Antimicrobial Resistance and Virulence: a Successful or Deleterious Association in the Bacterial World?

Clinical Microbiology Reviews - Tập 26 Số 2 - Trang 185-230 - 2013
Alejandro Beceiro1, María Tomás1, Germán Bou1
1Servicio de Microbiología, Complejo Hospitalario Universitario A Coruña-INIBIC, A Coruña, Spain; Spanish Network for Research in Infectious Diseases (REIPI), Spain

Tóm tắt

SUMMARY Hosts and bacteria have coevolved over millions of years, during which pathogenic bacteria have modified their virulence mechanisms to adapt to host defense systems. Although the spread of pathogens has been hindered by the discovery and widespread use of antimicrobial agents, antimicrobial resistance has increased globally. The emergence of resistant bacteria has accelerated in recent years, mainly as a result of increased selective pressure. However, although antimicrobial resistance and bacterial virulence have developed on different timescales, they share some common characteristics. This review considers how bacterial virulence and fitness are affected by antibiotic resistance and also how the relationship between virulence and resistance is affected by different genetic mechanisms (e.g., coselection and compensatory mutations) and by the most prevalent global responses. The interplay between these factors and the associated biological costs depend on four main factors: the bacterial species involved, virulence and resistance mechanisms, the ecological niche, and the host. The development of new strategies involving new antimicrobials or nonantimicrobial compounds and of novel diagnostic methods that focus on high-risk clones and rapid tests to detect virulence markers may help to resolve the increasing problem of the association between virulence and resistance, which is becoming more beneficial for pathogenic bacteria.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Madigan MT Martinko JM Dunlap PV Clark DP . 2009. Brock biology of microorganisms, 12th ed. Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ.

10.1016/0169-5347(96)10052-5

10.1128/CMR.15.4.647-679.2002

10.1016/j.resmic.2004.01.012

10.1371/journal.pcbi.0020137

10.1097/01.blo.0000175714.68624.74

10.1128/AAC.47.7.2283-2292.2003

10.1128/JB.182.12.3467-3474.2000

10.1128/AAC.01275-10

10.1128/AAC.00172-08

10.1128/JB.00911-10

10.1111/j.1469-0691.2011.03606.x

10.1016/S1369-5274(99)00005-3

10.1111/j.1574-6976.2011.00289.x

10.1093/infdis/jir845

10.1371/journal.ppat.1002626

10.1371/journal.ppat.1000533

10.1093/cid/cir443

10.1086/320992

10.1111/j.1574-6976.2007.00095.x

10.1128/AAC.44.6.1575-1577.2000

10.1007/s004300100091

Bédos JP Rolin O Bouanchaud DH Pocidalo JJ . 1991. Relationship between virulence and resistance to antibiotics in pneumococci. Contribution of experimental data obtained in an animal model. Pathol. Biol. 39:984–990.

10.1128/iai.60.1.111-116.1992

10.1086/596317

10.1128/AAC.00459-11

10.1128/AEM.06997-11

10.1128/JCM.43.3.1072-1075.2005

10.1128/AEM.02421-09

10.1128/AAC.49.11.4667-4670.2005

10.1128/AAC.01763-10

10.3201/eid1512.090928

10.1128/AAC.48.5.1876-1878.2004

10.1128/AAC.05402-11

10.1128/AAC.44.11.3137-3143.2000

10.1128/AAC.00010-08

10.1371/journal.pone.0034067

10.1128/AAC.49.11.4567-4575.2005

10.1128/AAC.00164-11

10.1038/nrmicro1789

Sechi LA Karadenizli A Deriu A Zanetti S Kolayli F Balikci E Vahaboglu H . 2004. PER-1 type beta-lactamase production in Acinetobacter baumannii is related to cell adhesion. Med. Sci. Monit. 10:180–184.

