ПЛАЗМИДНАЯ ЭЛИМИНАЦИЯ И УСТРАНЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ К АНТИБИОТИКАМ У ПОЛИРЕЗИСТЕНТНЫХ ESCHERICHIA COLI С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА И ДСН



Цитировать

Полный текст

Аннотация

Резюме

Введение: Грам-отрицательная бактерия Escherichia coli является одним из наиболее распространенных видов бактерий, вызывающих оппортунистические инфекции, особенно в медицинских учреждениях. В результате пролиферации полирезистентных (МЛУ) E. coli, представляющей значительный риск для общественного здравоохранения, многие традиционные антибиотики теряют свою эффективность против таких бактерий. Возрастающая распространенность такой резистентности существует определяет необходимость к проведению безотлагательных исследований по поиску альтернативных подходов к лечению.

Цели: Целью данного исследования было изучение плазмидных профилей, связанных с устойчивостью к антибиотикам, у изолятов E. coli, выделенных из клинических образцов, и оценка эффективности наночастиц серебра (AgNP) и додецилсульфата натрия (ДСН) в плазмидной элиминации и устранении устойчивости к антибиотикам.

Материалы и методы: Множественную лекарственную резистентность оценивали с помощью метода диффузии в агаровых дисках путем измерения зон подавления роста вокруг дисков, пропитанных антибиотиком. Плазмиды были выделены и проанализированы методом электрофореза в агарозном геле для выявления генетических элементов, связанных с резистентностью. Плазмидная элиминация проводилось с использованием 10% ДСН, AgNPs и комбинации обоих агентов. Чувствительность к антибиотикам была дополнительно оценена после плазмидной элиминации для оценки любых изменений резистентности.

Результаты: Среди исследованных изолятов E. coli 75% проявили резистентность к тетрациклину, эритромицину и хлорамфениколу. Плазмидное профилирование подтвердило наличие плазмид, несущих резистентность, в указанных штаммах. После плазмидной элиминации ранее резистентные изоляты демонстрировали восстановление чувствительности к антибиотикам, что подтверждает плазмидно-опосредованную природу резистентности. Изоляты, не содержащие полос плазмид, сохраняли чувствительность на протяжении всего исследования. Примечательно, что AgNPs сами по себе продемонстрировали значительную антибактериальную активность, особенно в отношении грамотрицательных бактерий, таких как E. coli, что может быть связано со структурными различиями в клеточной стенке бактерий и наличием фимбрий, усиливающих захват наночастиц. Выводы: настоящее исследование подчеркивает наличие потенциала для применения наночастиц серебра, как изолированно, так и в сочетании с ДСН, в качестве перспективных агентов для плазмидной элиминации и снижения устойчивости к антибиотикам у полирезистентных E. coli. Результаты исследования проливают свет на механизм взаимодействия наночастиц с бактериальными клетками и служат основой для дальнейшей разработки новых антибактериальных препаратов.

Об авторах

Дунья Абдулла Мохаммед

Высший институт судебных наук, Университет Аль-Нахрейн, Джадрия, Багдад, Ирак

Автор, ответственный за переписку.
Email: dunya.a.206@nahrainuniv.edu.iq

магистр наук, доцент, Высший институт судебных наук

Ирак, Джадрия, Багдад, 10072, Ирак;

