İn vitro kateter kilit yöntemiyle bazı farmakolojik ajanlarınstaphylococcus aureus biyofilmine etkinliklerinin değerlendirilmesi
The evaluation of the effectiveness of some pharmacological agentson staphylococcus aureus biofilm using the in vitro catheter lock method
Yazar: İLKNUR AKKUŞ
Danışman: PROF. DR. BİRGÜL KAÇMAZ
Kırıkkale Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji = Infectious Diseases and Clinical Microbiology

Özet:
Kateter ilişkili kan dolaşımı enfeksiyonlarının (KİKDE'nin) yönetimi, kateterin çıkarılması ve sistemik antibiyotik tedavisinden oluşmaktadır. Kateterin çekilemediği durumlarda ise antibiyotik kilit tedavisi gibi kurtarma yöntemleri uygulanabilmektedir. Kilit tedavisinde antibiyotik seçimi ise enfekte eden organizmanın antimikrobiyal duyarlılığı, kateterde kalma süresi ve bireysel faktörlere göre yapılmalıdır.
Bu çalışmada, metisilin duyarlı Staphylococcus aureus (MSSA) ATCC 25923 suşu ile in vitro bir kateter enfeksiyonu modelinde sefazolin, rifampisin, doksisiklin, etanol ve mukolitik bir ajan olan N-asetil sistein (NAC)'in antimikrobiyal kilit solüsyonu (AKS) olarak kullanılması ve Staphylococcus aureus biyofilmine etkinliklerinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır.
Çalışmada metisilin duyarlı Staphylococcus aureus ATCC 25923 laboratuvar suşu kullanılmıştır. Antimikrobiyal (sefazolin, rifampisin, doksisiklin, NAC, etanol) stok çözeltileri CLSI (The Clinical and Laboratory Standards Institute) önerileri doğrultusunda her deney öncesi ve antibiyotik kilit solüsyonu değişimi öncesi taze olarak hazırlanmıştır. Çalışmada kullanılan 3 lümenli poliüretan santral venöz kateterler 1'er cm parçalar halinde kesildikten sonra kateter yüzeylerinde in vitro biyofilm oluşturulmuştur. Beş günlük matür biyofilm oluşturulduktan sonra 24, 48, 72 ve 96 saat süreyle antimikrobiyal kilit solüsyonlarında bekletilmiş ve her günün sonunda biyofilm içerisindeki canlı bakteri sayısı koloni sayım yöntemi ile belirlenmiştir. Ayrıca kilit solüsyonlarının biyofilm üzerindeki fiziksel etkileri taramalı elektron mikroskopu ile değerlendirilmiştir.
Çalışmada kullanılan tüm antimikrobiyaller ilk günden itibaren biyofilm içerisindeki canlıbakteri sayısında pozitif kontrole göre anlamlı düzeyde azalma sağlamıştır.Sefazolin kilit solüsyonu ile ilk 3 gün, rifampisin kilit solüsyonu ile ilk 2 gün ve doksisiklin kilit solüsyonu ile ilk gün biyofilm içeriisnde canlı bakteri tespit edilirken etanol (%70 vol/vol), NAC (10 mg/ml) ve sefazolin+NAC (5 mg+10 mg/ml) kilit solüsyonları ile ilk günden itibaren biyofilm içerisinde canlı bakteri tespit edilmemiştir.
Sonuç olarak başta etanol ve NAC olmak üzere doksisiklinin de uygun konsantrasyonlarda ve yeterli sürelerde kullanıldığında kateteri çıkarılamayan hastalarda kateterin kurtarılmasında yüksek düzeyde etkili AKS'ler olabileceği gösterilmiştir. Sefazolin ve rifampisin ise daha uzun süreli uygulama ile (en az 3-4 gün) kateteri çıkarılamayan, başka bir ajanın kullanılamadığı MSSA ilişkili KİKDE'lerde AKT olarak kullanılabileceği saptanmıştır.

Abstract:
The management of catheter-related bloodstream infections (CRBSIs) consists of catheter removal and systemic antibiotic therapy. In cases where the catheter cannot be removed, salvage methods such as antibiotic lock therapy can be applied. The selection of antibiotics in lock therapy should be based on the antimicrobial susceptibility of the infecting organism, duration of catheter placement, and individual factors.
In this study, the aim was to evaluate the efficacy of cefazolin, rifampicin, doxycycline, ethanol, and N-acetylcysteine (NAC) as antimicrobial lock solutions (ALS) in an in vitro catheter infection model using methicillin-sensitive Staphylococcus aureus (MSSA) ATCC 25923 strain and their effectiveness against Staphylococcus aureus biofilm.
Methicillin-sensitive Staphylococcus aureus ATCC 25923 laboratory strain was used in the study. Antimicrobial (cefazolin, rifampicin, doxycycline, NAC, ethanol) stock solutions were prepared fresh before each experiment and before each change of antibiotic lock solution according to CLSI (The Clinical and Laboratory Standards Institute) recommendations. Three-lumen polyurethane central venous catheters used in the study were cut into 1 cm segments and in vitro biofilms were formed on the catheter surfaces. After five days of mature biofilm formation, they were incubated in antimicrobial lock solutions for 24, 48, 72, and 96 hours, and the number of live bacteria within the biofilm was determined at the end of each day using colony counting method. Additionally, the physical effects of lock solutions on biofilm were evaluated using scanning electron microscopy.
All antimicrobials used in the study resulted in a significant reduction in the number of live bacteria within the biofilm compared to the positive control from the first day. While live bacteria were detected within the biofilm with cefazolin lock solution for the first 3 days, with rifampicin lock solution for the first 2 days, and with doxycycline lock solution for the first day, ethanol (70% vol/vol), NAC (10 mg/ml), and cefazolin+NAC (5 mg+10 mg/ml) lock solutions did not show live bacteria within the biofilm from the first day.
In conclusion, ethanol and NAC, as well as doxycycline at appropriate concentrations and durations, have been shown to be highly effective ALSs in salvaging catheters in patients where the catheter cannot be removed. Cefazolin and rifampicin, with longer duration of application (at least 3-4 days), were found to be effective as ALT in CRBSIs associated with MSSA where the catheter cannot be removed and another agent cannot be used.