مجله دانشکده پزشکی اصفهان

مجله دانشکده پزشکی اصفهان

بررسی فعالیت ضدبیوفیلمی کاتلیسیدین LL-37 بر سویه های استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی‌سیلین جدا شده از بیماران مبتلا به عفونت ادراری

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان
ساناز خاشعی 1
فاتح رحیمی 2
1 دکتری تخصصی باکتری شناسی پزشکی، آزمایشگاه کنترل غذا و دارو، معاونت غذا و دارو، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران
2 دکتری تخصصی باکتری‌شناسی، دانشیار بخش میکروبیولوژی، دانشکده‌ی علوم و فناوری‌های زیستی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران
10.48305/jims.v44.i868.1103
چکیده
مقدمه: پپتید LL-37 به‌عنوان یک کاتلیسیدین انسانی در دستگاه ادراری ترشح می‌شود و با فعالیت ضدبیوفیلمی خود نقش مهمی در حذف عفونت‌های ادراری ایفا می‌کند. هدف این مطالعه، ارزیابی فعالیت ضدبیوفیلمی کاتلیسیدین LL-37بر ایزوله‌های استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی‌سیلین (MRSA) مولد بیوفیلم بود.
روش‌ها: طی سال‌های ۱۴۰۲ تا ۱۴۰۳، تعداد ۱۷۳ ایزوله غیرتکراری از نمونه‌های ادراری بیماران از آزمایشگاه پاتوبیولوژی در تهران جمع‌آوری و سویه‌های MRSA با روش‌های فنوتیپی و PCR ژن‌های nucA، mecAوmecC ، شناسایی شدند. تشکیل بیوفیلم با ژلوز قرمز کنگو و میکروتیتر پلیت بررسی شد. مقاومت آنتی‌بیوتیکی با روش انتشار دیسک طبق دستورالعمل CLSI تعیین و MIC ونکومایسین با روش broth microdilution سنجیده شد. ژن‌های مرتبط با بیوفیلم، تایپ‌های SCCmec و ccr و الگوهای پروفاژی با multiplex-PCRشناسایی گردیدند MIC. کاتلیسیدین LL-37 با روش broth microdilution تعیین و اثر غلظت‌های sub-MIC بر مهار و تخریب بیوفیلم بررسی شد.
یافته‌ها: از مجموع 173 ایزولهMRSA ، ۶۱ سویه (۳۵ درصد) مولد بیوفیلم بودند. ژن‌های icaA و icaD در بیش از ۸۰ درصد ایزوله‌ها شناسایی شد. پروفاژ SGF و زیرگروه‌های آن در همه سویه‌ها حضور داشتند. ۷۹ درصد سویه‌ها واجد SCCmec تایپ‌های I-III و اکتسابی از بیمارستان بودند و ۷۲ درصد سویه‌ها دارای مقاومت چنددارویی بودند. مقادیر MIC برای LL-37 بسته به شدت بیوفیلم بین ۳۲ تا ۵۱۲ میکروگرم/میلی‌لیتر متغیر بود. غلظت‌هایsub-MIC به طور معناداری موجب کاهش تشکیل بیوفیلم (۵۶-۴۶ درصد) و تخریب بیوفیلم‌های تشکیل‌شده (۶۷- ۴۸ درصد) شدند.
نتیجه‌گیری: LL-37 فعالیت ضدبیوفیلمی قوی در برابر سویه‌های MRSA نشان داد و می‌تواند یک گزینه‌ی درمانی نویدبخش مکمل یا جایگزین در عفونت‌های ادراری مرتبط با بیوفیلم باشد.

تازه های تحقیق

ساناز خاشعی: Google Scholar , PubMed

فاتح رحیمی: Google Scholar , PubMed

کلیدواژه‌ها
پپتید LL-37
استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی‌سیلین
بیوفیلم
عفونت مجاری ادراری
تایپینگ مولکولی
موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of the Antibiofilm Activity of Cathelicidin LL-37 on Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus Strains Isolated from Patients with Urinary Infections

نویسندگان English

Sanaz Khashei 1
Fateh Rahimi 2
1 PhD of Medical Bacteriology, Laboratories of Food and Drug Control, Vice Chancellery for Food and Drug, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
2 PhD of Bacteriology, Associate Professor, Department of Microbiology, Faculty of Biological Science and Technology, University of Isfahan, Isfahan, Iran
چکیده English