10.1128/AAC.44.6.1556-1561.2000

10.1073/pnas.0607557104

10.3201/eid/1706.091866

10.1111/j.1462-5822.2008.01191.x

10.1099/mic.0.26204-0

10.1128/MMBR.67.4.593-656.2003

10.1128/JB.00435-12

10.1007/s12275-010-0155-1

10.1128/IAI.00096-09

10.1021/pr101299j

10.1128/JCM.40.12.4776-4778.2002

10.1128/AAC.49.12.5172-5175.2005

10.1128/AAC.06022-11

10.1016/j.ijantimicag.2011.08.002

10.1371/journal.pone.0033073

10.1128/IAI.06395-11

10.1111/j.1365-2958.2007.05638.x

10.1248/bpb.34.330

10.1111/j.1574-6968.1989.tb03639.x

10.1111/j.1462-2920.2009.02138.x

10.1128/IAI.00850-10

10.1099/mic.0.033472-0

10.1128/IAI.74.1.729-733.2006

10.1128/IAI.00356-08

10.1128/JB.180.20.5443-5447.1998

10.1111/j.1574-6976.2008.00157.x

10.1038/nrmicro1464

10.1128/IAI.01349-06

10.1111/j.1469-0691.2011.03607.x

10.1073/pnas.0602582103

10.1084/jem.20020005

10.1128/IAI.00758-07

10.1111/j.1462-5822.2005.00671.x

10.1111/j.1574-6968.2007.01033.x

10.1128/IAI.01620-07

10.1128/JB.01517-09

10.1371/journal.pone.0007732

10.1128/JB.00363-09

10.1128/JB.187.14.4707-4719.2005

10.1089/mdr.2006.9990

10.1093/jac/dkm397

10.1128/AAC.49.2.791-793.2005

10.1128/AAC.49.3.1017-1022.2005

10.1128/AAC.47.2.665-669.2003

10.1111/j.1751-7915.2009.00095.x

10.1128/AEM.00984-06

10.1128/AAC.05338-11

10.1128/AAC.05509-11

10.1128/AAC.00715-09

10.1128/AAC.01607-09

10.1046/j.1365-2958.1996.281397.x

10.1046/j.1365-2958.1997.2281594.x

10.1093/jac/dkf185

10.1128/JB.187.4.1384-1391.2005

10.1128/JB.183.18.5213-5222.2001

10.1128/JB.187.14.4908-4920.2005

10.1128/AAC.00816-09

10.1038/ismej.2011.122

10.1099/mic.0.28324-0

10.1371/journal.pone.0024310

10.1186/1471-2180-12-70

10.1186/1471-2180-11-72

10.1128/AAC.06066-11

10.1128/AAC.49.2.479-487.2005

10.1371/journal.pgen.0020007

10.1128/AAC.00822-09

10.1128/AAC.00776-12

10.1128/AAC.00072-07

10.1128/AAC.01388-10

10.1089/mdr.2009.0128

10.1534/genetics.109.106104

10.1128/AAC.00460-11

10.1111/j.1469-0691.2009.02800.x

10.1128/AAC.46.11.3657-3659.2002

10.1128/AAC.00390-06

10.1016/j.mayocp.2011.12.003

10.1128/AAC.00896-08

10.1093/jac/dkh505

10.1128/AAC.00801-09

10.1111/j.1469-0691.2011.03695.x

10.1016/j.mib.2010.08.006

10.1086/424570

10.1111/j.1365-2958.1995.tb02264.x

10.1007/s10156-009-0716-6

10.1089/fpd.2010.0687

10.1111/j.1469-0691.2007.01939.x

10.1371/journal.pone.0042973

10.1016/j.ijantimicag.2009.01.018

10.1128/JB.01464-06

10.1074/jbc.M309836200

10.3201/eid1106.040840

10.1128/JB.00018-10

10.1128/JB.01198-08

10.1128/AAC.44.11.3079-3086.2000

10.1093/jac/dkh074

10.2174/092986709787581879

10.1371/journal.pone.0024552

10.1128/CMR.5.4.387

10.1128/AAC.50.1.156-161.2006

10.1128/AEM.00425-11

10.1128/AAC.00304-10

10.1128/AAC.46.12.3940-3946.2002

10.1128/jb.173.1.176-183.1991

10.1074/jbc.M409573200

10.1007/s10096-008-0589-0

10.1128/AAC.47.3.972-978.2003

10.1128/AAC.48.9.3298-3304.2004

10.1093/jac/dkl441

10.1099/mic.0.031260-0

10.1007/s12275-011-0186-2

10.1128/JB.00003-07

10.1128/AAC.01803-09

10.1111/j.1365-2958.2008.06424.x

Zou LK Wang HN Zeng B Li JN Li XT Zhang AY Zhou YS Yang X Xu CW Xia QQ . 2011. Erythromycin resistance and virulence genes in Enterococcus faecalis from swine in China. New Microbiol. 34:73–80.

