Effect of adaptation process of Pseudomonas aeruginosa to didecyldimethylammonium chloride in 2-propanol on bactericidal efficiency of this active substance

• Autorzy: Chojecka A. , Wiercinska O. , Rohm-Rodowald E. , Kanclerski K. , Jakimiak B.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Background. Microorganisms are characterized by two types of resistance innate and acquired. Innate resistance is associated with the construction of the surface structures. Wide use of active substances as antimicrobial compounds, especially in inhibitory concentrations, may promote the acquisition of bacterial resistance to these substances in the process of adaptation. Objective. The aim of the study was to determine changes in efficiency of didecyldimethylammonium chloride in 2-propanol (CMAP) against the Pseudomonas aeruginosa strains, which were adapted to this active substance. Materials and Method. Adaptation studies were conducted using two strains: P. aeruginosa ATCC 15442 (PA), which is used in estimation of biocide efficiency and tetracycline-resistant P. aeruginosa ATCC 47085 (PAO-LAC) strain. These strains were adapted to the active substance Bardac22: 50% v/v didecyldimethylammonium chloride in 20% v/v 2-propanol (CMAP) according to the National Institute of Hygiene procedure. After adaptation, obtained isolates were classified to three groups and passaged to solid media: A – strains unadapted passaged onto slant medium without active substance, control group; B – strains with adaptive resistance passaged onto slant medium with 375 mg/l CMAP; C – strains with adaptive resistance passaged onto slant medium without CMAP. Changes in susceptibility of examined strains were determined on the basis of minimum inhibitory concentrations (MICs) by broth dilution method. The minimum bactericidal concentrations (MBCs) were determined by subculture P. aeruginosa strains on solid media without CMAP. The efficiency of CMAP against isolates obtained after adaptation processes was evaluated by using phenol coefficient (PC). Results. There were no differences in the adaptation process between two strains of P. aeruginosa: PA and PAO-LAC. Both isolates obtained after the adaptation process was characterized by approximately 6-8 fold higher MICs compared to the MICs of these strains before the adaptation. Strains passaged to a solid media characterized a variable sensitivity to CMAP. As compared to a control group A, the isolates of PA and PAO-LAC from group B and isolate PA from group C exhibited the highest and stable insensitivity (MIC from > 700 to >1000 mg/l) to 48-49 passages. Isolates from group C of PAO-LAC maintained insusceptibility up to 20th passage (MIC >375 mg/l). There were no statistically significant changes in the CMAP bactericidal efficacy against isolates of reduced sensitivity. Conclusions. Adaptation of P. aeruginosa strains to didecyldimethylammonium chloride in 2-propanol does not significantly change bactericidal efficacy of this active substance against isolates with reduced sensitivity. Antibiotic-resistant strain PAO-LAC showed a similar adaptability and a similar sensitivity to the CMAP as a strain PA used to assess the effectiveness of disinfectants.