Омар Абдалвахаб Махмуд

Высший институт судебных наук, Университет Аль-Нахрейн, Джадрия, Багдад, Ирак

Email: omar.abd206@nahrainuniv.edu.iq
ORCID iD: 0009-0005-6884-9398

магистр наук, доцент, Высший институт судебных наук

Ирак

Фарах Бадри Абед

Высший институт судебных наук, Университет Аль-Нахрейн, Джадрия, Багдад, Ирак

Email: farah.badri94@nahrainuniv.edu.iq
ORCID iD: 0000-0003-1356-2304

магистр наук, ассистент преподавателя

Ирак

Ибрагим Рамзи Хади

Высший институт судебных наук, Университет Аль-Нахрейн, Джадрия, Багдад, Ирак

Email: Ibr47im@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3734-3985

магистр наук, ассистент преподавателя

Ирак

Список литературы

  1. Abada E, Mashraqi A, Modafer Y, Al Abboud MA, El-Shabasy A. Review green synthesis of silver nanoparticles by using plant extracts and their antimicrobial activity. Saudi J Biol Sci. 2024 Jan;31(1):103877. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2023.103877
  2. Afrasiabi S, Partoazar A. Targeting bacterial biofilm-related genes with nanoparticle-based strategies. Front Microbiol. 2024 May 22;15:1387114. https://doi.org/10.3389/fmicb.2024.1387114
  3. Ahmad A, Haneef M, Ahmad N, Kamal A, Jaswani S, Khan F. Biological synthesis of silver nanoparticles and their medical applications. World Academy of Sciences Journal. 2024 Mar 20;6(3):22. https://doi.org/10.3892/wasj.2024.237
  4. Akhil T, Bhavana V, Ann Maria CG, Nidhin M. Role of biosynthesized silver nanoparticles in environmental remediation: A review. Nanotechnology for Environmental Engineering. 2023 Sep;8(3):829-43. https://doi.org/10.1007/s41204-023-00324-x
  5. Al-Kanany FN, Al-Maliki MM, Othman RM, Jaafar RS. The importance of Pseudomonas aeruginosa plasmids for the n-alkanes biodegradation‎ ability. Mesopotamian Journal of Marine Sciences. 2023 Jun 29;38(1):47-54. https://doi.org/10.58629/mjms.v38i1.327
  6. Altammar KA. A review on nanoparticles: characteristics, synthesis, applications, and challenges. Front Microbiol. 2023 Apr 17;14:1155622. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1155622
  7. Ammendolia MG, De Berardis B. Nanoparticle Impact on the Bacterial Adaptation: Focus on Nano-Titania. Nanomaterials (Basel). 2022 Oct 15;12(20):3616. https://doi.org/10.3390/nano12203616
  8. Aziz U, Shah N, Nasar J, Javed A. Prevalence of Multidrug Resistant Escherichia coli among Urinary Tract Infection Patients in Rawalpindi and Islamabad, Pakistan. National Journal of Life and Health Sciences. 2023 Dec 30;2(2):56-9. https://nja.pastic.gov.pk/NJLHS/index.php/NJLHS/article/view/63
  9. Boy C, Lesage J, Alfenore S, Guillouet SE, Gorret N. Study of plasmid-based expression level heterogeneity under plasmid-curing like conditions in Cupriavidus necator. J Biotechnol. 2022 Feb 10;345:17-29. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2021.12.015
  10. Coluzzi C, Garcillán-Barcia MP, de la Cruz F, Rocha EPC. Evolution of Plasmid Mobility: Origin and Fate of Conjugative and Nonconjugative Plasmids. Mol Biol Evol. 2022 Jun 2;39(6):msac115. https://doi.org/10.1093/molbev/msac115
  11. Pitout JDD, Peirano G, Chen L, DeVinney R, Matsumura Y. Escherichia coli ST1193: Following in the Footsteps of E. coli ST131. Antimicrob Agents Chemother. 2022 Jul 19;66(7):e0051122. https://doi.org/10.1128/aac.00511-22
  12. Dhaka A, Mali SC, Sharma S, Trivedi R. A review on biological synthesis of silver nanoparticles and their potential applications. Results in Chemistry. 2023 Dec 1;6:101108. https://doi.org/10.1016/j.rechem.2023.101108
  13. Duman H, Eker F, Akdaşçi E, Witkowska AM, Bechelany M, Karav S. Silver Nanoparticles: A Comprehensive Review of Synthesis Methods and Chemical and Physical Properties. Nanomaterials (Basel). 2024 Sep 20;14(18):1527. https://doi.org/10.3390/nano14181527
  14. Gajic I, Kabic J, Kekic D, Jovicevic M, Milenkovic M, Mitic Culafic D, Trudic A, Ranin L, Opavski N. Antimicrobial Susceptibility Testing: A Comprehensive Review of Currently Used Methods. Antibiotics (Basel). 2022 Mar 23;11(4):427. https://doi.org/10.3390/antibiotics11040427
