Elucidating The Possibility Of Fusidic Acid Use In The Treatment Of Vancomycin Resistant Enterococcal Infection And Its Potential Resistance Mechanisms / By Mark Medhat Abdel Massih Garas; Under the Supervision of Dr. Tamer Mohamed Essam, Dr. Mona Tawfik Kashef, Dr. Maha Mohamed Ismail

Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2024.

Bibliography: pages 85-104.

Drug repurposing constitutes a refuge to face antimicrobial resistance, by using agents with known safety, pharmacokinetics and pharmacodynamics. a high front-loading dose followed by maintenance doses, was proposed, allowing higher serum levels than those achieved with the ordinary dose. As the susceptibility breakpoints are affected by serum level, we evaluated the possible repurposing of fusidic acid as an antimicrobial against enterococci.
Fusidic acid minimum inhibitory concentration (MIC) against Enterococcus faecalis ATCC 29212, Enterococcus faecium ATCC 27270 and 98 clinical enterococcal isolates, from urinary tract infections, were determined by the broth microdilution method. The in vivo efficiency of fusidic acid in protection against vancomycin-susceptible and vancomycin-resistant E. faecalis (VSE, VRE) infection was evaluated in the BALB/c mice infection model. The detectability of transmissible fusidic acid resistance genes; (fusB, fusC, fusD) in the publicly available enterococcal genomes was assessed. The possible resistance development to fusidic acid was tested by the passage in fixed and increasing concentrations. The developed resistant strains were evaluated for fusA and fusE gene mutation and cell wall thickness.
Fusidic acid MIC was 2 and 4 µg/mL against E. faecalis ATCC 29212 and E. faecium ATCC 27270; all the tested clinical enterococci had MIC 8 µg/mL. fusidic acid administration in vivo, significantly reduced bacterial burden by two to three log cycles in the liver and spleen of mice infected with vancomycin susceptible and resistant strains. Exposure of the parent enterococcal strains to increasing, but not fixed, fusidic acid concentrations resulted in resistant strains (MIC = 128 µg/mL), with thicker cell walls and slower growth rates. Only one mutation was detected in the fusA gene of the resistant strain from E. faecium ATCC 27270 (M651I) passage, which was retained in the revertant strain.
In conclusion, fusidic acid can be repurposed as an antimicrobial against enterococci with a low probability of mutational resistance development. It can be employed in the treatment of vancomycin-resistant enterococci.

يشكل تغيير غرض إستخدام الدواء ملجأً لمواجهة مقاومة مضادات الميكروبات في البكتيريا، وذلك باستخدام أدوية امنة الاستخدام وتم التعرف على الحركية الدوائية والديناميكية الدوائية لها مسبقا. و نظرًا لأن التركيزات المحددة للحساسية للدواء تتأثر بـتركيز الدواء في الدم، فقد قمنا بتقييم إمكانية إستخدام حمض الفوسيديك كمضاد للميكروبات ضد enterococci . اعتمد ذلك علي دراسات سابقة إستخدمت جرعة تحميل أولية عالية تليها جرعات إستدامة اقل، مما يسمح للدواء بالوصول إلي مستويات قياسية بالدم أعلى من تلك التي تم تسجيلها بالجرعات العادية.
تم تحديد أقل تركيز مثبط من حمض الفوسيديك بواسطة طريقة التخفيف الدقيق ، ضد E. faecalis ATCC 29212 ، و E. faecium ATCC 27270 و 98 عزلة سريرية من ال enterococci المعزولة من التهابات المسالك البولية. كما قيمت كفاءة حمض الفوسيديك في الحماية ضد عدوى enterococci الحساسة للفانكومايسين والمقاومة للفانكومايسين في نموذج عدوى فئران BALB/c.
بحثت الدراسة أيضا في وجود الجينات القابلة للانتقال المقاومة لحمض الفوسيديك ( fusB، fusC، fusD ) في جينومات enterococci المتاحة في قواعد البيانات. وتم اختبار امكانية حدوث مقاومة لحمض الفوسيديك عن طريق التعرض لتركيزات ثابتة ومتزايدة. كما تم تقييم السلالات المقاومة المطورة من حيث وجود طفرات لجينات fusA وfusE وقياس سمك جدار الخلية.
كان أقل تركيز مثبط من حمض الفوسيديك هو2 و 4 ميكروجرام/مللي ضد E. faecalis ATCC 292 و E. faecium ATCC 27270؛ بينما كان أقل من أو يساوي 8 ميكروجرام/مللي لجميع عزلات enterococci السريرية التي تم إختبارها.
أدى استعمال حمض الفوسيديك في علاج الفئران المصابة بسلالات حساسة ومقاومة للفانكومايسين إلى تقليل العبء البكتيري بشكل كبير في الكبد والطحال. كما أدى تعرض سلالات enterococci المرجعية الي تركيزات متزايدة من حمض الفوسيديك إلى ظهور سلالات مقاومة لحمض الفوسيديك وكانت لهذه السلالات معدلات نمو أبطأ وجدران خلايا أكثر سمكًا مقارنة بالخلايا المرجعية. تم إكتشاف طفرة جينية واحدة فقط (M651I) في جين fusA في السلالة المقاومة E. faecium ATCC 27270، وتم الكشف عن وجود نفس الطفرة في السلالة الحساسة الناتجة عن تعرض السلالة المقاومة لوسط نمو لا يحتوي على حمض الفوسيديك.
نستنتج مما سبق إمكانية إستخدام حمض الفوسيديك كمضاد للميكروبات ضد enterococci مع وجود إحتمال ضئيل لحدوث مقاومة عن طريق الطفرات الوراثية. كما أنه قد يمثل بديل فعال لعلاج عدوى enterococci المقاومة للفانكومايسين.

Issued also as CD

Text in English and abstract in Arabic & English.