Klinik acinetobacter baumannii sideroforlarının imipenemle konjugatlarının dirençli acinetobacter baumannii izolatları üzerinde antimikrobiyal etkilerinin araştırılması
Investigation on the antimicrobial effects of the conjugates of clinical acinetobacter baumannii siderophores with imipenem against resistant acinetobacter baumannii isolates
Yazar: SUNA SİBEL RIZVANOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. MÜJDE ERYILMAZ
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı / Eczacılık Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Acinetobacter baumannii = Acinetobacter baumannii

Özet:
Antimikrobiyal direnç dünya çapında insan sağlığı için büyük bir tehdit oluşturmaktadır. Yeni antibiyotik sınıflarının bulunamaması bu sorunu daha da ciddi hale getirmektedir. Acinetobacter baumannii özellikle yoğun bakım ünitelerinde yatan hastalarda ciddi enfeksiyonlara neden olan etkenlerden biridir. Günümüzde A. baumannii suşlarının, tedavisinde son çare olarak kullanılan karbapenem grubu antibiyotiklere karşı önü alınamaz bir şekilde direnç geliştirdikleri görülmekte ve dirençli bakterilerin neden olduğu enfeksiyonların tedavisinde yetersiz kalınmaktadır. Gram-negatif patojenlerin neden olduğu enfeksiyonların tedavisi, Gram-pozitif bakterilerle karşılaştırıldığında hücre yapılarında bulunan dış zar nedeniyle daha zordur. Bu sebeple Truva atı stratejisi olarak adlandırılan, bakterilerin demir taşıma sistemini kullanan ve antibiyotiklerin doğrudan hücre içine girerek etki etmelerini sağlayan yeni bir strateji geliştirilmiştir. Bu taşıma sisteminde Gram-negatif dış zar yapısını aşmak için, demire karşı yüksek afiniteye sahip küçük moleküller olan, mikroorganizmalar tarafından doğal olarak üretilen sideroforlar kullanılmaktadır. Siderofor-antibiyotik konjugatları oluşturularak mevcut antibiyotiklerin hedeflerine ulaşmaları ve etki göstermeleri sağlanmaktadır. Bu stratejinin başarısı yakın zamanda karbapenem ve çoklu ilaca dirençli Gram-negatif basillere karşı güçlü antibakteriyel aktiviteye sahip sefalosporin-siderofor konjugatı olan sefiderokolün klinik kullanımı ile gösterilmiştir. Bu çalışmanın amacı, klinik A. baumannii izolatlarından siderofor izole edilerek imipenemle konjugatlarının hazırlanması ve dirençli A. baumannii izolatları üzerine antimikrobiyal etkilerinin araştırılmasıdır.
Bu çalışmada, A. baumannii izolatlarının siderofor oluşturma yetenekleri CAS Agar ve CAS Sıvı Testleri ile incelenmiştir. Siderofor izolasyonu için, süksinat besiyerinde inkübe edilen bakterilerden elde edilen siderofor fraksiyonları kullanılarak ince tabaka kromatografisi ve kolon kromatografisi yöntemleri uygulanmıştır. Antimikrobiyal aktivite testlerinde kullanılmak üzere, karbapenemaz üretmeyen, efluks pompaları ile direnç geliştirmeyen, sadece dış membran porinlerine bağlı karbapenem direnci gösteren izolatların seçilmesi için hedef genlerin ekspresyon seviyeleri kantitatif Revers-Transkriptaz Polimeraz Zincir Reaksiyonu yöntemi ile araştırılmıştır. CAS Sıvı Testinde izolatların 30 C'ye göre 37 C'de daha iyi siderofor ürettikleri gözlenmiştir. Siderofor izolasyonu basamağı, süpernatant ortamında siderofor varlığı gösterilmiş olsa da elde edilen miktarın İTK ile izolasyonuna olanak vermeyecek kadar az olması ve işlem süresince madde kaybı yaşanması nedeniyle gerçekleştirilememiştir. Kolon kromatografisi yöntemi ile daha iyi ayrım sağlansa da çalışmanın ilerleyen basamaklarını yürütebilecek nitelikte siderofor izolasyonu yapılamamıştır. Antimikrobiyal aktivite testleri için seçilen izolatların çoğunda imipenem direnci carO, omp33-36 ve oprD genlerinin kaybı ya da ekspresyon seviyelerindeki azalma ile ilişkili bulunmuştur.

Abstract:
Antimicrobial resistance has been a significant threat to global public health. The lack of ability to develop new classes of antibiotics makes this problem even more serious. Acinetobacter baumannii has been one of the causes of infections, especially in inpatients in intensive care units. It has been observed that A. baumannii strains have become resistant to carbapenem group antibiotics which are applied as the last treatment option for A. baumannii. Infections caused by Gram-negative pathogens are more challenging to treat than Gram-positive bacteria due to the outer membrane in their cell structure. Due to this reason, a new strategy, called the Trojan horse strategy, has been developed that uses the iron transport system of bacteria and allows antibiotics to act by entering the bacteria cell directly. In this transport system, siderophores, naturally produced by microorganisms, which are small molecules with a high affinity for iron, are used to overcome the Gram-negative outer membrane structure. By creating siderophore-antibiotic conjugates, antibiotics are enabled to reach their targets and show their effects. The clinical use of cefiderocol, a cephalosporin-siderophore conjugate with potent antibacterial activity against carbapenem and multidrug-resistant Gram-negative bacilli, has recently demonstrated the success of this strategy. This study aims to determine the siderophore production of A. baumannii isolated from clinical samples and investigate the antimicrobial effects of the siderophore imipenem conjugates against resistant A. baumannii isolates.
In this study, the siderophore production of A. baumannii isolates was examined using CAS Agar and CAS Liquid Tests. For siderophore isolation, thin layer chromatography and column chromatography methods were performed using siderophore fractions obtained from bacteria incubated in succinate medium. To be used in antimicrobial activity tests, the expression levels of target genes were investigated by the quantitative Reverse-Transcriptase Polymerase Chain Reaction method to select isolates that have not produced carbapenemase, have not developed resistance by efflux pumps, and have carbapenem resistance only related outer membrane porins. In the CAS Liquid Test, it was observed that the isolates produced siderophores better at 37 C compared to 30 C. Although the presence of siderophore in the supernatant was demonstrated, the siderophore isolation step could not be carried out because the obtained amount was too low to allow isolation by thin layer chromatography. Although better separation was achieved with the column chromatography method, siderophore isolation could not be performed to conduct the further steps of the study. In isolates selected for antimicrobial activity tests, imipenem resistance was generally associated with the loss or decrease in expression levels of carO, omp33-36, and oprD genes.