Klinik örneklerden izole edilen haemophilus influenzae suşlarının in vitro antibiyotik duyarlılıklarının eucast ve clsı kriterleri doğrultusunda değerlendirilmesi ve beta-laktam direncinin moleküler analizi
Evaluation of in vitro antibiotic susceptibility of haemophilus influenzae strains isolated from clinical samples according to the eucast and clsi criteria and molecular analysis of beta-lactam resistance
Yazar: AYLİN İREM OCAKLI
Danışman: PROF. DR. BURÇİN ŞENER
Hacettepe Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
İnvazif ve invazif olmayan enfeksiyonlardan sorumlu olan Haemophilus influenzae izolatlarının antibiyotik direnci özellikle beta-laktam grubu antibiyotikler başta olmak üzere tüm dünyada giderek artmaktadır. Bu çalışmada H. influenzae izolatlarının in vitro antibiyotik duyarlılık profillerinin EUCAST ve CLSI kriterleri doğrultusunda değerlendirilmesi, beta-laktam grubu antibiyotiklere karşı gelişen direnç mekanizmalarının moleküler düzeyde incelenmesi, EUCAST ve CLSI kriterlerine göre elde edilen sonuçların altta yatan direnç mekanizması ile ilişkisinin irdelenmesi amaçlandı. Çalışmaya Ocak 2018-Haziran 2022 tarihleri arasında Hacettepe Üniversitesi Hastaneleri Merkez Bakteriyoloji Laboratuvarında kan ve solunum yolu örneklerinden izole edilen 150 adet H. influenzae izolatı dahil edildi. İzolatların tanımlanması MALDI-TOF MS ile yapıldı. Ampisilin, amoksisilin-klavulanik asit, meropenem, sefotaksim, sefuroksim, tetrasiklin, trimetoprim-sülfametoksazole duyarlılık durumu disk difüzyon yöntemiyle belirlendi. Ampisilin ve sefotaksim için MİK değerleri ise sıvı mikrodilüsyon yöntemiyle belirlendi. EUCAST önerileri doğrultusunda, florokinolonlara yönelik nalidiksik asit tarama testi uygulandı ve beta-laktam direnç mekanizmalarının saptanması için önerilen akış şeması gereğince benzilpenisilin G tarama testi yapıldı. Duyarlılık test sonuçları EUCAST rehberine göre değerlendirildi. Ayrıca izolatların CLSI kriterleri doğrultusunda disk difüzyon yöntemi kullanılarak elde edilen duyarlılık sonuçları Laboratuvar Bilgi Yönetim Sistemi verileri üzerinden alındı. İzolatların beta-laktamaz aktivitesi kromojenik nitrosefin diskiyle saptandı. Beta-laktamaz pozitif izolatlarda blaTEM-1 ve blaROB-1 genlerinin varlığı konvansiyonel PZR yöntemiyle araştırıldı. Beta-laktamaz negatif ampisilin dirençli (BLNAR) ve beta-laktamaz pozitif amoksisilin klavulanik asit dirençli (BLPACR) olarak belirlenen izolatlarda ftsI geninin PZR ürünlerine dizi analizi yapılarak beta-laktam direncine yol açan mutasyonlar saptandı. Çalışmaya 102 balgam, 24 bronkoalveolar lavaj, 13 derin trakeal aspirasyon ve 11 kan örneği dahil edildi. Disk difüzyon yöntemiyle EUCAST kriterleri doğrultusunda, izolatların %58,7'si benzilpenisilin G'ye, %35,3'ü ampisiline, %32,7'si amoksisilin-klavulanik aside, %38,9'u sefuroksime, %1,3'ü sefotaksime, %1,3'ü meropeneme, %6,7'si nalidiksik aside, %2'si tetrasikline, %37,6'sı trimetoprim-sülfametoksazole dirençli bulundu. Sıvı mikrodilüsyon yöntemiyle EUCAST kriterleri doğrultusunda, izolatların %24,3'ü ampisiline, %4,7'si sefotaksime dirençli bulundu. EUCAST ve CLSI sonuçları karşılaştırıldığında; ampisilin ve amoksisilin-klavulanik asit için direnç oranı EUCAST'e göre yapılan antibiyotik duyarlılık testlerinde daha yüksek bulunurken, tetrasiklin ve trimetoprim-sülfametoksazol için direnç oranının CLSI'a göre yapılan duyarlılık testlerinde daha yüksek olduğu görüldü. Sefalosporinler açısından sefotaksim duyarlılık sonuçları benzerken, sefuroksim için direnç oranı EUCAST'e göre yapılan antibiyotik duyarlılık testlerinde dikkat çekici bir oranda daha yüksek bulundu. Meropenem için iki kılavuz arasındaki duyarlılık sonuçları benzerdi. Nitrosefin diskiyle 18 izolat beta-laktamaz pozitif olarak saptandı ve tümünde blaTEM-1 geni pozitif olarak bulundu. İzolatların 35'i (%23,3) BLNAR, 16'sı (%10,7) BLPACR olarak belirlendi. Bu 51 izolatın 49'una yapılan ftsI geninin dizi analizi sonucunda dört izolatta bir mutasyon saptanmadı ve genotipik sınıflandırmaya dahil edilmedi. Dizi analizinde 18 pozisyonda toplamda 19 aminoasit yer değişikliği saptandı ve en sık görülen mutasyonlar D350N, M377I, G490E, A502V ve N526K olarak belirlendi. ftsI mutasyonları temel alınarak oluşturulan genotipik sınıflandırmalara göre, grup I'da bir izolat, grup IIa'da dokuz izolat, grup IIb'de 25 izolat, grup IIc'de iki izolat, grup IId'de üç izolat, grup III benzerinde dört izolat, grup III+'da bir izolat belirlendi. Direnç mutasyonu görülen 34 BLNAR izolatının 31'i düşük düzey dirençli BLNAR (grup I ve II) olarak bulunurken, üçü yüksek düzey dirençli (grup III) olarak bulundu. Direnç mutasyonu görülen 11 BLPACR izolatının dokuzu düşük düzey dirençli BLPACR olarak bulunurken, ikisi yüksek düzey dirençli BLPACR olarak bulundu. Yüksek düzey BLNAR ve BLPACR dirençle ilişkilendirilen ftsI mutasyonlarının saptanması, H.influenzae izolatlarında rutin laboratuvarlarda uygulanan nitrosefin testi ve kullanılan antibiyotik duyarlılık testlerinin performansının gözden geçirilmesi gerekliliğini ortaya koymaktadır.

