Evaluation of Quaternary Ammonium Surfactants as prophylactic options for Streptococcus agalactiae infections

Abstract

Streptococcus agalactiae is a leading cause of morbidity and mortality in neonates. Vertical trans mission during labor and delivery, is currently prevented by intrapartum antibiotic prophylaxis (IAP). However, resistance to the antibiotics used in IAP has been emerging and increasing. With no vaccine available, it is important to find new alternatives. Previous studies have showed that the cationic surfac tant dodecyl-pyridinium bromide (C12PB) is bactericide against S. agalactiae at concentrations that do not affect the commensal flora and epithelial cells of the vaginal mucosa. To get a step further in vali dating C12PB as a good prophylactic compound, this work aimed to evaluate its ability to induce anti microbial resistance against S. agalactiae. Isogenic clones were continuously propagated without and under C12PB sub-inhibitory concentrations. Phenotypic tests coupled with Whole Genome Sequencing of the populations exposed to such conditions were used to identify the emergence and putative mech anisms of resistance. As a proof-of-concept, the same procedure was performed with erythromycin, an antibiotic used in S. agalactiae intrapartum prophylaxis. In addition, the toxicity and pro-inflammatory potential of C12PB towards epithelial cells were also evaluated by the MTT assay and ELISA, respec tively. Contrarily to erythromycin, where the Minimum Inhibitory Concentration (0.125 µg/ml) doubled after 7 passages and increased up to >2000-times after 56 passages (end point), the appearance of re sistance to C12PB was not observed during the assay, which was also confirmed at the genome level. On the other hand, for erythromycin, genome comparison against the original clone revealed multiple mu tations on ribosome-associated genes (including the 23S rRNA m5U1939 methyltransferase, ribosomal protein L22 and 23S rRNA) associated with resistance acquisition. Additionally, overall toxicity and inflammation were low. In conclusion, together with the previous results, these findings highlight C12PB as a promising candidate for the prevention of S. agalactiae vertical transmitted infections.O Streptococcus agalactiae é uma das principais causas de morbilidade e mortalidade em recém-nasci dos. A transmissão vertical no parto é prevenida pela administração intraparto de antibióticos. No entanto, a resistência aos antibióticos utilizados tem vindo a surgir e aumentar. Com a ausência de uma vacina, é importante encontrar alternativas. Estudos anteriores revelaram que o surfactante catiónico brometo de dodecil-piridínio (C12PB) é bactericida contra S. agalactiae em concentrações que não afe tam a flora comensal e as células epiteliais da mucosa vaginal. Para estudar o C12PB como um bom composto profilático, este trabalho visou avaliar a sua capacidade de induzir resistência antimicrobiana contra S. agalactiae. Para este fim, clones isogénicos foram continuamente propagados na presença e ausência de concentrações sub-inibitórias de C12PB. Para identificar a emergência e os mecanismos putativos de resistência, foram utilizados testes fenotípicos e sequenciação do genoma inteiro das popu lações expostas a estas condições. Como prova de conceito, o mesmo procedimento foi realizado com a eritromicina, um antibiótico utilizado na profilaxia intraparto de S. agalactiae. A toxicidade e o po tencial pró-inflamatório do C12PB para células epiteliais foram também avaliados através do ensaio do MTT e ELISA, respetivamente. Contrariamente à eritromicina, onde a Concentração Mínima Inibitória (0,125 µg/ml) duplicou após 7 passagens e aumentou até >2000 vezes após 56 passagens (final do en saio), o aparecimento da resistência ao C12PB não foi observado, o que foi confirmado a nível genómico. Por outro lado, para a eritromicina, a comparação de genomas contra o clone original revelou mutações no rRNA 23S, metiltransferase m5U1939 do rRNA 23S e proteína ribossómica L22, alvos associados à aquisição de resistência. Além disso, os níveis de toxicidade e inflamação foram baixos na generalidade. Concluindo, juntamente com os resultados anteriores, estas descobertas destacam o C12PB como uma opção promissora para a prevenção de infeções neonatais causadas por S. agalactiae

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