Mechanisms of metronidazole resista

Mechanisms of metronidazole resistance have been exten- sively investigated and new information has been recently obtained[22]. In H. pylori strains, MIC values of 0.5-2 mg/L are reported, antibiotic resistance being recognized with
MIC values ≥ 8 mg/L (range: 16-128 mg/L)[5,23]. Bacteri-
cide activity of metronidazole depends on the reduction

De Francesco V et al . H. pylori antibiotic resistance


of its nitro-groups in anionic radicals, nitroso-derivates and hydroxylamines which are able to damage the DNA-heli- coidal structure. These reactions of reduction are strongly dependent on the intracellular redox potential of compon- ents of electron transport chain which needs to be effecti- vely negative. In detail, electrons are produced by the Pyru- vate Oxido Reductase complex (POR) and are passed to either ferredoxin or flavodoxin which, in turn, reduce other molecules as metronidazole[24]. This process is particularly active in anaerobe species which are highly susceptible to metronidazole. The acquisition of antibiotic resistance de- pends on the reduction or abolition of activity of the elec- tron carriers. On the contrary, the high intracellular redox potential of aerobe species prevents the metronidazole re- duction-activation and is responsible for the intrinsic resis- tance of these bacteria[25].
A further action mechanism of metronidazole against anaerobe bacteria in aerobe conditions consists in the pro- duction of oxygen-free radicals. In this case, the oxygen acts as the last acceptor of electrons from reduced metroni- dazole, leading to the regeneration of the parent inactive antibiotic (futile cycle) and the production of oxygen-free radicals which are toxic for DNA structure[26]. In resistant strains, such a bactericide effect is neutralised by a catalase- superoxide dismutase system with final water production. This enzymatic system increases its activity in the presence of metronidazole[25,27]. The intracellular redox potential/ oxygen tension also plays a relevant role in the resistance of microaerophilic species, such as H. pylori, in which catalase/superoxide dismutase is not present. Of note, the pre-exposure of H. pylori resistant strains to anaerobic conditions is associated with a loss of resistance and restoration of metronidazole susceptibility[28]. In this event, a NADH oxidase acts as an ‘oxygen scavenger’ assuring low redox potential/oxygen tension and maintaining the antibiotic in the active form. An inactive mutate NADH oxidase and intracellular higher redox potential/oxygen tension have been found in H. pylori resistant strains[29].
Different mutations involving the rdxA gene which encodes for an oxygen insensitive NADPH nitro-reduc- tase have been identified in metronidazole resistant strains. These mutations are recognized as the main mechanism conferring metronidazole resistance in H. pylori[30]. In the susceptible strains, NADPH nitro-reductase reduces seve- ral compounds, including metronidazole, by 2 electrons transfer and generating toxic nitro-derivates for DNA. For example, the activation of NADPH in E. coli, which is usually resistant to metronidazole, generates susceptible strains. Besides these mutations, other and more complex genetic events (insertions and deletions of transposons, missense and frameshift mutations) could be simultaneo- usly present in the rdxA gene. These events complicate metronidazole resistance assessment by bio-molecular tools[31-33].
More recently, the inactivation of other reductases, encoded by genes as frxA (for NADPH flavin oxidore- ductase) and frxB (for ferredoxin-like enzymes), has been investigated. There is evidence that these point mutations

are able to increase bacterial resistance exclusively in the presence of rdxA gene mutations[23,34-35]. Indeed, the rare cases of metronidazole resistant strains in the absence of rdxA mutations have been attributed to mutations involving genes outside the rdxA which can, in turn, down-modulate its expression[36].
A role for a complex efflux system responsible for metronidazole in H. pylori strains has been recently report- ed. In detail, the presence of Outer membrane Efflux Proteins (OEP) in H. pylori which interact with several intracellular translocases and regulate secretion of different antibiotics has been found. Of note, the inactivation of
2 OEPs (HP0605 and HP0971) in a double-knockout mutant strain significantly increased susceptibility towards metronidazole, supporting a significant role for this efflux pump system in metronidazole resistance

Kết quả (Việt) 2:

Cơ chế kháng metronidazole đã điều tra, phần mở rộng cho sively và thông tin mới gần đây đã được thu được [22]. Trong H. pylori chủng, giá trị MIC của 0,5-2 mg / L được báo cáo, kháng kháng sinh được công nhận với
MIC giá trị ≥ 8 mg / L (khoảng: 16-128 mg / L) [5,23]. Bacteri-
hoạt động cide metronidazole phụ thuộc vào việc giảm De Francesco V et al. H. pylori kháng kháng sinh của nitro-nhóm của mình trong các gốc anion, nitroso-derivates và hydroxylamines mà có thể làm hỏng cấu trúc coidal DNA-heli-. Những phản ứng này giảm rất lệ thuộc vào thế oxi hóa khử trong tế bào của ents compon- của chuỗi vận chuyển điện tử trong đó cần phải được effecti- vely tiêu cực. Cụ thể, các điện tử được sản xuất bởi các Pyru- vate Oxido reductase phức tạp (POR) và được truyền cho một trong hai hoặc ferredoxin flavodoxin đó, lần lượt, giảm các phân tử khác như metronidazole [24]. Quá trình này là đặc biệt tích cực ở các loài yếm khí có độ nhạy cảm với metronidazole. Việc mua lại của triển kháng thuốc kháng sinh phụ thuộc vào biểu giảm hoặc bãi bỏ các hoạt động của các tàu sân bay tron bầu cử. Ngược lại, thế oxi hóa khử trong tế bào cao aerobe loài ngăn cản metronidazole lại sự sản xuất-kích hoạt và chịu trách nhiệm về tầm kháng chống nội tại của các vi khuẩn [25]. Một cơ chế hành động của metronidazole chống lại vi khuẩn yếm khí trong aerobe điều kiện bao gồm trong các sự sản xuất các gốc oxy tự do. Trong trường hợp này, các hành vi oxy như người chấp nhận cuối cùng của các electron từ giảm dazole metroni-, dẫn đến sự tái sinh của cha mẹ không hoạt động kháng sinh (chu kỳ vô ích) và sản xuất các gốc oxy tự do mà là độc hại cho cấu trúc DNA [26]. Trong các chủng kháng thuốc, tác dụng diệt khuẩn như bị vô hiệu hóa bởi một hệ thống superoxide dismutase catalase- với sản xuất nước cuối cùng. Hệ thống enzyme này làm tăng hoạt động của nó trong sự hiện diện của metronidazole [25,27]. Các oxi hóa khử căng thẳng tiềm năng / oxy trong tế bào cũng đóng một vai trò có liên quan trong cuộc kháng chiến của loài vi hiếu khí, như H. pylori, trong đó catalase / superoxide dismutase là không có mặt. Đáng chú ý, trước khi tiếp xúc với H. pylori chủng kháng với kỵ khí điều kiện được liên kết với một mất sức đề kháng và phục hồi tính nhạy cảm metronidazole [28]. Trong sự kiện này, một oxidase NADH động như một "xác thối nồng độ ôxy" đảm bảo oxi hóa khử thấp / căng thẳng oxy và duy trì các kháng sinh trong các hình thức hoạt động. Một hoạt động đột biến NADH oxidase và cao hơn thế oxi hóa khử / căng thẳng oxy trong tế bào đã được tìm thấy trong H. pylori chủng kháng thuốc [29]. Đột biến khác nhau có liên quan đến gen rdxA mã hóa cho một oxy nhạy cảm NADPH nitro-reduc- tase đã được xác định trong kháng metronidazole chủng. Những đột biến này được công nhận là cơ chế chủ yếu trao kháng metronidazole trong H. pylori [30]. Trong các chủng nhạy cảm, NADPH nitro-reductase làm giảm các hợp chất ral seve-, bao gồm metronidazole, bởi 2 chuyển electron và tạo ra độc nitro-derivates cho DNA. Ví dụ, sự kích hoạt của NADPH trong E. coli, mà thường đề kháng với metronidazole, tạo ra những chủng nhạy cảm. Bên cạnh những đột biến này, các sự kiện di truyền khác và phức tạp hơn (chèn và xóa bỏ các transposon, missense và đột biến khung đọc) có thể được simultaneo- usly hiện ở gen rdxA. Những sự kiện phức tạp đánh giá kháng metronidazole bởi các công cụ sinh học phân tử [31-33]. Gần đây hơn, sự bất hoạt của reductases khác, mã hóa bởi gen như frxA (cho NADPH flavin oxidore- ductase) và frxB (cho các enzyme ferredoxin-like), có được điều tra. Có bằng chứng cho thấy các đột biến điểm có thể tăng sức đề kháng của vi khuẩn độc trong sự hiện diện của đột biến gen rdxA [23,34-35]. Thật vậy, các trường hợp hiếm hoi của các chủng kháng metronidazole trong trường hợp không đột biến rdxA đã được quy cho các đột biến liên quan đến gen ngoài rdxA có thể, lần lượt, xuống điều chỉnh biểu hiện của nó [36]. Một vai trò cho một hệ thống ra ngoài này không phức tạp chịu trách nhiệm đối với metronidazole trong các chủng H. pylori đã được gần đây report- ed. Cụ thể, sự hiện diện của Outer màng tuôn Protein (OEP) tại H. pylori mà tương tác với một số translocases nội bào và điều tiết của các kháng sinh khác nhau đã được tìm thấy. Đáng chú ý, sự bất hoạt của 2 OEPs (HP0605 và HP0971) trong một đôi loại trực tiếp dòng đột biến tăng đáng kể độ nhạy cảm đối với metronidazole, hỗ trợ một vai trò quan trọng đối với hệ thống bơm tuôn ra này trong kháng metronidazole