Ultrastructure and Viability of K. pneumoniae Treated with Fosfomycin

Abstract

The effect of Fosfomycin on K. pneumoniae ATCC 10031 was studied. The morphology on the electron microscopical level and the viability were markedly altered after application of 6 μg/ml and 60 μg/ml of Fosfomycin, respectively. These were chosen because they can be attained in man by oral or parenteral administration.

Until 30 min after the administration of 6 μg/ml, and 10 min after administration of 60 μg/ml the turbidity increased in the same range as in the control. Thereafter the turbidity decreased but did not fall below its initial values; after application of 6 μg/ml of Fosfomycin the OD remained at higher levels than after applying 60 μg/ml of Fosfomycin, at all corresponding times.

The number of viable cells, after application of 6 μg/ml of Fosfomycin, was maximally reduced for 70% of the value at the time of administration.

60 μg/ml quickly impaired the ability of reproduction/Consequently, the CFU were reduced continuously, e.g. by 80% after 30 min and by more than 99% after 180 min.

The finestructural alterations were characterized by loss of contrast and regular shape. The occurrence of protruded protoplasts and defects in the cell wall indicate the action of Fosfomycin on the bacterial envelope, preferably on the peptidoglycan layer.

Feinstruktur und Vermehrungsfähigkeit von K. pneumoniae ATCC 10031 wurden nach Einwirkung von 6 und 60 μg Fosfomycin/ml untersucht. Diese Konzentrationen sind nach oraler bzw. parenteraler Applikation in vivo erreichbar (Mata et al., 1974). Innerhalb der ersten 30 Min. nach Zugabe von 6 μg/ml bzw. 10 Min. nach 60 μg/ml nahm die optische Dichte in gleichem Maße wie in der Kontrolle zu. Die folgende Abnahme der optischen Dichte verlief bei beiden Konzentrationen auf unterschiedlichem Niveau und unterschritt in keinem Fall die im Moment der Fosfomycinzugabe gemessenen Werte.

Im Gegensatz hierzu trat bei der Zahl der vermehrungsfähigen Zellen eine starke Reduktion ein, so daß nach 6 μg/ml der Ausgangswert um maximal 70% unterschritten wurde. (Wenn die nach anfanglicher Vermehrung erreichte Zellzahl als Referenz herangezogen wird - 30 Min. nach Zugabe statt 0 Min. -, trat sogar eine Reduktion um ca. 90% ein.) Unter dem Einfluß von 60 μg Fosfomycin/ml reduzierte sich die Zellzahl innerhalb 30 Min. um ca. 80% und innerhalb 180 Min. um mehr als 99%.

Beide Fosfomycin-Konzentrationen bewirkten - nach unterschiedlichen Zeiten - cytologische Veränderungen. Die irreguläre Gestalt und aus der geschädigten Zellwand hervor-tretende Protoplasten (Rodicio et al., 1978) legen einen Vergleich mit den durch Penicillin-behandlung hervorgerufenen Veränderungen am Mureinsacculus nahe.