Diyabetik hastalarda bakterilerin fenotipik özellikleri
Fenotypic characteristics of bacteria in diabetic patients
Yazar: PELİN GENÇER ORUÇ
Danışman: DOÇ. DR. SERHAN SAKARYA
Adnan Menderes Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Enfeksiyon Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2010
Konu: Klinik Bakteriyoloji ve Enfeksiyon Hastalıkları = Clinical Microbiology and Infectious Diseases
Dizin: Bakteriler = Bacteria ; Biyofilmler = Biofilms ; Diabetes mellitus = Diabetes mellitus ; Enfeksiyon = Infection ; Fenotip = Phenotype

Özet:
Giriş: Biyofilmler irreversibl olarak herhangi bir yüzeye, ara yüzeye veya birbirlerine bağlı mikrobiyal topluluklardır. Biyofilm oluşturan mikroorganizmaların adhezyon yetenekleri, virulansı ve biyofilm oluşumu ile konak savunmasından kaçması ve antibiyotiklerin etkilerinden korunması, biyofilm infeksiyonları ile mücadelede yeni ve etkili yöntemlerin gerekliliğini ortaya koymaktadır.Amaç: Diyabetik hastalar pek çok faktöre bağlı olarak infeksiyonlara daha yatkındırlar. Özellikle bazı yumuşak doku infeksiyonları (nekrotizan fasciit, fournier gangreni gibi), S. aureus ve Gram-negatif bakteri pnömoniler ve asemptomatik bakteriüri sıklığı diyabetik olmayanlara göre artmıştır. Tüm bunların oluşumunda diyabetik hastaların savunma sistemlerindeki yetersizliklerin yanı sıra endotel fonksiyon bozuklukları ve bakterinin farklı ortamlarda yaşama özelliklerinin etkili olduğuna dair veriler mevcuttur. Diyabetik hastalarda değişen gliseminin bakteri direnç, biyofilm oluşumu ve diğer virülan faktörlerde değişiklikler oluşturabileceği düşünülmüştür. Bu hipotezden yola çıkarak çalışmamızda diyabetik olan ve diyabetik olmayan hastalardan izole edilen aynı türdeki bakterilerin; biyofilm oluşturma, virülans faktörleri ve direnç farklılıklarının araştırılması amaçlanmıştır.Gereç ve Yöntem: Çalışmada, diyabetik olan ve diyabetik olmayan hastaların idrar ve yara yeri örneklerinden izole edilen toplam 100 adet Eschericha coli suşu kullanıldı. Biyofilm faktörün belirlenmesinde kantitatif mikrodilüsyon plak yöntemi, p-pili ve tip 1 fimbria varlığının tespitinde hemaglütinasyon yöntemi kullanıldı. Kantitatif mikrodilüsyon plak yönteminde 595 nm dalga boyunda mikroplak okuyucuda (Thermo Multiscan Spectro) optik dansitesi 0,8' den büyük olan izolatların biyofilm oluşturduğu kabul edildi. Bakteri fimbria tespitinde her bir bakteri için % 2,5 ? -methyl-D-mannoside varlığında ve % 2,5 ? -methyl-D-mannoside yokluğunda koyun eritrositleri ile hemaglütinasyon verenlerde p-fimria olduğu, % 2,5 ? -methyl-D-mannoside varlığında kobay eritrositleri ile hemaglütinasyon vermeyip % 2,5 ? -methyl-D-mannoside yokluğunda hemaglütinasyon verenlerde tip 1 fimria olduğu sonucuna varıldı. İzolatların antibiyotik duyarlılıkları Clinical and Laboratory Standarts Institude (CLSI) kılavuzuna uygun olarak Kirby- Bauer disk difüzyon yöntemi ile belirlendi. Çalışmada tanımlayıcı verilerde sayı ve yüzde, gruplar arası karşılaştırmalarda ise Chi-square (ki-kare) testi uygulandı. Verilerin analizinde SPSS 14.0 bilgisayar programı kullanıldı. İstatistiksel analiz için p ? 0.05 istatistiksel anlamlılık düzeyi olarak kabul edildi.Bulgular: Çalışmanın sonunda diyabetik olan ve olmayan hastalardan izole edilen E. coli suşları, biyofilm oluşturma, virulans faktörleri ve antibiyotik dirençleri incelendiğinde; diyabetik grupta biyofilm oluşum yüzdesi diyabetik olmayan gruba göre iki kat fazla saptandı ancak bu sonuç istatistiksel olarak anlamlı bulunmadı. Diyabetik hastalarda tip 1 fimbria ekspresyonu % 12,2 oranında daha yüksek yüzde saptandıysa da bu değer de istatistiksel olarak anlamlı bulunmadı. Biyofilm oluşturma özelliği ile antibiyotik dirençleri arasındaki ilişkiye bakıldığında biyofilm oluşturan bakterilerin antibiyotik direncinin daha fazla olduğu gözlenirken, bu sonuç istatistiksel olarak anlamlı bulunmadı. Çalışmamıza dahil edilen biyofilm oluşturan bakterilerin ampisilin, amoksisilin/klavulanik asit, siprofloksasin ve ko-trimaksazol direncinin biyofilm oluşturmayan bakterilerden daha fazla olduğu gözlendi.Sonuç: Bu tez çalışmasında diyabetik olan ve diyabetik olmayan hastalardan izole edilen aynı türdeki bakterilerin; biyofilm oluşturma, virülans faktörleri ve direnç farklılıklarının araştırılması amaçlanmıştır. İstatistiksel olarak anlamlı olmasa da diyabetik izolatlarda daha fazla biyofilm oluşumu, daha fazla tip 1 fimbria ekspresyonu, biyofilm oluşturan izolatlarda daha fazla ampisilin, amoksisilin/klavulanik asit, siprofloksasin ve ko-trimaksazol direnci saptanmıştır. Bu sonuç, diyabetik hastalarda altta yatan infeksiyona yatkınlık mekanizmaları ile biyofilm oluşum patogenezinin anlaşılmasıyla birlikte bu hastaların infeksiyöz hastalıklarının takip ve yeni tedavi modalitelerinin geliştirilmesine yardımcı olacaktır. Ancak bu konuda karşılaştırmalı daha çok çalışmaya gereksinim vardır. Ayrıca çalışmamız diyabetik ve diyabetik olmayan hastaların örneklerinden izole edilen E. coli' lerin biyofilm oluşturma, fimbria yapısı, bu özelliklerin idrar ve yara yeri kültürlerine göre karşılaştırılması yanında aynı suşların antibiyotik direnci ve tüm virulans faktörlerinin birbirleriyle ilişkileri gibi özelliklerinin topluca incelendiği ilk çalışma niteliğindedir.Anahtar kelimeler: diyabet, biyofilm, infeksiyonİletişim Adresi: Dr. Pelin Gençer OruçAdnan Menderes Üniversitesi Tıp Fakültesiİnfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji Anabilim DalıAYDINpgencer@hotmail.com

