microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2022-3-115-119microbe-1732Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESАнализ резистентности у Burkholderia pseudomallei к бензалкония хлориду и антибиотикамAssessment of Resistance in Burkholderia pseudomallei to Benzalkonium Chloride and Antibioticshttps://orcid.org/0000-0001-6784-9648ЛучининД. Н.LuchininD. N.

Лучинин Дмитрий Николаевич

400131, Волгоград, ул. Голубинская, 7

Dmitry N. Luchinin

7, Golubinskaya St., Volgograd, 400131

luchinin.dmitrii@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3722-8159МолчановаЕ. В.MolchanovaE. V.

400131, Волгоград, ул. Голубинская, 7

7, Golubinskaya St., Volgograd, 400131

https://orcid.org/0000-0002-7808-7658ЗахароваИ. Б.ZakharovaI. B.

400131, Волгоград, ул. Голубинская, 7

7, Golubinskaya St., Volgograd, 400131

https://orcid.org/0000-0002-2722-7948ВикторовД. В.ViktorovD. V.

400131, Волгоград, ул. Голубинская, 7

7, Golubinskaya St., Volgograd, 400131

ФКУЗ «Волгоградский научно-исследовательский противочумный институт»РоссияVolgograd Research Anti-Plague InstituteRussian Federation20223010202203115119Copyright © Лучинин Д.Н., Молчанова Е.В., Захарова И.Б., Викторов Д.В., 20222022Лучинин Д.Н., Молчанова Е.В., Захарова И.Б., Викторов Д.В.Luchinin D.N., Molchanova E.V., Zakharova I.B., Viktorov D.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.microbe.ru/jour/article/view/1732

Цель исследования – изучение особенностей формирования устойчивости к четвертично-аммонийным соединениям у Burkholderia pseudomallei, а также исследование ее влияния на развитие антибиотикорезистентности.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследовано 10 штаммов возбудителя мелиоидоза с типичными культуральноморфологическими свойствами. Селекцию резистентных к бензалкония хлориду вариантов осуществляли путем последовательных пассажей на плотной питательной среде с добавлением дезинфектанта в повышающихся концентрациях. Определение чувствительности к бензалкония хлориду проводили методом серийных разведений в агаре, к антибактериальным препаратам из групп сульфаниламидов, β‑лактамов и тетрациклинов – дискодиффузионным методом. Статистическая обработка полученных результатов осуществлялась с помощью компьютерной программы Microsoft Excel 2019. Вычислялись средние арифметические значения, ошибки средних величин. Достоверность различий между параметрами определялась путем расчета t-критерия Стьюдента.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Все исходные штаммы показали схожую степень устойчивости к дезинфекционному соединению и большинство – чувствительность к протестированным антибиотикам. Культивирование штаммов B. pseudomallei на питательной среде с добавлением бензалкония хлорида привело к повышению устойчивости к данному дезинфектанту. Помимо этого, обнаружено повышение уровня устойчивости ко всем исследованным антибиотикам. Статистическая обработка полученных данных показала значимую корреляцию между изменением чувствительности к бензалкония хлориду и появлением невосприимчивости к амоксициллину / клавулановой кислоте и цефтазидиму. Установлено, что возбудитель мелиоидоза при естественной высокой восприимчивости к бензалкония хлориду обладает высоким потенциалом развития резистентности к данному дезинфекционному средству, что имеет практическое значение при разработке режимов дезинфекции с использованием четвертичноаммонийных соединений. Впервые показана прямая корреляционная зависимость между снижением чувствительности B. pseudomallei к бензалкония хлориду и появлением невосприимчивости к амоксициллину / клавулановой кислоте и цефтазидиму.

The aim of the study was to investigate the features of resistance formation in Burkholderia pseudomallei to quaternary ammonium compounds, as well as to analyze its influence on the development of antibiotic resistance.

Materials and methods

Materials and methods. 10 strains of melioidosis causative agent with typical cultural and morphological properties have been studied. The selection of variants resistant to benzalkonium chloride was carried out by successive passages on a dense nutrient medium with the addition of a disinfectant in increasing concentrations. The determination of sensitivity to benzalkonium chloride was performed through serial dilutions in agar, to antibacterial drugs from the groups of sulfonamides, β-lactams and tetracyclines – using disk diffusion method. Statistical processing of the obtained results was conducted with the help of the Microsoft Excel 2019 software. Arithmetic mean values and errors of mean values were calculated. The significance of differences between the parameters was determined applying Student’s t-test.

