Surgical site infections and the role of anesthesia and bacterial ion transporters

手术部位感染以及麻醉和细菌离子转运蛋白的作用

基本信息

  • 批准号:
    10402288
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 33.92万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-05-01 至 2024-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary/ Abstract The proposed research titled “Surgical site infections and the role of anesthesia and bacterial ion transporters” is to study the impact of daily used anesthetic drugs on surgical site infections (SSIs) (exposure duration and type of anesthetics) and the effectiveness of antibiotics in vivo and examine its underlying mechanism in vitro under the hypothesis that volatile anesthetics (VAs), not intravenous anesthetic (IA) increase bacteria burden in surgical wound by increasing biofilm formation via their direct interaction with bacterial ion transporters, and also by attenuating host immune cells. SSIs are the most common surgical infections in the perioperative setting, occupying 20% of in-hospital infections, and associated with significant morbidities, mortalities and healthcare expenses. Up to 80% of SSIs are due to bacteria in biofilm form, not in planktonic form. We previously reported in gram-negative bacteria Escherichia coli that 1) commonly used VAs isoflurane and sevoflurane, not IA propofol increased biofilm formation, and 2) a group of bacterial ion transporters were involved in biofilm formation, and 3) VAs enhanced the biofilm formation via affecting ion transporters. In this proposal we plan to use gram-positive bacteria Staphylococcus aureus and Enterococcus faecalis strains, common strains for SSIs. In Aim 1, we will determine the effect of common anesthetics on biofilm formation in vitro under hypoxia to mimic oxygen level at wounds. The role of ion transporters in biofilm formation and their direct interaction with VAs will be examined. In Aim 2, we will determine the effect of common anesthetics on host defense, including phagocytosis of planktonic or biofilm bacteria cells in vitro under hypoxia and direct binding of VA to gram-positive receptor toll-like receptor 2. In Aim 3, we will determine the impact of anesthetics on biofilm-associated SSIs and the effectiveness of antibiotics in vivo. We will study the effect of anesthetics on bacterial biofilm formation and innate immune cell functions in this model. Upon the completion of the study, we expect to learn whether or not the type of anesthetics and the duration of their exposure affect bacterial loads, biofilm formation and the effectiveness of antibiotics. All the anesthetics tested are in clinical use and we expect that our study is highly clinically-relevant and readily translatable. Following the successful completion of this study, we expect to have the foundation to examine the impact of anesthetic regimens on SSIs in patients undergoing procedures with high risk of infection. The knowledge of anesthetic direct binding to bacterial ion transporters for biofilm formation and to host defense receptor toll-like receptor 2, if learned in this proposal, will not only increase our understanding of how volatile anesthetics work but also can lead us to think of developing screening assays to rule out these interactions and develop anesthetics devoid of adverse effects.
项目摘要/摘要 拟议的研究标题为“手术部位感染以及麻醉和细菌转运蛋白的作用” 是研究每日使用麻醉药物对手术部位感染(SSIS)(暴露持续时间和 麻醉剂的类型)及其在体内的有效性和在体外检查其潜在机制 在挥发性麻醉药(VAS)而不是静脉麻醉药(IA)的假设下增加了细菌负担 在手术伤口中,通过与细菌离子转运蛋白的直接相互作用增加生物膜形成,并 也通过减弱宿主免疫细胞。 SSI是此期间最常见的手术感染 设置,占据了20%的院内感染,并与严重的病毒,死亡率和 医疗保健费用。多达80%的SSI是由于生物膜形式的细菌,而不是以浮游形式引起的。我们 先前在革兰氏阴性细菌大肠杆菌中报道了1)通常使用的VAS异氟烷和 Sevoflurane,而不是IA建议增加了生物膜的形成,2)一组细菌离子转运蛋白是 参与生物膜形成,3)VAS通过影响离子转运蛋白增强了生物膜的形成。在这个 提案我们计划使用革兰氏阳性细菌金黄色葡萄球菌和粪肠球菌菌株, SSIS的常见菌株。在AIM 1中,我们将确定常见麻醉剂对生物膜形成的影响 体外在缺氧下与模拟氧气水平在伤口处的体外。离子转运蛋白在生物膜形成及其中的作用 将检查与VA的直接互动。在AIM 2中,我们将确定常见麻醉剂对 宿主防御,包括在缺氧下体外浮游物或生物膜细菌细胞的吞噬作用和直接 VA与革兰氏阳性受体Toll样受体2的结合。在AIM 3中,我们将确定 关于生物膜相关的SSI的麻醉药以及体内抗生素的有效性。我们将研究 该模型中细菌生物膜形成和先天免疫细胞功能的麻醉药。完成后 在这项研究中,我们希望了解麻醉剂的类型及其暴露持续时间是否影响 细菌负荷,生物膜形成和抗生素的有效性。所有测试的麻醉药都在临床上 使用,我们预计我们的研究在临床上与临床高度相关,并且很容易翻译。跟随成功 这项研究的完成,我们希望基础研究麻醉方案对 正在接受高感染风险的患者中的SSI。麻醉直接绑定的知识 如果在 该建议不仅会增加我们对挥发性麻醉剂如何工作的理解 想想开发筛选法案以排除这些相互作用并开发缺乏广告的麻醉剂 效果。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The Role of Anesthetic Management in Surgical Site Infections After Pediatric Intestinal Surgery.
  • DOI:
    10.1016/j.jss.2020.10.015
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Shibamura-Fujiogi M;Ormsby J;Breibart M;Zalieckas J;Sandora TJ;Priebe GP;Yuki K
  • 通讯作者:
    Yuki K
Risk factors for pediatric surgical site infection following neurosurgical procedures for hydrocephalus: a retrospective single-center cohort study.
  • DOI:
    10.1186/s12871-021-01342-5
  • 发表时间:
    2021-04-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Shibamura-Fujiogi M;Ormsby J;Breibart M;Warf B;Priebe GP;Soriano SG;Sandora TJ;Yuki K
  • 通讯作者:
    Yuki K
GltS regulates biofilm formation in methicillin-resistant Staphylococcus aureus.
  • DOI:
    10.1038/s42003-022-04239-2
  • 发表时间:
    2022-11-23
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
  • 通讯作者:
Surgical site infection in pediatric spinal fusion surgery revisited: outcome and risk factors after preventive bundle implementation.
重新审视小儿脊柱融合手术中的手术部位感染:预防性捆绑实施后的结果和危险因素。
Surgical Site Infections and Perioperative Optimization of Host Immunity by Selection of Anesthetics.
  • DOI:
    10.1155/2021/5576959
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yuki K;Shibamura-Fujiogi M
  • 通讯作者:
    Shibamura-Fujiogi M
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