Monomikrobiyal ve karma-tür biyofilm oluşumu üzerine antimikrobiyal ajanların sinerjik etkilerinin araştırılması
Investigation of synergistic effects of antimicrobial agents on monomicrobial and mixed-species biofilm formation
Yazar: DUYGU ŞİMŞEK
Danışman: PROF. DR. NURTEN ALTANLAR
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Antienfektif ajanlar = Anti infective agents ; Biyofilmler = Biofilms ; Enterococcus faecalis = Enterococcus faecalis ; Farmasötik teknoloji = Technology-pharmaceutical ; Kateterizasyon = Catheterization ; Klebsiella pneumoniae = Klebsiella pneumoniae ; Metabolomikler = Metabolomics ; Çapraz enfeksiyon = Cross infection ; Üriner sistem enfeksiyonları = Urinary tract infections

Özet:
Doğada, insan müdahalesinin olduğu yerlerde varlığını sürdüren mikroorganizmaların konakçılarıyla ilişkili oluşturdukları biyofilmler, enfeksiyonların yaklaşık %65-80' inden sorumlu tutulmaktadır. Nozokomiyal enfeksiyonlar arasında kateter ilişkili üriner sistem enfeksiyonları en sık rastlanan gruptur ve grup içinde karma-tür oranı %80'in üzerindedir. Çalışmamızda K.  pneumoniae ve E. faecalis  türlerinin karma-tür biyofilm içindeki metabolik etkileşimleri ve seçilen  antibiyotiklerin (ampisilin, siprofloksasin ve imipenem) bazı bitki kökenli doğal maddelerle (kuersetin, kurkumin, ögenol, sinnemaldehit ve timol) kombinasyonunun bu biyofilme etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla, nefroloji kliniğinde yatan kateterize hastalardan rutin muayenede alınan örneklerden E. faecalis ve K. pneumoniae izolatları toplanmış, direnç profilleri çıkarılmış, biyofilm kapasiteleri belirlenmiştir. Aralarından seçilen 3'er klinik izolat ile, E. faecalis ATCC 29212 ve K. pneumoniae ATCC 13883 deneylere dahil edilmiştir.  Monomikrobiyal ve karma-tür kültürlerde MİK değerleri belirlenmiş, kombinasyon çalışmaları yürütülmüştür. Ardından sinerjik veya aditif etki gözlenen kombinasyonlar tespit edilerek, bunların sub-MİK konsantrasyonlarında hem zamana bağlı ölüm grafikleri çıkarılmış, hem de biyofilm oluşumunun önlenimi test edilmiştir. Biyofilm oluşumunu azalttığı gözlemlenen kombinasyonlar için SEM görüntüleri alınarak sonuçlar desteklenmiştir. Ayrıca,  süpernatantın antimikrobiyal ve antibiyofilm etkisi, uçucu metabolitlerin antibiyofilm etkisi ve GS-MS ile hedeflendirilmemiş metabolomik analizle laktik asitin karma-tür biyofilme etkisi araştırılmıştır. Kombinasyonların çalışmalarında etki düzeyi en yüksek grupta ögenolün her üç antibiyotikle kombinasyonları yer almış; ampisilin+sinnemaldehit, ampisilin+ögenol, siprofloksasin+sinnemaldehit, imipenem+sinnemaldehit, imipenem+ögenol kombinasyonlarının biyofilm kapasitesini düşürebildiği gözlenmiştir. Süpernatantların ve uçucu bileşenlerin antimikrobiyal ve antibiyofilm etkilerinin olmadığı, besiortamının laktik asit üretim miktarını etkilediği anlaşılmıştır. Elde edilen verilerin K. pneumoniae ve E. faecalis  karma-tür biyofilm  içindeki metabolik etkileşimlerinin aydınlatılmasına ve bu biyofilmin oluşumunu önlemek için alternatif antibiyofilm ajanı/ajan kombinasyonu belirlemeye katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Biofilms, which are formed in relation to their hosts by microorganisms that exist in nature, are held responsible for approximately 65-80% of infections.CAUTI are the most common group among nosocomial infections, and the mixed-species ratio within the group is over 80%.In our study, the metabolic interactions of K.pneumoniae and E.faecalis in biofilm and the effects of the combination of selected antibiotics (ampicillin, ciprofloxacin, imipenem) with some plant-derived substances (quercetin, curcumin, eugenol, cinnemaldehyde, thymol) on this biofilm were investigated.Isolates were collected from the samples routinely examined catheterized patients in nephrology clinic, their resistance profiles and biofilm capacities were determined. E.faecalis ATCC 29212 and K.pneumoniae ATCC 13883 were included in the experiments with 3 selected clinical isolates.MIC values were determined in monomicrobial and mixed-species cultures, combination studies were carried out, time-kill graphs were drawn, the inhibition of biofilm formation was tested and the results were supported by SEM images.The antimicrobial and antibiofilm effect of the supernatant and volatile metabolites and the effect of lactic acid on mixed-species biofilm by non-targeted metabolomic analysis with GS-MS were investigated.Combinations of eugenol with antibiotics were found most effective combination; the biofilm capacities were reduced by ampicillin+cinnemaldehyde, ampicillin+eugenol, ciprofloxacin+cinnemaldehyde, imipenem+cinnemaldehyde, imipenem+eugenol combinations.The supernatants and volatile components didn't have inhibition activity, the medium affected the amount of lactic acid production.It is thought that the obtained data will contribute to the elucidation of metabolic interactions in K.pneumoniae and E.faecalis mixed-species biofilm and to determine alternative antibiofilm agent/agent combination to prevent the formation of this biofilm.