Published November 9, 2022 | Version v1
Publication Open

Bacteriophage therapy as an alternative technique for treatment of multidrug-resistant bacteria causing diabetic foot infection

Creators

  • 1. Ain Shams University
  • 2. Zagazig University

Description

Diabetic foot ulcer (DFU) represented the most feared diabetic complication that caused the hospitalization of the diabetic patient. DFU was usually characterized with delayed healing as the diabetic neuropathy, angiopathy, and ulcer concomitant infections, among them, are multidrug-resistant (MDR) bacteria that emphasized the clinical importance for developing new therapeutic strategy with safe and effective alternatives for the antibiotics to overcome DFU-MDR bacterial infection. Bacteriophage therapy was considered a novel approach to eradicate the MDR, but its role in the polymicrobial infection of the DFU remains elusive. Thus, the current work was designed to investigate the effect of the topical application of the phage cocktail on the healing of the diabetic wound infected with clinical isolates of Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella variicola, Escherichia coli, and Proteus mirabilis. Bacterial isolation was performed from clinical hospitalized and non-hospitalized cases of DFU, identified morphologically, biochemically, molecularly via 16 s rRNA sequencing, and typed for the antibiotic resistance pattern. Moreover, phages were isolated from the aforementioned clinical isolates and identified with electron microscope. Forty-five adult male Sprague-Dawley rats were assigned in 3 groups (15 rats each), namely, the diabetic infected wound group, diabetic infected wound ceftriaxone-treated group, and the diabetic infected wound phage cocktail-treated group. The results revealed that phage cocktail had a superior effect over the ceftriaxone in wound healing parameters (wound size, wound index, wound bacterial load, and mRNA expression); wound healing markers (Cola1a, Fn1, MMP9, PCNA, and TGF-β); inflammatory markers (TNF-α, NF-κβ, IL-1β, IL-8, and MCP-1); anti-inflammatory markers (IL-10 and IL-4); and diabetic wound collagen deposition; and also the histomorphic picture of the diabetic infected wound. Based on the current findings, it could be speculated that phage therapy could be considered a novel antibiotic substitute in the DFU with MDR-polymicrobial infection therapeutic strategies.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تمثل قرحة القدم السكرية (DFU) أكثر مضاعفات السكري المخيفة التي تسببت في دخول مريض السكري إلى المستشفى. عادة ما يتميز DFU بتأخر الشفاء حيث أن الاعتلال العصبي السكري والاعتلال الوعائي والعدوى المصاحبة للقرحة، من بينها، هي بكتيريا مقاومة للأدوية المتعددة (MDR) والتي أكدت على الأهمية السريرية لتطوير استراتيجية علاجية جديدة مع بدائل آمنة وفعالة للمضادات الحيوية للتغلب على العدوى البكتيرية DFU - MDR. اعتبر العلاج بالعاثية نهجًا جديدًا للقضاء على MDR، لكن دوره في العدوى متعددة الميكروبات لـ DFU لا يزال بعيد المنال. وهكذا، تم تصميم العمل الحالي للتحقيق في تأثير التطبيق الموضعي للكوكتيل الملتهمة على شفاء الجرح السكري المصاب بالعزلات السريرية للمكورات العنقودية الذهبية، الزائفة الزنجارية، Klebsiella varicola، الإشريكية القولونية، و Proteus mirabilis. تم إجراء العزل البكتيري من الحالات السريرية في المستشفى وغير المستشفى من DFU، وتم تحديدها من الناحية الشكلية والكيميائية الحيوية والجزيئية عبر تسلسل 16 s rRNA، وتم كتابتها لنمط مقاومة المضادات الحيوية. علاوة على ذلك، تم عزل العاثيات عن العزلات السريرية المذكورة أعلاه وتم تحديدها بالمجهر الإلكتروني. تم تعيين خمسة وأربعين جرذًا ذكرًا بالغًا من فئران سبراغ داولي في 3 مجموعات (15 جرذًا لكل منها)، وهي مجموعة الجروح المصابة بالسكري، ومجموعة الجروح المصابة بالسكري المعالجة بالسيفترياكسون، ومجموعة كوكتيل الجروح المصابة بالسكري المصابة بالعدوى. كشفت النتائج أن كوكتيل الملتهمة كان له تأثير متفوق على السيفترياكسون في معلمات التئام الجروح (حجم الجرح، ومؤشر الجرح، وحمل الجرح البكتيري، وتعبير mRNA )؛ وعلامات التئام الجروح (Cola1a، Fn1، MMP9، PCNA، و TGF - β )؛ وعلامات الالتهاب (TNF - α، NF - κβ، IL -1 β، IL -8، و MCP -1 )؛ وعلامات مضادة للالتهابات (IL -10 و IL -4 )؛ وترسب الكولاجين للجرح السكري ؛ وكذلك الصورة النسيجية للجرح المصاب بالسكري. بناءً على النتائج الحالية، يمكن التكهن بأن العلاج بالعاثية يمكن اعتباره بديلًا جديدًا للمضادات الحيوية في DFU مع استراتيجيات علاجية للعدوى المتعددة الميكروبات MDR.

