Bağdat ilinde yara ve yanık enfeksiyonu olan hastalardan izole edilen Pseudomonas aeruginosa'nın moleküler ve immünolojik çalışması
Molecular and immunological study of Pseudomonas aeruginosa isolated from wound and burn infected patients in Baghdad government
Yazar: MOHAMMAD ABDALJABBAR AHMED AHMED
Danışman: DOÇ. DR. MELDA DÖLARSLAN ; PROF. DR. AMRAN MEZHER LAWAS
Çankırı Karatekin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Pseudomonas aeruginosa, bağışıklık sistemi zayıflamış bireyleri, özellikle de ciddi yanık, 
yara enfeksiyonu ve benzeri rahatsızlıkları olanları fırsatçı bir şekilde enfekte eden 
önemli bir bakteridir. Çeşitli ilaçlara karşı dirençli olduğu bilinmektedir. Bu bakteriler 
olumsuz çevresel koşullarına karşı yüksek derecede toleransa sahiptir ve oldukça geniş 
bir sıcaklık spektrumuna dayanabilir. Çeşitli dezenfektanlara ve antibiyotiklere karşı 
doğal direncine ek olarak, bu organizma direnç kazandıran genler ve bakteri popülasyonu 
büyüdükçe hastalığa neden olma ve enfeksiyon başlatma potansiyelini artıran diğer 
değişkenleri edinme kapasitesine sahiptir. Yanıklar ve yaralar, bütüncül sisteme nüfuz 
eden, bağışıklık sistemini zayıflatan, hastanede kalış süresini uzatan ve nihayetinde 
hastanedeyken enfeksiyon kapma olasılığını artıran, deride meydana gelen ciddi 
travmatik yaralanmalar olarak tanımlanmaktadır. Yanık ve yara enfeksiyonları genellikle 
sistemik antibiyotiklerin tedbirsizce uygulanması sonucunda sepsise ve ölümlere yol 
açabilir. Cerrahi debridman ve deri grefti gibi müdahaleler, toplumda çoklu ilaca dirençli 
Pseudomonas aeruginosa'nın yerleşmesi için ideal koşullar yaratmaktadır. Bu durum, 
tedavi seçeneklerinin kısıtlı olması üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bakterinin 
patojenitesi tamamen virülans faktörlerine bağlıdır ve bunlar akut ve kronik enfeksiyonla 
ilişkili bileşenler olarak kategorize edilebilir. Birçok çalışma, belirli virülans faktörlerinin 
Pseudomonas aeruginosa enfeksiyonlarında, özellikle de yanık ve yara enfeksiyonlarında 
önemli bir rol oynadığını göstermiştir. Bu çalışma, Irak'ın başkenti Bağdat'taki çeşitli 
hastanelere başvuran 250 yanık ve yara enfeksiyonu hastasını kapsamaktadır. Ayrıca, 
immünolojik açıdan kontrol amacıyla 76 sağlıklı kişiden oluşan bir kontrol grubu da 
çalışmaya dahil edilmiştir. İzolatlar, bir dizi biyokimyasal testin yanı sıra kanlı ve 
MacConkey agar kullanılarak ekilmiş ve tanımlanmıştır. Doğrulayıcı tanıyı ve antibiyotik 
direnç profilini belirlemek için VITEK-2 kompakt sistemi kullanılmıştır. İzolatların 
biyofilm oluşturma kapasitesi kantitatif Mikrotitre plakası tekniği ile test edilmiştir. Tüm 
virülans genlerini tanımlamak için konvansiyonel polimeraz zincir reaksiyonu 
gerçekleştirilmiştir. Hem enfekte hem de sağlıklı kontrol gruplarında interlökin -1 ve 
22'nin kan miktarını değerlendirmek için enzime bağlı immünosorbent test yöntemi 
kullanılmıştır. Yaşa bağlı olarak, en yüksek bakteri izolat sıklığı %32,9 ile 15-30 yaş 
grubundan elde edilirken, bunu %26,3 ile 31-50 yaş grubu, %19,7 ile 51-70 yaş grubu ve 
%14,5 ile >70 yaş grubu izlemiştir. En düşük bakteri sıklığı %6,6 ile <15 yaş grubundan 
elde edilirken, cinsiyete göre bakıldığında kadınlarda (%60,5) erkeklere (%39,5) kıyasla 
daha yüksek sıklık görülmüştür. Yanık örneklerinden toplanan bakteriyel izolatlar 
(%51,3), yaralardan toplanan bakteriyel izolatlara (%48,7) kıyasla daha yüksektir. 76 