Results and discussion

Results and discussion. All parental strains showed a similar degree of resistance to the disinfectant compound and most of the strains – susceptibility to the antibiotics tested. Cultivation of B. pseudomallei strains on a nutrient medium with the addition of benzalkonium chloride led to an increase in resistance to this disinfectant. In addition, an increase in the level of resistance to all studied antibiotics was found. Statistical processing of the data collected revealed a significant correlation between the change in sensitivity to benzalkonium chloride and the emergence of resistance to amoxicillin/ clavulanic acid and ceftazidime. It was found that the causative agent of melioidosis, with a natural high susceptibility to benzalkonium chloride, has a high potential for developing resistance to this disinfectant compound, which is of practical importance in the development of disinfection regimens using quarternary ammonium compounds. For the first time, a direct correlation between a decrease in the sensitivity to benzalkonium chloride in B. pseudomallei and emergence of resistance to amoxicillin/clavulonic acid and ceftazidime has been demonstrated.

Burkholderia pseudomalleiмелиоидозустойчивостьбензалкония хлоридантибиотикиBurkholderia pseudomalleimelioidosisresistancebenzalkonium chlorideantibioticReferencesЗахарова И.Б., Топорков А.В., Викторов Д.В. Мелиоидоз в аспектах эпидемиологии, клиники и лабораторной диагностики. Инфекция и иммунитет. 2021; 11(3):409–22. DOI: 10.15789/2220-7619-MIA-1584.Zakharova I.B., Toporkov A.V., Viktorov D.V. [Melioidosis in aspects of epidemiology, clinical picture and laboratory dia¬ gnostics]. Infektsiya i Immunitet [Infection and Immunity]. 2021; 11(3):409–22. DOI: 10.15789/2220-7619-MIA-1584.Chakravorty A., Heath C.H. Melioidosis: An updated review. Aust. J. Gen. Pract. 2019; 48(5):327–32. DOI: 10.31128/AJGP-0418-4558.Chakravorty A., Heath C.H. Melioidosis: An updated review. Aust. J. Gen. Pract. 2019; 48(5):327–32. DOI: 10.31128/AJGP-0418-4558.Chewapreecha C., Holden M.T., Vehkala M., Välimäki N., Yang Z., Harris S.R., Mather A.E., Tuanyok A., De Smet B., Le Hello S., Bizet C., Mayo M., Wuthiekanun V., Limmathurotsakul D., Phetsouvanh R., Spratt B.G., Corander J., Keim P., Dougan G., Dance D.A., Currie B.J., Parkhill J., Peacock S.J. Global and regional dissemination and evolution of Burkholderia pseudomallei. Nat. Microbiol. 2017; 2:16263. DOI: 10.1038/nmicrobiol.2016.263.Chewapreecha C., Holden M.T., Vehkala M., Välimäki N., Yang Z., Harris S.R., Mather A.E., Tuanyok A., De Smet B., Le Hello S., Bizet C., Mayo M., Wuthiekanun V., Limmathurotsakul D., Phetsouvanh R., Spratt B.G., Corander J., Keim P., Dougan G., Dance D.A., Currie B.J., Parkhill J., Peacock S.J. Global and regional dissemination and evolution of Burkholderia pseudomallei. Nat. Microbiol. 2017; 2:16263. DOI: 10.1038/nmicrobiol.2016.263.Limmathurotsakul D., Golding N., Dance D.A., Messina J.P., Pigott D.M., Moyes C.L., Rolim D.B., Bertherat E., Day N.P., Peacock S.J., Hay S.I. Predicted global distribution of Burkholderia pseudomallei and burden of melioidosis. Nat. Microbiol. 2016; 1(1):15008. DOI: 10.1038/nmicrobiol.2015.8.Limmathurotsakul D., Golding N., Dance D.A., Messina J.P., Pigott D.M., Moyes C.L., Rolim D.B., Bertherat E., Day N.P., Peacock S.J., Hay S.I. Predicted global distribution of Burkholderia pseudomallei and burden of melioidosis. Nat. Microbiol. 2016; 1(1):15008. DOI: 10.1038/nmicrobiol.2015.8.Захарова И.Б., Топорков А.В., Викторов Д.В. Мелиоидоз и сап: современное состояние проблемы и актуальные вопросы эпидемиологического надзора. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2018; 6:103–9. DOI: 10.36233/03729311-2018-6-103-109.Zakharova I.B., Toporkov A.V., Viktorov D.V. [Melioidosis and glanders: the current state of the problem and topical issues of epidemiological surveillance]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 2018; (6):103–9. DOI: 10.36233/0372-9311-20186-103-109.Топорков А.В., редактор. Мелиоидоз и сап. Волгоград: Волга-Пресс; 2016. 