尿路病原性大腸菌に対するキトサンナノ粒子の抗バイオフィルム活性

尿路感染症（UTI）は、世界で最も一般的な細菌感染症の一つであり、医療に大きな負担をかけています。その多くは、市中および院内の両方で、尿路病原性大腸菌（UPEC）によって引き起こされています。 カテーテル関連尿路感染症（CAUTI）は、留置尿路カテーテル上での細菌の付着およびバイオフィルム形成により、医療関連感染症の主要な割合を占めています。 バイオフィルム形成により、微生物は非生物的表面に付着し、不利な環境条件下での細菌の生存を高める細胞外高分子マトリックスを産生することができます。

バイオフィルム関連細菌は、宿主の免疫応答および抗菌薬に対する耐性が増加し、慢性および再発性感染症に寄与します。 バイオフィルム内に埋め込まれた細胞は、浮遊細菌と比較して著しく高い抗生物質耐性を示すことがあり、治療の成功を制限します。 全身性抗生物質が治療の主流であるものの、バイオフィルムを形成するUPEC株における抗菌薬耐性の上昇は、代替的な抗バイオフィルム戦略の必要性を強調しています。

キトサンは、天然由来の生体高分子であり、その生体適合性、生分解性、および内在性の抗菌特性により注目を集めています。 キトサンは細菌膜を破壊し、バイオフィルムマトリックスの形成および表面付着を阻害します。 新たな証拠は、キトサンが付着および細胞外多糖合成に関与するバイオフィルム関連遺伝子発現をダウンレギュレートできることを示しています。 さらに、ナノ粒子製剤は、キトサンのバイオフィルムへの浸透を高め、バルクポリマー形態と比較して抗菌効率を向上させます。 また、キトサンナノ粒子は、シプロフロキサシンと組み合わせた場合に抗生物質の拡散を促進し、相乗的な抗バイオフィルム活性を示す可能性があります。

シプロフロキサシンは、UTIで広く使用されるフルオロキノロン系抗生物質であり、細菌のDNA複製への干渉、表面への初期細菌付着の阻害、バイオフィルム関連遺伝子発現の減少、クオラムセンシング活性の低下、および細胞外高分子物質（EPS）の産生減少を通じて、バイオフィルム形成を部分的に阻害することが示されています。しかし、成熟したバイオフィルムに対するその有効性は低下します。 したがって、キトサンナノ粒子は、シプロフロキサシンと組み合わせた場合に、強化された抗バイオフィルム活性を示す可能性があります。

有望な知見にもかかわらず、臨床的に関連するカテーテル表面上のキトサンナノ粒子コーティングをUPEC分離株に対して評価した研究は限られています。 したがって、この戦略を調査することは、CAUTIに対する効果的な予防的アプローチを提供し、改善された感染制御慣行を支援する可能性があります。