bakteri izolatının %46,1'i güçlü biyofilm oluşturma kapasitesine, %27,6'sı orta düzeyde 
biyofilm oluşturma kapasitesine ve %18,4'ü zayıf biyofilm oluşturma kapasitesine 
sahiptir. Buna karşılık, %7,9'u biyofilm oluşturma yeteneğine sahip değildir. Bakteri 
izolatları arasında en yüksek direnç oranı Sefotaksim'e (%78,95) karşı görülürken, bunu 
Norfloksasin (%69,74) izlemiştir. Orta direnç oranı Sefepim'e (%51,32) karşı olup, bunu 
Seftazidin (%50) ve Piprasilin-Tazobaktam (%48,68) takip etmiştir. Buna karşılık, en 
düşük direnç oranı sırasıyla Siprofloksasin (%39,47), Gentamisin (%36,84), İmipenem 
ve Meropenem (%35,53)'dir. Ayrıca, en düşük direnç oranı Amikasin'e (%34,21) karşı 
görülmüştür. Bakteri izolatları arasında virülans geni prevalansı yüksek olup algD 
(%90,79), plcH (%59), plcN (%76,32), LasB (%77,63) ve exoS (%73,68) olarak 
sıralanmıştır. İmmünolojik açıdan, P. aeruginosa ile enfekte hastaların ortalama IL-1 ve 
IL-22 serum seviyeleri (sırasıyla 5,235±1,160 ve 30,93±4,289 pg/mL) kontrol grubuna 
(sırasıyla 3,838±1,050 ve 23,39±4.243 pg/mL) göre daha yüksektir. Ayrıca, IL-1 ve 
IL22 serum düzeyleri açısından her iki çalışma grubu arasında istatistiksel olarak anlamlı 
bir fark vardır (p değeri<0,0001). Sonuç olarak, Pseudomonas aeruginosa bakterisi 
hastane enfeksiyonlarında, özellikle de yanık ve yara vakalarında benzersiz bir rol 
oynamaktadır. Bunun nedeni, antibiyotiklere karşı geniş bir direnç yelpazesi 
göstermeleri, ayrıca biyofilm oluşturma kapasiteleri ve enfeksiyonu şiddetlendirmelerine 
ve tedavisini zorlaştırmalarına olanak tanıyan çok sayıda virülans genine sahip 
olmalarıdır. Araştırma ayrıca bağışıklık tepkisinin bakteriyel enfeksiyonların 
patojenitesini azaltmada kayda değer bir rol oynadığını göstermiştir. Bunun nedeni, 
bağışıklık tepkisinin, yüksek düzeyde virülans ve ilaçlara direnç gösteren izolatların 
üstesinden gelmede yardımcı olan bir teknik olarak kullanılabilmesidir

Abstract:
Pseudomonas aeruginosa is an important bacterium that opportunistically infects 
individuals with weakened immune systems, especially those with severe burns, wound 
infections and similar conditions. It is known to be resistant to various drugs. These 
bacteria have a high degree of tolerance to unfavorable environmental conditions and can 
withstand a wide spectrum of temperatures. In addition to its natural resistance to various 
disinfectants and antibiotics, this organism has the capacity to acquire genes that confer 
resistance and other variants that increase the potential to cause disease and initiate 
infection as the bacterial population grows. Burns and wounds are defined as serious 
traumatic injuries to the skin that penetrate the integumentary system, weaken the 
immune system, prolong hospitalization and ultimately increase the likelihood of 
infection while in hospital. Burn and wound infections can lead to sepsis and death, often 
because of imprudent administration of systemic antibiotics. Interventions such as 
surgical debridement and skin grafting create ideal conditions for the establishment of 
multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa in the community. This has a significant 
impact on the limited treatment options. The pathogenicity of the bacterium is entirely 
dependent on virulence factors, which can be categorized into components associated 