PL

Wprowadzenie. Mikroorganizmy charakteryzują się dwoma rodzajami oporności wrodzoną i nabytą. Oporność wrodzona jest związana z budową ich struktur powierzchniowych. Szerokie wykorzystanie substancji czynnych, jako związków antybakteryjnych, szczególnie w stężeniach hamujących, może sprzyjać nabywaniu przez bakterie oporności na substancje czynne w procesie adaptacji. Cel. Określenie zmian w efektywności działania chlorku didecylodimetyloamoniowego w 2-propanolu (CMAP) wobec szczepów P. aeruginosa zaadaptowanych do tej substancji. Materiały i metody. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem dwóch szczepów: P. aeruginosa ATCC 15442 (PA), stosowanego w badaniach oceny skuteczności preparatów dezynfekcyjnych oraz tetracyklinoopornego szczepu P. aeruginosa ATCC 47085 (PAO-LAC). Szczepy P. aeruginosa były adaptowane do badanej substancji czynnej z zastosowaniem procedury opracowanej w Państwowym Zakładzie Higieny. Po procesie adaptacji, izolaty były klasyfikowane i pasażowane na podłoża stałe: A – szczepy nieadaptowane, pasażowane na podłoża bez substancji czynnej, kontrola; B – szczepy posiadające oporność adaptacyjną, pasażowane na podłoża zawierające 375 mg/l CMAP; C – szczepy posiadające oporność adaptacyjną, pasażowane na podłoża bez CMAP. Zmiany wrażliwości na CMAP badanych szczepów określano na podstawie minimalnych stężeń hamujących (MIC) i bójczych (MBC). Skuteczność bakteriobójcza CMAP była wyznaczana z zastosowaniem współczynnika fenolowego (PC). Wyniki. Nie zaobserwowano różnic w procesie adaptacji szczepów P. aeruginosa: PA i PAO-LAC. Izolaty, uzyskane po procesie adaptacji, cechowały 6-8 razy wyższe wartości MIC niż szczepy przed adaptacją. Szczepy pasażowane na podłoża stałe charakteryzowały się zmienną wrażliwością na CMAP. W porównaniu do kontrolnej grupy A, izolaty PA i PAO-LAC z grupy B oraz izolaty PA z gr C wykazywały najwyższą i stabilną niewrażliwość (od MIC > 700 do >1000 mg/l) do 48-49 pasażu. Izolaty PAO-LAC z grupy C utrzymywały niewrażliwość do 20 pasażu (MIC >375 mg/l). Nie stwierdzono natomiast istotnych statystycznie zmian w skuteczności bakteriobójczej CMAP wobec izolatów o zmniejszonej wrażliwości. Wnioski. Adaptacja szczepów P. aeruginosa do CMAP nie powoduje znaczących zmian w bakteriobójczym działaniu tej substancji. Szczep antybiotykooporny wykazywał podobną zdolność adaptacji i podobną wrażliwość na CMAP jak szczep stosowany do oceny skuteczności preparatów dezynfekcyjnych.

Słowa kluczowe

EN

adaptation process; Pseudomonas aeruginosa; didecyldimethylammonium chloride; 2-propanol; bactericidal efficiency; active substance; quaternary ammonium compound

• Wydawca: -
• Czasopismo: Roczniki Państwowego Zakładu Higieny
• Rocznik: 2014
• Tom: 65
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.359-364,ref.

Twórcy

autor

Chojecka A.

• Department of Biological Contamination Control, National Institute of Public Health – National Institute of Hygiene, 24 Chocimska street, 00-761 Warsaw, Poland

autor

Wiercinska O.

• Department of Biological Contamination Control, National Institute of Public Health – National Institute of Hygiene, 24 Chocimska street, 00-761 Warsaw, Poland

autor

Rohm-Rodowald E.

• Department of Biological Contamination Control, National Institute of Public Health – National Institute of Hygiene, 24 Chocimska street, 00-761 Warsaw, Poland

autor

Kanclerski K.

• Department of Biological Contamination Control, National Institute of Public Health – National Institute of Hygiene, 24 Chocimska street, 00-761 Warsaw, Poland

autor

Jakimiak B.

