Kistik fibrozisli hastalardan izole edilen pseudomonas aeruginosa suşlarının biyofilm oluşumu ve tedavide kullanılan antibiyotikler ile ilişkisi
Biofilm formation of pseudomonas aeruginosa strains isolated from patients with cystic fibrosis and its relationship with antibiotics used in the treatment
Yazar: ZEYNEP GÜNGÖRDÜ DALAR
Danışman: PROF. DR. NEVRİYE GÖNÜLLÜ
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı / Mikrobiyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji = Infectious Diseases and Clinical Microbiology ; Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Antibiyotikler = Antibiotics ; Biyofilmler = Biofilms ; Kistik fibroz = Cystic fibrosis ; Mikrobiyal duyarlılık testleri = Microbial sensitivity tests ; Pseudomonas aeruginosa = Pseudomonas aeruginosa ; Tedavi = Treatment ; İlaçlara direnç = Drug resistance

Özet:
Kistik Fibrozis (KF), sindirim sistemi, endokrin ve solunum sistemi gibi birçok sistem ile ilişkili yüksek mortaliteye sahip beyaz ırkta sık görülen otozomal resesif genetik bir hastalıktır. Tekrarlayan pulmoner hastalık, morbidite ve mortalitenin en önemli nedenidir. KF hastalarında görülen P.aeruginosa'ya bağlı kronik solunum yolu enfeksiyonları, biyofilm oluşumu ile karakterize enfeksiyonlara en iyi örneklerden biridir. Akciğer enfeksiyonlarının önlenmesine veya tedavi edilmesine yönelik antimikrobiyal tedaviler hastaların yaşam sürelerinin artışında önemli rol oynamaktadır. Ancak, rutin in vitro antimikrobiyal duyarlılık testleri, sadece planktonik hücrelere ait duyarlılığı belirleyebilmekte, biyofilm varlığında ise yeterli olmamaktadır.
Çalışmamızda, KF'li hastaların solunum yolu örneklerinden izole edilen P.aeruginosa suşlarının biyofilm oluşumu, 96 kuyucuklu mikroplaklarda ve bu plağa uygun pegleri (çıkıntıları) içeren kapaklarla değerlendirilmiştir. Biyofilm oluşturan suşların, güncel tedavide kullanılan beta-laktam, aminoglikozid, makrolid, kinolon ve polimiksin grubu antibiyotiklere karşı planktonik hücrelerde sıvı mikrodilüsyon yöntemi ile minimum inhibitör konsantrasyonları (MİK) ve biyofilm ortamında minimum biyofilm eradikasyon konsantrasyonları (MBEK) belirlenmiştir. 
KF'li hastalardan izole edilen 110 P.aeruginosa suşunun 70'i (%64) mukoid koloni yapısında olup, non-mukoid suşlardan daha yüksek oranda olduğu saptanmıştır. Suşların 92 tanesi (%21'i zayıf, %36'sı orta, %27'si güçlü) biyofilm oluşturmuştur. Siprofloksin, amikasin, tobramisin ve azitromisin biyofilm üzerine en etkili antibiyotikler olarak belirlenmiştir. Seftazidim, meropenem, aztreonam, levofloksasin ve kolistine karşı suşların, biyofilm ortamında tamamen dirençli hale geldiği görülmüştür. Biyofilm ortamında tüm antibiyotiklerde antimikrobiyal direncin belirgin olarak arttığı belirlenmiştir (p<0,0001).
Sonuç olarak, izole edilen mikroorganizmanın biyofilm oluşturma özelliğinin belirlenmesi ve daha sonra bu dikkate alınarak antimikrobiyal duyarlılıklarının saptanması için MBEK değerlerinin belirlenmesinin tedavi başarısı açısından daha faydalı bir yaklaşım olacağı kanaatindeyiz.

Abstract:
Cystic Fibrosis (CF) is an autosomal recessive genetic disease frequently seen in the white race with high mortality associated with many systems such as the digestive, endocrine and respiratory systems. Recurrent pulmonary disease is the most important cause of morbidity and mortality. Chronic respiratory tract infections due to P.aeruginosa seen in CF patients are one of the best examples of infections characterized by biofilm formation. Antimicrobial treatments for the prevention or treatment of lung infections play an important role in increasing the life expectancy of patients. However, routine in vitro antimicrobial susceptibility tests can only determine the susceptibility of planktonic cells and are not sufficient in the presence of biofilms.
In our study, biofilm formation of P.aeruginosa strains isolated from respiratory tract samples of patients with CF, were evaluated in 96-well microplates and containing peg lids suitable for this plate. The minimum inhibitory concentrations (MIC) in planktonic cells and the minimum biofilm eradication concentrations (MBEC) on the biofilm formation were determined against the beta-lactam, aminoglycoside, macrolide, quinolone and polymyxin group antibiotics used in the current treatment of biofilm-forming strains.
From the 110 P.aeruginosa strains isolated from patients with CF, 70 (64%) of them have the mucoid colony structure, with a higher rate than non-mucoid strains. 92 of the strains (21% weak, 36% medium, 27% strong) formed a biofilm. Ciprofloxin, amikacin, tobramycin and azithromycin were determined as the most effective antibiotics on biofilms. It was observed that the strains became completely resistant on the biofilm formation against ceftazidime, meropenem, aztreonam, levofloxacin and colistin. It was determined that antimicrobial resistance increased significantly in all antibiotics in biofilms (p<0.0001).
As a result, we believe that determining the biofilm formation feature of the isolated microorganism and then determining the MBEC for the antimicrobial susceptibility of the isolated microorganism will be a more beneficial approach in terms of treatment success.