Cho, Hye Hyun;Kwon, Gye Cheol;Kim, Semi;Koo, Sun Hoe
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제25권7호
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pp.1154-1162
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2015
The emergence of carbapenem resistance among Pseudomonas aeruginosa is an increasing problem in many parts of the world. In particular, metallo-$\beta$-lactamases (MBLs) and AmpC $\beta$lactamases are responsible for high-level resistance to carbapenem and cephalosporin. We studied the diversity and frequency of $\beta$-lactamases and characterized chromosomal AmpC $\beta$lactamase from carbapenem-resistant P. aeruginosa isolates. Sixty-one carbapenem-resistant P. aeruginosa isolates were collected from patients in a tertiary hospital in Daejeon, Korea, from January 2011 to June 2014. Minimum inhibitory concentrations (MICs) of four antimicrobial agents were determined using the agar-dilution method. Polymerase chain reaction and sequencing were used to identify the various $\beta$-lactamase genes, class 1 integrons, and chromosomally encoded and plasmid-mediated ampC genes. In addition, the epidemiological relationship was investigated by multilocus sequence typing. Among 61 carbapenem-resistant P. aeruginosa isolates, 25 isolates (41.0%) were MBL producers. Additionally, 30 isolates producing PDC (Pseudomonas-derived cephalosporinase)-2 were highly resistant to ceftazidime (MIC50 = $256{\mu}g/ml$) and cefepime (MIC50 = $256{\mu}g/ml$). Of all the PDC variants, 25 isolates harboring MBL genes showed high levels of cephalosporin and carbapenem resistance, whereas 36 isolates that did not harbor MBL genes revealed relatively low-level resistance (ceftazidime, p < 0.001; cefepime, p < 0.001; imipenem, p = 0.003; meropenem, p < 0.001). The coexistence of MBLs and AmpC $\beta$-lactamases suggests that these may be important contributing factors for cephalosporin and carbapenem resistance. Therefore, efficient detection and intervention to control drug resistance are necessary to prevent the emergence of P. aeruginosa possessing this combination of $\beta$-lactamases.
대한약학회 2002년도 Proceedings of the Convention of the Pharmaceutical Society of Korea Vol.2
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pp.314.1-314.1
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2002
Bacterial ${\beta}$-lactamases provide resistance to ${\beta}$-lactams by hydrolyzing the ${\beta}$-lactam bond, On the basis of their catalytic mechanisms. ${\beta}$-lactamases are divided into two major groups. Class A. C and D which belong to the first group require serine in the active site and class B which is the second group require Zn(II) for their activity. Among class B enzymes, Bacteroides fragilis ${\beta}$-lactamase (CcrA enzyme) require two Zn(II) ions per monomer for maximal enzymatic activities. (omitted)
This study was performed to characterize the chromosomal metallo-${\beta}$-lactamases (MBLs) of Chryseobacterium indologenes isolated from Korea and to propose a clustering method of IND MBLs based on their amino acid similarities. Chromosomal MBL genes were amplified by PCR from 31 clinical isolates of E. indologenes. Nucleotide sequencing was performed by the dideoxy chain termination method using these PCR products. Antimicrobial susceptibilities were determined by the agar dilution method. PCR experiments showed that all 31 E. indologenes isolates contained all $bla_{IND}$ genes. DNA sequence analysis revealed that E. indologenes isolates possessed ten types of $bla_{IND}$ gene, including seven novel variants ($bla_{IND-8}$ to $bla_{IND-14}$). The most common combination of MBL was IND-2 (n = 18). Minimum inhibitory concentrations of imipenem and meropenem for the isolates harboring novel IND MBLs were ${\geq}16{\mu}g/mL$. IND MBLs were grouped in three clusters, based on amino acid similarities.
The metallo-$\beta$-lactamases ($M{\beta}Ls$) are clinically significant enzymes which readily hydrolyze most $\beta$-lactam antibiotics. Discovering potential inhibitors for the $M{\beta}Ls$ is an expensive, time consuming endeavor. Virtual screening can sieve out inhibitor candidates with incompatible features prior to synthesis, decreasing these costs. Using Autodock 4.0, the binding locations and energies of four previously-studied potential inhibitors and four additional compounds obtained from the National Cancer Institute (NCI) database were computationally calculated. Based on the docking models of these eight compounds, we then designed several hypothetical inhibitor structures, compounds A through F, and performed their respective docking experiments. The docking results for compound F showed that it binds to the zinc containing active sites with a lowest predicted binding energy of -6.70 kcal/mol, suggesting F is the most likely potential $M{\beta}L$ inhibitor.
