요로병원성 대장균에 대한 키토산 나노입자의 항생물막 활성
아시우트 대학 병원에서 분리된 요로병원성 대장균에 대한 키토산 나노입자의 항생물막 활성 평가
- 요로병원성 대장균 (UPEC)의 분리 및 항균제 감수성 패턴 결정
- UPEC 분리주의 생물막 형성 능력 평가
- 키토산 나노입자 단독 및 시프로플록사신과의 병용 요법이 UPEC 분리주에 대한 항생물막 효능 평가
- 요도 카테터 표면에서 UPEC의 생물막 형성 방지를 위한 키토산 나노입자 코팅의 효과 검토
- UPEC의 생물막 관련 유전자 발현 수준에 대한 키토산 나노입자의 영향 평가
연구 개요
상세 설명
요로 감염(UTI)은 전 세계적으로 가장 흔한 세균 감염 중 하나로, 상당한 의료 부담을 초래하며, 지역사회와 병원 환경 모두에서 대부분의 사례는 요로병원성 대장균(UPEC)에 의해 발생합니다. 도뇨관 관련 요로 감염(CAUTI)은 상주 요로 도뇨관에서의 세균 부착 및 바이오필름 형성으로 인해 의료 관련 감염의 주요 부분을 차지합니다. 바이오필름 형성은 미생물이 무생물 표면에 부착하고 세포 외 고분자 매트릭스를 생산하여 불리한 환경 조건에서 세균 생존을 증진시킵니다.
바이오필름 관련 세균은 숙주 면역 반응 및 항균제에 대한 저항성이 증가하여 만성 및 재발성 감염에 기여합니다. 바이오필름 내에 매립된 세포는 플랑크톤 세균에 비해 현저히 높은 항생제 내성을 나타내어 치료 성공을 제한할 수 있습니다. 전신 항생제가 여전히 치료의 주류를 이루지만, 바이오필름 형성 UPEC 균주들 사이에서 증가하는 항균제 내성은 대체 항바이오필름 전략의 필요성을 강조합니다.
키토산은 자연 유래 생체고분자로서 생체 적합성, 생분해성 및 본질적인 항균 특성으로 인해 주목을 받고 있습니다. 키토산은 세균 막을 파괴하고 바이오필름 매트릭스 형성 및 표면 부착을 억제합니다. 새로운 증거는 키토산이 부착 및 세포 외 다당류 합성에 관여하는 바이오필름 관련 유전자 발현을 하향 조절할 수 있음을 나타냅니다. 또한, 나노입자 제형은 벌크 고분자 형태에 비해 키토산의 바이오필름 내 침투를 향상시키고 항균 효율을 개선합니다. 더욱이, 키토산 나노입자는 시프로플록사신과 결합할 때 항생제 확산을 증진시키고 시너지 항바이오필름 활성을 나타낼 수 있습니다.
UTI에서 널리 사용되는 플루오로퀴놀론 계열 항생제인 시프로플록사신은 세균 DNA 복제 간섭, 표면에 대한 초기 세균 부착 감소, 바이오필름 관련 유전자 발현 감소, 쿼럼 센싱 활성 및 세포 외 고분자 물질(EPS) 생산 감소를 통해 바이오필름 형성을 부분적으로 억제하는 것으로 입증되었습니다; 그러나 성숙한 바이오필름에 대한 효능은 감소합니다. 결과적으로, 키토산 나노입자는 시프로플록사신과 결합할 때 향상된 항바이오필름 활성을 나타낼 수 있습니다.
유망한 연구 결과에도 불구하고, 임상적으로 관련된 도뇨관 표면에 대한 키토산 나노입자 코팅을 UPEC 분리주에 대해 평가한 연구는 제한적입니다. 따라서, 이 전략을 조사하는 것은 CAUTI에 대한 효과적인 예방 접근법을 제공하고 개선된 감염 관리 관행을 지원할 수 있을 것입니다.
연구 유형
등록 (추정된)
연락처 및 위치
연구 연락처
- 이름: Yasmin G Shazly, Demonstrator
- 전화번호: +20 109 017 7354
- 이메일: yasmin.g.shazly@aun.edu.eg
연구 장소
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Assiut Governorate
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Asyut, Assiut Governorate, 이집트
- Faculty of Medicine, Assiut University, Microbiology and Immunity department
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참여기준
자격 기준
공부할 수 있는 나이
- 성인
- 고령자
건강한 자원 봉사자를 받아들입니다
샘플링 방법
연구 인구
설명
포함 기준:
1. 요로 감염(UTI)으로 임상적으로 진단된 환자(입원 환자 또는 외래 환자).
