Marmara denizi'nde bazı marinalarda bakteriyel dirençlilik düzeylerinin araştırılması
Investigation of the levels of resistant bacteria in some marinas of the sea of Marmara
Yazar: MERYEM ÖZTAŞ
Danışman: PROF. DR. GÜLŞEN ALTUĞ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Deniz ve İçsu Kaynakları Yönetimi Ana Bilim Dalı / Deniz Biyolojisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Deniz Bilimleri = Marine Science ; Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Antibiyotik dirençliliği =   ; Koliform bakteriler =   ; Sucul bakteriler = Aquatic bacteria

Özet:
Marinalar sahip oldukları farklı çevresel etkiler nedeniyle bakteriyolojik çalışmalar için özel ekosistemlerdir. Bu nedenle Marmara Denizi'nde bugüne kadar yapılan bakteriyolojik çalışmalara marina biyocoğrafyası kapsamında veri sağlamak önem taşımaktadır. Bu çalışmada, Marmara Denizi'nde seçilen dört marinada deniz suyundan izole edilen bakteri izolatlarının bazı antibiyotik türevleri, ağır metal tuzları ve petrol hidrokarbonlarına dirençlilik frekansları belirlenerek bakteri kaynaklı olası risklerin tespiti ve izolatların biyolojik potansiyelleri konusunda marina ekosistemine yönelik detaylı ilk bakteriyolojik veriye ulaşılması amaçlanmıştır.
Temmuz 2019 – Haziran 2021 tarihleri arasında Marmara Denizi İstanbul ili kıyılarında aktif olan dört farklı marinadan seçilen toplam 12 istasyondan, mevsimsel olarak yüzey (0-30 cm) suyu örnekleri alınmıştır. Yüzey suyu örneklerinde, izolatların metabolik özellikleri ve tanısında VITEK 2 Compact 30 mikro identifikasyon sistemi, indikatör bakteri tayini için membran filtrasyon yöntemi, petrol ve ağır metal dirençlilik düzeylerinin belirlenmesinde MİK yöntemi, antibiyotik dirençlilik düzeyinin belirlenmesinde disk difüzyon metodu kullanılmıştır. Değişken çevresel parametreler (sıcaklık (°C), çözünmüş oksijen (mg/l), tuzluluk (‰), pH) yerinde multiparametre (YSI) ile test edilmiştir. 
Deniz suyu sıcaklık ölçümleri 7,2°C ile 24,7°C arasında değişirken, tuzluluk 22,1 ‰ ile 27,2 ‰ arasında değişmiştir. pH değerleri 6,15 ile 7,67 arasında, çözünmüş oksijen değerleri ise 4,12 mg/l ile 8,26 mg/l arasında değişmektedir.
Çalışma süresince en yüksek toplam koliform düzeyi 204600 KOB/100 ml olarak Pendik marina-P3 istasyonunda Haziran 2021 örnekleme döneminde, en düşük toplam koliform düzeyi 2020 yılı kış mevsimi örneklemesi sırasında 1550 KOB/100 ml şeklinde Kalamış marina-K3 istasyonunda kaydedilmiştir. 
En yüksek fekal koliform düzeyi 70525 KOB/100 ml olarak Temmuz 2019 örnekleme döneminde Kalamış marina-K1 istasyonunda, en düşük fekal koliform düzeyi 2020 kış mevsimi örneklemesi sırasında 775 KOB/100 ml şeklinde istasyonlardaki en düşük değer olarak kaydedilmiştir. 
Fekal streptokok düzeyinde en yüksek veri 47275 KOB/100 ml olarak 2019 sonbahar mevsimi örnekleme döneminde Fenerbahçe marina-F2 istasyonunda, fekal streptokok düzeyinde tüm örnekleme dönemlerinde istasyonlardaki en düşük veri ise 775 KOB/100 ml olarak kaydedilmiştir. 
