İstanbul haliç sediment örneklerinden izole edilen bakterilerin antibiyotik direnç frekanslarının araştırılması
The investigation of antibiotic resistance frequency of the bacteria isolated from İstanbul estuary sediment samples
Yazar: AHMET FARUK TEMİZ
Danışman: PROF. DR. GÜLŞEN ALTUĞ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Deniz ve İçsu Kaynakları Yönetimi Ana Bilim Dalı / Deniz Biyolojisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoloji = Biology ; Deniz Bilimleri = Marine Science

Özet:
Bakteriyel antibiyotik dirençliliği, dünya genelinde insan ve ekosistem sağlığına karşı tehlikesi giderek artan ve enfeksiyon hastalıklarının tedavisinde faydasız antibiyotik kullanımına neden olan, günümüzün en ciddi problemlerinden birisidir. İrrasyonel antibiyotik kullanımı ile insan kaynaklı atıkların yetersiz arıtımı sonucu antibiyotiklerin doğal ortamlara ulaştırılarak bölgedeki bakterilerde antibiyotik direnci gelişimi ve yayılımına sebep olması, bu problemin temel sebepleri arasındadır. Bu sebeple, denizel alanlarda bölgesel antibiyotik dirençlilik envanterinin oluşturulmasına yönelik verilerin sağlanması, bakteriyel antibiyotik dirençliliğinin araştırılmasını gerekli kılmaktadır. Antibiyotik dirençliliğinin küresel yayılımının önlenmesinde gerekli önlemlerin alınması bakımından lokal verilere ulaşmak büyük önem taşımaktadır.
İstanbul'un doğal kaynakları arasında olan Haliç, şehrin yoğun nüfusu ve sanayileşmesi sebebi ile yıllardır ciddi bir kirlilik baskısı altındadır. Bu baskı, Haliç deniz suyu ve sedimentinden izole edilen bakterilerin çeşitli antibiyotik ve ağır metallere karşı dirençlilik kazanmaları ile gösterilmiştir. Bu durum, bölgedeki doğal hayat ve insan sağlığı için  potansiyel bir tehlike oluşturmaktadır.
Bu çalışmada, Haliç'in iç kesimlerinden seçilen 6 istasyondan bir yıl boyunca sediment örnekleri alınmıştır. İlkbahar, sonbahar ve kış mevsimlerde birer, yaz mevsiminde ise her ay için ayrı olarak gerçekleştirilen örneklemeler sonucunda kültürel yöntemler ile marine broth ve marine agar kullanılarak sedimentten bakteri izolasyonu yapılmıştır. İzolatların antibiyotik dirençlilik frekansları, Kirby-Bauer disk difüzyon testi ile ölçülmüş ve örnekleme zamanlarına göre farklılıkları değerlendirilmiştir. Disk difüzyon testleri sonucu elde edilen veriler iki farklı standarda göre değerlendirilmiştir. Öncelikle, Klinik ve Laboratuvar Standartları Enstitüsü (CLSI) tarafından belirlenmiş, farklı türlere göre dirençlilik, orta seviye duyarlılık veya duyarlılık göstergesi olan inhibisyon zonu büyüklükleri değerleri baz alınmıştır. Ek olarak, antibiyotik diskleri etrafında herhangi bir inhibisyon zonu oluşup oluşmamasına göre ikinci bir değerlendirme gerçekleştirilmiştir.
Bütün örneklemelerden elde edilen izolatların dirençlilikleri CLSI standartlarına göre toplu olarak değerlendirildiğinde, test edilen antibiyotiklerin tamamına karşı farklı frekanslarda bakteriyel dirençlilik tespit edilmiştir. Ampisilin, oksitetrasiklin, rifampin, sefotaksim, seftazidim ve sefuroksime karşı bakteriyel dirençlilik frekansları % 90'ın üzerinde kaydedilmiştir. Gentamisin, imipenem ve tetrasikline karşı ise % 50'nin altında bakteriyel dirençlilik frekansları görülmüştür. İzolatların antibiyotik dirençliliklerinde örnekleme zamanlarına bağlı istatistiksel olarak önemli bir değişiklik gözlemlenmemiştir.
