Bacterial heteroresistance is characterized by the presence of a heterogeneous population of bacteria, within which there are one or more subpopulations with levels of resistance to antibiotics higher than the main population. The main factors to consider in the analysis of heteroresistance include: clonality (i.e. the common origin of the cells), the level of resistance, the frequency with which the resistant subpopulation appears and the stability of the resistant phenotype over time. According to the most recent definitions, a strain is considered heteroresistant when it presents a subpopulation of cells with a MIC at least 8 times higher than that of the sensitive population, with a frequency greater than 1×10⁻⁷. Currently, methods for identifying heteroresistance are limited. The reference test is the Population Analysis Profile (PAP), considered the most reliable, although it is expensive and laborious. Alternative methods are also being developed, such as advanced molecular techniques: for example, droplet digital PCR (ddPCR), which allows to detect with high precision specific mutations or genes associated with heteroresistance mechanisms, and genomic sequencing techniques. The phenomenon of heteroresistance can have significant clinical implications, compromising the efficacy of antibiotic therapy. However, further studies are needed to understand which parameters associated with heteroresistance are able to predict treatment failure. At present, the treatment of heteroresistant strains should include the use of another antibiotic, if available, in place of the one for which heteroresistance was observed, or the use of combinations of multiple drugs, preferably belonging to different antibiotic classes.

L’eteroresistenza batterica è caratterizzata dalla presenza di una popolazione eterogenea di batteri, all'interno della quale esistono una o più sottopopolazioni con livelli di resistenza agli antibiotici superiori rispetto alla popolazione principale. I principali fattori da considerare nell’analisi dell’eteroresistenza includono: la clonalità (ossia l’origine comune delle cellule), il livello di resistenza, la frequenza con cui compare la sottopopolazione resistente e la stabilità del fenotipo resistente nel tempo. Secondo le definizioni più recenti un ceppo è considerato eteroresistente quando presenta una sottopopolazione di cellule con una MIC almeno 8 volte superiore a quella della popolazione sensibile, con una frequenza superiore a 1×10⁻⁷. Attualmente i metodi per identificare l’eteroresistenza sono limitati. Il test di riferimento è il Population Analysis Profile (PAP), considerato il più affidabile, sebbene sia costoso e laborioso. Sono in via di sviluppo anche metodi alternativi, come tecniche molecolari avanzate: ad esempio, la droplet digital PCR (ddPCR), che permette di rilevare con elevata precisione mutazioni specifiche o geni associati a meccanismi di eteroresistenza, e le tecniche di sequenziamento genomico. Il fenomeno dell’eteroresistenza può avere rilevanti implicazioni cliniche, compromettendo l’efficacia della terapia antibiotica. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per comprendere quali parametri associati all’eteroresistenza siano in grado di predire un fallimento del trattamento. Al momento, il trattamento di ceppi eteroresistenti dovrebbe prevedere l’uso di un altro antibiotico, se disponibile, al posto di quello per cui è stata osservata l’eteroresistenza, oppure l’impiego di combinazioni di più farmaci, preferibilmente appartenenti a classi antibiotiche diverse.

MECCANISMI E RILEVANZA CLINICA DELL’ETERORESISTENZA BATTERICA

BOCALE, SASHA
2024/2025

Abstract

Bacterial heteroresistance is characterized by the presence of a heterogeneous population of bacteria, within which there are one or more subpopulations with levels of resistance to antibiotics higher than the main population. The main factors to consider in the analysis of heteroresistance include: clonality (i.e. the common origin of the cells), the level of resistance, the frequency with which the resistant subpopulation appears and the stability of the resistant phenotype over time. According to the most recent definitions, a strain is considered heteroresistant when it presents a subpopulation of cells with a MIC at least 8 times higher than that of the sensitive population, with a frequency greater than 1×10⁻⁷. Currently, methods for identifying heteroresistance are limited. The reference test is the Population Analysis Profile (PAP), considered the most reliable, although it is expensive and laborious. Alternative methods are also being developed, such as advanced molecular techniques: for example, droplet digital PCR (ddPCR), which allows to detect with high precision specific mutations or genes associated with heteroresistance mechanisms, and genomic sequencing techniques. The phenomenon of heteroresistance can have significant clinical implications, compromising the efficacy of antibiotic therapy. However, further studies are needed to understand which parameters associated with heteroresistance are able to predict treatment failure. At present, the treatment of heteroresistant strains should include the use of another antibiotic, if available, in place of the one for which heteroresistance was observed, or the use of combinations of multiple drugs, preferably belonging to different antibiotic classes.
2024
2025-07-21
MECHANISMS AND CLINICAL RELEVANCE OF BACTERIAL HETERORESISTANCE
L’eteroresistenza batterica è caratterizzata dalla presenza di una popolazione eterogenea di batteri, all'interno della quale esistono una o più sottopopolazioni con livelli di resistenza agli antibiotici superiori rispetto alla popolazione principale. I principali fattori da considerare nell’analisi dell’eteroresistenza includono: la clonalità (ossia l’origine comune delle cellule), il livello di resistenza, la frequenza con cui compare la sottopopolazione resistente e la stabilità del fenotipo resistente nel tempo. Secondo le definizioni più recenti un ceppo è considerato eteroresistente quando presenta una sottopopolazione di cellule con una MIC almeno 8 volte superiore a quella della popolazione sensibile, con una frequenza superiore a 1×10⁻⁷. Attualmente i metodi per identificare l’eteroresistenza sono limitati. Il test di riferimento è il Population Analysis Profile (PAP), considerato il più affidabile, sebbene sia costoso e laborioso. Sono in via di sviluppo anche metodi alternativi, come tecniche molecolari avanzate: ad esempio, la droplet digital PCR (ddPCR), che permette di rilevare con elevata precisione mutazioni specifiche o geni associati a meccanismi di eteroresistenza, e le tecniche di sequenziamento genomico. Il fenomeno dell’eteroresistenza può avere rilevanti implicazioni cliniche, compromettendo l’efficacia della terapia antibiotica. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per comprendere quali parametri associati all’eteroresistenza siano in grado di predire un fallimento del trattamento. Al momento, il trattamento di ceppi eteroresistenti dovrebbe prevedere l’uso di un altro antibiotico, se disponibile, al posto di quello per cui è stata osservata l’eteroresistenza, oppure l’impiego di combinazioni di più farmaci, preferibilmente appartenenti a classi antibiotiche diverse.
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