Multi-drug resistant Pseudomonas aeruginosa has been implicated in a variety of serious therapeutic problems in clinical environments. Among the 968 P. aeruginosa isolates obtained from two hospitals in Daegu, Korea, we acquired 17 isolates that were resistant to all available tested antimicrobial agents, with the exception of colistin (colistin-only sensitive). We characterized the antimicrobial susceptibilities, $metallo-{\beta}-lactamases$, and epidemiological relatedness among the colistin-only sensitive P. aeruginosa isolates. All colistin-only sensitive isolates were positive in the modified Hodge test and imipenem-EDTA synergy test, thereby indicating the production of $metallo-{\beta}-lactamases$. 11 isolates from the secondary hospital and six isolates from the tertiary teaching hospital harbored $bla_{VIM-2}$ and $bla_{IMP-1}$, respectively. The pulsed-field gel electrophoretic analysis of the SpeI-digested DNA from P. aeruginosa isolates indicated that two different clones of colistin-only sensitive P. aeruginosa originated from each hospital, and had spread within the hospital environment. Overall, colistin-only sensitive P. aeruginosa was detected in Korea for the first time, but no pan-drug resistant bacteria were identified. Nationwide surveillance is required in order to monitor the emergence of colistin-only sensitive or pan-drug resistant bacteria.
Antibiotic resistance has emerged as a global threat to modern healthcare systems and has nullified many commonly used antibiotics. β-Lactam antibiotics are among the most successful and occupy approximately two-thirds of the prescription antibiotic market. They inhibit the synthesis of the peptidoglycan layer in the bacterial cell wall by mimicking the D-Ala-D-Ala in the pentapeptide crosslinking neighboring glycan chains. To date, various β-lactam antibiotics have been developed to increase the spectrum of activity and evade drug resistance. This review emphasizes the three-dimensional structural characteristics of β-lactam antibiotics regarding the overall scaffold, working mechanism, chemical diversity, and hydrolysis mechanism by β-lactamases. The structural insight into various β-lactams will provide an in-depth understanding of the antibacterial efficacy and susceptibility to drug resistance in multidrug-resistant bacteria and help to develop better β-lactam antibiotics and inhibitors.
This study was undertaken to evaluate phenotypic and genotypic methods for detection of Metallo-Beta-Lactamases (MBLs) among nosocomial Pseudomonas aeruginosa. Of the 50 P. aeruginosa isolates from clinical specimens, 20 were evaluated for carbapenem resistance and screened for MBL by double-disk synergy test and combined-disk test. Nineteen strains (95%) were found to be MBL producers among the 20 P. aeruginosa. MBL positives were further confirmed by Polymerase Chain Reaction (PCR). For the IMP and VIM types of MBLs, PCR analysis was performed on 19 of the 20, and 10 were positive for VIM MBL type. This study reports the validation of a simple and accurate MBL detection method that can be easily incorporated into the daily routine of a clinical laboratory. Early detection of MBL-carrying organisms, including those with susceptibility to carbapenems, is of paramount clinical importance, as it allows rapid initiation of strict infection control practices as well as therapeutic guidance for confirmed infection.Key Words : Hepatitis A virus (HAV), Anti-HAV, Hospital workers, Prevalence, Vaccination
다제내성 P. aeruginosa (MRPA)의 출현과 확산은 전 세계적으로 심각한 문제가 되었다. 특히 metallo-β-lactamases (MBLs)의 carbapenem 고도내성 관여 정도는 심각한 수준이며, 특히 P. aeruginosa는 장내세균 속 균종과는 달리 새로운 클론들이 지속적으로 나타나고 기존에 확산되었던 우세 클론을 대체하는 과정이 매우 빠르게 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 2017년 9월부터 2019년 9월까지 부산의 한 종합병원에서 다양한 의료용 시료로부터 분리된 18균주의 P. aeruginosa 균주에 대한 항균제 내성 유전자 분석과 DNA 염기서열 분석을 통한 Integron의 유전자 카세트 분석 및 접합에 의한 Plasmid 전달 분석을 수행하며 이에 대한 역학관계를 조사하고자 하였다. 18균주 모두 XDR 표현형을 보이는 균주였으며, Colistin(100%)을 제외한 대부분의 항생제에 내성을 나타냈으나, aztreonam(22.2%), ceftazidime(16.6%)에 일부 감수성을 보였다. 균주의 66.7%는 다양한 항균제 내성을 나타내는 Class1 integron을 가지고 있었으며, 접합에 의한 Plasmid전달도 성공적으로 이루어졌다(83.3%). 이는 이전의 장내세균에 대한 연구결과보다 25.8% 상향한 결과를 보여 공중보건에 대한 심각한 역학관점의 고찰을 필요로 한다. 특히, IMP-6 ST235 (66.7%)가 주를 이루며, VIM-2 ST357 (16.7), IMP-1 ST446 (16.7)이 확인되었다. 흥미롭게도, 국내에서는 아직까지 보고된 바가 없는 IMP-1 생성 ST446의 확인은 또 다른 MRPA 고위험 클론의 생성과 유행이라는 관점에서 주목할 만하다.