  15. Gamboa SM, Rojas ER, Martínez VV, Vega-Baudrit J. Synthesis and characterization of silver nanoparticles and their application as an antibacterial agent. Int. J. Biosen. Bioelectron. 2019;5(5):166-73. https://doi.org/10.15406/ijbsbe.2019.05.00172
  16. Ibraheem MR, AlUgaili DN. Nanoparticle-Mediated Plasmid Curing in Combating Antibiotic Resistance in Pathogenic Bacteria. Integrative Biomedical Research. 2024 Mar 23;8(3):1-9. https://doi.org/10.25163/angiotherapy.839495
  17. Ji X, Lu P, Hu Y, Xue J, Wu J, Zhang B, Zhang Y, Dong L, Lv H, Wang S. Function Characterization of Endogenous Plasmids in Cronobacter sakazakii and Identification of p-Coumaric Acid as Plasmid-Curing Agent. Front Microbiol. 2021 Jun 25;12:687243. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.687243
  18. Mahmudin L, Wulandani R, Riswan M, Kurnia Sari E, Dwi Jayanti P, Syahrul Ulum M, Arifin M, Suharyadi E. Silver nanoparticles-based localized surface plasmon resonance biosensor for Escherichia coli detection. Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc. 2024 Apr 15;311:123985. https://doi.org/10.1016/j.saa.2024.123985
  19. Mohammed AM, Hassan KT, Hassan OM. Assessment of antimicrobial activity of chitosan/silver nanoparticles hydrogel and cryogel microspheres. Int J Biol Macromol. 2023 Apr 1;233:123580. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.123580
  20. More PR, Pandit S, Filippis A, Franci G, Mijakovic I, Galdiero M. Silver Nanoparticles: Bactericidal and Mechanistic Approach against Drug Resistant Pathogens. Microorganisms. 2023 Feb 1;11(2):369. https://doi.org/10.3390/microorganisms11020369
  21. Nyathi M, Dhlamini Z, Ncube T. Cloning Cellulase Genes from Victoria Falls Rainforest Decaying Logs Metagenome. Pol J Microbiol. 2024 Jul 29;73(3):343-348. https://doi.org/10.33073/pjm-2024-029
  22. Okoye EL, Kemakolam C, Ugwuoji ET, Ogbonna I. Multidrug resistance tracing by plasmid profile analysis and the curing of Bacteria from different clinical specimens. Advanced Gut & Microbiome Research. 2022;2022(1):3170342. https://doi.org/10.1155/2022/3170342
  23. Reid CJ, Cummins ML, Börjesson S, Brouwer MSM, Hasman H, Hammerum AM, Roer L, Hess S, Berendonk T, Nešporová K, Haenni M, Madec JY, Bethe A, Michael GB, Schink AK, Schwarz S, Dolejska M, Djordjevic SP. A role for ColV plasmids in the evolution of pathogenic Escherichia coli ST58. Nat Commun. 2022 Feb 3;13(1):683. https://doi.org/10.1038/s41467-022-28342-4
  24. Rodrigues AS, Batista JGS, Rodrigues MÁV, Thipe VC, Minarini LAR, Lopes PS, Lugão AB. Advances in silver nanoparticles: a comprehensive review on their potential as antimicrobial agents and their mechanisms of action elucidated by proteomics. Front Microbiol. 2024 Jul 31;15:1440065. https://doi.org/10.3389/fmicb.2024.1440065
  25. Rout SR, Kenguva G, Sharma D, Sahebkar A, Aeri V, Kesharwani P, Dandela R. Gene therapy using PLGA nanoparticles. InPoly (lactic-co-glycolic acid)(PLGA) Nanoparticles for Drug Delivery 2023 Jan 1 (pp. 393-414). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-91215-0.00009-1.
  26. Selmani A, Kovačević D, Bohinc K. Nanoparticles: From synthesis to applications and beyond. Adv Colloid Interface Sci. 2022 May;303:102640. https://doi.org/10.1016/j.cis.2022.102640
  27. Tistechok SI, Tymchuk IV, Korniychuk OP, Fedorenko VO, Luzhetskyy AM, Gromyko OM. Genetic identification and antimicrobial activity of Streptomyces sp. strain Je 1–6 isolated from rhizosphere soil of Juniperus excelsa Bieb. Cytology and Genetics. 2021 Jan;55(1):28-35. https://doi.org/10.3103/S0095452721010138
  28. Yu Y, Gao Y, He L, Fang B, Ge W, Yang P, Ju Y, Xie X, Lei L. Biomaterial-based gene therapy. MedComm (2020). 2023 Jun 3;4(3):e259. https://doi.org/10.1002/mco2.259

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Mohammed D., Mahmoud O., Abed F., Hadi I.,

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 64788 от 02.02.2016.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах