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Fluoroquinolone resistance of Serratia marcescens: sucrose, salicylate, temperature, and pH induction of phenotypic resistance

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Serratia marcescens is a nosocomial agent with a natural resistance to a broad spectrum of antibiotics, making the treatment of its infections very challenging. This study examines the influence of salicylate, sucrose, temperature, and pH variability on membrane permeability and susceptibility of S.marcescens to norfloxacin (hydrophilic fluoroquinolone) and nalidixic acid (hydrophobic quinolone). Resistance of wild-type S.marcescens UOC-67 (ATCC 13880) to norfloxacin and nalidixic acid was assessed by minimal inhibitory concentration (MIC) assays after growth in the presence of various concentrations of sucrose and salicylate and different temperatures and pH values. Norfloxacin and nalidixic acid accumulation was determined in the absence and presence of (i) carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone (CCCP), a proton-motive-force collapser, and (ii) Phe-Arg -naphthylamide (PAN), an efflux pump inhibitor. Accumulation of norfloxacin decreased when S.marcescens was grown in high concentrations of salicylate (8mmol/L) and sucrose (10% m/v), at high temperature (42°C), and at pH6, and it was restored in the presence of CCCP because of the collapse of proton-gradient-dependent efflux in S.marcescens. Although nalidixic acid accumulation was observed, it was not affected by salicylate, sucrose, pH, or temperature changes. In the absence of PAN, and either in the presence or absence of CCCP, a plateau was reached in the nalidixic acid accumulation for all environmental conditions. With the addition of 20mg/L PAN nalidixic acid accumulation is restored for all environmental conditions, suggesting that this quinolone is recognized by a yet to be identified S.marcescens pump that does not use proton motive force as its energy source.

Serratia marcescens est un agent nosocomial qui possède une résistance naturelle à un large spectre d’antibiotiques, ce qui rend son traitement très difficile. Cette étude examine l’influence du salicylate, du sucrose, de la température et du pH sur la perméabilité membranaire et la susceptibilité de S. marcescens à la norfloxacine (une fluoroquinolone hydrophile) et à l’acide nalidixique (une quinolone hydrophobe). La résistance de S. marcescens UOC-67 (ATCC 13880) sauvage à la norfloxacine et à l’acide nalidixique a été évaluée par un essai de concentration minimale inhibitrice (CMI) après une croissance en présence de concentrations variables de sucrose, de salicylate et à des températures et des pH différents. L’accumulation de norfloxacine et l’acide nalidixique a été déterminée en présence et en absence (i) de carbonyl cyanure m-chlorophénylhydrazone (CCCP), un ionophore à proton, et (ii) de Phe-Arg -naphthylamide (PAN), un inhibiteur de la pompe responsable de l’efflux des médicaments. L’accumulation de norfloxacine diminuait lorsque S. marcescens était cultivé en présence de fortes concentrations de salicylate (8mmol/L) et de sucrose (10% m/v), à haute température (42°C) et à pH 6, et se rétablissait en présence de CCCP, à cause de l’affaissement de l’efflux dépendant du gradient de proton chez S.marcescens. Quoi qu’une accumulation d’acide nalidixique ait été observée, elle n’était pas affectée par le salycylate, le sucrose, les changements de température ou de pH. En absence de PAN et en présence ou en absence de CCCP, un plateau d’accumulation d’acide nalidixique était atteint dans toutes les conditions environnementales. Avec l’ajout de 20 mg/L de PAN, l’accumulation d’acide nalidixique était rétablie dans toutes les conditions environnementales, suggérant que cette quinolone est reconnue par une pompe encore non identifiée chez S.marcescens qui n’utilise par la force protomotrice comme source d’énergie.

Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2007

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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