녹농균 Biofilm 형성에 미치는 Roxithromycin의 실험관내 효과 = In Vitro Effect of Roxithromycin on Biofilm Formed by Pseudomonas aeruginosa
배 경 : 생체물질을 이용한 각종 카테터와 인공삽입물의 사용이 증가하고 있다. 이러한 기구들의 표면에 세균이 정착되고, 정착된 세균에서 생산되는 glycocalyx 등의 물질이 합해져 형성되는 biofilm은 기구와 연관된 감염의 발생에 중요한 역할을 하며, 복막투석 카테타를 삽입한 환자에서 발생하는 복막염도 그 한 예이다. P. aeruginosa는 glycocalyx를 생산하는 대표적인 세균이며, macrolide 항생제는 세균의 glycocalyx 생성을 억제한다고 알려져 있다.
방 법 : Robbins 장치를 변형하며 복막토석의 시험관내 모델을 만들고 복막염 환자에서 분리된 P. aeruginosa 균주로 실리콘판에 biofilm을 형성시켰다. 장치를 통해 1/2, 1/4, 1/8×MIC의 roxithromycin이 포함되어 있는 투석액을 관류시키면서, 0, 4, 24, 48시간에 실리콘판의 균집락수를 측정하고 주사 전자현미경으로 실리콘판 표면을 관찰하였으며 tryptophan을 이용하여 glycocalyx를 정량하는 방법으로 roxithromycin이 biofilm에 미치는 영향을 살펴 보았다.
결 과 : 1/2×MIC군에서는 4시간에 균집락수가 현저히 감소하였으며, 1/4, 1/8×MIC군에서는 24시간에 감소하기 시작하였다(P<0.05). 48시간에는 1/2×MIC군에서 균집락수가 가장 적었고, 1/4, 1/8×MIC 순으로 농도 의존성을 보였다. 주사 전자현미경 소견상 roxithromycin에 노출되는 시간이 길어질수록 biofilm형성이 감소되는 것을 관찰할 수 있었으나 항생제 농도간에 차이는 구별할 수 없었으며, roxithromycin에 노출되는 시간이 길어질수록 biofilm내 glycocalyx 양은 감소하였다(P<0.05).
결 론 : 복막투석의 시험관내 모델에서 실리콘판에 정착되는 P. aeruginosa의 biofilm을 감소시키는데 최저억제농도 이하의 roxithromycin만으로도 효과가 있음을 알 수 있었으며, 이는 카테터에의 세균 정착을 감소시켜 복막염의 빈도를 줄일 수 있는 방법을 고안하는 데에 기초가 될 것이다.
Background : Many patients discontinue peritoneal dialysis because they suffer from peritonitis associated with biofilm, which is mainly composed of microorganisms and glycocalyx. Pseudomonas aeruginosa produces more glycocalyx than any other gram-negative organism. Macrolide antibiotics are known to be effective against such glycocalyx-producing organisms.
Methods : We evaluated the effect of subinhibitory concentrations of roxithromycin on the biofilm formed by P. aeruginosa obtained from the clinical specimen of a patient with peritonitis. After seeding the organism in the dialysis fluid on silicone discs attached to the sampling plugs of a modified Robbins device for 18 hours, subinhibitory comcentrations of roxithromycin-containing dialysis fluid were passed through the device. Sampling plugs were removed at 0, 4-, 24-, 48- hour intervals. Quantifications of the organisms and the glycocalyx were performed, and silicone discs were examined with scanning electron microscope.
Results : The colony count decreased at 4 hours of exposure to 1/2×MIC roxithromycin, and at 24 hours after exposure to 1/4×MIC or 1/8×MIC(p<0.05). At 48 hours, the colony count was the lowest in 1/2×MIC, followed by 1/4×MIC and 1/8×MIC, in successive order. The effect seemed to be concentration-dependent. On scanning elcctron microscopic examination, the production of glycocalyx decreased definitely as time passed, but it was not easy to exactly differentiate the amounts of the three concentration groups. Furthermore, quantification of glycocalyx by tryptophan assay was influenced by time (P<0.05).
Conclusion : The subinhibitory concentrations of roxithromycin are effectively enough to decrease the biofilm formed by P. aeruginosa colonized on a silicone disc in this in vitro model of peritoneal dialysis.
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