Background: LL-37 peptide as a human Cathelicin is secreted in urinary tract and plays an important role in eradication of urinary infections with its antibiofilm activity. This study aimed to evaluate the antibiofilm activity of the human Cathelicidin LL-37 against biofilm-producing methicillin resistant Staphylococcus aureus (MRSA) isolates.
Methods: During 2023-2025, 173 non-duplicate urinary isolates were collected from patients in a Tehran clinical laboratory and screened for MRSA using phenotypic methods and PCR targeting nucA, mecA, and mecC. Biofilm formation was first assessed on Congo red agar and then quantified by microtiter plate assay. Antimicrobial susceptibility was determined by disk diffusion per CLSI guidelines, while vancomycin MICs were measured using broth microdilution. Biofilm-associated genes, SCCmec and ccr types, and prophage patterns were identified by multiplex PCR. MICs of LL-37 were determined by broth microdilution, and sub-MIC levels were tested for inhibitory and disruptive effects on biofilm formation.
Findings: Among all 173 MRSA isolates, 61 (35%) were biofilm-positive. Genes icaA and icaD were detected in >80% of isolates. Prophage SGF and its subtypes were universal. SCCmec typing revealed that 79% of isolates (types I–III) were hospital-acquired (HA-MRSA) and 72% were multidrug-resistant. LL-37 demonstrated MIC values ranging from 32 to 512 μg/mL depending on biofilm strength. Sub-MIC concentrations significantly reduced biofilm formation (46-56%) and disrupted pre-formed biofilms (48–67%).
Conclusion: LL-37 demonstrated robust antibiofilm activity against MRSA isolates and may represent a promising adjunct or alternative therapeutic option for biofilm-associated UTIs.

