شناسایی پروبیوتیک‌های با اثر آنتا‌گونیستی علیه انتروکوک‌های مقاوم به ونکومایسین

زنگنه کمالی, بهناز; شکری, داریوش; قاسمی, سید مهدی

doi:10.48305/jims.v40.i680.0532

شناسایی پروبیوتیک‌های با اثر آنتا‌گونیستی علیه انتروکوک‌های مقاوم به ونکومایسین

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوی کارشناسی ارشد میکروبیولوژی، گروه میکروبیولوژی، دانشکده‌ی علوم و فناوری زیستی، دانشگاه شهید اشرفی اصفهانی، اصفهان، ایران

² استادیار، گروه میکروبیولوژی، دانشکده‌ی علوم و فناوری زیستی، دانشگاه شهید اشرفی اصفهانی، اصفهان، ایران

10.48305/jims.v40.i680.0532

چکیده

مقاله پژوهشی

مقدمه: باکتری انتروکوک مقاوم به ونکومایسین با درمان‌های انتخابی محدود به عنوان مشکل جدی مطرح است و نیاز به درمان‌های جایگزین آنتی‌بیوتیک محسوس است. هدف از این مطالعه، جداسازی و شناسایی پروبیوتیک‌های مؤثر بر سویه‌های مقاوم به ونکومایسین و بیوفیلم آن‌ها بود.
روش‌ها: در این مطالعه‌ی تجربی، نمونه‌های انتروکوک از چند بیمارستان شهر اصفهان جداسازی و با تست حساسیت آنتی‌بیوتیکی، سویه‌های مقاوم به ونکومایسین انتخاب شدند. اثر ضدمیکروبی باکتری‌های پروبیوتیک مختلفی علیه آن‌ها مورد بررسی قرار گرفت و بعد از انتخاب مؤثرترین پروبیوتیک‌ها تست‌های مختلف شامل مدت زمان کشندگی و کم‌ترین غلطت مهاری (MIC) و کشندگی (MBC) بر روی آن‌ها به انجام رسید. مکانیسم مهاری این پروبیوتیک‌ها و میزان تولید اسیدلاکتیک به عنوان اصلی‌ترین مکانیسم مهاری به روش کروماتوگرافی با کارآیی بالا مورد مطالعه قرار گرفت.
یافته‌ها: تعداد ۳۵۰ نمونه‌ی انتروکوک جداسازی شد که ۴۶ سویه‌ی مقاوم به ونکومایسین بودند و لینوزولید جز معدود آنتی‌بیوتیک‌های حساس بود. دو باکتری پروبیوتیک به نام‌های پدیوکوکوس اسید لاکتیکی و لاکتوباسیلوس پلانتاروم که علیه تمامی سویه‌های انتروکوک مقاوم به ونکومایسین و بیوفیلم آن‌ها مؤثر بودند جداسازی شد. مدت زمان کشندگی این دو پروبیوتیک پس از ۱۲ ساعت و کم‌ترین غلطت مهاری (Minimum inhibitory concentration) MIC و کشندگی (Minimum bactericidal concentration) MBC به ترتیب برابر غلظت 0/5 میکروگرم بر میلی‌لیتر و 1 میکروگرم بر میلی‌لیتر بود. همچنین تست‌های بیماری‌زایی مختلف، نشان‌دهنده‌‌ی عدم بیماری‌زایی و عدم وجود مقاومت آنتی‌بیوتیکی بود. مقدار اسید لاکتیک موجود در پروبیوتیک لاکتوباسیلوس پلانتاروم به مقدار 2/5 و در پدیوکوکوس اسید لاکتیکی به میزان 1/1 گرم در ۱۰۰ میلی‌لیتر بود.
نتیجه‌گیری: خواص ضدمیکروبی و ضدبیوفیلمی بسیار مناسب این دو پروبیوتیک با تولید میزان بالای اسیدلاکتیک علیه تمامی سویه‌های مقاوم به ونکومایسین نشان دهنده‌ی خواص مطلوب و بالقوه آن‌ها می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Isolation and Identification of Probiotics with Antagonistic Effect on Vancomycin Resistant Enterococci

