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Eucaryotic cells express efflux pumps capable of expelling a wide variety of drugs, among which antibiotics. Previous studies from our laboratory have demonstrated that ciprofloxacin, a fluoroquinolone, is substrate for a MRP transporter in J774 macrophages and that chronic exposure of these cells to ciprofloxacin selects resistant cells that overexpress MRP2 and MRP4.
The aim of this work is to study, in both types of macrophages and in MDCK cells overexpressing selectively various efflux pumps (Pgp, MRP1, MRP2), the potential competition between ciprofloxacin and ampicillin. These two antibiotics share indeed an amphiphilic and a zwitterionic character. Antibiotics are assayed by fluorimetry. Our experiments consist in measurig cellular accumulation of antibiotics at equilibrium, in the presence of known inhibitors of transport and in competition with each other.
Our results show that :
ciprofloxacin accumulation is increased by efflux pumps inhibitors such as probenecid and gemfibrozil, but is not influenced by the presence of ampicillin
ciprofloxacin accumulation is close to zero in resistant macrophages, and decreased in MDCK overexpressing MRP2, suggesting an implication of the latter in the efflux of ciprofloxacin
ampicillin accumulation is decreased in ciprofloxacin-resistant macrophages, but similar in all the MDCK cell types studied, suggesting that it may rather be a potential substrate of MRP4
ampicillin accumulation is increased 2 to 3 fold in the presence of ciprofloxacin. This effect depends on the relative concentrations of both antibiotics; is also observed with moxifloxacin, another fluoroquinolone; is obtained in all the cell types studied, but to a lower extend in ciprofloxacin-resistant macrophages, suggesting that it depends on the ciprofloxacin cellular concentration.
It remains to be tested whether the ciprofloxacin-induced increase in ampicillin accumulation is indeed induced by an efflux transporter inhibition or rather by an ampicillin-ciprofloxacin complex formation, as evidenced by our experiments in vitro Les cellules eucaryotes expriment des pompes à efflux capables d’expulser un grand nombre de médicaments, parmi lesquels les antibiotiques. Les travaux antérieurs au laboratoire ont montré que la ciprofloxacine, une fluoroquinolone, était substrat d’un transporteur MRP dans les macrophages J774 et que l’exposition chronique de ces cellules à la ciprofloxacine sélectionnait des cellules résistantes surexprimant la MRP2 et la MRP4.
Le but de notre travail est, dans les deux types de macrophages et dans des cellules MDCK surexprimant sélectivement diverses pompes à efflux (Pgp, MRP1, MRP2), d’étudier la compétition potentielle entre la ciprofloxacine et l’ampicilline, ces deux antibiotiques présentant en commun un caractère amphiphile et zwittérionique. Les antibiotiques sont dosés par fluorimétrie. Les expériences réalisées consistent à mesurer l'accumulation cellulaire des antibiotiques à l'équilibre, en présence d'inhibiteurs connus des transporteurs et en compétition l'un avec l'autre.
Nos résultats indiquent que :
l’accumulation de la ciprofloxacine est augmentée par des inhibiteurs de pompes à efflux tels que le probénécide et le gemfibrozil, mais n’est pas influencée par la présence d’ampicilline
l'accumulation de la ciprofloxacine est quasi nulle dans les macrophages résistants et réduite dans les MDCK surexprimant la MRP2, suggérant une implication de cette dernière dans l'efflux de la ciprofloxacine
l’accumulation de l’ampicilline est réduite dans les macrophages résistants à la ciprofloxacine, mais similaire dans tous les types de cellules MDCK étudiés, indiquant qu'elle serait plutôt un substrat potentiel de MRP4
l'accumulation de l'ampicilline est augmentée d'un facteur 2-3 en présence de ciprofloxacine. Cet effet dépend des concentrations relatives des deux antibiotiques; il est observé également avec une autre fluoroquinolone, la moxifloxacine; il est obtenu dans tous les types cellulaires étudies, mais en moindre mesure dans les macrophages résistants à la ciprofloxacine, suggérant qu'il dépend de la concentration cellulaire en ciprofloxacine.
Reste à démontrer si l'augmentation d'accumulation de l'ampicilline induite par la ciprofloxacine est bien médiée par une inhibition d'un transporteur d'efflux ou plutôt par la formation de complexes ampicilline-ciprofloxacine, que nous avons mis en évidence in vitro

Ciprofloxacin --- Ampicillin --- Macrophages --- Epithelial Cells - hysiology --- Anti-Bacterial Agents