Effect of subinhibitory concentrations of ampicillin on Listeria monocytogenes

Abstract

Listeria monocytogenes is an important cause of meningoencephalitis associated with high mortality. The treatment of choice for listeriosis is ampicillin alone or in combination with gentamicin or penicillin G. However, only low ampicillin concentrations are recorded in the central nervous system (CNS). In this study, we analysed the effect of subinhibitory concentrations of ampicillin on the morphology, growth and survival of L. monocytogenes. The non-inhibitory concentration (NIC), the minimum inhibitory concentration (MIC) and the MIC/NIC ratio were determined. Gram and Live/Dead staining showed aggregates of L. monocytogenes cells when grown at subinhibitory concentrations of ampicillin, with >90% of viable cells. The L. monocytogenes strains tested showed an intermediate heteroresistance to ampicillin, characterised by a MIC/NIC ratio of 4. Our results seem to indicate that both intermediate heteroresistance and the formation of aggregates could play a role in the clinical failure of ampicillin in the treatment of CNS infections caused by L. monocytogenes. However, more studies are necessary to elucidate this question.

Resumen

Listeria monocytogenes es una importante causa de meningoencefalitis asociada con una elevada mortalidad. El tratamiento de elección para la listeriosis es ampicilina asociada o no a gentamicina o penicilina G. Sin embargo, en el sistema nervioso central (SNC) solo se alcanzan concentraciones bajas de ampicilina. En este estudio, analizamos el efecto de las concentraciones subinhibitorias de ampicilina sobre la morfología, el crecimiento y la supervivencia de L. monocytogenes. Para ello determinamos la concentración no inhibitoria (CNI), la concentración mínima inhibitoria (CMI) y el cociente CMI/CNI. Además, la tinción de Gram y la de vivos y muertos mostraron agregados de L. monocytogenes cuando crece a concentraciones subinhibitorias de ampicilina, con > 90% de las células viables. Las cepas de L. monocytogenes testadas mostraron heterorresistencia intermedia a la ampicilina, caracterizada por un cociente CMI/CNI de 4. Nuestros resultados parecen indicar que tanto la formación de agregados como la heterorresistencia intermedia podrían jugar un papel en el fracaso terapéutico observado en las infecciones del SNC causadas por L. monocytogenes. Sin embargo, se necesitan más estudios para aclarar esta cuestión.