氯己定对粪肠球菌耐药性和致病性的影响及其机制

doi:10.13481/j.1671-587X.20240311

摘要/Abstract

摘要：

目的探讨长期使用氯己定对粪肠球菌（E.faecalis）耐药性的影响，并阐明其作用机制。方法将E.faecalis标准菌株反复暴露于氯己定中传代10代，记录每一次传代时的最低抑菌浓度（MIC）值。收集第10代且MIC值增加的细菌，即为E.faecalis氯己定耐药菌株（E.faecalis-Cs）。绘制2种菌株生长曲线，透射电子显微镜观察2种菌株形态表现，结晶紫染色法检测2种菌株细菌生物膜形成量，微生物黏着碳氢化合物（MATH）法检测2种菌株细菌疏水率，实时荧光定量PCR（RT-qPCR）法检测2种菌株细菌生物膜中S-核糖基高半胱氨酸裂解酶（LuxS） mRNA表达水平。结果随着传代次数（第0~10代）的增加，E.faecalis的MIC值逐渐升高。E.faecalis和E.faecalis-Cs的生长曲线无明显差异。透射电镜，E.faecalis和E.faecalis-Cs均呈椭圆形或双球型，细胞壁结构完整，边缘光滑，细胞质分布均匀，2种细菌形态大小和细胞壁厚度及完整性方面无明显差异。结晶紫染色法，与E.faecalis比较，E.faecalis-Cs生物膜形成量明显增加（P<0.05）。MATH法，与E.faecalis比较，E.faecalis-Cs的细菌疏水率明显升高（P<0.05）。RT-qPCR法，与E.faecalis比较，E.faecalis-Cs细菌生物膜中LuxS mRNA表达水平明显升高（P<0.05）。结论 E.faecalis在反复暴露于氯己定后会产生耐药性，耐药菌株致病能力增强。群体感应（QS）系统 LuxS 基因高表达和更强的细菌生物膜形成能力可能是E.faecalis对氯己定产生耐药性的潜在机制。

关键词: 粪肠球菌, 氯己定, 耐药性, 粪肠球菌氯己定耐药菌株, 群体感应系统

Abstract:

Objective To discuss the effect of long-term use of chlorhexidine on the resistance of Enterococcusfaecalis （E.faecalis）， and to clarify its mechanism. Methods The standard strain of E.faecalis was repeatedly exposed to chlorhexidine for 10 generations， and the minimum inhibitory concentration （MIC） was recorded at each passage. The bacteria collected from the 10th generation with increased MIC values were designated as the E.faecalis chlorhexidine-resistant strains （E.faecalis-Cs）. The growth curves of two strains were drawn； the morphology of two strains were observed by transmission electron microscope；the number of biofilm formation of two strains was detected by crystal violet staining；the bacterial hydrophobicities of two strains were detected by microbial adhesion to hydrocarbons （MATH） method； the expression levels of S-ribosylhomocysteine lyase （LuxS） mRNA in the bacterial biofilms of two strains were detected by real-time fluorescence quantitative PCR （RT-qPCR） method. Results From the 0th to the 10th generation， the MIC values of E.faecalis were gradually increased. The growth curves of E.faecalis and E.faecalis-Cs showed no significant differences. The transmission electron microscope observation results showed that both E.faecalis and E.faecalis-Cs appeared oval or diplococcal， with intact cell wall structures， smooth edges， and evenly distributed cytoplasm. There were no significant differences in the morphology， size， cell wall thickness， or integrity between two types of bacteria.The crystal violet staining results showed that compared with E.faecalis， the number of biofilm formation of E.faecalis-Cs was significantly increased （P<0.05）. The MATH results showed tha the hydrophobicity of E.faecalis-Cs was significantly higher than that of E.faecalis （P<0.05）. The RT-qPCR results showed that the expression level of LuxS mRNA in the biofilms of E.faecalis-Cs was significantly higher than that of E.faecalis （P<0.05）. Conclusion E.faecalis develops the resistance after repeated exposure to the chlorhexidine，and the pathogenicity of the resistant strain is enhanced. The high expressin of quorum sensing （QS） system LuxS gene and stronger biofilm forming ability of bacteria may be the potential mechanism for E.faecalis to tolerate the chlorhexidine.

Key words: Enterococcus faecalis, Chlorhexidine, Drug resistance, Enterococcus faecalis resistance stain, Quorum sensing system

中图分类号:

Q939.121

徐智博,姜鑫淼,甄雨琦,白玛曲珍,孙梦瑶,孟秀萍. 氯己定对粪肠球菌耐药性和致病性的影响及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2024, 50(3): 676-681.

Zhibo XU,Xinmiao JIANG,Yuqi ZHEN,MA Quzhen BAI,Mengyao SUN,Xiuping MENG. Effect of chlorhexidine on drug resistance and pathogenicity of Enterococcus faecalis and its mechanism[J]. Journal of Jilin University(Medicine Edition), 2024, 50(3): 676-681.

图/表 3

参考文献 27

1	SIQUEIRA J F Jr， ANTUNES H S， PÉREZ A R， et al. The apical root canal system of teeth with posttreatment apical periodontitis： correlating microbiologic， tomographic， and histopathologic findings［J］. J Endod， 2020， 46（9）： 1195-1203.
2	SONG J Z， HONG L H， ZOU X Y， et al. A self-supplying H₂O₂ modified nanozyme-loaded hydrogel for root canal biofilm eradication［J］. Int J Mol Sci， 2022， 23（17）： 10107.
3	BROOKES Z L S， BESCOS R， BELFIELD L A， et al. Current uses of chlorhexidine for management of oral disease： a narrative review［J］. J Dent， 2020， 103： 103497.
4	HUANG S， WU M J， LI Y J， et al. The dlt operon contributes to the resistance to chlorhexidine in Streptococcus mutans ［J］. Int J Antimicrob Agents， 2022， 59（3）： 106540.
5	EMILSON C G， ERICSON T， LILJA J， et al. Effect of chlorhexidine on human oral streptococci［J］. J Periodontal Res， 1972， 7（2）： 189-191.
6	张鹏，车丽赫，郭志敏，等. 泌尿系统感染患者病原菌的分布及其耐药性分析［J］. 吉林大学学报（医学版）， 2015， 41（3）： 593-598.
7	CODELIA-ANJUM A， LERNER L B， ELTERMAN D， et al. Enterococcal urinary tract infections： a review of the pathogenicity， epidemiology， and treatment［J］. Antibiotics， 2023， 12（4）： 778.
8	PEDRINHA V F， CUELLAR M R C， DE BARROS M C， et al. The vehicles of calcium hydroxide pastes interfere with antimicrobial effect， biofilm polysaccharidic matrix， and pastes' physicochemical properties［J］. Biomedicines， 2022， 10（12）： 3123.
9	BARBOSA-RIBEIRO M， DE-JESUS-SOARES A， ZAIA A A， et al. Antimicrobial susceptibility and characterization of virulence genes of Enterococcus faecalis isolates from teeth with failure of the endodontic treatment［J］. J Endod， 2016， 42（7）： 1022-1028.
10	胡涛，雷蕾，周学东. 顽固感染根管内粪肠球菌的致病机制及其控制方法进展［J］. 中华口腔医学杂志， 2022， 57（1）： 10-15.
11	PERSONNIC N， DOUBLET P， JARRAUD S. Intracellular persister： a stealth agent recalcitrant to antibiotics［J］. Front Cell Infect Microbiol， 2023， 13： 1141868.
12	GAETA C， MARRUGANTI C， ALI I A A， et al. The presence of Enterococcus faecalis in saliva as a risk factor for endodontic infection［J］. Front Cell Infect Microbiol， 2023， 13： 1061645.
13	BASSLER B L， LOSICK R. Bacterially speaking［J］. Cell， 2006， 125（2）： 237-246.
14	WANG Y， LIU B B， GRENIER D， et al. Regulatory mechanisms of the LuxS/AI-2 system and bacterial resistance［J］. Antimicrob Agents Chemother， 2019， 63（10）： e01186-e01119.
15	SMITH W P J， WUCHER B R， NADELL C D， et al. Bacterial defences： mechanisms， evolution and antimicrobial resistance［J］. Nat Rev Microbiol， 2023， 21（8）： 519-534.
16	CHAO Y Q， GUO F， FANG H H， et al. Hydrophobicity of diverse bacterial populations in activated sludge and biofilm revealed by microbial adhesion to hydrocarbons assay and high-throughput sequencing［J］. Colloids Surf B Biointerfaces， 2014， 114： 379-385.
17	陈珺，罗智伟，曾心怡，等. 上颌侧切牙重度畸形舌侧沟多学科联合治疗1例并文献复习［J］. 中南大学学报（医学版）， 2023， 48（2）： 302-310.
18	THEOPHEL K， SCHACHT V J， SCHLÜTER M， et al. The importance of growth kinetic analysis in determining bacterial susceptibility against antibiotics and silver nanoparticles［J］. Front Microbiol， 2014， 5： 544.
19	MAVRI A， SMOLE MOŽINA S. Development of antimicrobial resistance in Campylobacter jejuni and Campylobacter coli adapted to biocides［J］. Int J Food Microbiol， 2013， 160（3）： 304-312.
20	DOLL-NIKUTTA K， WINKEL A， YANG I， et al. Adhesion forces of oral bacteria to titanium and the correlation with biophysical cellular characteristics［J］. Bioengineering， 2022， 9（10）： 567.
21	BOUTSIOUKIS C， ARIAS-MOLIZ M T. Present status and future directions - irrigants and irrigation methods［J］. Int Endod J， 2022， 55（）： 588-612.
22	PARGA A， MANOIL D， BRUNDIN M， et al. Gram-negative quorum sensing signalling enhances biofilm formation and virulence traits in gram-positive pathogen Enterococcus faecalis ［J］. J Oral Microbiol， 2023， 15（1）： 2208901.
23	WANG Q Q， WEI S D， SILVA A F， et al. Cooperative antibiotic resistance facilitates horizontal gene transfer［J］. ISME J， 2023， 17（6）： 846-854.
24	AQAWI M， SIONOV R V， FRIEDMAN M， et al. The antibacterial effect of cannabigerol toward Streptococcus mutans is influenced by the autoinducers 21-CSP and AI-2［J］. Biomedicines， 2023， 11（3）： 668.
25	RAMIĆ D， JUG B， ŠIMUNOVIĆ K， et al. The role of luxS in campylobacter jejuni beyond intercellular signaling［J］. Microbiol Spectr， 2023， 11（2）： e0257222.
26	CH’NG J H， CHONG K K L， LAM L N， et al. Biofilm-associated infection by Enterococci ［J］. Nat Rev Microbiol， 2019， 17（2）： 82-94.
27	YANG Y， LI W Z， HOU B X， et al. Quorum sensing LuxS/autoinducer-2 inhibits Enterococcus faecalis biofilm formation ability［J］. J Appl Oral Sci， 2018， 26： e20170566.

