Testování antibiotické rezistence multihostitelských druhů bifidobakterií

Bc. Kateřina Hepnarová

Diplomová práce

Antibiotic resistance testing of bifidobacterial multi-host species

Anotace:

Antibiotická rezistence a její možný přenos z komenzálních bakterií na patogenní je velkým problémem dnešní doby. Tato práce se zabývala výskytem antibiotické rezistence u multihostitelských druhů bifidobakterií, přítomných ve střevní mikrobiotě člověka a různých zvířat. Konkrétně se jednalo o druhy B. animalis, B. adolescentis, B. dentium, B. globosum, B. lactis a B. pseudolongum. Cílem práce bylo zjistit inhibiční schopnost komerčně používaných antibiotik v humánní i veterinární medicíně vůči bifidobakteriím a přinést nové poznatky k této problematice. V námi stanovené hypotéze jsme předpokládali, že vzorky bifidobakterií pocházející od hostitelů s častějším vystavením antibiotické terapii budou vykazovat větší výskyt rezistence na testovaná antibiotika. Teoretická část této práce se zaměřila na popis rodu Bifidobacterium a vybraných skupin antibiotik, rezistenci, její přenos a problémy s ní spojené. V praktické části bylo celkem otestováno 73 antibiotik v komerčně dostupných koncentracích pro testování diskovou metodou na 40 vzorcích bifidobakterií pocházejících od zdravých i nemocných lidí, zvířat z pokusného chovu i od zvířat ze ZOO. Vzhledem k velkému množství testovaných antbiotik bylo testování pojato jako screening pomocí diskové difúzní metody. Zkoumáno bylo také, jak bude inhibiční aktivitu ovlivňovat schopnost agregace, zda bude mít vliv původ bifidobakteriálního kmene či zda existuje spojitost mezi antibiotickou terapií hostitele a rezistencí izolovaných bifidobakterií. Z námi získaných výsledků vyplývá, že citlivost na antibiotika je značně druhově, ale i kmenově specifická. Bylo zjištěno, že agregační schopnost vzorku má vliv na inhibiční aktivitu, naopak se neprokázal vliv původu vzorku. Výsledky naznačují, že vystavení hostitele časté antibiotické terapii by mohlo mít vliv na výskyt rezistentních kmenů, pro prokázání hypotézy by však bylo zapotřebí dalšího zkoumání. Navíc některé kmeny bifidobakterií vytvářely během testování spontánně rezistentní mutanty. Bifidobakterie jsou známými producenty folátu, který je důleživý při metabolických pochodech všech živých orgamismů. Některá antibiotika (sulfonamidy) mají svůj mechanismus účinku založený na inhibici metabolické dráhy folátu, zaměřili jsme se tak na možnou interakci kyseliny listové a antibiotik. Ze skupiny původně otestovaných vzorků a antibiotik bylo vybráno 23 vzorků bifidobakterií a 18 antibiotik. Tyto vzorky byly otestovány opět diskovou difúzní metodou, ovšem do pěstebního agaru byla přidána kyselina listová v koncetraci 1 g/l. Výsledkem byla větší citlivost bifidobakterií vůči všem testovaným antibiotikům. Inhibiční aktivitu vykazovala i antibiotika, na které jsou bifidobakterie přirozeně rezistentní. Jedná se o velmi zajímavé zjištění, kdy je potřeba dalšího výzkumu jak na úrovni in vitro, tak ověření in vivo.

Abstract:

Antibiotic resistance and its possible transfer from commensal to pathogenic bacteria is a major problem today. This thesis was focused on prevalantion of antiobiotic resistance in multi-host species of bifidobacteria, present in the intestinal microbiota of humans and various animals. Specifically, these were B. animalis, B. adolescentis, B. dentium, B. globosum, B. lactis and B. pseudolongum species. The aim of this thesis was to determine the ability of commonly used antibiotics in human and animal medicine to inhibit bifidobacteria and to bring new knowledge to this issue. Our hypothesis, assumed that bifidobacteria samples from hosts with more frequent exposure to antibiotic therapy would show a higher incidence of resistance to the tested antibiotics. The theoretical part of this work focused on the description of the genus Bifidobacterium and selected groups of antibiotics, resistance, its transmission and problems associated with it. In the practical part, a total of 73 types of antibiotics were applied in commercialy avaible concetrations to 40 samples of bifidobacteria that were aquired from humans (ill and healthy), laboratory animals and animals from a ZOO. Due to the large number of tested antibiotics, testing was conceived as screening using the disk diffusion method. It was also investigated how the inhibitory activity will affect the ability to aggregate, whether it will affect by the bacterial strain the origin or whether there is an association between host antibiotic therapy and the resistance of isolated bifidobacteria. Our results visibly show that antibiotic resistance is strongly species and strains specific. It was proven that the ability of samples to aggregate has an effect on the inhibition on the other hand the origin of the sample does not. The results suggest that exposure of the host to frequent antibiotic therapy could affect the incidence of resistant strains, but further investigation would be needed to demonstrate the hypothesis. In addition, some bifidobacterial strains produced spontaneously resistant mutants during testing. Bifidobacteria are known producers of folate, which is important in the metabolic processes of all living orgamisms. Some antibiotics (sulfonamides) have a mechanism of action based on the inhibition of the folate metabolic pathway, so we focused on the possible interaction of folic acid and antibiotics. From the originally tested samples and antibiotics, 23 samples of bifidobacteria and 18 antibiotics were selected. These samples were tested again by the disk diffusion method, but folic acid was added to the growing agar at a concentration of 1 g/L. The result was a greater susceptibility of bifidobacteria to all antibiotics tested. Antibiotics to which bifidobacteria are naturally resistant also showed inhibitory activity. This is a very interesting finding when further research is needed both at the in vitro level and in vivo verification.

Klíčová slova

Bifidobakterie, Kultivace, Antibiotikum, Rezistence, Mutace, Rezistom

Keywords

Bifidobacteria, Cultivation, Antibiotic, Resistence, Mutation, Resistome

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 12. 4. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Ing. Věra Neužil Bunešová, Ph.D.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program:
Kvalita potravin a zpracování zemědělských produktů