En yüksek HAB düzeyi 64x1015 KOB/1 ml olarak Pendik marina-P2 istasyonunda Haziran 2021 örnekleme döneminde, en düşük HAB düzeyi ise 23x1012 KOB/1 ml olarak Fenerbahçe marina-F3 istasyonunda 2020 kış mevsimi örneklemesi sırasında kaydedilmiştir.
İzole edilen bakteriler arasından farklı morfolojik özellikler sergileyen 119 izolat seçilmiş ve bunların metabolik özellikleri VITEK 2 Compact 30 sisteminde tanımlanmıştır. Serratia marcescens %17,6 ile izolatlar arasında en yüksek frekansa sahip izolat olurken, onu %10,1 ile Sphingomonas paucimobilis izlemiştir. Baskın sınıf Gamma Proteobacteria olurken, en fazla tür sayısıyla temsil edilen familya Enterobacteriaceae olmuştur.
İzolatların EUCAST standartlarına göre değerlendirilen en yüksek antibiyotik dirençlilik frekansının %98,3 ile nafcillin'e karşı olduğu görülmüştür. Nafcillin'i sırasıyla rifampicin (%97,5), ampicillin (%96,6), amoxycillin (%96,6), nitrofurantoin (%88,2), compound sulphonamide (%84), tetracycline (%41,2) ve oxytetracyclin (%34,5) takip etmiştir.
İzolatların ağır metal dirençlilik frekansını belirlemek için yapılan MİK testlerinde, 60 mM konsantrasyonda ağır metal solüsyonlarında gösterdiği dirençlilik frekansı nikel için %5,9 (7 izolat), bakır için %1,7 (2 izolat), krom için %0,8 (1 izolat), demir için %5,9 (7 izolat), çinko için %6,7 (8 izolat), kadmiyum %2,5 (3 izolat) olmuştur. İzolatlar kurşun için %10,1 (12 izolat) ile 30 mM konsantrasyonda son üremeyi göstermiştir.
İzolatların petrol hidrokarbonlarına dirençlilik düzeyini belirlemek için Tüpraş kod 403 motorin ile yapılan MİK testlerinde %100 konsantrasyonda üreme göstermiş olan Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Acinetobacter baumannii, Acinetobacter haemolyticus, Acinetobacter lwoffii Pantoea spp., Enterobacter cloacae, Serratia fonticola, Raoultella planticola ve Sphingomonas paucimobilis suşları petrol hidrokarbonundan başka karbon kaynağı bulunmayan ortamda üreme gösterebilen dirençli izolatlar olarak kaydedilmiştir.
Sonuç olarak marina alanlarından elde edilen indikatör bakteri düzeyi ve dirençlilik düzeyi verileri, marinaların halk sağlığı ve ekosistem sağlığı açısında potansiyel riskler barındırdığını ve periyodik olarak izlenmesi gerektiğini göstermektedir. Laboratuvar özellikleri taşıyan bu izole alanlar, sadece bakteriyolojik riskleri barındırmakla kalmayıp aynı zamanda ekosistem sağlığını biyolojik yollarla iyileştirme potansiyeli sunmaktadır. Bu nedenle, bu alanlarda düzenli veri girişi yapılması, literatüre değerli bilgiler ekleyerek biyoremediasyon çalışmaları için marinalar alanında temel veri oluşturacaktır.

Abstract:
Marinas are unique ecosystems for bacteriological research due to their distinct environmental effects. Therefore, it is crucial to present data on marina biogeography concerning bacteriological studies conducted in the Marmara Sea. The aim of this study was to determine the frequency of resistance of bacterial isolates, obtained from seawater in four selected marinas in the Marmara Sea, to antibiotic derivatives, heavy metal salts, and petroleum hydrocarbons. The study aimed to identify potential risks caused by bacteria and to provide detailed bacteriological data on the biological potential of the isolates for the marina ecosystem.