[1]	额尔德木图null,王艳艳,李喻瞳,陈贵林,王俊瑞. 呼吸道与非呼吸道标本分离MRSA临床株耐药性比较及其分子流行病学特征[J]. 吉林大学学报(医学版), 2024, 50(2): 422-430.
[2]	刘洋,于美玲,程美慧,刘长城,贾雪娇,刘梦琦,李永刚,赵微. 粪肠球菌在体外细胞模型和乳鼠轮状病毒感染模型中对轮状病毒SA11株复制的抑制作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(1): 131-138.
[3]	额尔德木图null,王艳艳,吕莹莹,陈贵林,王俊瑞. 杀白细胞毒素基因阴性金黄色葡萄球菌的基因分型、耐药性及其生物学特征[J]. 吉林大学学报(医学版), 2022, 48(4): 971-978.
[4]	宋顺佳,王鑫莹,姜菲菲,贾慧建,赵远,杨志平,孙丽媛,赵云冬. 幽门螺杆菌对克拉霉素、甲硝唑和左氧氟沙星的耐药率及其相关耐药基因突变特征[J]. 吉林大学学报(医学版), 2022, 48(3): 630-637.
[5]	姚广,陆玉颖,张庆华,朱海霞,陈益伟,孙东,庄振,张峰,刘鼎,宋治. 人源单核细胞增生李斯特菌的基因组进化及耐药性分析[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(1): 180-186.
[6]	柳叶,陈龙云. 黄芪多糖对人肺癌顺铂耐药株A549/DDP细胞耐药性的影响及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2020, 46(6): 1162-1168.
[7]	周浩泉, 储新民, 戴媛媛, 代传林, 潘家华. 婴幼儿非发酵菌感染的临床特征和耐药分析[J]. 吉林大学学报(医学版), 2017, 43(05): 975-979.
[8]	黄燕, 陈玉坤, 冀旭峰, 李涵. ICU患者深部真菌感染的病原菌分布及耐药性分析[J]. 吉林大学学报(医学版), 2017, 43(01): 111-114.
[9]	姜慧, 张桐菲, 杨鹤, 徐召南, 毕也, 孙抒, 张泽兵, 贾杰. 人舌鳞状细胞癌顺铂耐药细胞株CAL-27/DDP的建立及其生物学评价[J]. 吉林大学学报(医学版), 2016, 42(03): 506-511.
[10]	周佳琦，史红艳，徐花，黄金凤，孙延波. 长春地区部分医院革兰阴性杆菌16S rRNA甲基化酶基因的检测及其意义[J]. 吉林大学学报(医学版), 2013, 39(5): 933-937.
[11]	卢冰铃，黄晓晶，张金秀. MMP-8在粪肠球菌再感染根尖周炎大鼠根尖周组织中的表达[J]. 吉林大学学报(医学版), 2013, 39(3): 529-533.
[12]	周佳琦，卢佳睿*，徐花，韩放，孙延波. 长春地区部分医院革兰阴性杆菌氨基糖苷类修饰酶基因的检测[J]. 吉林大学学报(医学版), 2013, 39(2): 405-409.
[13]	黎萍\|张捷\|李亚荣\|王珂\|苏振中. 靶向Ku70基因siRNA对人肺腺癌细胞顺铂耐药性的逆转作用靶向Ku70基因siRNA对人肺腺癌细胞顺铂耐药性的逆转作用[J]. J4, 2012, 38(2): 240-245.
[14]	范丽梅\|张立会\|崔松花\|崔满华. 特异性下调GRP78基因表达对卵巢癌细胞耐药性的影响[J]. J4, 2011, 37(2): 255-259.
[15]	沈煜, 王春梅, 尚静, 李燕. 1 504株鲍曼不动杆菌的临床分布及耐药性分析[J]. J4, 2010, 36(3): 574-577.