Attività del ceftobiprole contro Enterococcus faecalis; sviluppo della resistenza, interazione con molteplici proteine leganti la penicillina a bassa reattività (PBPs) e alterazioni della PBP4

La resistenza ai beta-lattamici tra isolati clinici di Enterococcus faecalis è strettamente correlata alla overespressione e ad alterazioni della sequenza genica di una Penicillin-Binding Protein (PBP) a bassa affinità, nota come PBP4, nonché al più raro meccanismo di produzione di beta-lattamasi. Il ceftobiprolo, una cefalosporina di nuova generazione, è considerata una valida opzione terapeutica contro E.faecalis. Alterazioni della sequenza genica della PBP4 possono influenzare l’interazione tra ceftobiprolo e PBP4 in isolati clinici di E.faecalis e possono interferire con l'attività antibatterica e battericida del ceftobiprolo in vitro. Il presente progetto di ricerca si è focalizzato sullo studio dell'attività del ceftobiprolo verso un campione selezionato di isolati clinici di E. faecalis che mostrano diversi profili di resistenza, approfondendo le conoscenze sui fattori molecolari che influenzano la ridotta sensibilità a questa molecola. Gli obiettivi principali sono stati: i) analizzare i profili di sensibilità di una più ampia collezione di isolati clinici di E. faecalis, al fine di selezionare un campione di ceppi significativi; ii) indagare l'attività di diversi beta-lattamici, concentrandoci sull'attività antibatterica e battericida in vitro del ceftobiprolo, mediante saggi di battericidia; iii) analizzare la sequenza del gene pbp4 e i suoi livelli di espressione, confrontandoli con la ridotta sensibilità ai beta-lattamici e, in particolare, al ceftobiprolo; v) studiare le interazioni tra ceftobiprolo e PBPs ad alto peso molecolare (HMM) e a bassa affinità verso i beta-lattamici, con particolare attenzione verso la PBP4. Dai risultati ottenuti è emerso che la benzil-penicillina e le cefalosporine di quinta generazione interagiscono similmente con la PBP4. Negli isolati clinici di E. faecalis penicillino-resistenti/ampicillino-sensibili (PRAS/BPR-NS), è emersa una correlazione tra aumentati livelli di espressione del gene pbp4, e la delezione di una adenina (delA) in una regione a monte del promotore; inoltre, il presunto rimodellamento del dominio di legame della penicillina, dovuto ad alterazioni aminoacidiche dei siti catalitici della PBP4, influenzano i profili di sensibilità ai β-lattamici e al ceftobiprolo, con un marcato effetto antibatterico in vitro, senza influenzare tuttavia l'attività battericida del ceftobiprolo. L’incremento dei livelli di espressione della PBP4 non altera l'attività battericida del ceftobiprolo, ma si è visto essere responsabile solo dell'aumento dei valori di MIC nei ceppi PRAS/BPR-NS che presentavano la delA nella regione del promotore. Le alterazioni del sito catalitico non sono coinvolte nella bassa reattività della PBP4, che è una caratteristica comune a tutti i ceppi di E. faecalis. Altre PBPs hanno mostrato una bassa reattività in condizioni di stress verso la parete cellulare, a causa del trattamento con ceftobiprolo, dimostrandone il loro ruolo cruciale nella resistenza intrinseca alle cefalosporine di E. faecalis. Le indagini sui meccanismi genetici coinvolti nella resistenza alle cefalosporine e sulle alterazioni dei principali bersagli molecolari utilizzati dagli enterococchi per sovvertire l'affinità beta-lattamici/PBP sono indispensabili per prevenire e curare le infezioni potenzialmente letali. I nostri risultati hanno spostato il paradigma della resistenza alle cefalosporine negli enterococchi, dimostrando che la PBP4 è necessaria e sufficiente per la resistenza al ceftobiprolo. L'esposizione a tale molecola induce la cooperazione tra PBP di classe B, a bassa affinità, e almeno una (PonA/PBP1a) o due (PBPF/2a) PBPs bifunzionali di classe A. La PBP4 agisce di concerto con la PonA o la PBP2a per sintetizzare il peptidoglicano in presenza di concentrazioni di ceftobiprolo sufficienti ad inibire tutte le altre PBPs ad eccezione della PBP4.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2023

Author dc:creator

• LAZZARO, LORENZO MATTIA

Contributors dc:contributor

• STEFANI, Stefania

• Enterococcus faecalis, Ceftobiprole, penicillin binding protein, PBP4
• Enterococcus faecali
• , Ceftobiprolo , proteina legante la penicillina , PBP4

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/582194

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/582194