2. 요 배양에서 유의한 세균뇨 존재(중간뇨의 경우 ≥10⁵ CFU/mL 또는 임상적으로 지시된 대로).
3. 요 배양에서 대장균이 단독 또는 우세 병원체로 분리됨.
4. 모든 연령 및 양성의 환자. 5. 이전 48-72시간 내에 항생제 치료를 받지 않은 환자.
제외 기준:
1. 요 검체 채취 전 48-72시간 이내에 전신 항생제 치료를 받은 환자.
2. 요 배양에서 비유의한 세균뇨를 보이는 경우(중간뇨의 경우 <10⁵ CFU/mL, 임상적으로 정당화되지 않는 한).
3. 요 배양에서 다균성 성장(오염을 시사하는 혼합 세균 성장).
4. 대장균 이외의 미생물 분리. 5. 부적절하게 채취되거나 누출되거나 오염된 요 검체.
6. 동의서 제공을 원하지 않는 환자.
공부 계획
연구는 어떻게 설계됩니까?
디자인 세부사항
연구는 무엇을 측정합니까?
주요 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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키토산 나노입자 단독 및 시프로플록사신과의 병용 투여에 의한 UPEC 분리주의 생물막 억제율
기간: 체외(in vitro) 세균 배양 처리 후 24시간.
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주요 결과는 강력한 바이오필름 생성 요로병원성 대장균(UPEC) 분리주에 대해 아억제 농도의 키토산 나노입자를 단독 또는 시프로플록사신과 병용 처리 후 바이오필름 형성 감소입니다.
바이오필름 바이오매스는 크리스탈 바이올렛 마이크로타이터 플레이트 분석법으로 정량화되며, 억제율은 다음 공식에 따라 광학 밀도(OD) 값으로 계산됩니다: [(OD대조군 - OD처리군)/OD대조군] × 100.
각 실험은 3중으로 수행되며 평균값이 보고됩니다.
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체외(in vitro) 세균 배양 처리 후 24시간.
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2차 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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UPEC 분리주에 대한 키토산 나노입자와 시프로플록사신의 최소억제농도(MIC)
기간: 접종 후 18-24시간
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키토산 나노입자와 시프로플록사신의 MIC는 멸균된 96-웰 마이크로타이터 플레이트에서 액체 미세희석법을 사용하여 강력한 바이오필름 형성 UPEC 분리주에 대해 결정될 것입니다.
각 약제의 2배 계열 희석액을 트립틱 간장 배지(TSB)에서 준비하고 표준화된 박테리아 현탁액으로 접종할 것입니다.
MIC는 성장 대조군과 비교하여 가시적인 박테리아 성장이 보이지 않는 가장 낮은 농도로 기록될 것입니다.
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접종 후 18-24시간
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요도 카테터 세그먼트에서 UPEC 생물막 형성을 예방하는 키토산 나노입자 코팅의 효과
기간: 코팅된 카테터 분절에서 박테리아 배양 후 18-24시간.
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이 결과는 키토산 나노입자 코팅이 1cm 요도 카테터 분절에서 생물막 형성을 억제하는 능력을 평가합니다.
코팅된 분절은 표준화된 UPEC 현탁액과 함께 18시간 동안 배양됩니다.
생물막 바이오매스는 크리스탈 바이올렛 염색, 에탄올로의 용해, 그리고 595 nm에서의 광학 밀도(OD) 측정을 통해 정량화됩니다.
생물막 억제율은 [(OD대조군 - OD처리군)/OD대조군] × 100으로 계산됩니다.
실험은 이중으로 수행됩니다.
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코팅된 카테터 분절에서 박테리아 배양 후 18-24시간.
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키토산 나노입자 처리 후 UPEC 균주에서 생물막 관련 유전자(fimH 및 luxS)의 상대적 유전자 발현
기간: 박테리아 배양액에 대한 24시간 체외 처리 직후.
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2차 결과는 키토산 나노입자 처리 후 강력한 생물막 형성 UPEC 분리주에서 fimH 및 luxS 유전자의 발현 수준 변화입니다.
리보핵산(RNA)을 추출하여 상보적 DNA(cDNA)로 전환한 후 SYBR Green 정량적 실시간 중합효소 연쇄 반응(qRT-PCR)을 사용하여 분석합니다.
유전자 발현은 대조군 유전자 rpoD에 대해 정규화하고 2-ΔΔCt 방법을 사용하여 계산합니다.
각 반응은 3중으로 수행되며 평균값을 보고합니다.
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박테리아 배양액에 대한 24시간 체외 처리 직후.
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공동 작업자 및 조사자
간행물 및 유용한 링크
일반 간행물
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