10.1089/mdr.2009.0008

10.1016/j.ijantimicag.2009.06.019

10.1089/mdr.2011.0188

10.1128/AAC.49.8.3554-3557.2005

10.1016/S0924-8579(00)00340-X

10.1128/JB.188.7.2726-2729.2006

10.1086/596511

10.1128/AAC.00073-06

10.1159/000215304

10.1128/AAC.47.5.1560-1564.2003

10.1073/pnas.1006855107

10.1128/AAC.01702-08

10.1128/AAC.00131-06

10.1128/AAC.01098-07

10.1016/j.diagmicrobio.2009.10.011

10.1186/1471-2164-12-512

10.1128/AAC.50.4.1156-1163.2006

10.1128/AAC.00153-11

10.1128/AAC.05420-11

10.1128/IAI.68.11.6139-6146.2000

10.1128/AAC.01016-08

10.1128/IAI.70.12.6770-6778.2002

10.1099/mic.0.27426-0

10.1111/j.1462-5822.2007.01111.x

10.1128/JB.183.6.1835-1842.2001

10.1111/j.1365-2958.2004.04107.x

10.1074/jbc.M406149200

10.1074/jbc.M401275200

10.1016/S0092-8674(00)81750-X

10.1093/emboj/19.8.1861

10.1128/AAC.00079-11

10.1002/pmic.200800434

10.1093/infdis/jiq086

10.1086/595977

10.1128/AAC.00834-10

10.1128/AAC.05191-11

10.1128/AAC.00284-09

10.1093/infdis/jir476

10.1093/infdis/jir475

10.1128/JB.01659-07

10.1128/JB.00594-08

10.1099/mic.0.024554-0

10.1099/mic.0.2007/011114-0

10.1186/1471-2180-11-258

10.1099/mic.0.2008/022301-0

10.1128/IAI.70.5.2583-2590.2002

10.1111/j.1574-6976.2011.00284.x

10.1111/j.1574-6976.2011.00268.x

10.1016/j.micpath.2011.03.006

10.1093/jac/dkr497

10.1086/644790

10.1128/JCM.44.3.1059-1064.2006

10.1016/j.ijantimicag.2008.04.026

10.1046/j.1365-2958.2000.01725.x

10.1371/journal.pone.0028850

10.1086/653932

10.1093/jac/dkr235

10.1016/j.ijantimicag.2010.09.012

10.1093/jac/dkq415

10.1128/AAC.00247-09

10.1093/jac/dkn463

10.1128/AAC.00532-09

10.1038/nature00802

10.1099/jmm.0.043513-0

10.3121/cmr.2010.944

10.1128/AAC.01388-12

10.1046/j.1365-2958.2002.03191.x

10.3389/fmicb.2011.00158

10.1038/nrmicro2382

10.2741/Actis

10.1128/MMBR.00015-09

10.1038/306616a0

10.1038/302725a0

10.1128/AAC.00688-09

10.1093/jac/dkl309

10.1371/journal.pone.0034294

10.1371/journal.pone.0018063

10.1093/jac/dkm401

10.1016/j.ijmm.2011.07.003

10.1111/j.1365-2958.1994.tb00320.x

10.1128/JB.00298-06

10.1099/mic.0.27773-0

10.1016/j.micpath.2004.02.005

10.1016/j.vetmic.2005.10.030

10.1128/JB.185.3.991-1000.2003

10.1016/j.micinf.2005.12.026

10.1016/j.eimc.2008.09.001

10.1128/AAC.46.9.2977-2981.2002

10.1007/s10096-009-0753-1

10.1128/mr.54.4.331-341.1990

10.1111/j.1574-6976.2011.00294.x

Rowe-Magnus AD Davies J Mazel D . 2002. Impact of integrons and transposons on the evolution of resistance and virulence. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 264:167–188.

10.1111/j.1462-2920.2009.02094.x

10.1186/1471-2180-9-275

10.1128/JB.00109-08

10.1016/j.micinf.2006.10.004

10.1016/j.micinf.2005.12.028

10.1046/j.1365-2958.2003.03502.x

10.1128/JB.182.3.771-781.2000

10.1371/journal.pone.0006072

10.1046/j.1365-2958.2002.03126.x

10.1101/gad.1510307

10.1186/1477-5956-7-37

10.1016/S0958-1669(03)00036-3

10.1146/annurev.genet.42.110807.091449

10.1094/MPMI-22-8-0909

10.1128/IAI.00692-08

Smith HW Green P Parsell Z . 1983. Vero cell toxins in Escherichia coli and related bacteria: transfer by phage and conjugation and toxic action in laboratory animals, chickens and pigs. J. Gen. Microbiol. 129:3121–3137.

