Kolistin dirençli acinetobacter baumannii sepsis modelinde mezenkimal kök hücre tedavisi ile kolistin- fosfomisin kombinasyonunun etkinliğinin araştırılması
Investigation of the efficiency of mesenchimal stem cell treatment and combination of collistine-phosphomyin in acinetobacter baumannii sepsis model with colistin-resistant
Yazar: FEYZA İZCİ ÇETİNKAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEYNEP TÜRE YÜCE
Erciyes Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Bakteriyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2022
Konu: Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji = Infectious Diseases and Clinical Microbiology
Dizin: Acinetobacter = Acinetobacter ; Acinetobacter baumannii = Acinetobacter baumannii ; Antibiyotikler = Antibiotics ; Fosfomisin = Fosfomycin ; Kolistin = Colistin ; Kök hücreler = Stem cells ; Sepsis = Sepsis ; İlaçlara direnç = Drug resistance ; İlaçlara direnç-mikrobiyal = Drug resistance-microbial

Özet:
Giriş ve Amaç: Sepsisin patogenezinde ve tedavisinde yıllar içinde yeni gelişmeler olmasına rağmen dünya çapında önde gelen ölüm nedenlerinden biridir. Çok ilaca dirençli suşların insidansının artması tedavi başarısızlığına neden olmaktadır. Kolistin dirençli Acinetobacter baumannii' nin etken olduğu enfeksiyonlarda belirgin bir tedavi protokolü bulunmamaktadır. Bu enfeksiyonlarda mortalite oranının yüksek olması nedeniyle kurtarma tedavilerine başvurulmaktadır. Mezenkimal kök hücre (MKH), sepsis üzerine immünomodülatör etkisi nedeni ile antibiyotik tedavisine destek olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada da kolistin dirençli A. baumannii ile oluşturulan deneysel sepsis modelinde antibiyotiğe destek olarak kullanılan MKH' lerin tedavideki etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır.
Yöntem: Çalışmada daha önce pnömosepsis tanısı ile takip edilen bir hastanın endotrekeal aspirat kültüründen izole edilerek saklanmakta olan kolistin dirençli A. baumannii izolatı intraperitoneal yolla farelere verilerek sepsis oluşturuldu. Deney hayvanları her grupta 10 fare olmak üzere 5 gruba ayrıldı. Çalışma grupları: Pozitif kontrol, negatif kontrol, MKH uygulanan grup, MKH+Kolistin (K)-Fosfomisin (F) uygulanan grup ve K-F uygulanan grup olarak belirlendi. İlk antibiyotik dozu bakteriyel inokülasyondan 3 saat sonra uygulandı. Kolistin 12 saatte bir ve fosfomisin 4 saatte bir uygulandı. MKH mikroorganizmanın inokülasyonundan 3 saat sonra ve sakrifiye edilmeyen fare gruplarına 24 saat sonra intraperitoneal yolla uygulandı. 24 saat sonra 5 fare ve 72 saat sonra da diğer 5 fare olmak üzere sakrifikasyon yapıldı. Sağ akciğer ve karaciğerin yarısından doku kültürü yapıldı ve bakteri yükü kob/g olarak hesaplandı. Sol akciğer, karaciğer dokusunun diğer yarısı ve her iki böbrek histopatolojik olarak değerlendirildi. İntrakardiak kan alınarak elde edilen fare serumlarından IL-6 ve CRP seviyeleri ELISA yöntemi ile hesaplandı.
Bulgular: Böbrek ve karaciğer dokularının histopatolojik hasar skorlamasında en düşük skor MKH-K-F grubunda iken K-F grubu da akciğer dokusunun histopatolojik hasar skorlamasında en düşük skora sahipti. Akciğer ve karaciğer doku kültürü bakteri yüklerinde sırasıyla pozitif kontrol (4.97± 2.53/ 5.47± 2.75), MKH (3.58± 2.60/ 3.80± 2.97), MKH-K-F (2.21± 1.96/ 2.52± 2.00) ve K-F (1.24± 1.66/ 1.03± 1.08) şeklinde azalma saptandı. Akciğer ve karaciğer dokusundaki bakteri yükleri pozitif kontrol grubunda MKH-K-F ve K-F gruplarına göre daha yüksekti (p=0.002, p<0.001). Diğer gruplar arsında anlamlı fark saptanmadı. MKH grubu akciğer ve karaciğer dokusunda iki kez MKH tedavisi verilen ve 72. saatte sakrifiye edilen grupta bakteriyel klirens daha yüksek saptandı (p= 0.008). MKH-K-F grubu karaciğer dokusunda iki kez MKH tedavisi verilen ve 72.saatte sakrifiye edilen grupta bakteriyel klirens daha yüksek saptandı (p=0.039). CRP ve IL-6 düzeyleri açısından gruplar arasında fark izlenmedi.