نویسندگان [English]

Behnaz Zanganeh-Kamali ¹
Dariush Shokri ²
Seyed Mahdi Ghasemi ²

¹ MSc Student of Microbiology, Department of Microbiology, School of Biological Science and Technology, Shahid Ashrafi Esfahani University, Isfahan, Iran

² Assistant Professor, Department of Microbiology, School of Biological Science and Technology, Shahid Ashrafi Esfahani University, Isfahan, Iran

چکیده [English]

Background: Vancomycin-resistant Enterococci are considered as a serious problem owing to limited selective therapies necessitating alternative antibiotic therapies. The aim of this study was to isolate and identify effective probiotics against vancomycin-resistant Enterococci strains and their biofilms.
Methods: In this experimental study, Enterococci samples were isolated from several hospitals in Isfahan and their vancomycin-resistant strains were selected by antibiotic susceptibility testing. The antimicrobial effect of various probiotic bacteria against them was investigated. After selecting the most effective probiotics, various tests including mortality time and minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) were performed. The inhibitory mechanism of these probiotics and the amount of lactic acid production as the main inhibitory mechanism were studied using high performance chromatography.
Findings: On total, 350 Enterococci samples were isolated, 46 of which were vancomycin resistant in which linezolid was among the few effective antibiotic. Two probiotic bacteria, Pediococcus acidilactici and Lactobacillus plantarum, were isolated which were effective against all vancomycin-resistant Enterococci and their biofilms. The lethal time of these two probiotics was 12 hours and the MIC and MBC were at concentrations of 0.5 µg/ml and 1 µg/ml respectively. Various tests on these two probiotics also showed no pathogenicity and no antibiotic resistance. The amount of lactic acid in Lactobacillus plantarum and Pediococcus acidilactici were 2.5 and 1.1 g per 100 ml respectively.
Conclusion: The optimal antimicrobial and antibiofilm properties of these two probiotics alongside producing high levels of lactic acid against all vancomycin resistant strains demonstrate their desirable and potential properties.

کلیدواژه‌ها [English]

Antibiotic resistance
Bacteria
Enterococcus
Vancomycin
Probiotics

مراجع

Hosseini F, Kargar M. Antibiotic resistance pattern and identification of vancomycin resistance genes in enterococcus spp. isolated from environmental samples in Southern Fars province [in Persian].
J Ardabil Univ Med Sci 2017; 17(2): 164-73.
Dirbazian A, Rouhi S, Shakob P. Detection of VanA, VanB, and VanC genes in enterococcus species isolated from fecal sample of patients in Qom province, Iran [in Persian]. Applied Biology 2021; 11(43): 53-62.
Elahi Y, Javdani Shahedin G, Nejati A, Ashrafi I, Asadian M, Mazaheri Nezhad Fard R. Whole-genome sequencing of a clinically isolated antibiotic-resistant enterococcus faecium EntfacYE. Iran J Med Microbiol 2021; 15(6): 692-9.
Ghazvinian M, Mirzaei B, Asgharzadeh Marghmalek S, Amir Gholami S, Ahmadian L, Goli HR. Prevalence of vancomycin and teicoplanin resistant enterococcus faecalis and enterococcus faecium isolated from fecal samples of healthy individuals and hospital environmental samples [in Persian]. J Mazandaran Univ Med Sci 2021; 31(195): 103-11.
Guo Y, Tomich AD, McElheny CL, Cooper VS, Tait-Kamradt A, Wang M, et al. High-level fosfomycin resistance in vancomycin-resistant Enterococcus faecium. Emerging infectious diseases. Emerg Infect Dis 2017; 23(11): 1902-4.
Borgmann S, Rieß B, Siegmund R, Werner G, Klare I. Treatment with Saccharomyces boulardii and Escherichia coli Nissle is safe and associated with reduced nosocomial transmission of vanB vancomycin-resistant enterococcus faecium on an early rehabilitation ward in Germany: a retrospective analysis. Ther Clin Risk Manag 2019; 15: 343-54.
García MJ, Ruíz F, Asurmendi P, Pascual L, Barberis L. Searching potential candidates for development of protective cultures: Evaluation of two lactobacillus strains to reduce listeria monocytogenes in artificially contaminated milk. J Food Saf 2020; 40(1): e12723.
Shokri D, Zaghian S, Khodabakhsh F, Fazeli H, Mobasherizadeh S, Ataei B. Antimicrobial activity of a UV-stable bacteriocin-like inhibitory substance (BLIS) produced by Enterococcus faecium strain DSH20 against vancomycin-resistant Enterococcus (VRE) strains. J Microbiol Immunol Infect 2014; 47(5): 371-6.
Jamal MT, Morris PC, Hansen R, Jamieson DJ, Burgess JG, Austin B. Recovery and characterization of a 30.7-kDa protein from Bacillus licheniformis associated with inhibitory activity against methicillin-resistant Staphylococcus aureus, vancomycin-resistant Enterococci, and Listeria monocytogenes. Mar Biotechnol (NY) 2006; 8(6): 587-92.
Lactiplantibacillus plantarum strain BZ2 16S ribosomal RNA gene, partial sequence. [Online]. Available from: URL:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/MW672528.1