• Department of Biological Contamination Control, National Institute of Public Health – National Institute of Hygiene, 24 Chocimska street, 00-761 Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. Abdel Malek S.M.A., Badran Y.R.: Pseudomonas aeruginosa PAO1 adapted to 2-phenoxyethanol shows cross-resistance to dissimilar biocides and increased susceptibility to antibiotics. Folia Microbiol 2010; 55: 588-592.
• 2. Abdel Malek S.M.A., AL-Adham I.S.I., Matalka K.Z., Collier P.J.: Pseudomonas aeruginosa PAO1 resistance to zinc pyrithione: phenotypic changes suggest the involvement of efflux pumps. Curr Microbiol 2009; 59: 95-100.
• 3. Abdel Malek S.M.A., AL-Adham I.S.I., Winder C.L., Buultjens T.E.J., Gartland K.M.A., Collier P.J.: Antimicrobial susceptibility changes and T-OMP shifts in pyrithione-passaged planktonic cultures of Pseudomonas aeruginosa PAO1. J Appl Microbiol 2002; 92: 729-736.
• 4. Bridier A., Briandet R., Thomas V., Dubois-Brissonnet F.: Comparative biocidal activity of peracetic acid, benzalkonium chloride and ortho-phthalaldehyde on 77 bacterial strains. J Hosp Infect 2011; 78: 208-213.
• 5. Chojecka A., Jakubiec K., Jakimiak B, Röhm-Rodowald E., Kanclerski K.: Significance of the efflux phenomenon as a mechanism of bacterial resistance on active substances of biocide. Przegl Epidemiol 2012; 66: 39-44 (in Polish).
• 6. Jones M.V., Herd T. M., Christie H. J.: Resistance of Pseudomonas aeruginosa to amphoteric and quatery ammonium compounds. Microbios 1989; 58: 49-61.
• 7. Krzywicka H., Bielicka A., Janowska J., Jaszczuk E., Tadeusiak B.: Methods of test for bactericidal activity of disinfectants. Publisher Methodical of the National Institute of Hygiene, Warsaw 2003 (in Polish).
• 8. Krzywicka H., Janowska J., Tadeusiak B., Zarzycka E.: Sensitivity of Pseudomonas strain isolated from distilled water to disinfectants. Rocz Panstw Zakl Hig 1998; 49: 299-312 (in Polish).
• 9. Loughlin M. F., Jones M.V., Lambert P.A.: Pseudomonas aeruginosa adapted to benzalkonium chloride show resistance to other membrane-active agents but not to clinically relevant antibiotics. J Antimicrob Chemother 2002; 49: 631-639.
• 10. Maillard J-Y.: Bacterial resistance to biocides in the healthcare environment: should it be of genuine concern? J Hosp Infect 2007; 65: 60-72.
• 11. Martin D.J.H., Denyer S., McDonnell G., Maillard J.Y.: Resistance and cross-resistance to oxidizing agents of bacterial isolates from endoscope washer disinfectors. J Hosp Infect 2008; 69: 377-383.
• 12. Morente E.O., Fernandez-Fuentes M.A., Burgos M.J.G., Abriouel H., Publido R.P., Gálvez A.: Biocide tolerance in bacteria. Int J Food Microbiol 2013; 162: 13-25.
• 13. Morita Y., Murata T., Mima T., Shiota S., Kuroda T., Mizushima T., Gotoh N., Nishino T., Tsuchiya T.: Induction of mexCD-oprJ operon for multidrug efflux pump by disinfectants in wild-type Pseudomonas aeruginosa PAO1. J Antimicrob Chemother 2003; 51: 991-994.
• 14. Olivares J., Bernardini A., Garcia-Leon G., Corona F., Sanchez M.B., Martinez J.L.: The intrinsic resistome of bacterial pathogens. Frontiers of Microbiology 2013; 4:103.
• 15. Oulé M. K., R Azinwi, A. M. Bernier, et al.: Polyhexamethylene guanidne hydrochloride-based disinfectant: a novel tool to fight methicillin-resistant Staphylococcus aureus and nosocomial infections. J Med Microbiol 2008; 57: 1523-1528.
• 16. Poole K.: Pseudomonas aeruginosa: resistance to the max. Front Microbiol 2011; 5: 65
• 17. Rakic-Martinez M., Drevets D.A., Dutta V., Katic V., Kathariou S. Listeria monocytogenes strains selected on ciprofloxacin or the disinfectant benzalkonium chloride exhibit reduced susceptibility to ciprofloxacin, gentamicin, benzalkonium chloride and other toxic compounds. Appl Environ Microbiol 2011; 77: 8714-8721.
• 18. Russell A.D. Mechanisms of bacterial insusceptibility to biocides. AJIC 2001; 29: 259-261.
• 19. Russell A.D. Bacterial resistance to disinfectants: present knowledge and future. J Hosp Infect 1999; 43: S57-68.
• 20. Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks (SCENIHR). Assessment of the Antibiotic Resistance Effects of Biocides. Directorate-General for Health & Consumers 2009; 31-33.
• 21. Singh M., Sharma R., Gupta P.K., Rana J. K., Sharma, M., Taneja N. Comperative efficacy evaluation of disinfectants routinely used in hospital practice: India. Indian J Crit Care Med. 2012; 16(3): 123–129.
• 22. Wiszniewska A., Szteyn J.: The study of the bacteria isolated from the milking equipment to disinfectants. Rocz Panstw Zakl Hig 2006; 57(1): 17-21.