400 с.Toporkov A.V., editor. [Melioidosis and Glanders]. Volgograd: Volga-Press; 2016. 400 p.Ngauy V., Lemeshev Y., Sadkowski L., Crawford G. Cutaneous melioidosis in a man who was taken as a prisoner of war by the Japanese during World War II. J. Clin. Microbiol. 2005; 43(2):970–2. DOI: 10.1128/JCM.43.2.970-972.2005.Ngauy V., Lemeshev Y., Sadkowski L., Crawford G. Cutaneous melioidosis in a man who was taken as a prisoner of war by the Japanese during World War II. J. Clin. Microbiol. 2005; 43(2):970–2. DOI: 10.1128/JCM.43.2.970-972.2005.Berger S. Melioidosis and Glanders: Global Status. 2018 edition. GIDEON Informatics, Inc., Los Angeles, California, USA; 2018. 99 p.Berger S. Melioidosis and Glanders: Global Status. 2018 edition. GIDEON Informatics, Inc., Los Angeles, California, USA; 2018. 99 p.Elschner M.C., Hnizdo J., Stamm I., El-Adawy H., Mertens K., Melzer F. Isolation of the highly pathogenic and zoonotic agent Burkholderia pseudomallei from a pet green Iguana in Prague, Czech Republic. BMC Vet. Res. 2014; 10:283. DOI: 10.1186/s12917-0140283-7.Elschner M.C., Hnizdo J., Stamm I., El-Adawy H., Mertens K., Melzer F. Isolation of the highly pathogenic and zoonotic agent Burkholderia pseudomallei from a pet green Iguana in Prague, Czech Republic. BMC Vet. Res. 2014; 10:283. DOI: 10.1186/s12917-0140283-7.Канищев В.В., Морозов А.С., Лакомов В.П., Омельяненко С.Р., Бухаева Ю.В., Трошев Р.Г., Муравьев А.Г. Использование зарегистрированных в России дезинфицирующих средств войсками РХБ защиты в чрезвычайных ситуациях биологического характера. Вестник войск РХБ защиты. 2018; 2(4):57–67.Kanishchev V.V., Morozov A.S., Lakomov V.P., Omel’yanenko S.R., Bukhaeva Yu.V., Troshev R.G., Murav’ev A.G. [The use of disinfectants registered in Russia by the RCB protection forces in biological emergencies]. Vestnik Voisk Radiatsionnoi Khimicheskoi i Biologicheskoi Zashchity [Journal of RCB Protection Corps]. 2018; 2(4):57–67.Health Council of the Netherlands. Resistance due to disinfectants. Background report to the advisory report Careful use of disinfectants. The Hague: Health Council of the Netherlands, 2016; publication No. A16/03E. [Электронный ресурс]. URL: https://www.healthcouncil.nl/binaries/healthcouncil/documenten/advisoryreports/2016/12/21/resistance-due-to-disinfectants-background-report/advisory-report-resistance-due-to-disinfectants.pdf.Health Council of the Netherlands. Resistance due to disinfectants. Background report to the advisory report Careful use of disinfectants. The Hague: Health Council of the Netherlands, 2016; publication No. A16/03E. [Internet]. Available from: https://www.healthcouncil.nl/binaries/healthcouncil/documenten/advisoryreports/2016/12/21/resistance-due-to-disinfectants-background-report/advisory-report-resistance-due-to-disinfectants.pdf.Ahn Y., Kim J.M., Kweon O., Kim S.J., Jones R.C., Woodling K., Gamboa da Costa G., LiPuma J.J., Hussong D., Marasa B.S., Cerniglia C.E. Intrinsic resistance of Burkholderia cepacia complex to benzalkonium chloride. mBio. 2016; 7(6):e01716-16. DOI: 10.1128/mBio.01716-16.Ahn Y., Kim J.M., Kweon O., Kim S.J., Jones R.C., Woodling K., Gamboa da Costa G., LiPuma J.J., Hussong D., Marasa B.S., Cerniglia C.E. Intrinsic resistance of Burkholderia cepacia complex to benzalkonium chloride. mBio. 2016; 7(6):e01716-16. DOI: 10.1128/mBio.01716-16.Chacón-Jiménez L., Rojas-Jiménez K. Resistencia a desinfectantes y su relación con la resistencia a los antibióticos. Acta Médica Costarricense. 2020; 62(1):7–12.Chacón-Jiménez L., Rojas-Jiménez K. Resistencia a desinfectantes y su relación con la resistencia a los antibióticos. Acta Médica Costarricense. 2020; 62(1):7–12.Wuthiekanun V., Amornchai P., Saiprom N., Chantratita N., Chierakul W., Koh G.C., Chaowagul W., Day N.P., Limmathurotsakul D., Peacock S.J. Survey of antimicrobial resistance in clinical Burkholderia pseudomallei isolates over two decades in Northeast Thailand. Antimicrob. Agents Chemother. 