Alternative ways to combat multidrug-resistant Uropathogenic Escherichia coli infections: roles of lactic acid bacteria and bacteriophage

ทางเลือกใหม่ที่ใช้ในการยับยั้งการติดเชื้อแบคทีเรีย Uropathogenic Escherichia coli ที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะหลายขนาน: บทบาทของแบคทีเรียที่ผลิตกรดแลคติกและแบคเทอริโอฟาจ

Name: Arishabhas Tantibhadrasapa

LCSH: Drug resistance

LCSH: Urinary tract infections

LCSH: Lactic acid bacteria -- Therapeutic use

LCSH: Probiotics -- Health aspects

Abstract: The rise of multidrug-resistant (MDR) uropathogenicEscherichia coli (UPEC) strains pose a significant threat to medical care. Recurrent bacterial urinary tract infections (UTIs) caused by UPEC are among the most common infectious diseases globally, highlighting the critical need for alternative therapeutic interventions.Lactic-acid-producing bacteria (LAB) from the genusLimosilactobacillus are among the most widely studied and used probiotics. However, strain-specific effects play a crucial role in determining their outcomes.Limosilactobacillus reuteri KUB-AC5, originally isolated from the chicken intestine, has shown antimicrobial effects against pathogens, includingSalmonella andE. coli. This dissertation investigated both direct and indirect effects of AC5 against UPECin vitro using cell culture model. Our data show that viable AC5 cells and their cell-free components significantly reduced UPEC (UTI89, CFT073, and clinical MDR UPEC AT31) growth in culture media. Moreover, AC5 reduced UPEC adhesion and invasion in human bladder epithelial cells. In terms of its indirect immunomodulatory effect, AC5 enhanced phagocytic killing activity of macrophage cells.Alternatively, bacteriophage therapy has long been recognized as a promising for treating bacterial infections due to the specificity of phage killing, as well as the vast diversity and abundance of phages on Earth. However, there are limitations to phage therapy, such as bacterial resistance to phages and potential effects on host immunity.Another study in this dissertation, we discovered a novelE. coli myophage capable of effectively targetingE. coli, including UPEC strain CFT073. This phage exhibited stability across a broad range of pH levels and temperatures. However, phage-resistance UPEC was observed within eight hours after the treatment. Then, we investigated a synergistic approach combining phage therapy with commonly used antibiotics (amikacin, ciprofloxacin, and piperacillin). Phage and antibiotics demonstrated a synergistic effect in inhibiting bacterial re-growth.These findings suggest that AC5 and Killian phage-antibiotic combination have the potential to serve as promising alternative interventions for combating UTI from MDR UPEC.

