Levels of alpha-toxin correlate with distinct phenotypic response profiles of blood mononuclear cells and with agr background of community-associated Staphylococcus aureus isolates

Epidemiological studies of Staphylococcus aureus have shown a relation between certain clones and the presence of specific virulence genes, but how this translates into virulence-associated functional responses is not fully elucidated. Here we addressed this issue by analyses of community-acquired S. aureus strains characterized with respect to antibiotic resistance, ST types, agr types, and virulence gene profiles. Supernatants containing exotoxins were prepared from overnight bacterial cultures, and tested in proliferation assays using human peripheral blood mononuclear cells (PBMC). The strains displayed stable phenotypic response profiles, defined by either a proliferative or cytotoxic response. Although, virtually all strains elicited superantigen-mediated proliferative responses, the strains with a cytotoxic profile induced proliferation only in cultures with the most diluted supernatants. This indicated that the superantigen-response was masked by a cytotoxic effect which was also confirmed by flow cytometry analysis. The cytotoxic supernatants contained significantly higher levels of α-toxin than did the proliferative supernatants. Addition of α-toxin to supernatants characterized as proliferative switched the response into cytotoxic profiles. In contrast, no effect of Panton Valentine Leukocidin, δ-toxin or phenol soluble modulin α-3 was noted in the proliferative assay. Furthermore, a significant association between agr type and phenotypic profile was found, where agrII and agrIII strains had predominantly a proliferative profile whereas agrI and IV strains had a predominantly cytotoxic profile. The differential response profiles associated with specific S. aureus strains with varying toxin production could possibly have an impact on disease manifestations, and as such may reflect specific pathotypes

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

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.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