ヘリコバクター・ピロリにおけるメトロニダゾールおよびアモキシシリン耐性に関連したフィットネスコストの分析

Analysis of fitness costs associated with metronidazole and amoxicillin resistance in Helicobacter pylori.

• Ian H Windham
• D Scott Merrell

抄録

背景:

抗生物質耐性の増加は、H. pylori を含むすべての病原体にとって大きな懸念事項です。しかし、抵抗性の増加はしばしば、抗生物質が存在しない場合の病原体の相対的な体力の低下と一致することが多く、抵抗性の増加は、抗生物質の管理を改善することで一部の抗生物質については緩和される可能性があります。したがって、どのようなタイプの抗生物質耐性がH. pyloriのフィットネスの欠陥を引き起こすのかをより深く理解することは、合理的な治療戦略の助けになるかもしれません。

BACKGROUND: Increasing rates of antibiotic resistance are a major concern for all pathogens, including H. pylori. However, increased resistance often coincides with a decrease in relative fitness of the pathogen in the absence of the antibiotic, raising the possibility that increased resistance can be mitigated for some antibiotics by improved antibiotic husbandry. Therefore, a greater understanding of which types of antibiotic resistance create fitness defects in H. pylori may aid rational treatment strategies.

材料および方法:

H. pylori の文献には抵抗性の増加と相関する変異が多数報告されているが、これらの変異との因果関係を示す研究はほとんどない。ここでは、メトロニダゾールおよびアモキシシリン耐性と関連したフィットネスコストを調べた。文献で報告されている rdxA および pbp1 遺伝子の点突然変異を持つ等原性株を遺伝子組換えし、in vitro での競合試験を行い、相対的な適合性を評価した。

MATERIALS AND METHODS: While a wealth of H. pylori literature reports mutations that correlate with increased resistance, few studies demonstrate causation for these same mutations. Herein, we examined fitness costs associated with metronidazole and amoxicillin resistance. Isogenic strains bearing literature reported point mutations in the rdxA and pbp1 genes were engineered and tested in in vitro competition assays to assess relative fitness.

結果:

メトロニダゾール耐性の変異はいずれも、試験した条件下ではフィットネスコストをもたらすものではなかった。対照的に、アモキシシリン耐性変異株では、24時間後までに競争力の低下が認められた。この体力の変化は、中等度の浸透圧ストレスによってさらに増強された。しかし、極度の浸透圧ストレス下では、アモキシシリン耐性の N562Y PBP1 変異株はフィットネスの向上を示し、条件付きでフィットネスが優位になる PBP1 変異株が存在することが示唆された。

RESULTS: None of the metronidazole resistance mutations resulted in a fitness cost under the tested conditions. In contrast, amoxicillin-resistant mutant strains demonstrated a defect in competition by 24 hours. This change in fitness was further enhanced by moderate osmotic stress. However, under extreme osmotic stress, the amoxicillin-resistant N562Y PBP1 mutant strain showed enhanced fitness, suggesting that there are some pbp1 mutations that can give a conditional fitness advantage.

結論:

我々の結果は、抗生物質耐性における rdxA および pbp1 の特異的な点突然変異の役割を示しており、アモキシシリン耐性株の H. pylori は環境に左右されるフィットネスの変化を示すことを示唆している。このような後発の知見が、米国で見られるアモキシシリン耐性菌の割合が比較的低いことの一因となっている可能性がある。

CONCLUSIONS: Our results demonstrate the role of specific point mutations in rdxA and pbp1 in antibiotic resistance and suggest that amoxicillin-resistant strains of H. pylori show environmentally dictated changes in fitness. These later finding may be responsible for the relatively low rates of amoxicillin resistance seen in the United States.

© 2020 John Wiley & Sons Ltd.