the later two isolates grew faster than the first isolate with a positive fitness advantage of 13.5%, and 14.8%, accordingly. Biofilm form ability and whole blood survival of the derivative mutants were also enhanced. No significant differences of virulence in the model were observed.

結論:

本研究では，臨床での抗生物質の短期使用が耐性変異，副次的感受性，感染時の生体内フィットネスの優位性と関連していることを初めて報告した。

Conclusion: We report here for the first time that short-term clinical antibiotic use was associated with resistance mutations, collateral sensitivity, and positive in vivo fitness advantages to during infection.

© 2020 Yu et al.