Sonuç: Kolistin dirençli A. baumannii sepsis modelinde kolistin-fosfomisin kombinasyonu uygulaması ile akciğerdeki histopatolojik hasar daha az izlenirken, akciğer ve karaciğerdeki bakteri yükünde de azalma gözlendi. Antibiyotik kombinasyonuna MKH uygulamasının da eklenmesi ile böbrek ve karaciğer dokusundaki histopatolojik hasardaki azalma daha da belirginleşti. Akciğer ve karaciğer bakteri yükleri arasında belirgin bir farklılık izlenmedi. Çalışmanın 72. saatinde sakrifiye edilen ve iki doz MKH uygulanan gruplarda bakteriyel klirensin daha da belirgin olduğu gözlendi. Kolistin dirençli A. baumannii sepsis tedavisinde kolistin-fosfomisin tedavisine MKH eklenmesi bakteriyel yükteki azalma ve histopatolojik hasarı engelleme açısından anlamlı olabilir. 
Bu çalışma Erciyes Üniversitesi Bilimsel Araştırma Proje Birimi tarafından desteklenmiştir (Proje No: TTU-2021-10624) 
Anahtar kelimeler: Acinetobacter baumannii, deneysel sepsis, fosfomisin kolistin direnci, kolistin, mezenkimal kök hücre.

Abstract:
Background: Sepsis is one of the major causes of death worldwide in spite of the fact that there have been new developments in the pathogenesis and treatment of sepsis over the years. The increase in the incidence of multidrug resistant strains is the most important cause of treatment failure. There is no specific treatment protocol for infections caused by colistin resistant Acinetobacter baumannii. Salvage treatments are applied in these infections due to the high mortality rate. Mesenchymal stem cell (MSC) is used as an adjunctive therapy to antibiotic therapy owing to its immunomodulatory effect on sepsis. In this study, it was aimed to investigate the effects of MSCs. In this study, it was aimed to investigate the effects of MSCs administered as an adjunct to antibiotic therapy in an experimental sepsis model developed with colistin resistant A. baumannii.
Method: Colistin resistant A. baumannii was isolated from the endotracheal aspirate culture of a patient who was followed up with the diagnosis of pneumosepsis, and sepsis was induced by intraperitoneal administration of the isolate to mice. The animals were divided into 5 groups, with 10 mice in each group. Experimental groups were determined as positive control, negative control, MSC, MSC+Colistin (C)-Fosfomycin (F) and K-F. The first dose of antibiotics was administered 3 hours after bacterial inoculation. Colistin was administered every 12 hours and fosfomycin every 4 hours. MSC was administered intraperitoneally 3 hours after the inoculation of the microorganism and 24 hours after to the non-sacrificed groups. Sacrification was performed in 5 mice after 24 hours and 5 mice after 72 hours. The right lung and half of the liver were quantitatively cultured, and the bacterial load was calculated as cfu/g. The left lung, the other half of the liver tissue and both kidneys were evaluated histopathologically. IL-6 and CRP levels were calculated by ELISA method from mouse sera obtained by taking intracardiac blood.
Results: In the histopathological scoring of kidney and liver tissues, the lowest score was in the MSC-C-F group, while the C-F group had the lowest score in lung tissue. Lung and liver tissue culture bacterial loads were decreased in the form of positive control (4.97± 2.53/ 5.47± 2.75), MSC(3.58± 2.60/ 3.80± 2.97), MSC-C-F (2.21± 1.96/ 2.52± 2.00)  and C-F (1.24± 1.66/ 1.03± 1.08), respectively. Bacterial loads in the lung and liver tissue were higher in the positive control group than in the MSC-C-F and C-F groups (p=0.002, p<0.001). There was no significant difference between the other groups. Bacterial clearance was found to be higher in the lung and liver tissue of the MSC group, which was treated twice and sacrificed at 72 hours (p= 0.008). Bacterial clearance was found to be higher in the liver tissue of the MSC-C-F group in which MSC treatment was given twice and in the group that was sacrificed at the 72nd hour (p=0.039). There was no difference between the groups in terms of CRP and IL-6 levels.
Conclusion: In colistin-resistant A. baumannii sepsis model, histopathological damage in the lung was observed less with colistin-fosfomycin combination treatment, and a decrease in the bacterial load in the lung and liver was detected. The histopathological improvement in kidney and liver tissue became more evident with the addition of MSC treatment to the antibiotic combination. No significant difference was observed between lung and liver bacterial loads. Bacterial clearance was observed to be more striking in the groups that were sacrificed at the 72nd hour of the study and treated with two doses of MSC. In the treatment of colistin-resistant A. baumannii sepsis, adding MSCs to colistin-fosfomycin treatment may be significant in terms of reducing bacterial load and preventing histopathological damage.
This study was supported by Erciyes University Scientific Research Unit (Proje No: TTU-2021-10624) 
Key words: Acinetobacter baumannii, colistin, colistin resistance, experimental sepsis, mesenchymal stem cell, fosfomycin