Pediococcus acidilactici strain BZ2 16S ribosomal RNA gene, partial sequence. [Online]. Available from: URL:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/MW692906

Altun HU, Hatipoğlu ÇA, Bulut C, Yağcı S, Ertem GT, Kınıklı S, et al. Surveillance of vancomycin-resistant enterococci colonization by (Cepheid) geneXpert vanA/vanB test and culture method. JMID 2014; 4(3): 97-101.
Goudarzi M, Mohabati Mobarez A, Najar-Peerayeh S, Mirzaee M. Prevalence of multidrug resistance in Enterococcus faecium isolated from patients and environment of hospitals in Lorestan province, (Iran) [in Persian]. Qom Univ Med Sci J 2018; 12(5): 71-8.
Shokoohizadeh L, Mohabati Mobarez A, Zali MR, Ranjbar R, Alebouyeh M. Frequency of vancomycin-resistant enterococcus faecium strains isolated from urinary tract infections (UTI) in 4 hospitals of Tehran [in Persian]. J Adv Med Biomed Res 2014; 22(91): 121-30.
Razaz Rahmati N, Mohabati Mobarez A, Khoram Abadi N, Shokoohizade L. Antibiotic Susceptibility of Staphylococcus aureus and Enterococcus Spp. Isolated from some Hospitals in Tehran [in Persian]. Med Lab J 2015; 9(2): 78-84.
Rayani A, Ahanjan M, Goli HR, Naderi fard N, Zamanzdeah M. Comparing the effect of probiotic and non-probiotic yogurt drinks on two common oral microorganisms: An in vitro study. J Mazandaran Univ Med Sci 2020; 30(185): 33-40.
Karimi Darsanaki R, Rokhi ML, Aliabadi MA, Issazadeh K. Antimicrobial activities of Lactobacillus strains isolated from fresh vegetables. Middle East J Sci Res 2012; 11(9): 1216-9.
Bandari S, Arbab Soleimani N, Tajbakhsh E. The effect of probiotic lactobacilli on the attachment power and biofilm formation of Escherichia coli isolated from urinary tract infections [in Persian].
J Microbial World 2018; 11(3): 278-87.
Jalilsood T, Baradaran A, Song AA, Foo HL, Mustafa S, Saad WZ, et al. Inhibition of pathogenic and spoilage bacteria by a novel biofilm-forming lactobacillus isolate: a potential host for the expression of heterologous proteins. Microb Cell Fact 2015; 14(1).