Translated Description (French)

L'ulcère du pied diabétique (UPD) représentait la complication diabétique la plus redoutée qui a provoqué l'hospitalisation du patient diabétique. La DFU était généralement caractérisée par une cicatrisation retardée, car la neuropathie diabétique, l'angiopathie et les infections concomitantes aux ulcères, parmi lesquelles, sont des bactéries multirésistantes (MDR) qui ont souligné l'importance clinique du développement d'une nouvelle stratégie thérapeutique avec des alternatives sûres et efficaces aux antibiotiques pour surmonter l'infection bactérienne DFU-MDR. La thérapie bactériophage a été considérée comme une nouvelle approche pour éradiquer la MDR, mais son rôle dans l'infection polymicrobienne de la DFU reste insaisissable. Ainsi, le présent travail a été conçu pour étudier l'effet de l'application topique du cocktail de phages sur la cicatrisation de la plaie diabétique infectée par des isolats cliniques de Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella variicola, Escherichia coli et Proteus mirabilis. L'isolement bactérien a été effectué à partir de cas cliniques hospitalisés et non hospitalisés de DFU, identifiés morphologiquement, biochimiquement, moléculairement via le séquençage de l'ARNr 16 s, et typés pour le modèle de résistance aux antibiotiques. De plus, des phages ont été isolés à partir des isolats cliniques susmentionnés et identifiés au microscope électronique. Quarante-cinq rats Sprague-Dawley mâles adultes ont été répartis en 3 groupes (15 rats chacun), à savoir le groupe des plaies infectées diabétiques, le groupe traité par la ceftriaxone des plaies infectées diabétiques et le groupe traité par un cocktail de phages des plaies infectées diabétiques. Les résultats ont révélé que le cocktail de phages avait un effet supérieur à la ceftriaxone sur les paramètres de cicatrisation des plaies (taille de la plaie, indice de la plaie, charge bactérienne de la plaie et expression de l'ARNm) ; les marqueurs de cicatrisation des plaies (Cola1a, Fn1, MMP9, PCNA et TGF-β) ; les marqueurs inflammatoires (TNF-α, NF-κβ, IL-1β, IL-8 et MCP-1) ; les marqueurs anti-inflammatoires (IL-10 et IL-4) ; et le dépôt de collagène dans la plaie diabétique ; ainsi que l'image histomorphique de la plaie infectée diabétique. Sur la base des résultats actuels, on pourrait spéculer que la phagothérapie pourrait être considérée comme un nouveau substitut antibiotique dans le DFU avec des stratégies thérapeutiques d'infection MDR-polymicrobienne.

Translated Description (Spanish)

La úlcera del pie diabético (DFU) representó la complicación diabética más temida que causó la hospitalización del paciente diabético. La DFU generalmente se caracterizó por un retraso en la cicatrización, ya que la neuropatía diabética, la angiopatía y las infecciones concomitantes de úlcera, entre ellas, son bacterias multirresistentes (MDR) que enfatizaron la importancia clínica para desarrollar una nueva estrategia terapéutica con alternativas seguras y efectivas para que los antibióticos superen la infección bacteriana DFU-MDR. La terapia con bacteriófagos se consideró un enfoque novedoso para erradicar la MDR, pero su papel en la infección polimicrobiana de la DFU sigue siendo difícil de alcanzar. Por lo tanto, el trabajo actual se diseñó para investigar el efecto de la aplicación tópica del cóctel de fagos en la curación de la herida diabética infectada con aislados clínicos de Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella variicola, Escherichia coli y Proteus mirabilis. El aislamiento bacteriano se realizó a partir de casos clínicos hospitalizados y no hospitalizados de DFU, identificados morfológicamente, bioquímicamente, molecularmente a través de la secuenciación de ARNr de 16 s y tipificados para el patrón de resistencia a antibióticos. Además, los fagos se aislaron de los aislados clínicos mencionados anteriormente y se identificaron con microscopio electrónico. Cuarenta y cinco ratas Sprague-Dawley macho adultas se asignaron en 3 grupos (15 ratas cada uno), a saber, el grupo de heridas diabéticas infectadas, el grupo tratado con ceftriaxona de heridas diabéticas infectadas y el grupo tratado con cóctel de fagos de heridas diabéticas infectadas. Los resultados revelaron que el cóctel de fagos tuvo un efecto superior sobre la ceftriaxona en los parámetros de cicatrización de heridas (tamaño de la herida, índice de la herida, carga bacteriana de la herida y expresión de ARNm); marcadores de cicatrización de heridas (Cola1a, Fn1, MMP9, PCNA y TGF-β); marcadores inflamatorios (TNF-α, NF-κβ, IL-1β, IL-8 y MCP-1); marcadores antiinflamatorios (IL-10 e IL-4); y deposición de colágeno de la herida diabética; y también el cuadro histomórfico de la herida diabética infectada. Con base en los hallazgos actuales, se podría especular que la terapia con fagos podría considerarse un nuevo sustituto de antibióticos en el DFU con estrategias terapéuticas de infección polimicrobiana MDR.