2011; 55(11):5388–91. DOI: 10.1128/AAC.05517-11.Wuthiekanun V., Amornchai P., Saiprom N., Chantratita N., Chierakul W., Koh G.C., Chaowagul W., Day N.P., Limmathurotsakul D., Peacock S.J. Survey of antimicrobial resistance in clinical Burkholderia pseudomallei isolates over two decades in Northeast Thailand. Antimicrob. Agents Chemother. 2011; 55(11):5388–91. DOI: 10.1128/AAC.05517-11.Khosravi Y., Vellasamy K.M., Mariappan V., Ng S.L., Vadivelu J. Antimicrobial susceptibility and genetic characterisation of Burkholderia pseudomallei isolated from Malaysian patients. ScientificWorldJournal. 2014; 2014:132971. DOI: 10.1155/2014/132971.Khosravi Y., Vellasamy K.M., Mariappan V., Ng S.L., Vadivelu J. Antimicrobial susceptibility and genetic characterisation of Burkholderia pseudomallei isolated from Malaysian patients. ScientificWorldJournal. 2014; 2014:132971. DOI: 10.1155/2014/132971.Сергевнин В.И., Клюкина Т.В., Волкова Э.О., Решетникова Н.И., Ключарева Н.М. Формирование устойчивости Enterobacter cloacae и Pseudomonas aerogenosa к дезинфектантам под воздействием бактерицидных концентраций препаратов в эксперименте. Медицинский альманах. 2015; 5(40):112–5.Sergevnin V.I., Klyukina T.V., Volkova E.O., Reshetnikova N.I., Klyuchareva N.M. [Formation of resistance to disinfectants in Enterobacter cloacae and Pseudomonas aerogenosa under the influence of bactericidal concentrations of drugs in the experiment]. Meditsinsky Al’manakh [Medical Almanac]. 2015; 5(40):112–5.Шкарин В.В., Ковалишена О.В., Благонравова А.С., Воробьева О.Н., Алексеева И.Г., Яковлева Е.И., Бугрова М.Л. Формирование устойчивости бактерий к четвертичным аммониевым соединениям в экспериментальных условиях. Медицинский альманах. 2012; 3(22):129–33.Shkarin V.V., Kovalishena O.V., Blagonravova A.S., Vorob’eva O.N., Alekseeva I.G., Yakovleva E.I., Bugrova M.L. Formation of bacterial resistance to quaternary ammonium compounds under experimental conditions. Meditsinsky Al’manakh [Medical Almanac]. 2012; 3(22):129–33.Aarestrup F.M., Hasman H. Susceptibility of different bacterial species isolated from food animals to copper sulphate, zinc chloride and antimicrobial substances used for disinfection. Vet. Microbiol. 2004; 100(1–2):83–9. DOI: 10.1016/j.vetmic.2004.01.013.Aarestrup F.M., Hasman H. Susceptibility of different bacterial species isolated from food animals to copper sulphate, zinc chloride and antimicrobial substances used for disinfection. Vet. Microbiol. 2004; 100(1–2):83–9. DOI: 10.1016/j.vetmic.2004.01.013.Rose H., Baldwin A., Dowson C.G., Mahenthiralingam E. Biocide susceptibility of the Burkholderia cepacia complex. J. Antimicrob. Chemother. 2009; 63(3):502–10. DOI: 10.1093/jac/dkn540.Rose H., Baldwin A., Dowson C.G., Mahenthiralingam E. Biocide susceptibility of the Burkholderia cepacia complex. J. Antimicrob. Chemother. 2009; 63(3):502–10. DOI: 10.1093/jac/dkn540.Jenney A.W., Lum G., Fisher D.A., Currie B.J. Antibiotic susceptibility of Burkholderia pseudomallei from tropical northern Australia and implications for therapy of melioidosis. Int. J. Antimicrob. Agents. 2001; 17(2):109–13. DOI: 10.1016/s0924-8579(00)00334-4.Jenney A.W., Lum G., Fisher D.A., Currie B.J. Antibiotic susceptibility of Burkholderia pseudomallei from tropical northern Australia and implications for therapy of melioidosis. Int. J. Antimicrob. Agents. 2001; 17(2):109–13. DOI: 10.1016/s0924-8579(00)00334-4.Anutrakunchai C., Bolscher J., Krom B.P., Kanthawong S., Chareonsudjai S., Taweechaisupapong S. Impact of nutritional stress on drug susceptibility and biofilm structures of Burkholderia pseudomallei and Burkholderia thailandensis grown in static and microfluidic systems. PloS One. 2018; 13(3):e0194946. DOI: 10.1371/journal.pone.0194946.Anutrakunchai C., Bolscher J., Krom B.P., Kanthawong S., Chareonsudjai S., Taweechaisupapong S. Impact of nutritional stress on drug susceptibility and biofilm structures of Burkholderia pseudomallei and Burkholderia thailandensis grown in static and microfluidic systems. PloS One. 2018; 13(3):e0194946. DOI: 10.1371/journal.pone.0194946.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.