10.1126/science.6387911

10.1128/IAI.71.6.3634-3638.2003

10.1016/j.eimc.2011.09.008

10.4315/0362-028X.JFP-11-452

10.1128/AAC.00535-11

10.1128/JB.00498-06

10.1101/gad.1299905

10.1128/MMBR.00031-09

10.1038/sj.emboj.7600471

10.1371/journal.pone.0027958

10.1128/jb.177.14.3998-4008.1995

10.1038/nature03925

10.1021/pr300496c

10.1128/AAC.00929-10

10.1038/nrmicro2319

10.1073/pnas.95.7.3949

10.1046/j.1365-2958.1999.01142.x

10.1073/pnas.0602171103

10.1371/journal.ppat.1002000

10.1371/journal.ppat.1000541

10.1093/jac/dkq059

10.1073/pnas.0408966102

10.1111/j.1365-2958.2007.05713.x

10.1111/j.1558-5646.2011.01302.x

10.1128/AAC.46.5.1204-1211.2002

10.1128/AAC.01460-09

10.1016/j.mib.2003.09.001

10.1086/321843

10.1093/jac/41.2.247

10.1016/S0163-7258(02)00198-5

10.1016/0092-8674(93)90267-T

10.1111/j.1574-6976.2008.00135.x

10.1146/annurev.biochem.69.1.183

10.1128/JB.00053-06

10.1128/JB.186.2.575-579.2004

10.1371/journal.ppat.1002359

10.1128/AAC.47.1.95-101.2003

10.1111/j.1574-6941.2006.00196.x

10.1038/416740a

10.1517/14712598.8.6.719

10.1073/pnas.0406038101

10.1128/JB.00200-11

10.1016/S0092-8674(00)81003-X

10.1128/jb.172.5.2485-2490.1990

10.1093/emboj/16.17.5376

10.1128/iai.65.5.1786-1792.1997

10.1073/pnas.93.15.7800

10.1093/emboj/19.19.5071

10.1074/jbc.M010730200

10.1046/j.1365-2958.1999.01600.x

10.1126/science.286.5444.1561

10.1128/AAC.50.5.1615-1622.2006

10.1111/j.1365-2958.2004.04181.x

10.1046/j.1365-2958.2001.02500.x

10.1128/JB.181.17.5516-5520.1999

10.1046/j.1462-5822.2000.00065.x

10.1128/IAI.68.6.3419-3425.2000

10.1016/j.tim.2008.03.007

10.1074/jbc.M106960200

10.1128/JB.187.10.3391-3399.2005

10.1128/JB.186.13.4124-4133.2004

10.1111/j.1365-2958.2010.07527.x

10.1111/j.1365-2958.2005.04612.x

10.1111/j.1462-2920.2010.02372.x

10.1128/AAC.01219-09

10.1016/0092-8674(82)90085-X

10.1111/j.1365-2958.1991.tb00775.x

10.1073/pnas.77.6.3225

10.1007/s00018-008-8378-6

10.1128/mmbr.61.3.377-392.1997

10.1126/science.1101630

10.1093/jac/20.5.631

10.1128/iai.64.2.495-502.1996

10.1111/j.1365-2958.2007.05758.x

10.1038/nature02241

10.1126/science.1172914

10.1159/000069981

10.1093/mutage/5.1.63

10.1128/AAC.01549-10

10.1128/JB.01859-06

10.1128/JB.00389-11

10.1111/j.1365-2958.1993.tb01184.x

10.1016/S0378-1135(00)00372-2

10.1128/IAI.01240-06

10.1126/science.274.5290.1208

10.1038/42701

10.1126/science.1056421

10.1128/AAC.50.3.975-983.2006

10.1534/genetics.104.030304

10.1126/science.288.5469.1251

10.1128/JB.00120-07

10.1093/jac/47.6.789

10.1086/374937

10.1128/JCM.42.4.1450-1459.2004

10.1002/ppul.21076

10.1016/j.ijmm.2010.08.009

10.1111/j.1469-0691.2010.03250.x

10.1371/journal.pone.0006289

10.1099/mic.0.2006/003400-0

10.1073/pnas.092568699

10.3201/eid0907.020803

10.1016/j.femsim.2005.01.003