Files

s10123-022-00293-2.pdf.pdf

Files (4.7 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:a34a3d6057943692eba56ab1984dd1e5
4.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
العلاج بالعاثية البكتيرية كتقنية بديلة لعلاج البكتيريا المقاومة للأدوية المتعددة التي تسبب عدوى القدم السكرية
Translated title (French)
La thérapie bactériophagique comme technique alternative pour le traitement des bactéries multirésistantes causant une infection du pied diabétique
Translated title (Spanish)
Terapia con bacteriófagos como técnica alternativa para el tratamiento de bacterias multirresistentes que causan infección del pie diabético

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4308639690
DOI
10.1007/s10123-022-00293-2

Is supplement to
https://openalex.org/W4387357823 (Other)
https://openalex.org/W4214807319 (Other)
https://openalex.org/W3176575419 (Other)
https://openalex.org/W3114544267 (Other)
https://openalex.org/W2991070614 (Other)
https://openalex.org/W2981627452 (Other)
https://openalex.org/W2766373847 (Other)
https://openalex.org/W2615049903 (Other)
https://openalex.org/W2329788350 (Other)
https://openalex.org/W2302613141 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1492946553
  • https://openalex.org/W1547041557
  • https://openalex.org/W1902360452
  • https://openalex.org/W1971740239
  • https://openalex.org/W1994932350
  • https://openalex.org/W2002052377
  • https://openalex.org/W2006125379
  • https://openalex.org/W2007689423
  • https://openalex.org/W2022658844
  • https://openalex.org/W2024716824
  • https://openalex.org/W2028784466
  • https://openalex.org/W2031130748
  • https://openalex.org/W2035831052
  • https://openalex.org/W2036660703
  • https://openalex.org/W2045234267
  • https://openalex.org/W2054941429
  • https://openalex.org/W2055043387
  • https://openalex.org/W2056995037
  • https://openalex.org/W2067866007
  • https://openalex.org/W2071250637
  • https://openalex.org/W2077994120
  • https://openalex.org/W2079045444
  • https://openalex.org/W2079238808
  • https://openalex.org/W2079579635
  • https://openalex.org/W2108246274
  • https://openalex.org/W2109903210
  • https://openalex.org/W2114570899
  • https://openalex.org/W2115705225
  • https://openalex.org/W2136931384
  • https://openalex.org/W2152007603
  • https://openalex.org/W2152707619
  • https://openalex.org/W2167437201
  • https://openalex.org/W2168324221
  • https://openalex.org/W2259283542
  • https://openalex.org/W2281557087
  • https://openalex.org/W2332164470
  • https://openalex.org/W2397605211
  • https://openalex.org/W2397744366
  • https://openalex.org/W2463990453
  • https://openalex.org/W2470054234
  • https://openalex.org/W2470987801
  • https://openalex.org/W2480909796
  • https://openalex.org/W2549203004
  • https://openalex.org/W2579332158
  • https://openalex.org/W2606644876
  • https://openalex.org/W2731981206
  • https://openalex.org/W2739315486
  • https://openalex.org/W2743296461
  • https://openalex.org/W2788812188
  • https://openalex.org/W2789070437
  • https://openalex.org/W2794650959
  • https://openalex.org/W2796566261
  • https://openalex.org/W2888557907
  • https://openalex.org/W2905011076
  • https://openalex.org/W2910284051
  • https://openalex.org/W2922784940
  • https://openalex.org/W2929294594
  • https://openalex.org/W2935350940
  • https://openalex.org/W2952770184
  • https://openalex.org/W2982414542
  • https://openalex.org/W2982428529
  • https://openalex.org/W2994897052
  • https://openalex.org/W2997965991
  • https://openalex.org/W3003557820
  • https://openalex.org/W3007565704
  • https://openalex.org/W3010386552
  • https://openalex.org/W3021505004
  • https://openalex.org/W3042027960
  • https://openalex.org/W3134466003
  • https://openalex.org/W4251401024
  • https://openalex.org/W4255578408