with acute and chronic infection. Many studies have shown that certain virulence factors 
play an important role in Pseudomonas aeruginosa infections, especially in burn and 
wound infections. This study included 250 patients with burn and wound infections 
admitted to various hospitals in Baghdad, Iraq. In addition, a control group of 76 healthy 
individuals was also included for immunological control. Isolates were cultured and 
identified using blood and MacConkey agar as well as a series of biochemical tests. The 
VITEK-2 compact system was used to determine the confirmatory diagnosis and 
antibiotic resistance profile. The biofilm forming capacity of the isolates was tested by 
quantitative Microtiter plate technique. Conventional polymerase chain reaction was 
performed to identify all virulence genes. Enzyme-linked immunosorbent assay method 
was used to evaluate blood levels of interleukins -1 and 22 in both infected and healthy 
control groups. The highest frequency of bacterial isolates was obtained from 15-30 age 
group with 32.9%, followed by 31-50 age group with 26.3%, 51-70 age group with 19.7% 
and >70 age group with 14.5%. The lowest bacterial frequency was obtained from the 
<15 age group with 6.6%, and when analyzed by gender, a higher frequency was observed 
in females (60.5%) compared to males (39.5%). Bacterial isolates collected from burn 
samples (51.3%) were higher than bacterial isolates collected from wounds (48.7%). Of 
the 76 bacterial isolates, 46.1% had strong biofilm forming capacity, 27.6% had moderate 
biofilm forming capacity and 18.4% had weak biofilm forming capacity. On the other 
hand, 7.9% were not capable of biofilm formation. The highest resistance rate among 
bacterial isolates was observed against Cefotaxime (78.95%), followed by Norfloxacin 
(69.74%). The medium resistance rate was observed against Cefepime (51.32%), 
followed by Ceftazidime (50%) and Piprasilin-Tazobactam (48.68%). On the other hand, 
the lowest resistance rates were to Ciprofloxacin (39.47%), Gentamicin (36.84%), 
Imipenem and Meropenem (35.53%), respectively. In addition, the lowest resistance rate 
was observed against Amikacin (34.21%). The prevalence of virulence genes among the 
bacterial isolates was high and ranked as algD (90.79%), plcH (59%), plcN (76.32%), 
LasB (77.63%) and exoS (73.68%). In immunological terms, the mean IL-1 and IL-22 
serum levels of the patients infected with P. aeruginosa (5.235±1.160 and 30.93±4.289 
pg/mL, respectively) were higher than the control group (3.838±1.050 and 23.39±4.243 
pg/mL, respectively). In addition, there was a statistically significant difference between 
both study groups in terms of IL-1 and IL-22 serum levels (p value<0.0001). In 
conclusion, the bacterium Pseudomonas aeruginosa plays a unique role in nosocomial 
infections, especially in burn and wound cases. This is because they show a wide 
spectrum of resistance to antibiotics, as well as their capacity to form biofilms and possess 
many virulence genes that allow them to exacerbate infection and make it difficult to 
treat. Research has also shown that the immune response plays a notable role in reducing 
the pathogenicity of bacterial infections. This is because the immune response can be used 
as a technique to help overcome isolates that show high levels of virulence and resistance 
to drugs.