Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Beeinflussung von Bakterien und Antibiotikaresistenzen durch Histaminrezeptor-Liganden

Bruer, Gustav Gerd

In der Vergangenheit konnte gezeigt werden, dass sowohl Histamin als auch Antihistaminika für den bakteriellen Metabolismus von Bedeutung sind. So konnte für Escherichia coli (E. coli) und andere Bakterienstämme eine Histaminbildung nachgewiesen werden. Histaminrezeptorantagonisten, welche üblicherweise im Zusammenhang mit der Behandlung von allergisch bedingten Erkrankungen eingesetzt werden, zeigten einen hemmenden Einfluss auf das Bakterienwachstum. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss von Antihistaminika auf die Wirkung von Antibiotika mittels der Checkerboard-Methode in vitro überprüft. Es wurden verschiedene Antihistaminika der ersten und zweiten Generation mit für die Veterinärmedizin relevanten Antibiotika kombiniert und deren Wirkung auf zwei verschiedene E.-coli-Stämme getestet. Durch die Kombinationen von Mepyramin mit jeweils Amoxicillin, Sulfadiazin/Trimethoprim, Colistin, Enrofloxacin, Tetrazyklin oder Florfenicol wurde die minimale Hemmstoffkonzentration (MHK) von E. coli ATCC® 25922TM und E. coli PIG 01 reduziert. Mit Hilfe der ermittelten MHK-Werte wurden Dose Reduction Indices (DRI) berechnet, um den Faktor der MHK-Reduktion des Antibiotikums darzustellen. Der DRI für Colistin lag bei einem Wert von 8, was einer 8-fachen Dosisreduktion entspricht. Den niedrigsten DRI zeigte Amoxicillin mit 1,5. Vergleichende Versuche mit Diphenhydramin und Chlorpheniramin (Antihistaminika der ersten Generation) konnten die Ergebnisse bestätigen. Cetirizin und Azelastin (Antihistaminika der zweiten Generation) zeigten keinen Effekt. Die Aminoglykosid-Antibiotika Gentamicin und Kanamycin führten zu keiner Verringerung der MHK durch die Kombination mit einem Antihistaminikum. Um die Ergebnisse dieser In-vitro-Studie in vivo zu bestätigen, wurde eine Tierstudie durchgeführt. Dabei wurde das Schwein als Modelltier für landwirtschaftliche Nutztiere ausgewählt. Gruppen von Schweinen wurden mit unterschiedlichen Dosierungen Florfenicol (10 mg/kg, 5 mg/kg) oder der Kombination von Florfenicol mit Mepyramin (5 mg/kg + 20 mg/kg) für fünf Tage über das Futter behandelt. Es wurden E. coli aus Kotproben der Schweine, welche vor und nach der Behandlung gewonnen wurden, isoliert und kultiviert. Neben dem Wachstum wurde der Resistenzstatus der Bakterienkolonien für Florfenicol bestimmt, nachdem die Kotproben auf einem Nährmedium ohne und mit Florfenicol (4, 8, 16 µg/ml) angezüchtet wurden. Die Verabreichung von Florfenicol induzierte eine erhöhte Anzahl resistenter E.-coli-Stämme in allen behandelten Gruppen. Dabei war die Anzahl der kultivierten Kolonien von Proben der mit 10 mg/kg Florfenicol behandelten Schweine deutlich höher als die Anzahl der Kolonien nach der Behandlung mit 5 mg/kg Florfenicol oder mit der Kombination von Florfenicol und Mepyramin. Die In-vivo-Resultate geben erste Hinweise, die die in vitro gewonnenen Ergebnisse bestätigen.

Recently, it has been shown that both histamine and antihistamines are important for bacterial metabolism. Escherichia coli (E. coli) and other bacterial strains demonstrated a histamine formation. Histamine receptor antagonists, commonly used in the treatment of allergic diseases, have an inhibitory effect on bacterial growth. In the present study, the influence of antihistamines on the effect of antibiotics was investigated using the in vitro checkerboard method. First and second generation antihistamines were combined with veterinary antibiotics to test their effect on two different strains of E. coli. Combining the antihistamine mepyramine in each case with amoxicillin, sulfadiazine/trimethoprim, colistin, enrofloxacin, tetracycline or florfenicol reduced the minimum inhibitory concentration (MIC) of E. coli ATCC® 25922TM and E. coli PIG 01. To illustrate the antibiotic MIC fold reduction, dose reduction indices (DRI) were calculated. Colistin had a DRI of 8, which corresponds to an 8-fold dose reduction. Amoxicillin registered the lowest DRI at 1.5. Similar experiments with diphenhydramine and chlorpheniramine (first generation antihistamines) confirmed the results. Cetirizine and azelastine (second generation antihistamines) showed no effect. The aminoglycoside antibiotics, gentamicin and kanamycin, did not lead to a reduction of the MIC when combined with an antihistamine. An animal study was performed to confirm the results of this in vitro study in vivo. The pig was selected as a model animal for farm animals. Groups of pigs were treated with different doses of florfenicol (10 mg/kg, 5 mg/kg) or a combination of florfenicol and mepyramine (5 mg/kg + 20 mg/kg) via feed for five days. E. coli were isolated and cultured from faecal samples taken from pigs before and after treatment. In addition to growth, the resistance status of the bacterial colonies to florfenicol was determined using culture medium without and with florfenicol (4, 8, 16 µg/ml). The administration of florfenicol induced an increased number of resistant E. coli strains in all treated groups. The number of cultured colonies of samples from pigs treated with 10 mg/kg florfenicol was distinctly higher than the number of colonies after treatment with 5 mg/kg florfenicol or with the combination of florfenicol and mepyramine. Thus, the in vivo findings showed first indications to confirm the in vitro results.

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Bruer, Gustav: Beeinflussung von Bakterien und Antibiotikaresistenzen durch Histaminrezeptor-Liganden. Hannover 2019.

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