Abstract: การเพิ่มขึ้นของเชื้อ uropathogenicEscherichia coli (UPEC) ที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะหลายขนาน (multidrug resistance (MDR) UPEC) เป็นภัยคุกคามที่สำคัญทางการแพทย์ และการติดเชื้อทางเดินปัสสาวะที่เกิดจาก UPEC ถือเป็นหนึ่งในโรคติดเชื้อที่พบได้บ่อยที่สุดโรคหนึ่งทั่วโลก ดังนั้นจึงความจำเป็นอย่างยิ่งในการค้นหาวิธีการรักษาทางเลือกอื่น นอกเหนือจากยาปฏิชีวนะ เพื่อเตรียมพร้อมกับสถานการณ์การติดเชื้อจาก MDR UPEC แบคทีเรียที่ผลิตกรดแลคติก ในสกุล Limosilactobacillus เป็นหนึ่งในจุลินทรีย์ประเภทโพรไบโอติกที่ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวาง อย่างไรก็ตาม ในการเลือกใช้โพรไบโอติกต้องพิจารณาถึงสายพันธุ์ของโพรไบโอติกที่นำมาใช้ เนื่องจากโพรไบโอติกต่างสายพันธุ์แม้จะเป็นสปีชีส์เดียวกัน ก็อาจให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน (strain-specific effect) การศึกษาก่อนหน้าแสดงให้เห็นว่าโพรไบโอติกLimosilactobacillus reuteri สายพันธุ์ KUB-AC5 (AC5) ซึ่งคัดแยกมาจากลำไส้ไก่ มีความสามารถในการต้านเชื้อจุลินทรีย์ก่อโรคหลายชนิด รวมถึง Salmonella และ E. coli ดุษฎีนิพนธ์นี้ได้ศึกษาถึงประสิทธิภาพของโพรไบโอติก AC5 ในการยับยั้งเชื้อ UPEC ทั้งทางตรงและทางอ้อม งานวิจัยพบว่า AC5 ที่มีชีวิตและ ส่วนประกอบที่ปราศจากเซลล์ของ AC5 มีความสามารถในการยับยั้ง UPEC สายพันธุ์ UTI89, CFT073 และสายพันธุ์ดื้อยาหลายขนาน AT31 ในอาหารเลี้ยง นอกจากนี้ AC5 ยังสามารถยับยั้งการเกาะติดและการรุกรานของ UPEC เข้าสู่เซลล์เยื่อบุผิวทางเดินปัสสาวะ นอกจากผลการยับยั้ง UPEC โดยตรงแล้ว AC5 ยังแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการกระตุ้นเซลล์ภูมิคุ้มกันที่สำคัญคือเซลล์เม็ดเลือดขาวชนิดมาโครฟาจในการกำจัดเชื้อ UPEC ด้วยกระบวนการฟาโกไซโตซิสเพิ่มมากขึ้นด้วยนอกจากบทบาทของโพรไบโอติกส์ เชื้อแบคทีเรียที่ผลิตกรดแล็กติกในการยับยั้ง UPEC แล้ว เรายังพบว่าการใช้แบคเทอริโอฟาจ (ฟาจ) ซึ่งเป็นไวรัสที่กำจัดแบคทีเรียที่เป็นโฮสต์จำเพาะ เป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่ในการรักษาโรคติดเชื้อแบคทีเรียที่เคยมีประวัติการค้นพบมายาวนาน เนื่องจากฟาจเองมีความจำเพาะ หลากหลาย และสามารถพบได้เป็นจำนวนมาก ตามแหล่งที่อยู่ของแบคทีเรียที่เป็นโฮสต์ อย่างไรก็ตามยังมีข้อจำกัดหลายอย่างของการใช้แบคเทอริโอฟาจมาใช้ในการรักษา เช่น การดื้อต่อฟาจของเชื้อแบคทีเรียก่อโรค หรือการกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์โดยฟาจ เป็นต้นส่วนหนึ่งของงานวิจัยของดุษฎีนิพนธ์นี้พบว่าฟาจตัวใหม่ต่อE. coliเป็นกลุ่มของ myophage ที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดE. coliรวมถึง UPEC สายพันธุ์ CFT073 ฟาจชนิดนี้มีความเสถียร สามารถอยู่รอดได้ในช่วง pH และอุณหภูมิที่กว้าง อย่างไรก็ตาม พบว่า UPEC เริ่มเจริญเติบโตได้ใหม่หลังจากการให้ฟาจชนิดนี้ไปแล้ว 8 ชั่วโมง เพื่อแก้ไขปัญหานี้ งานวิจัยนี้ได้ศึกษาวิธีการผสมผสานการให้ฟาจและยาปฏิชีวนะ (amikacin, ciprofloxacin และ piperacillin) เพื่อส่งผลเสริมฤทธิ์กัน พบว่าวิธีการนี้สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตใหม่ของแบคทีเรียได้อย่างมีประสิทธิภาพผลการศึกษาจากงานวิจัยสองเรื่องนี้แสดงให้เห็นว่าโพรไบโอติกส์ L. reuteri AC5 แบบให้เดี่ยวๆ และ E. coli phage (Killian) เมื่อให้ร่วมกับยาปฏิชีวนะแบบส่งผลเสริมฤทธิ์กันมีศักยภาพเป็นหนึ่งในทางเลือกสำหรับการรักษาการติดเชื้อทางเดินปัสสาวะที่เกิดจากเชื้อ MDR UPEC ได้

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Parameth Thiennimitr

Role: Advisor

Name: Hathairat Thananchai

Role: Advisor

Name: Kwanjit Duangsonk

Role: Advisor

Created: 2025

Modified: 2025-06-26

Issued: 2025-06-26

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Microbiology

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	620751012.pdf	777.33 KB

ใช้เวลา

0.022742 วินาที