Abstract:
Antibiotic resistance of Haemophilus influenzae isolates, that cause invasive and non-invasive infections, is increasing all over the world, particularly in beta-lactam group antibiotics. This study aimed to analyse the in vitro antibiotic susceptibility profiles of H. influenzae isolates according to the EUCAST and CLSI criteria, to examine the molecular mechanisms underlying resistance development against beta-lactam group antibiotics and to evaluate the concordance of EUCAST and CLSI results with the genomic analysis. Between January 2018 and June 2022, a total of 150 H. influenzae isolates, obtained from blood and respiratory tract samples, were included in the study. Identification of the isolates was performed by MALDI-TOF MS. Antimicrobial susceptibilities of ampicillin, amoxicillin-clavulanic acid, meropenem, cefotaxime, cefuroxime, tetracycline and trimethoprim-sulfamethoxazole were determined by EUCAST disc diffusion method. MICs of ampicillin and cefotaxime were determined by EUCAST broth microdilution method. In accordance with the EUCAST recommendations, the nalidixic acid screening test for fluoroquinolones was performed and the benzylpenicillin G screening test was performed according to the recommended flowchart for the detection of beta-lactam resistance mechanisms. The results were interpreted according to the EUCAST criteria. In addition, antibiotic susceptibility results of the isolates obtained using the disc diffusion method according to the CLSI criteria were extracted from the Laboratory Information Management System data. Beta-lactamase production was determined by the chromogenic nitrocefin disc. The presence of the blaTEM-1 and the blaROB-1 genes in beta-lactamase positive isolates was investigated by conventional PCR method. Mutations causing beta-lactam resistance were detected by sequence analysis of PCR products of the ftsI gene in the isolates determined as beta-lactamase negative ampicillin resistant (BLNAR) and beta-lactamase positive amoxicillin clavulanic acid resistant (BLPACR). The distribution of the H. influenzae isolates included to the study were as follows: 102 from sputum, 24 from bronchoalveolar lavage, 13 from deep tracheal aspiration and 11 from blood samples. According to the EUCAST disk diffusion method, 58.7% of the isolates were resistant to benzylpenicillin G, 35.3% to ampicillin, 32.7% to amoxicillin-clavulanic acid, 38.9% to cefuroxime, 1.3% to cefotaxime, 1.3% to meropenem, 6.7% to nalidixic acid, 2% to tetracycline, 37.6% to trimethoprim-sulfamethoxazole. EUCAST broth microdilution method revealed that 24.3% of the isolates were resistant to ampicillin and 4.7% to cefotaxime. While the resistance rate for ampicillin and amoxicillin-clavulanic acid was found to be higher in the antibiotic susceptibility tests performed according to the EUCAST, the resistance rate for tetracycline and trimethoprim-sulfamethoxazole was found to be higher in the susceptibility tests performed according to the CLSI. While cefotaxime susceptibility results were similar for cephalosporins, the resistance rate for cefuroxime was found to be significantly higher in EUCAST disk diffusion method. Susceptibility results for meropenem between the two guidelines were similar. Eighteen isolates were detected as beta-lactamase positive by the nitrocefin disc and all of them were found to be positive for the blaTEM-1 gene. Thirty-five (23.3%) of the isolates were identified as BLNAR and 16 (10.7%) as BLPACR. As a result of the sequence analysis of the ftsI gene performed on 49 of these 51 isolates, no mutation was detected in four isolates which were not included in the genotypic classification. In the sequence analysis, a total of 19 amino acid substitutions were detected in 18 positions and the most common mutations were determined as D350N, M377I, G490E, A502V and N526K. According to the genotypic classifications based on ftsI mutations, there was one isolate in group I, nine isolates in group IIa, 25 isolates in group IIb, two isolates in group IIc, three isolates in group IId, four isolates in group III like and one isolate in group III+. Of the 34 BLNAR isolates with resistance mutations, 31 were found to be low-level resistant BLNAR (group I and II), while three were found to be high-level resistant (group III). While nine of the 11 BLPACR isolates with resistance mutation were found to be low-level resistant BLPACR, two were found to be high-level resistant BLPACR. Detection of ftsI mutations associated with high-level BLNAR and BLPACR resistance reveals the need to review the performance of the nitrocefin test and antibiotic susceptibility tests used in routine laboratories in H. influenzae isolates.