녹농균은 특히 면역이 저하된 환자에게서 심각한 감염을 일으키는 그람음성의 기회감염 균주이다. 또한 carbapenem 내성 metallo-${\beta}$-lactamases (MBL)를 가진 녹농균이 한국에서 증가되는 추세로 보고되고 있다. 따라서 본 실험에서는 2차 병원인 삼육 서울 병원에서 수집된 총 92종의 임상 녹농균의 다재내성 수준을 분석하였다. 항생제에 대한 감수성은 최소억제농도(MIC) 분석에 의해 결정되었고, inhibitor-potentiated disk diffusion(IPD) 분석은 MBL 검출을 위해 수행되었다. RAPD-PCR은 임상환자에서 분리한 녹농균 계통의 유전적 유형의 특징을 밝히기 위해 사용되었다. 그 결과 임상에서 분리된 녹농균의 40.2%는 ceftazidime에 내성을, 58.7%는 meropenem에 내성을, 56.5%는 gentamicin에 내성을, 46.7%는 tobramycin에 내성을, 62.0%는 ciprofloxacin에 내성을 그리고 97.8%는 chloramphenicol에 내성을 보였다. IPD 분석에 의해 29종의 다재내성 균주로 관찰 되었고, RAPD 분석에 의해 19종은 IPM-1 유전자형을, 2종은 VIM-2 유전자형을 만들었다. MBL 유전자 검출 시험을 통해 19종의 IMP-1 생성 녹농균 중에서 16종이 유사한 유전자형을 보였고, 3종은 다른 유전자형이 관찰되었다. 임상에서 분리한 IMP-1 생성 다재내성 녹농균의 비율은 꾸준히 증가하고 있다. 이번 연구는 2010년 국내 임상에서 분리한 녹농균의 항생제 다제내성 패턴과 유전자형에 대한 정보를 제공한다.
최근 P. aeruginosa의 carbapenem에 대한 내성은 전 세계적으로 증가하고 있는 실정이다. 특히 $metallo-{\beta}-lactamases$ (MBLs)는 carbapenem의 고도 내성에 관여하고 있는 것으로 보고되고 있다. 한편, Sequence type 235 (ST235)는 다제내성 클론으로써 국제적으로 보고되고 있으며, IMP-6와 VIM-2 유전자의 확산에도 관여하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 2008년 3월부터 2014년 6월까지, 대전지역의 3차 병원에서 분리된 carbapenem 내성 P. aeruginosa에서 MBL 유전자를 분석하고 이에 대한 역학관계를 조사하고자 하였다. 항균제 감수성 양상은 디스크 확산법으로 확인하였고, MBL 유전자의 분석을 위해 PCR과 염기서열분석을 수행하였다. 더불어, 역학 관계를 조사하기 위해 multilocus sequence typing (MLST)를 실시하였다. 110 균주의 carbapenem 내성 P. aeruginosa 중, 32균주(29.1%)가 MBL를 생성하였고, IMP-6 (29균주, 90.6%)가 주요하게 확인되었다. VIM-2는 3균주(9.4%)에서 확인되었으며, 모두 ST357로 확인되었다. IMP-6를 생성하는 P. aeruginosa는 모두 다제내성을 보였고, ST235로 확인되었다. ST235 (55균주, 50.0%)는 가장 높은 비율로 확인된 클론이며 7년 동안 지속적으로 확인되었다. 이러한 다제내성 ST235의 확산을 방지하기 위해, carbapenem의 과도한 사용을 제한하고, 지속적으로 모니터링하는 전략이 개발되어야 할 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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