Citlivost na vybraná antibiotika a produkce endotoxinu u bakterií Bacteroides fragilis group

RNDr. Dittmar Chmelař, Ph.D.

Disertační práce

In vitro susceptibility to selected antimicrobial agents and production of endotoxin of species of the Bacteroides fragilis group

Anotace:

Anaerobní bakterie ze skupiny BAFR group jsou nejčastěji izolovanými anaerobními bakteriemi, které vyvolávají celou řadu závažných anaerobních infekcí. Navzdory časté frekvenci jejich výskytu jej jejich přítomnost ve vzorcích klinického mateiálu podceňována, ne-li přehlížena. Práce se snaží upozornit na závažnost výskytu těchto anaerobních patogenů zvláště v klinických materiálech z oblasti břicha u lidí. Bakterie BAFR group tvoří podstatnou část bakteriální flóry střeva u lidí a zvláště ve tlustém střevě dosahuje jejich počet až 1012 KTJ/1g stolice. Jsou to bakterie hnilobného rozkladu. Způsobují rozklad bílkovin za vzniku četných meziproduktů, převážně histaminového typu (aminy, putresciny, kadaveriny). Kromě toho také produkují endotoxiny, které jsou primárními vyvolateli intraabdominálních abscesů a spouštějí mechanismus atypické imunitní odpovědi superantigenového typu, která většinou končí septickým šokem a smrtí pacienta. Endotoxiny bakterií ze skupiny Bacteroides fragilis group mají proti ostatním bakteroidům a jiným bakteriím navíc důležitý faktor virulence – vyvolávají tvorbu abscesů v hostitelském makroorganismu. Stejně působí i samotný purifikovaný endotoxin - lipopolysacharid podaný experimentálním zvířatům. Lipopolysacharidy jiných bakterií tuto schopnost nemají. Již dříve byla vyslovena domněnka o korelaci mezi výskytem těchto bakterií u pacientů preferujících masitou stravu a rakovinným onemocněním tenkého a především tlustého střeva a konečníku. Endotoxiny těchto bakterií se podílejí svým výrazným antigenním účinkem na dalším výrazném oslabení rakovinou již zdecimovaného imunitního systému pacienta a sehrávají tak významnou roli v progresi již probíhajícího rakovinného onemocnění tlustého a tenkého střeva u lidí. Stanovení produkce endotoxinů u bakterií BAFR group bylo provedeno celkem u 140 kmenů bakterií BAFR group (B. fragilis, thetaiotaomicron, distasonis, vulgatus) izolovaných ze 7 rakovinných a nerakovinných diagnóz, (z každé diagnózy vždy po 5 kmenech z každého druhu bakteroida). Na základě statistického vyhodnocení zjištěných výsledků produkce endotoxinů od bakteroidů izolovaných z klinických materiálů s rakovinnými a nerakovinnými diagnózami je v práci diskutována korelace výskytu bakterií ze skupiny BAFR group a rakovinou tlustého a tenkého střeva u lidí. Byl zjištěn statisticky významný rozdíl v produkci endotoxinu izlovaných od kmenů BAFR group z rakovinných diagnóz oproti kmenům izolovaným z nerakovinných diagnóz. Všechny čtyři druhy bakterií produkovaly významně více endotoxinu u karcinogenních diagnóz než u nekarcinogenních diagnóz, přičemž nejnižší produkce byla u kožního abscesu (F2,134 = 170, p < 0,0001). Taktéž byly zjištěny statisticky významné rozdíly v produkci endotoxinů mezi jednotlivými druhy bakteroidů ze skupiny BAFR group. Druhy B. fragilis a B. vulgatus produkovaly významně (dvojnásobně) více toxinu než druhy B. distasonis a B. thetaiotaomicron (post hoc t-testy, p < 0,00001). Neméně důležitou roli sehrává při eradikaci a léčbě anaerobních infektů citlivost na antibiotika u této skupiny bakterií. Bakterie ze skupiny BAFR group jsou producenty β- laktamáz a jsou tedy rezistentní k penicilinu a aminopenicilinům. Rovněž začíná stoupat rezistence k antibiotiku, které je při léčbě anaerobních infekcí lékem volby – ke klindamycinu. Výsledky stanovení citlivosti na antibiotika u bakterií BAFR group potvrdily nárůst rezistence v roce 2004 u penicilinu o 7 % a klindamycinu o 8 % v porovnání s rezistencí na tato antibiotika před 10 lety. Nárůst rezistence nebyl prokázán u ampicilinu se sulbactamem a u metronidazolu.

