Antimicrobial Agents and Chemotherapy

Trong công trình này, chúng tôi đã thiết kế và phát triển hai công cụ Web dễ sử dụng cho phép tính toán trong môi trường máy tính phát hiện và xác định đặc điểm của chuỗi gen toàn bộ bộ gen (WGS) và dữ liệu chuỗi toàn bộ plasmid từ các thành viên của họ Enterobacteriaceae . Các công cụ này sẽ giúp cho việc định kiểu khuẩn dựa trên bản nháp của bộ gen của các loài đa kháng thuốc thuộc họ Enterobacteriaceae bằng cách phát hiện nhanh chóng các loại plasmid đã biết. Các chuỗi replicon từ 559 plasmid đã được giải mã toàn bộ liên quan đến họ Enterobacteriaceae trong cơ sở dữ liệu nucleotide của NCBI đã được thu thập để tạo cơ sở dữ liệu đồng thuận tích hợp vào công cụ Web gọi là PlasmidFinder, có thể được dùng để phân tích trình tự replicon từ dữ liệu trình tự plasmid thô, nhóm contig, hoặc được lắp ráp hoàn chỉnh và đóng gói. Cơ sở dữ liệu PlasmidFinder hiện bao gồm 116 chuỗi replicon phù hợp với ít nhất 80% độ tương đồng nucleotide với tất cả các chuỗi replicon được xác định trong 559 plasmid đã được giải mã toàn bộ. Đối với phân tích Đa Vị trí Trình tự Plasmid (pMLST), một cơ sở dữ liệu được cập nhật hàng tuần đã được tạo ra từ www.pubmlst.org và được tích hợp vào một công cụ Web gọi là pMLST. Cả hai cơ sở dữ liệu đã được đánh giá bằng cách sử dụng các bộ gen nháp từ một bộ sưu tập của các chủng Salmonella enterica serovar Typhimurium. PlasmidFinder đã xác định tổng cộng 103 replicon và từ không đến năm replicon trong mỗi bộ gen nháp của S . Typhimurium đã được thử nghiệm. Công cụ web pMLST đã có thể xác định phân nhóm dữ liệu trình tự gen của plasmid, tiết lộ cả các loại trình tự plasmid đã biết (STs) và các alen mới cũng như các biến thể ST. Kết luận, thử nghiệm của hai công cụ Web này sử dụng cả trình tự plasmid lắp ráp hoàn chỉnh và các bộ gen nháp tạo ra từ WGS cho thấy khả năng phát hiện một loạt các loại plasmid thường liên quan đến kháng kháng sinh trong các tác nhân gây bệnh vi khuẩn có ý nghĩa lâm sàng.

Two classification schemes for β-lactamases are currently in use. The molecular classification is based on the amino acid sequence and divides β-lactamases into class A, C, and D enzymes which utilize serine for β-lactam hydrolysis and class B metalloenzymes which require divalent zinc ions for substrate hydrolysis. The functional classification scheme updated herein is based on the 1995 proposal by Bush et al. (K. Bush, G. A. Jacoby, and A. A. Medeiros, Antimicrob. Agents Chemother. 39:1211-1233, 1995). It takes into account substrate and inhibitor profiles in an attempt to group the enzymes in ways that can be correlated with their phenotype in clinical isolates. Major groupings generally correlate with the more broadly based molecular classification. The updated system includes group 1 (class C) cephalosporinases; group 2 (classes A and D) broad-spectrum, inhibitor-resistant, and extended-spectrum β-lactamases and serine carbapenemases; and group 3 metallo-β-lactamases. Several new subgroups of each of the major groups are described, based on specific attributes of individual enzymes. A list of attributes is also suggested for the description of a new β-lactamase, including the requisite microbiological properties, substrate and inhibitor profiles, and molecular sequence data that provide an adequate characterization for a new β-lactam-hydrolyzing enzyme.

