WPŁYW CIPROFLOKSACYNY NA ZDOLNOŚĆ WYTWARZANIA STAFYLOKOKCYNY T STAPHYLOCOCCUS COHNII (StT)

Transkrypt

1 MED. DOŚW. MIKROBIOL., 2009, 61: Agata Białucha, Joanna Wróblewska, Sylwia Kożuszko, Eugenia Gospodarek, Aleksander Deptuła, Roman Marian Bugalski WPŁYW CIPROFLOKSACYNY NA ZDOLNOŚĆ WYTWARZANIA STAFYLOKOKCYNY T STAPHYLOCOCCUS COHNII (StT) Katedra i Zakład Mikrobiologii Collegium Medicum im. L. Rydygiera w Bydgoszczy Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu Kierownik: dr hab. n. med. E. Gospodarek, prof. UMK Wybrane wzorcowe szczepy Staphylococcus sp. poddano badaniu pod względem wrażliwości na stafylokokcynę T (StT) szczepu Staphylococcus cohnii T, w obecności ciprofloksacyny. Zaobserwowano, że ciprofloksacyna wpływa znacząco na początkowe wytwarzanie bakteriocyny. Bakteriocyny to produkty syntezy rybosomalnej, pierwotne lub zmodyfikowane, kationowe, wydzielane na zewnątrz komórki bakteryjnej. Zakres ich działania ogranicza się do szczepów tego samego gatunku bakterii lub blisko spokrewnionych z producentem bakteriocyny (4, 13). Bakteriocyny najczęściej są wytwarzane w logarytmicznej fazie wzrostu bakterii (10, 12) lub na granicy fazy logarytmicznej i stacjonarnej (1, 15). Stafylokokcyna T Staphylococcus cohnii (StT) została wykryta przez Bugalskiego (2), a następnie oczyszczona i badana przez Furmanek i wsp. (6). Cechą charakterystyczną StT tak, jak i innych bakteriocyn jest obecność komponentów polipeptydowych. Wymienieni autorzy (6) przedstawili, między innymi, skład aminokwasowy StT. Wykazali, że działa ona zarówno na bakterie Gram-dodatnie, jak i Gram-ujemne (2, 6). Hancock i Chapple (7) sugerują, że antybiotyki o strukturze białkowej powodują wzmocnienie efektu oddziaływania bakteriocyn wobec bakterii. W obecnej pracy postanowiono zbadać, czy leki o innej budowie chemicznej niż bakteriocyny wpływają na zdolność wytwarzania StT. Do tego celu wybrano ciprofloksacynę, przedstawiciela fluorochinolonów. Celem pracy było zbadanie wpływu ciprofloksacyny na zdolność wytwarzania StT. MATERIAŁ I METODY Zbadano zdolność wytwarzania StT przez następujące szczepy wzorcowe: Staphylococcus epidermidis PCM 2118, Staphylococcus haemolyticus PCM 2113, Staphylococcus hominis PCM 2122, Staphylococcus saprophyticus PCM 2423, Staphylococcus cohnii PCM 2108 oraz Staphylococcus aureus ATCC 25213, Staphylococcus aureus ATCC 43300, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Staphylococcus aureus 209-P, Staphylococcus aureus

