Dirençli escherichia coli eliminasyonu için yeni antimikrobiyal kombinasyonların araştırılması
Investigation of new antimicrobial combinations for the elimination of resistant escherichia coli
Yazar: PINAR ŞAHİNTÜRK
Danışman: DOÇ. DR. MURAT CENGİZ
Uludağ Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmakoloji ve Toksikoloji (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı / Farmakoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Veteriner Hekimliği = Veterinary Medicine
Dizin: Antibiyotikler-kombine = Antibiotics-combined ; Antienfektif ajanlar = Anti infective agents ; Escherichia coli = Escherichia coli ; Fenotip = Phenotype ; İlaçlara direnç = Drug resistance ; İlaçlara direnç-mikrobiyal = Drug resistance-microbial ; İlaçlara direnç-çoklu = Drug resistance-multiple

Özet:
DİRENÇLİ Escherichia coli ELİMİNASYONU İÇİN YENİ ANTİMİKROBİYAL KOMBİNASYONLARIN ARAŞTIRILMASI


Bu çalışma, Escherichia coli (E. coli)'de direnç gelişiminin önlenmesi için yeni antimikrobiyal kombinasyonların araştırılması ve farmakodinamik (PD) etkinliklerinin değerlendirilmesi amacıyla gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda, kombinasyon terapisinin etkinliğini arttırmak için, öncelikle florokinolon direnci ve çoklu ilaç direncinin (MDR) fenotipik ve moleküler karakterizasyonuna odaklanılmıştır. 

Sağlıklı ve hasta hayvanlardan toplanan 25 izolat ve 2 kontrol suşu (E. coli ATCC 25922 ve E. coli AG100) kullanıldı. İzolatların direnç profili, 19 bileşik kullanılarak mikrodilüsyon yöntemi ile belirlendi. MDR'ın moleküler karakterizasyonu için kinolon direnci belirleyici bölge (QRDR) mutasyonları ile plazmid aracılı kinolon direnç (PMQR) genleri tespit edildi ve geri çıkartım pompası etkinliği değerlendirildi. Antimikrobiyal bileşikler arasındaki etkileşimin belirlenmesi için checkerboard yöntemi ile zamana bağlı doz-yanıt deneyleri ve etkin bulunan kombinasyonların FD parametrelerinin belirlenmesi için ise minimum bakterisidal konsantrasyon (MBK), mutant önleyici konsantrasyon (MÖK), post antibiyotik etki (PAE) ve post antibiyotik sub-MİK etki (PA-SME) testleri kullanıldı. 

E. coli izolatlarında %66 düzeyde florokinolon direnci, %88 düzeyde ise MDR fenotipi belirlendi. E. coli'de florokinolon direncinden gyrA ve parC genlerindeki mutasyonların ve oqxB geninin, MDR'dan ise MDR ile ilişkilendirilen genlerdeki ekspresyon değişikliklerinin sorumlu olduğu tespit edildi. Direnç mekanizmalarının, antimikrobiyal bileşiklerin MİK, MBK ve MÖK düzeylerinde artışa neden olduğu ancak, antimikrobiyal bileşikler arasındaki sinerjizmanın ve PAE ile PA-SME sürelerinin direnç mekanizmalarından bağımsız olduğu belirlendi.  

Seftiofur+danofloksasin (%100), seftiofur+gentamisin (%100), seftriakson+kolistin (%66) ve danofloksasin+kolistin (%66) kombinasyonlarının, MDR E. coli'ye karşı sinerjistik etkili olduğu ve kombinasyon terapisinin, monoterapiye göre MBK ile MÖK açısından avantaj sağladığı tespit edildi. MBK, MÖK ve PAE ile PA-SME süreleri dikkate alınarak daha düşük konsantrasyonlarda, daha uzun aralıklarla uygulandığında bile etkin olan kombinasyonların, E. coli'de direnç gelişimini yüksek düzeyde önleme potansiyeline sahip olduğu belirlendi.



Anahtar kelimeler: MDR, E. coli, antimikrobiyal kombinasyon

Abstract:
NEW ANTIMICROBIAL COMBINATIONS FOR THE ELIMINATION OF RESISTANT Escherichia coli

This study was conducted to assessment of novel antimicrobial combinations and its pharmacodynamic (PD) parameters to prevent antimicrobial resistance in Escherichia coli (E. coli). The focus was primarily on the phenotypic and molecular characterization of fluoroquinolone resistance and multidrug resistance (MDR) to enhance the effectiveness of combination therapy. 

Twenty five E. coli strains isolated from healthy and sick animals and 2 control strains (E. coli ATCC 25922 and E. coli AG100) were used in this study. The resistance profile of the isolates was determined by microdilution method using 19 antimicrobial agents. Quinolone resistance determining region (QRDR) mutations and plasmid-mediated quinolone resistance (PMQR) genes were identified and the efflux pump activity was evaluated to molecular characterization of MDR. The interactions between antimicrobial agents were assessed by checkerboard test and time-kill assays. The minimum bactericidal concentration (MBC), mutant prevention concentration (MPC), post antibiotic effect (PAE) and post antibiotic sub-MIC effect (PA-SME) tests were performed to determine PD parameters of antimicrobial combinations. 

Fluoroquinolone resistance and MDR phenotype were detected in 66% and 88% of E. coli isolates, respectively. It was determined that the mutations in the gyrA and parC genes, and the presence of oqxB gene were responsible for fluoroquinolone resistance in E. coli. MDR was mainly related to the alteration of expression levels in genes associated with MDR. Although the resistance determinants increased the MIC, MBC and MPC levels of antimicrobial agents, synergism between antimicrobial agents and the duration of PAE and PA-SME were independent of resistance mechanisms. 

The combinations of ceftiofur+danofloxacin (100%), ceftiofur+gentamicin (100%), ceftriaxone+colistin (66%), and danofloxacin+colistin (66%) showed synergy against MDR E. coli isolates. E. coli isolates displayed a reduced MBC and MPC in combinations relative to the individual antimicrobial MBCs and MPCs. These antimicrobial combinations may provide an effective therapy at lower concentrations, even at longer intervals against resistant E. coli by consideration of MBC, MPC, PAE and PA-SME.



Keywords: MDR, E. coli, antimicrobial combination