The synthetic peptide T-20 (enfuvirtide) represents the first of a new class of antiretroviral compounds to demonstrate in vivo potency by targeting a step in viral entry. T-20 inhibits a conformational change in the human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) transmembrane glycoprotein (gp41) that is required for fusion between HIV-1 and target cell membranes. The initial phase I clinical trial of T-20 treatment for HIV-infected patients thus provided a unique opportunity to evaluate the emergence of resistant virus in vivo to this novel class of antiretroviral agents. All four patients who received an intermediate dose of T-20 (30 mg twice daily) had an initial decline in plasma viral load over the first 10 days but a rising trend by day 14, suggestive of selection for resistant virus. Plasma virus derived from patients enrolled in all dosage groups of the phase I T-20 trial was analyzed by population sequencing before and after treatment. While no mutations were found within a highly conserved 3-amino-acid sequence (GIV) known to be critical for fusion at baseline, after 14 days of therapy, virus from one patient in the 30-mg dose group (30-1) developed a mutation in this motif, specifically an aspartic acid (D) substitution for glycine (G) at position 36. Multiple env clones were derived from the plasma virus of all four patients in the 30-mg dosage group. Sequence analysis of 49 clones derived from the plasma of patient 30-1 on day 14 revealed that 25 clones contained the G36D mutation, while 8 contained the V38A mutation. Dual mutations involving G36D and other residues within the HR1 domain were also identified. In 5 of the 49 env clones, other mutations involving residues 32 (Q32R or Q32H) and 39 (Q39R) were found in combination with G36D. Cloned env sequences derived from the plasma virus of subject 30-3 also had single mutations in the GIV sequence (V38M and I37V) detectable following therapy with T-20. The plasma virus from subjects 30-2 and 30-4 did not contain changes within the GIV sequence. To analyze the biological resistance properties of these mutations, we developed a novel single-cycle HIV-1 entry assay using JC53BL cells which express β-galactosidase and luciferase under control of the HIV-1 long terminal repeat. Full-length env clones were derived from the plasma virus of patients 30-1 and 30-3 and used to generate pseudotyped virus stocks. The mean 50% inhibition concentrations (IC ₅₀ s) for mutants G36D and V38A (patient 30-1) were 2.3 μg/ml and 11.2 μg/ml, respectively, statistically significant increases of 9.1- and 45-fold, respectively, compared with those of wild-type Env. The IC ₅₀ for the V38 M mutation (patient 30-3) was 7.6 μg/ml, an 8-fold increase compared with that of the wild type. The I37V mutation resulted in an IC ₅₀ 3.2-fold greater than that of the wild type. Envs with double mutations (Q32R plus G36D and Q32H plus G36D) exhibited a level of resistance similar to that of G36D alone. These findings provide the first evidence for the rapid emergence of clinical resistance to a novel class of HIV-1 entry inhibitors and may be relevant to future treatment strategies involving these agents.

Việc đặc trưng đầy đủ vi khuẩn kháng methicillin Staphylococcus aureus (MRSA) không chỉ yêu cầu xác định nền gen vi khuẩn mà còn cả cấu trúc của yếu tố phức tạp và dị hợp tử mec mà các vi khuẩn này mang, yếu tố này liên quan đến gen xác định tính kháng thuốc mecA. Chúng tôi báo cáo về sự phát triển, xác thực và ứng dụng của một chiến lược PCR đa mảnh cho phép đặc trưng sơ bộ nhanh chóng các loại yếu tố mec dựa trên các đặc điểm cấu trúc đã được chứng minh là điển hình của các yếu tố mec mang bởi nhiều chủng MRSA. Chiến lược này đã được xác thực bằng cách sử dụng một bộ sưu tập đại diện của các chủng MRSA đại dịch, trong đó đầy đủ cấu trúc của các yếu tố mec liên quan đã được xác định trước đó bằng cách lai ghép và sàng lọc PCR cũng như bằng phương pháp giải trình tự DNA. Phương pháp này đã được kiểm tra cùng với phương pháp phân loại theo nhiều locus và các phương pháp phân loại khác để đặc trưng hóa 18 mẫu đại diện cho các chủng MRSA thu thập được trong một đợt bùng phát tại bệnh viện ở Barcelona, Tây Ban Nha. PCR đa mảnh đã được chứng minh là nhanh chóng, đáng tin cậy, và có khả năng trong một thử nghiệm xác định năm loại cấu trúc của yếu tố mec giữa các chủng này, ba biến thể chính và hai biến thể phụ, mỗi loại đều đã được phát hiện trong các nghiên cứu kháng MRSA trước đây. Kỹ thuật này có thể là một bổ sung hữu ích cho kho vũ khí các công cụ phân loại phân tử dùng cho việc đặc trưng các loại clonal MRSA và nhận diện nhanh chóng các biến thể cấu trúc của yếu tố mec.