کلیدواژه‌ها English

LL-37 peptide
Methicillin-resistant Staphylococcus aureus
Biofilms
Urinary tract infection
Molecular typing
1.     Wei J, Cao X, Qian J, Liu Z, Wang X, Su Q, et al. Evaluation of antimicrobial peptide LL-37 for treatment of Staphylococcus aureus biofilm on titanium plate. Medicine (Baltimore) 2021; 100(44): e27426.
2.     Cha J-O, Yoo JI, Yoo JS, Chung H-S, Park S-H, Kim HS, et al. Investigation of biofilm formation and its association with the molecular and clinical characteristics of methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Osong Public Health Res Perspect 2013; 4(5): 225–32.
3.     Zhang L-j, Guerrero-Juarez CF, Hata T, Bapat SP, Ramos R, Plikus MV, et al. Dermal adipocytes protect against invasive Staphylococcus aureus skin infection. Science 2015; 347(6217): 67–71.
4.     Han W, Camesano TA. LL37-derived fragments improve the antibacterial potential of penicillin G and ampicillin against methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Antibiotics (Basel) 2023; 12(9): 1398.
5.     Friberg C, Haaber JK, Vestergaard M, Fait A, Perrot V, Levin BR, et al. Human antimicrobial peptide, LL-37, induces non-inheritable reduced susceptibility to vancomycin in Staphylococcus aureus. Sci Rep 2020; 10(1): 13121.
6.     Kai-Larsen Y, Lüthje P, Chromek M, Peters V, Wang X, Holm Å, et al. Uropathogenic Escherichia coli modulates immune responses and its curli fimbriae interact with the antimicrobial peptide LL-37. PLoS Pathog 2010; 6(7): e1001010.
7.     Shi P, Gao Y, Lu Z, Yang L. Effect of antibacterial peptide LL-37 on the integrity of Acinetobacter baumannii biofilm. J Southern Med Univ 2014; 34(3): 426–9.
8.     Strempel N, Neidig A, Nusser M, Geffers R, Vieillard J, Lesouhaitier O, et al. Human host defense peptide LL-37 stimulates virulence factor production and adaptive resistance in Pseudomonas aeruginosa. PloS One 2013; 8(12): e82240.
9.     Shurko JF, Galega RS, Li C, Lee GC. Evaluation of LL-37 antimicrobial peptide derivatives alone and in combination with vancomycin against S. aureus. J Antibiot (Tokyo) 2018; 71(11): 971–4.
10.  Li G, Walker MJ, De Oliveira DM. Vancomycin resistance in Enterococcus and Staphylococcus aureus. Microorganisms 2022; 11(1): 24.
11.  Rahimi F, Katouli M, Karimi S. Biofilm production among methicillin resistant Staphylococcus aureus strains isolated from catheterized patients with urinary tract infection. Microb Pathog 2016; 98: 69–76.
12.  Clinical and Laboratory Standard Institute C. Performance standards for antimicrobial susceptibility testing, 33th informational supplement. Clinical and Laboratory Standard Institute, Wayne, Pa. 2023.
13.  Rahimi F, Qasemi A. Frequency of biofilm production among methicillin resistant Staphylococcus aureus strains isolated from patients with urinary tract infection in Tehran during 2020-2022 [in Persian]. Iranian Journal of Infectious Diseases and Tropical Medicine 2023; 28(100): 43–56.
14.  Rahimi F, Katouli M, Pourshafie MR. Characterization of methicillin-resistant Staphylococcus aureus strains in sewage treatment plants in Tehran, Iran. J Water Health 2021; 19(2): 216–28.
15.  Mostafavi NS, Rahimi F, Khashei S. Characterization of clonal groups of antibiotic-resistant biofilm forming Staphylococcus aureus strains isolated from patients with urinary tract infections in Isfahan, Iran. Archives of Clinical Infectious Diseases 2024; 19(4): e143383.
16.  Almaadhidy RAKJ, Lateef Al Meani SA. Estimation of biofilm components and prevalence of sdr genes among Staphylococcus aureus isolated from Anbar hospitals. The Open Microbiology Journal 2024; 18(1).
17.  Rahimi F, Bouzari M, Katouli M, Pourshafie MR. Prophage and antibiotic resistance profiles of methicillin-resistant Staphylococcus aureus strains in Iran. Arch Virol 2012; 157(9): 1807–11.
18.  Rahimi F, Katouli M, Pourshafie MR. Characteristics of hospital-and community-acquired meticillin-resistant Staphylococcus aureus in Tehran, Iran. J Med Microbiol 2014; 63(6): 796–804.
19.  Rahimi F, Khashei S. Evaluation of the nitric oxide effectiveness against biofilm-producing methicillin-resistant Staphylococcus aureus strains isolated from patients with urinary tract infections in Tehran during 2021-2023. Iranian Journal of Infectious Diseases and Tropical Medicine 2024; 29(106): 33–53.
20.  Yu J, Han W, Xu Y, Shen L, Zhao H, Zhang J, et al. Biofilm-producing ability of methicillin-resistant Staphylococcus aureus clinically isolated in China. BMC Microbiol 2024; 24(1): 241.
21.  Chen L, Tang Z-Y, Cui S-Y, Ma Z-B, Deng H, Kong W-L, et al. Biofilm production ability, virulence and antimicrobial resistance genes in Staphylococcus aureus from various veterinary hospitals. Pathogens 2020; 9(4): 264.
22.  Uribe-García A, Paniagua-Contreras GL, Monroy-Pérez E, Bustos-Martínez J, Hamdan-Partida A, Garzón J, et al. Frequency and expression of genes involved in adhesion and biofilm formation in Staphylococcus aureus strains isolated from periodontal lesions. J Microbiol Immunol Infect 2021; 54(2): 267–75.
23.  Demir C, Demirci M, Yigin A, Tokman HB, Yildiz SC. Presence of biofilm and adhesin genes in Staphylococcus aureus strains taken from chronic wound infections and their genotypic and phenotypic antimicrobial sensitivity patterns. Photodiagnosis Photodyn Ther 2020; 29: 101584.
24.  Khoramian B, Jabalameli F, Niasari-Naslaji A, Taherikalani M, Emaneini M. Comparison of virulence factors and biofilm formation among Staphylococcus aureus strains isolated from human and bovine infections. Microb Pathog 2015; 88: 73–7.
25.  Rahimi F, Khashei S. Characteristics of prophage patterns and virulence gene profiles among methicillin-resistant Staphylococcus aureus isolates from patients with diabetic foot infections in a referral hospital in Tehran, Iran. Infect Epidemiol Microbiol 2023; 9(1): 15–23.
26.  Rahimi F, Khashei S, Katouli M. Prevalence, diversity, and antimicrobial susceptibility profiles of methicillin-resistant Staphylococcus aureus among patients with diabetic foot infections in a referral hospital in Tehran, Iran. Arch Clin Infect Dis 2024; 19(3): e142081.
27.  Bai Z, Chen M, Lin Q, Ye Y, Fan H, Wen K, et al. Identification of methicillin-resistant Staphylococcus aureus from methicillin-sensitive Staphylococcus aureus and molecular characterization in Quanzhou, China. Front Cell Dev Biol 2021; 9: 629681.
28.  Svensson D, Nilsson B-O. Human antimicrobial/host defense peptide LL-37 may prevent the spread of a local infection through multiple mechanisms: an update. Inflamm Res 2025; 74(1): 36.
29.  Noore J, Noore A, Li B. Cationic antimicrobial peptide LL-37 is effective against both extra-and intracellular Staphylococcus aureus. Antimicrob Agents Chemother 2013; 57(3): 1283–90.
30. Mishra B, Golla RM, Lau K, Lushnikova T, Wang G. Anti-staphylococcal biofilm effects of human cathelicidin peptides. ACS Med Chem Lett 2016; 7(1): 117–21
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 44، شماره 868
هفته 4، مرداد
مرداد و شهریور 1405
صفحه 1103-1115

  • تاریخ دریافت 18 شهریور 1404
  • تاریخ پذیرش 09 دی 1404