2 120 A. Białucha i inni Nr 2 MR-3. Badania prowadzono na podłożu Mueller-Hinton Agar (MHA, Becton Dickinson), w obecności ciprofloksacyny (Biomedicals Inc.). Stężenie ciprofloksacyny wynosiło 0,25 µg na 1 ml MHA, co umożliwiało wzrost zarówno producentowi bakteriocyny, jak i badanym szczepom. Jako kontrolę zdolności wytwarzania bakteriocyn posiano badane szczepy na MHA bez dodatku ciprofloksacyny. Hodowle inkubowano w temeraturze 37 0 C posiewając pośrodkowo zawiesinę bakteryjną S. cohnii T o gęstości 0,5 według skali McFarlanda. Następnie po 24 i 48 godzinach inkubacji dosiewano prostopadle badane szczepy o gęstości 0,5 według skali McFarlanda. Zdolność wytwarzania bakteriocyn określono mierząc strefy zahamowania wzrostu. WYNIKI Wykazano, że po 24 godzinach inkubacji badanych szczepów z producentem bakteriocyny następuje zahamowanie wydzielania bakteriocyn w podłożu zawierającym ciprofloksacynę (Ryc. 1), w przeciwieństwie do podłoża, które nie zawierało ciprofloksacyny (Ryc. 2). Po 48 godzinach inkubacji, StT wydzielana jest na tym samym poziomie w podłożu wzbogaconym, jak i pozbawionym ciprofloksacyny. Strefy zahamowania wzrostu wobec StT przedstawiono w tabelach 1 i 2. Ryc. 1. Zahamowanie wytwarzania StT na podłożu MHA, w obecności 0,25µg/ml ciprofloksacyny po 24 godzinach inkubacji DYSKUSJA We wcześniejszych badaniach wykazano wpływ różnych czynników takich, jak obecność w podłożu barwników (oranżu akrydyny, akryflawiny), Tween 80, jonów metali, mitomycyny C, bromku etylenu, dodecylosiarczan sodu, mocznika, chlorku sodu na wytwarzanie bakteriocyn przez bakterie Gram-dodatnie (3, 8, 9). Obecność odpowiednich związków chemicznych w podłożu może powstrzymać biosyntezę bakteriocyny, albo spowodować synergistyczne działanie bakteriocyny i związku chemicznego (3, 8, 9). Hancock i Chapple

3 Nr 2 Stafylokokcyna T S. cohnii 121 Ryc. 2. Wytwarzanie StT na podłożu MHA, po 24 godzinach inkubacji Tabela I. Wytwarzanie StT na podłożu MHA bez dodatku ciprofloksacyny Szczepy Strefy zahamowania wzrostu Strefy zahamowania wzrostu po po 24 godzinach [mm] 48 godzinach [mm] S. aureus ATCC S. aureus ATCC S. aureus ATCC S. aureus MR S. hominis PCM S. haemolyticus PCM S. epidermidis PCM S. saprophyticus PCM S. cohnii PCM S. aureus 209-P 4 11 Tabela II. Wytwarzanie StT na podłożu MHA w obecności 0,25 µg/ml ciprofloksacyny Szczepy Strefy zahamowania wzrostu Strefy zahamowania wzrostu po po 24 godzinach [mm] 48 godzinach [mm] S. aureus ATCC S. aureus ATCC S. aureus ATCC S. aureus MR S. hominis PCM S. haemolyticus PCM S. epidermidis PCM S. saprophyticus PCM S. cohnii PCM S. aureus 209-P 0 11

4 122 A. Białucha i inni Nr 2 (7) sugerują, że antybiotyki o strukturze białkowej mogą powodować wzmocnienie efektu oddziaływania bakteriocyn wobec bakterii (7). W dostępnym piśmiennictwie brak doniesień o wpływie leków z grupy fluorochinolonów na zdolność wytwarzania bakteriocyn. Zarówno bakteriocyny, jak i ciprofloksacyna mogą być aktywnie wypompowywane z komórki bakteryjnej (5, 16). Przedstawione wyniki wskazują, że ciprofloksacyna wpływa znacząco na początkowe wytwarzanie bakteriocyny (następuje znaczące zahamowanie wydzielanej StT). Jednak z czasem zdolność wytwarzania bakteriocyny powraca. W oparciu o opisane doświadczenie wyciągnęliśmy trzy hipotezy: - przypuszczalnie S. cohnii - producent StT w pierwszej logarytmicznej fazie wzrostu broni się przed szkodliwym działaniem chemioterapeutyku, następnie zaczyna wytwarzać bakteriocynę w takiej ilości, że zauważalne są strefy zahamowania wzrostu, - niewykluczone, że użyte stężenie ciprofloksacyny jest tak niskie, że badany chemioterapeutyk z czasem zostaje całkowicie zablokowany, - trzecia hipoteza, oparta o dane farmakokinetyczne ciprofloksacyny sugeruje, że fluorochinolon ten zostaje inaktywowany po 48 godzinach inkubacji w temperaturze 37 0 C, gdyż okres biologicznego półtrwania ciprofloksacyny w surowicy ludzkiej wynosi 3,5-4,5 godzin (5). Udowodniono, że szczepy bakterii oporne na antybiotyki lub szczepy wielolekooporne są wrażliwe na działanie bakteriocyn (13, 14). W kolejnych badaniach planowane jest określenie wrażliwości bakterii Gram-dodatnich opornych na ciprofloksacynę na działanie StT. WNIOSEK Użycie ciprofloksacyny w stężeniu 0,25 µg/ml hamuje przeciwgronkowcową aktywność stafylokokcyny T wytwarzanej przez Staphylococcus cohnii. A. Białucha, J. Wróblewska, S. Kożuszko, E. Gospodarek, A. Deptuła, R.M. Bugalski INFLUENCE OF CIPROLOXACIN ON THE ABILITY OF PRODUCTION OF STAPHYLOCOCCIN T STAPHYLOCOCCUS COHNII (StT) SUMMARY The aim of this study was to evaluate the influence of ciprofloxacin in a concentration of 0,25 mg/ml on the ability of synthesis of staphylococcin T (StT) Staphylococcus cohnii at 37 0 C after 24 and 48 hours incubation. Ciprofloxacin in concentration of 0,25 mg/ml after 24 hours incubation inhibits antistaphylococcal activity StT produced by S. cohnii, while after 48 hour incubation, S. cohnii StT is excreted on the same level, in the presence and in the absence of ciprofloxacin. PIŚMIENNICTWO 1. Baker RC, Winkowski K, Montville TJ. ph-controlled fermentors to increase production of leuconocin S by Leuconostoc paramesenteroides. Process Biochem 1996; 31:

5 Nr 2 Stafylokokcyna T S. cohnii Bugalski RM. Aktywność antybiotyczna stafylokokcyny szczepu Staphylococcus sp. T w badaniach in vitro i in vivo. Akademia Medyczna im. Ludwika Rydygiera w Bydgoszczy. Bydgoszcz Dajani AS, Taube Z. Plasmid-mediated production of staphylococcin in bacteriophage type 71 Staphylococcus aureus. Antimicrob Agents Chemother 1974; 5: Diep DB, Nes IF. Ribosomally synthesized antimicrobial peptides in Gram-positive bacteria. Curr Drug Targets 2002; 3: Dzierżanowska D. Antybiotykoterapia praktyczna. α-medica press. Bielsko-Biała Furmanek B, Kaczorowski T, Bugalski R i inni. Identification, characterization and purification of lantibiotic staphylococcin T, a natural gallidermin variant. J Appl Microbiol 1999; 87: Hancock RW, Chapple DS. Peptide antibiotics. Antimicrob Agents Chemother 1999; 43: Jetten AM, Vogel GD. Characterization and extrachromosomal control of bacteriocin production in Staphylococcus aureus. Antimicrob Agents Chemiother 1973; 4: Jetten AM, Vogel GD. Nature and properties of a Staphylococcus epidermidis bacteriocin. J Bacteriol 1972; 112: Mélançon D, Grenier D. Production and properties of bacteriocin-like inhibitory substances from the swine pathogen Streptococcus suis serotype 2. Appl Environ Microbiol 2003; 69: Nakamura T, Yamazaki N, Taniguchi H, Fujimura S. Production, purification, and properties of a bacteriocin from Staphylococcus aureus isolated from saliva. Infect Immun 1983; 39: Nascimento JS, Ceotto H, Nascimento SB i inni. Bacteriocins as alternative agents for control of multiresistant staphylococcal strains. Lett Appl Microbiol 2006; 42: Nilsen T, Nes IF, Holo H. An exported inducer peptide regulates bacteriocin production in Enterococcus faecium CTC492. J Bacteriol 1998; 180: Severina E, Severin A, Tomasz A. Antibacterial efficancy of nisin against multidrug-resistant Gram-positive pathogens. J Antimicrob Chemother 1998; 41: Vanema K, Chikindas ML, Seegers JFML i inni. Rapid and efficient purification method for small, hydrophobic, cationic bacteriocins: purification of lactococcin B and pediocin PA-1. J Appl Microbiol 1997; 63: Zajdel J, Dobrzański WT. Bakteriocyny bakterii Gram-dodatnich. Post Mikrobiol 1983; 22: Otrzymano: 12 V 2009 r. Adres Autora: Bydgoszcz, ul. M. Curie-Skłodowskiej 9, Katedra i Zakład Mikrobiologii, Collegium Medium im. L. Rydygiera w Bydgoszczy, Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu

6