Trong bài tổng quan này, chúng tôi tóm tắt “trạng thái nghệ thuật” hiện tại của kháng sinh carbapenem và vai trò của chúng trong kho vũ khí kháng khuẩn của chúng ta. Trong số các β-lactam hiện có, carbapenem là độc nhất vì chúng tương đối bền vững trước sự thủy phân của hầu hết các β-lactamase, trong một số trường hợp hoạt động như “cơ chất chậm” hoặc chất ức chế β-lactamase, và vẫn nhắm mục tiêu các protein liên kết penicillin. Tính năng “gia tăng giá trị” này trong việc ức chế β-lactamase là lý do chính cho sự mở rộng của nhóm β-lactam này. Chúng tôi mô tả phát hiện ban đầu và sự phát triển của dòng họ carbapenem của các β-lactam. Trong số các carbapenem sớm được đánh giá, thienamycin đã chứng minh hoạt tính kháng khuẩn lớn nhất và trở thành hợp chất gốc cho tất cả các carbapenem tiếp theo. Cho đến nay, có hơn 80 hợp chất với các đặc tính kháng khuẩn cải thiện chủ yếu, so với thienamycin, được mô tả trong tài liệu. Chúng tôi cũng nhấn mạnh các tính năng quan trọng của các carbapenem hiện đang được sử dụng lâm sàng: imipenem-cilastatin, meropenem, ertapenem, doripenem, panipenem-betamipron, và biapenem. Cuối cùng, chúng tôi nhấn mạnh một số thách thức lớn và kêu gọi các nhà hóa học dược liệu tiếp tục phát triển các hợp chất linh hoạt và mạnh mẽ này, vì chúng đã phục vụ chúng ta tốt trong hơn 3 thập kỷ qua.

Fungal bloodstream infections are associated with significant patient mortality and health care costs. Nevertheless, the relationship between a delay of the initial empiric antifungal treatment until blood culture results are known and the clinical outcome is not well established. A retrospective cohort analysis with automated patient medical records and the pharmacy database at Barnes-Jewish Hospital was conducted. One hundred fifty-seven patients with a Candida bloodstream infection were identified over a 4-year period (January 2001 through December 2004). Fifty (31.8%) patients died during hospitalization. One hundred thirty-four patients had empiric antifungal treatment begun after the results of fungal cultures were known. From the time that the first blood sample for culture that was positive was drawn, 9 (5.7%) patients received antifungal treatment within 12 h, 10 (6.4%) patients received antifungal treatment between 12 and 24 h, 86 (54.8%) patients received antifungal treatment between 24 and 48 h, and 52 (33.1%) patients received antifungal treatment after 48 h. Multiple logistic regression analysis identified Acute Physiology and Chronic Health Evaluation II scores (one-point increments) (adjusted odds ratio [AOR], 1.24; 95% confidence interval [CI], 1.18 to 1.31; P < 0.001), prior antibiotic treatment (AOR, 4.05; 95% CI, 2.14 to 7.65; P = 0.028), and administration of antifungal treatment 12 h after having the first positive blood sample for culture (AOR, 2.09; 95% CI, 1.53 to 2.84; P = 0.018) as independent determinants of hospital mortality. Administration of empiric antifungal treatment 12 h after a positive blood sample for culture is drawn is common among patients with Candida bloodstream infections and is associated with greater hospital mortality. Delayed treatment of Candida bloodstream infections could be minimized by the development of more rapid diagnostic techniques for the identification of Candida bloodstream infections. Alternatively, increased use of empiric antifungal treatment in selected patients at high risk for fungal bloodstream infection could also reduce delays in treatment.

In the present paper, we report the antimicrobial efficacy of three monoterpenes [linalyl acetate, (+)menthol, and thymol] against the gram-positive bacterium Staphylococcus aureus and the gram-negative bacterium Escherichia coli . For a better understanding of their mechanisms of action, the capability of these three monoterpenes to damage biomembranes was evaluated by monitoring the release, following exposure to the compounds under study, of the water-soluble fluorescent marker carboxyfluorescein from unilamellar vesicles with different lipidic compositions (phosphatidylcholine, phosphatidylcholine/phosphatidylserine [9:1], phosphatidylcholine/stearylamine [9:1], and phosphatidylglycerol/cardiolipin [9:1]). Furthermore, the interaction of the terpenes tested with dimyristoylphosphatidylcholine multilamellar vesicles as model membranes was monitored by means of differential scanning calorimetry. Finally, the results were related to the relative lipophilicity and water solubility of the compounds examined. Taken together, our findings lead us to speculate that the antimicrobial effect of (+)menthol, thymol, and linalyl acetate may result, at least partially, from a perturbation of the lipid fraction of microorganism plasma membrane, resulting in alterations of membrane permeability and in leakage of intracellular materials. Besides being related to physicochemical characteristics of the drugs (such as lipophilicity and water solubility), this effect seems to be dependent on lipid composition and net surface charge of microbial membranes. Furthermore, the drugs might cross the cell membranes, penetrating into the interior of the cell and interacting with intracellular sites critical for antibacterial activity.