10.1128/JB.01651-09

10.1128/AAC.00860-09

10.1159/000342449

10.1128/AAC.00144-08

10.1371/journal.pgen.1000760

10.1146/annurev.micro.112408.134306

10.1128/AAC.00921-12

10.1128/JB.186.24.8172-8180.2004

10.1371/journal.pbio.1000317

10.1111/j.1365-2958.2005.04525.x

10.1099/mic.0.27782-0

10.1128/IAI.72.3.1431-1440.2004

10.1128/JB.185.19.5714-5721.2003

10.1139/w02-060

10.1128/JB.184.3.621-628.2002

10.1046/j.1472-765X.1999.00642.x

10.1111/j.1365-2958.1994.tb00482.x

10.1128/JB.00183-08

10.1016/j.tim.2005.11.006

10.1046/j.1365-2958.2003.03779.x

10.1128/JB.01395-07

10.1128/JB.182.17.4889-4898.2000

10.1128/JB.01726-08

10.1128/JB.01195-08

10.1111/j.1365-2958.2007.05897.x

10.1111/j.1365-2958.2007.06018.x

10.1146/annurev.micro.62.081307.162903

10.1371/journal.ppat.1000944

10.1016/j.copbio.2005.01.008

10.1016/S0928-8244(03)00309-2

10.1128/AAC.01255-08

10.1371/journal.pone.0024472

10.1128/IAI.00392-07

10.1111/j.1574-6968.2010.01998.x

10.1038/nrd3013

Varga ZG Armada A Cerca P Amaral L Mior Ahmad Subki MA Savka MA Szegedi E Kawase M Motohashi N Molnar J . 2012. Inhibition of quorum sensing and efflux pump system by trifluoromethyl ketone proton pump inhibitors. In Vivo 26:277–285.

10.1016/j.biomaterials.2011.09.084

10.1093/jac/dkr510

10.1093/jac/dkn466

10.1371/journal.ppat.1000883

10.1165/rcmb.2008-0357OC

10.1172/JCI46095

10.1093/infdis/jiq159

10.1128/AAC.05430-11

10.1097/CCM.0b013e31825332fc

10.1093/jac/dkp360

10.1111/j.1472-765X.2008.02540.x

10.1038/nrmicro2679

10.1016/S0092-8674(00)80958-7

10.1006/jmbi.1998.2313

10.1111/j.1365-2958.1995.tb02390.x

10.1128/AAC.00963-09

10.1086/344654

10.1128/JCM.36.7.1938-1941.1998

10.1128/AAC.00013-11

10.1016/j.mib.2005.08.007

10.1038/nature04616

10.1016/j.coph.2011.07.007

10.3389/fmicb.2012.00110

10.1101/gr.086082.108

10.1016/j.jcf.2011.11.004

10.1097/00001432-200308000-00003

10.1093/jac/dkr262

10.1186/1756-0500-4-522

10.1038/nrmicro1818

10.1038/nchembio.2007.24

10.1016/j.cbpa.2008.06.022

10.1016/S1369-5274(00)00119-3

10.1086/586747

10.1128/IAI.00174-10

10.1128/AAC.01674-09

10.1128/AAC.49.8.3198-3202.2005

Reference deleted.

10.1111/j.1365-2958.2008.06303.x

10.1073/pnas.0507488102

10.1073/pnas.0502159102

10.1128/AAC.01412-05

10.1093/infdis/171.4.1042

10.1001/jama.290.10.1337

10.1021/jm100470t

10.1073/pnas.0611643104

10.1016/j.febslet.2007.01.013

10.1128/JB.01004-08

10.1016/j.chom.2008.08.001

10.1021/jm0498708

10.1093/emboj/cdg366

10.1099/00221287-148-4-1119

10.1111/j.1574-695X.2012.00964.x

10.1517/13543776.2010.511176

10.1111/j.1574-6968.2012.02500.x

10.1271/bbb.100499

10.1016/j.bmcl.2008.01.081

10.4161/viru.19205

10.1111/j.1742-4658.2005.05077.x

10.1021/jm800567v

10.1073/pnas.0909133107

10.1111/j.1742-4658.2005.04700.x