In this study, surface (0-30 cm) water samples were taken seasonally from a total of 12 stations selected from four different marinas active on the coasts of Istanbul Province in the Marmara Sea between July 2019 and June 2021. In the surface water samples taken for the study, the VITEK 2 Compact 30 micro-identification system was used for the metabolic characteristics and diagnosis of the isolates, the Membrane Filtration method was used for the determination of indicator bacteria, the MIC method was used to determine petroleum and heavy metal resistance levels, and disk diffusion method was used to determine antibiotic resistance levels. In situ multiparameter (YSI) testing was used to evaluate variable environmental parameters, including temperature (°C), dissolved oxygen (mg/l), salinity (‰), and pH.
The seawater temperature measurements ranged from 7.2°C to 24.7°C, while salinity ranged from 22.1‰ to 27.2‰. The pH values ranged from 6.15 to 7.67, and dissolved oxygen values ranged from 4.12 mg/l to 8.26 mg/l.
The highest total coliform value of 204600 KOB/100 ml was recorded at Pendik Marina-P3 station during the sampling period in June 2021. The lowest level of total coliforms was recorded at the Kalamış Marina - K3 station during the winter season sampling in 2020. 
The highest level of faecal coliform was recorded at the Kalamış Marina - K1 station in July 2019, which was 70525 KOB/100ml. On the other hand, the lowest level of faecal coliforms with 775 KOB/100 ml was recorded during the winter season sampling in 2020.
The highest level of fekal streptococci, 47275 KOB/100 ml, was recorded at the Fenerbahçe Marina-F2 station during the autumn season of 2019. The lowest level in all sampling periods was also recorded at 775 KOB/100 ml. 
During the June 2021 sampling period, the highest HAB level was recorded at Pendik marina-P2 station, reaching 64x1015 KOB/1 ml. In contrast, the lowest HAB level was recorded at Fenerbahçe marina-F3 station during the winter season sampling in 2020, measuring only 23x1012 KOB/1 ml.
From the isolated bacteria, 119 were selected based on their morphological characteristics and identified according to their metabolic characteristics using the VITEK 2 Compact 30 system. The most frequently identified strain was Serratia marcescens with 17.6%, followed by Sphingomonas paucimobilis with 10.1%. The Gamma Proteobacteria class was dominant, with the Enterobacteriaceae family having the highest number of species. 
According to EUCAST standards, the isolates evaluated showed the highest frequency of antibiotic resistance against nafcillin at 98.3%. Nafcillin was followed by Rifampicin (97.5%), Ampicillin (96.6%), Amoxycillin (96.6%), Nitrofurantoin (88.2%), Compound Sulphonamide (84%), Tetracycline (41.2%) and Oxytetracyclin (34.5%) followed.
The heavy metal resistance frequency of the isolates was determined through MIC tests. At a concentration of 60 mM, the resistance frequency was 5.9% for nickel (7 isolates), 1.7% for copper (2 isolates), 0.8% for chromium (1 isolate), 5.9% for iron (7 isolates), 6.7% for zinc (8 isolates), and 2.5% for cadmium (3 isolates). For lead, 10.1% (12 isolates) of the isolates showed their maximum growth at a concentration of 30 mM.
To determine the resistance of the isolates to petroleum hydrocarbons, MIC tests were performed using Tüpraş 403 coded diesel oil. The following bacteria showed growth at 100% concentration: Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Acinetobacter baumannii, Acinetobacter haemolyticus, Acinetobacter lwoffii Pantoea spp., Enterobacter cloacae, Serratia fonticola, Raoultella planticola ve Sphingomonas paucimobilis These were identified as resistant strains able to grow in a medium containing only petroleum hydrocarbon as a carbon source.
In conclusion, indicator bacteria level and resistance level data obtained from marina areas show that marinas have potential risks for public health and ecosystem health and should be monitored periodically. These isolated areas have laboratory characteristics and not only entail bacteriological risks but also present opportunities for improving ecosystem health through biological pathways. Therefore, maintaining consistent data entry in these areas will play a pivotal role in establishing essential data for bioremediation studies in the realm of marinas, enriching the academic literature with valuable knowledge.