Abstract:
Introduction: Biofilms are microbially derived sessile community characterized by cells that are irreversibly attached to a substratum or interface or to each other. They embedded in a matrix of extracellular polymeric substances that they have produced, and exhibit an altered phenotype with respect to growth rate and gene transcription.Aim: Diabetes mellitus is one of the oldest diseases known to mankind. Diabetic patients tend to have infections due to many factors. Expecially, prevelance of some of soft tissue infections, (necrotizing fasciitis, fournier gangren etc.), Staphylococcus aureus and Gram-negative pneumoniae and asymtomatic bacteriuria are increased than non-diabetic patients. In these events, there are data about defects in diabetic patients? immun system with endotel dysfunction and the surviving properties of the bacteria in different conditions. It is thought that in diabetic patients altering values of glisemia triggers the antibiotic resistance, biofilm production and the other virulan characteristics of bacteria. From this point, in our study we purposed to find differences between biofilm production, virulance factors and antibiotic resistance of same species of bacteria isolated from diabetic and non-diabetic patients.Material and Methods: In this study we examined 100 Escherichia coli obtained from urine and wound cultures of diabetic and non-diabetic patients. The slime production, type1 and p-pili expression of all strains were studied by quantitative microdilution plate method and hemagglütitation method respectively. The antibiotic susceptibility of strains was determined by disc diffusion method as recommended by CLSI. In quantitative microdilution plate method optical density (OD) of well content was determined at 595 nm (OD595) using a microplate reader and strains which? optical density was greater than 0,8 were considered as slime positive. To detect p-pili of the bacteria, the heamgglutitation with sheep erythrocytes in either existence or absence of % 2,5 ? -Methyl-D-mannoside was observed for each strain. The dishaemgglutitation with guinea erythrocytes in existence of % 2,5 ? -methyl-D-mannoside % 2,5 ? -Methyl-D-mannoside and heamgglutitation with absence of % 2,5 ? -Methyl-D-mannoside pointed the type 1 fimbria production of the strain. The antibiotic susceptibility of strains was determined by Kirby- Bauer disk diffusion method as recommended by Clinical and Laboratory Standarts İnstitude (CLSI).Results: At the end of the study, the biofilm production, virulance factors and antibiotic resistance of E. coli strains which isolated from diabetic and non-diabetic patients were investigated and; in diabetic group slime formation was two times higher than non-diabetic group but this result was statistically not significant.Type 1 fimbria expression in diabetic strains was also % 12,2 higher than the non-diabetic strains but this value was statistically not significant either. In correlation between slime forming and antibiotic resistance; antibiotic resistance in slime-forming E. coli was greater than non-slime forming E. coli group but this was statistically not significant. Antibiotic resistance to ampicillin, amoxicillin/clavulanate, ciprofloxacin and co-trimoxazole in slime-forming E. coli strains was greater than non-slime-forming group.Conclusion: In this study we purposed to find differences between biofilm production, virulance factors and antibiotic resistance of same species of bacteria isolated from diabetic and non-diabetic patients. Although, the results were statistically not significant, in diabetic group the greater biofilm production, type 1 fimbria expression and in slime-forming group the greater antibiotic resistance to ampicillin, amoxicillin/clavulanate, ciprofloxacin and co-trimoxazole were observed. These results would assist to develop the follow-up and new treatment modalities of diabetic patients by way of understanding the underlying predisposition mechanisms of infections and pathogenesis of biofilm production. However, numerous comparative studies are required in this subject. Furthermore, our study is the first research which includes the slime production, fimbria expression and the distribution of these findings according to urine and wound cultures beside with antibiotic resistance and the relationships between these virulence factors of E. coli strains obtained from diabetic and non-diabetic patients.Key words: diabetes, biofilm, infection