Bağdat'ta İYE'den izole edilen Escherichia coli izolatlarının virülans faktörleri, antibiyotik direnci ve biyofilm üretimi arasındaki ilişkinin incelenmesi

Abstract

Toplumda edinilen idrar yolu enfeksiyonlarının (İYE) %80-90'nını ve hastane kaynaklı İYE'lerin %30-50'sini Escherichia coli enfeksiyonu oluşturmaktadır. Biyofilm oluşturan E. coli izolatları idrar yolunda kalıcı ve kronik inflamasyon olarak karmaşık ve tekrarlayan enfeksiyonlara neden olmaktadır. Biyofilm içindeki bakteri türleri arasında patojenik genlerin transferi ve değişimi, bu zarlara ilaç penetrasyonunun zorluğuna ve ayrıca bilinen birçok antibiyotiğe direnç gösterme eğilimine yol açtığından, bu genlerin biyofilm oluşumunda ve antibiyotiklere karşı çoklu direnç gelişimindeki rolünün anlaşılması gerekmektedir. Bu çalışamamızda bazı UPEC virülans genlerinin biyofilm oluşumundaki olası rolünün belirlenmesi ile güçlü biyofilm üreten izolatların saptanması ve bu izolatların daha fazla antibiyotik direncine eğilim gösterme kapasitelerinin araştırılması amaçlanmıştır. Çalışma Bağdat'ta birden fazla hastanede idrar yolu enfeksiyonu olan Iraklı hastalardan 100 idrar örneği toplandı. VITIC 2 sistemi kullanılarak E. coli enfeksiyonuna bağlı 20 vaka tespit edilip teşhis edildi. İlaca karşı direnç profili ve biyofilm üretme kapasiteleri tespit edilerek en güçlü biyofilm üreten izolatlar belirlendi. PCR tekniği ile E. coli suşuna ait bazı virülans genler belirlendi. İzole edilen suşların antibiyotiklere karşı direnç profillerinde ampisiline karşı %95, augmentine karşı %90 ve oksasiline karşı %90 oranında yüksek direnç gözlemlenirken vankomisin, sefotaksim, ceftazidim ve sefepim için sırasıyla %70, %65, %60 ve %60 oranlarında direnç geliştirdiği görülmüştür. Gentamisin, siprofloksasin, norfloksasin için zayıf direnç (sırasıyla %40, %40 ve %35) oluşmuştur. papC, fimH, sfa ve cnf1 genlerinin sıklığı sırasıyla (%45, %95, %25 ve %15) olmuştur. Biyofilm üretim kapasitesi açısından 20 E. coli izolatından 20'si (%100) biyofilm oluşturma yeteneğine sahip bulunmuştur. Bu 20 izolat, güçlü biyofilm üreticileri (5 izolat, %25), orta biyofilm üreticileri (9 izolat, %45) ve zayıf biyofilm üreticileri (6 izolat, %30) olmak üzere üç gruba ayrılmıştır. Ayrıca fimH geni (%95) arasında güçlü bir ilişki varken, papC geni orta düzeyde (%55), sfa ve cnf1 genleriyle karşılaştırıldığında biyofilm oluşumuyla (sırasıyla %25 ve %15) zayıf bir ilişki gösterdiği belirlenmiştir. UPEC izolatları biyofilm oluşturma yeteneğine sahip olmakla beraber çoklu antibiyotiğe direnç gösterme eğilimindedir ve bu genler biyofilm oluşumunda önemli rol oynamaktadır.

Escherichia coli infection accounts for 80-90% of community-acquired urinary tract infections (UTIs) and 30-50% of hospital-acquired UTIs. Biofilm-forming E. coli isolates cause complex and recurrent infections as persistent and chronic inflammation in the urinary tract. The role of these genes in biofilm formation and the development of multiple resistance to antibiotics remains to be understood, as the transfer and exchange of pathogenic genes between bacterial species within the biofilm leads to difficulty in drug penetration through these membranes, as well as a tendency to resist many known antibiotics. In this study, it was aimed to determine the possible role of some Uropathogenic Escherichia coli (UPEC) virulence genes in biofilm formation, to detect strong biofilm producing isolates and to investigate the capacity of these isolates to tend to more antibiotic resistance. The role of these genes in biofilm formation and the development of multiple resistance to antibiotics remains to be understood, as the transfer and exchange of pathogenic genes between bacterial strains within these membranes results in difficulty of drug penetration into these membranes, as well as a tendency to resist many known antibiotics. In this study, it was aimed to determine the possible role of some UPEC virulence genes in biofilm formation, to detect strong biofilm producing isolates and to investigate the capacity of these isolates to tend to more antibiotic resistance. Study 100 urine samples were collected from Iraqi patients with urinary tract infections at multiple hospitals in Baghdad. Using the VITIC 2 system, 20 cases of E. coli infection were identified and diagnosed. The drug resistance profile and biofilm producing capacity were determined and the strongest biofilm producing isolates were determined. Some virulence genes of E. coli strain were determined by PCR technique. In the antibiotic resistance profiles of the isolated strains, high resistance was observed at the rate of 95% against ampicillin, 90% against augmentin and 90% against, oxacillin, while it was observed that resistance rates of 70%, 65%, 60% and 60% were developed for vancomycin, cefotaxime, ceftazidime and cefepim, respectively. Weak resistance (40%, 40% and 35%, respectively) occurred for gentamicin, ciprofloxacin, norfloxacin. The frequencies of papC, fimH, sfa and cnf1 genes were (45%, 95%, 25% and 15%), respectively. In terms of biofilm production capacity, 20 (100%) of 20 E. coli isolates were found to be capable of forming biofilms. These 20 isolates were divided into three groups as strong biofilm producers (5 isolates, 25%), moderate biofilm producers (9 isolates, 45%) and weak biofilm producers (6 isolates, 30%). In addition, there was a strong association between the fimH gene (95%), while the papC gene was moderately (55%) and weakly associated with biofilm formation (25% and 15%, respectively) compared to the sfa and cnf1 genes. Although UPEC isolates have the ability to form biofilms, they tend to show resistance to multiple antibiotics, and these genes play an important role in biofilm formation.