İzolatların dirençlilikleri, inhibisyon zonu oluşup oluşmamasına göre değerlendirildiğinde sadece seftazidim ve sefuroksime karşı % 90'ın üzerinde bakteriyel dirençlilik frekansı kaydedilmiş, gentamisin, imipenem, oksitetrasiklin, rifampin, sulfonamidler ve tetrasikline karşı % 50'nin altında bakteriyel dirençlilik frekansları kaydedilmiştir. Sadece gentamisine karşı dirençlilik frekansı % 0 olarak tespit edilmiştir. Bu metot baz alınarak yapılan değerlendirmelerde, izolatların antibiyotik dirençliliklerinde örnekleme zamanlarına bağlı istatistiksel olarak önemli farklılıklar yine tespit edilmemiştir.
Sonuç olarak, her iki değerlendirme metodu ile elde edilen bakteriyel antibiyotik dirençlilik frekansları, bölgede antropojenik etkinin, antibiyotik dirençlilik frekansı değerleri ile gösterildiği üzere, halk sağlığı ve ekosistem sağlığı bakımından potansiyel risk oluşturduğunu göstermektedir. Bu sebeple küresel antibiyotik dağılımının lokal etkilerini gösteren bir sucul ekosistem olarak Haliç ve çevre bölgelerinde bakteriyel antibiyotik dirençliliğinin daha da yaygınlaşması ve bu durumun insan, hayvan, bitki ve çevre sağlığı gözetilerek "Tek Sağlık" kavramı özelinde ileri çalışmalarla izlenmesi gerekli önlemlerin alınması bakımından büyük önem taşımaktadır.

Abstract:
Bacterial antibiotic resistance is one of the most serious problems of today, increasingly endangering human and ecosystem health globally and leading to the ineffective use of antibiotics in treating infectious diseases. The irregular or excessive use of antibiotics, coupled with inadequate treatment of human waste, results in the dissemination of antibiotics into natural environments, causing the development and spread of antibiotic resistance in bacteria in the region. Therefore, obtaining data for the creation of a regional antibiotic resistance inventory in marine areas is necessary to investigate bacterial antibiotic resistance. Accessing local data is of great importance for taking necessary measures to prevent the global spread of antibiotic resistance.
The Golden Horn, which is among Istanbul's natural resources, has been under significant pollution pressure for years due to the city's dense population and industrialization. This pressure has been demonstrated by bacteria isolated from the Golden Horn seawater and sediment gaining resistance to various antibiotics and heavy metals. This situation poses a potential threat to the region's natural habitat and human health.
In this study, sediment samples were collected from six stations selected from the inner parts of the Golden Horn for one year. Bacterial isolation from sediment was performed using cultural methods with marine broth and marine agar, with sampling conducted once each in spring, autumn, and winter and monthly in summer. The antibiotic resistance frequencies of isolates were measured using the Kirby-Bauer disk diffusion test, and differences according to sampling times were evaluated. The data obtained from disk diffusion tests were evaluated according to two different standards. Firstly, inhibition zone size values indicating resistance, intermediate susceptibility or susceptibility to different types determined by the Clinical & Laboratory Standards Institute (CLSI) were considered. In addition, a second evaluation was made based on whether any inhibition zone formed around antibiotic disks.
When the resistance frequencies of all isolates obtained from sampling were collectively evaluated according to CLSI standards, bacterial resistance against all tested antibiotics was observed at different frequencies. Resistance frequencies above 90 % were recorded against ampicillin, oxytetracycline, rifampin, cefotaxime, ceftazidime and cefuroxime. Resistance frequencies below 50 % were observed against gentamicin, imipenem and tetracycline. There were no statistically significant changes observed in antibiotic resistances of the isolates based on sampling times.
When evaluating resistances of isolates based on the presence or absence of inhibition zones, bacterial resistance frequencies above 90 % were recorded only against ceftazidime and cefuroxime, while resistance frequencies below 50 % were recorded against gentamicin, imipenem, oxytetracycline, rifampin, sulfonamides and tetracycline. Resistance frequency against gentamicin was determined to be 0 %. Using this method as a basis, no statistically significant differences were again observed in the antibiotic resistances of the isolates based on sampling times.
In conclusion, bacterial antibiotic resistance frequencies obtained through both evaluation methods indicate a potential risk for public health and ecosystem health associated with anthropogenic activity in the region, as shown by the values of antibiotic resistance frequencies. Therefore, it is of great importance to take necessary measures to monitor the further spread of bacterial antibiotic resistance in the Golden Horn and surrounding areas as a freshwater ecosystem demonstrating the local effects of global antibiotic distribution, within the framework of the "One Health" concept, considering human, animal, plant, and environmental health.