Abstract:

Anaerobic bacteria of BAFR group are the most frequently isolated anaerobic bacteria that cause wide range of serious anaerobic infections. In spite of high frequency of their occurrence is their presence in specimen of clinical material underestimated, or even disregarded. This work tries to alert how serious the occurrence of these anaerobic pathogens is particularly in clinical material from human abdomen area. Bacteria of BAFR group constitute significant part of bacterial flora in human gut - particularly in large intestine comes their quantity to 1012 CFU/1g of stool. These bacteria are bacteria of putrescent decomposition. They cause decomposition of protein by creating numerous semifinished products, predominantly of histamine type (amines, putrescines, cadaverines). Besides, they also produce endotoxins, which are primary cause of intra-abdominal abscesses and initiate mechanism of atypical immune response of superantigen type, which result mostly in septic shock or in the death of the patient. Endotoxins of BAFR group bacteria have, contrary to other bacteroides and bacteria, significant factor of virulence – they cause production of abscesses in host. Purific endotoxin have the same effect – lipolysaccharide passed to experimental animals. Lipopolysacharide of other bacteria do not have this capability. There was a conjucture about correlation between the occurrences of these bacteria by patients preferring fleshy diet and cancer of small intestine and predominantly cancer of large intestine and rectum. Endotoxins of these bacteria participate with their considerable antigen impact on weakening the patient’s immune system ruined by cancer and they play a significant role in proceeding cancer of small and large human intestine Determination of production of endotoxins by bacteria of BAFR group was made on 140 strains of bacteria BAFR group (B. fragilis, thetaiotaomicron, distasonis, vulgatus) isolated from 7 cancerous and non-cancerous diagnosis (5 strains of each type of Bacteroides from each diagnosis). This work discuss the correlation of occurrence of bacteria BAFR group and cancer of small and large human intestine on the basis of statistical evaluation of results of the production of endotoxins from bacteroides isolated from clinical material of cancerous or non-cancerous diagnosis. A statistically significant difference was discovered in production of endotoxins isolated from BAFR group strains of cancerous diagnosis contrary to strains isolated from non-cancerous diagnosis. All four species of bacteria produced relevantly more endotoxin in asociation with cancer`s diagnosis than by non cancer`s diagnosis, with the nejnižší produkce byla u kožního abscesu (F2,134 = 170, p < 0,0001). Statistically significant differences were also discovered in production of endotoxins between individual types of Bacteroides of BAFR group. Species B. fragilis and B. vulgatus produced relevantly (twice) more of endotoxin than species B. distasonis a B. thetaiotaomicron (post hoc t-tests, p <0,00001). Susceptibility testing of this bacteria plays an important role by eradication and treatment of anaerobic infections. Bacteria of BAFR group are producers of β-lactamases and are therefore resistant to penicillin and aminopenicillin. The reristance to antibiotic clindamycin which is medicament of choice in treating of anaerobic infections, has begun to rise as well. The results of susceptibility to antibiotics by bacteria of BAFR group confirmed increase of resistance by some tested antibiotics of this group of bacteria in 2004 – to penicillin by 7 % and clindamycin by 8 % in comparison with resistance to these antibiotics 10 years ago. Increase of resistance was not detected by antibiotics ampicilin + sulbactam and metronidazole.

Klíčová slova

anaerobní bakterie, BAFR group, endotoxiny, B. fragilis, B. vulgatus, B. distasonis

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 27. 5. 2008

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 29. 5. 2008
• Vedoucí: doc. RNDr. Miroslav Němec, CSc.
• Oponent: RNDr. Jiří Matějů, CSc., RNDr. Věra Toršová, CSc., prof. ing. Ivan Čižnár, DrSc.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Biologie (čtyřleté) / Mikrobiologie