Karbapenem dirençli klebsıella pneumonıae ve escherıchıa colı suşlarında blaOXA-48, blaKPC, blaIMP, blaVIM ve blaNDM direnç genlerinin araştırılması
Investigation of blaOXA-48, blaKPC, blaIMP, blaVIM ve blaNDM resistance genes on carbapenem resistant klebsiella pneumoniae and escherichia coli strains
Yazar: AYLİN ÜSKÜDAR GÜÇLÜ
Danışman: PROF. DR. MEHMET BAYSALLAR
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Klinik Bakteriyoloji ve Enfeksiyon Hastalıkları = Clinical Microbiology and Infectious Diseases ; Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Escherichia coli = Escherichia coli ; Genler = Genes ; Karbapenemler = Carbapenems ; Klebsiella pneumoniae = Klebsiella pneumoniae ; İlaçlara direnç = Drug resistance ; İlaçlara direnç-mikrobiyal = Drug resistance-microbial

Özet:
Karbapenem grubu antibiyotikler Enterobacteriaceae üyelerinin neredeyse tamamına etkili en güvenilir antibiyotikler iken, son yıllarda etkisiz hale geldikleri ve özellikle Klebsiella pneumoniae ve Escherichia coli'de bu ajanlara karşı direnç oranlarının arttığı görülmektedir. Karbapenem hidroliz eden β-laktamazların yayılması, karbapenem dirençli Enterobacteriaceae (KDE) prevalansının dünya genelinde artmasına yol açmıştır. Bu çalışmada da karbapenem dirençli K. pneumoniae ve E. coli izolatlarında karbapenemaz enzimlerini kodlayan en yaygın direnç genleri olan blaOXA-48, blaKPC, blaIMP, blaVIM ve blaNDM genlerinin Real-time PCR yöntemiyle araştırılması amaçlanmıştır. Çalışmaya, Ocak 2015- Nisan 2017 tarihleri arasında Gülhane Eğitim ve Araştırma Hastanesi Tıbbi Mikrobiyoloji Kliniği Bakteriyoloji laboratuvarına çeşitli kliniklerden kültür için gönderilen örneklerden izole edilen 126 K. pneumoniae ve 29 E. coli olmak üzere toplam 155 izolat dahil edilmiştir. İzolatların tümü ertapeneme dirençli iken meropeneme %95,5 ve imipeneme ise %97,4 oranında direnç saptanmıştır. Çalışmaya dahil edilen karbapenem dirençli izolatlar en sık Yoğun Bakım Ünitelerinden (%48,8) izole edilirken bunu sırasıyla Cerrahi Tıp Bilimleri ve Dahili Tıp Bilimleri klinikleri izlemiştir. Karbapenem dirençli K. pneumoniae çoğunluğu transtrakeal aspirat örnekleri olmak üzere en fazla solunum yolu örneklerinden (%31,0) izole edilmiştir. Bunları, %29.4 ile idrar örnekleri ve %20,6 ile kan kültürü izlemiştir. Karbapenem dirençli E. coli suşları ise en sık idrar (%27,6) ve kan kültürlerinden (%27,6) izole edilmiştir. Bu izolatların karbapenem dışındaki antimikrobiyal ajanlara direnç durumları da incelenmiş olup en etkili antibiyotiğin %9,0 direnç oranıyla kolistin olduğu görülmüştür. Real-Time PCR ile hedef gen bölgeleri çalışılan 155 izolatın 121 (%78,1) tanesinde OXA-48 pozitifliği saptanmıştır. Bunların 103 tanesi K. pneumoniae iken 18 tanesi E. coli' dir. Toplam 34 (%21.9) izolatta, çalışmada araştırılan hiçbir hedef direnç genine rastlanmamıştır. Direnç geni taşımayan bu negatif izolatlardan 11'i  E. coli, 23 tanesi de  K. pneumoniae' dır. blaNDM geni 9 izolatta saptanmış olup bunların tamamının K. pneumoniae olduğu görülmüştür. Yalnızca OXA-48 pozitif saptanan izolat sayısı 112 olup bunların 18'i E. coli ve 94'ü de K. pneumoniae' dır.  NDM pozitif saptanan 9 (%7,1) izolatta aynı zamanda blaOXA-48 geninin mevcut olduğu belirlenmiştir. E. coli izolatlarında blaNDM genine rastlanmamıştır. VIM, IMP ve KPC kodlayan genler hiçbir izolatta saptanmamıştır. Hastanemiz izolatlarının diğer grup antibiyotiklere de yüksek oranda dirençli oldukları ve karbapenem direncinin en çok karbapenemaz kodlayan blaOXA-48 geninden kaynaklandığı saptanmıştır. Karbapenem dirençli patojenlerin birden fazla karbapenemaz kodlayan gen ile direnç mekanizması geliştirebildikleri görülmüştür. Karbapenem direnç oranlarındaki dikkate değer artış,  toplum sağlığı ve enfeksiyon kontrol önlemleri açısından direnç mekanizmalarının araştırılmasının gerekliliğini doğrulamaktadır.

Abstract:
While the carbapenem group antibiotics are the most reliable antibiotics effective against nearly all members of the Enterobacteriaceae, they have become ineffective in recent years, and resistance rates against these agents have increased, especially in Klebsiella pneumoniae and Escherichia coli. The spread of carbapenem hydrolysing β-lactamases has led to a worldwide increase in carbapenem resistant Enterobacteriaceae (KDE) prevalence. In this study, it was aimed to investigate the most common resistance genes, blaOXA-48, blaKPC, blaIMP, blaVIM and blaNDM that encode carbapenemase enzymes in carbapenem resistant K. pneumoniae and E. coli isolates by Real-Time PCR method. A total of 155 isolates, 126 K. pneumoniae and 29 E. coli isolates from the samples sent to the Bacteriology Laboratory of the Medical Microbiology Clinic of Gülhane Education and Research Hospital for culture from various clinics, between January 2015 and April 2017, were included. While all of the isolates were resistant to ertapenem, the rate of meropenem resistance was 95.5% and imipenem was 97.4%. Carbapenem resistant isolates included in this study were most frequently isolated from Intensive Care Units (48.8%) followed by Clinics of Surgical Medical Sciences and Internal Medicine. The majority of carbapenem resistant K. pneumoniae was isolated from mostly respiratory specimens (31.0%), including transtracheal aspirate specimens. These were followed by urine samples with 29.4% and blood culture with 20.6%. Carbapenem-resistant E. coli strains were most frequently isolated from urine (27.6%) and blood cultures (27.6%). The resistance status of these isolates to antimicrobial agents other than carbapenem was also examined and it was seen that colistin was the most effective antibiotic with resistance ratio of 9.0%. In Real-Time PCR, 121 (78.1%) of the 155 isolates tested for target gene regions were positive for OXA-48. Of these, 103 were K. pneumoniae and 18 were E. coli. A total of 34 (21.9%) isolates had no target resistance gene. Of these negative isolates, 11 were E. coli and 23 were K. pneumoniae. BlaNDM was detected in 9 isolates, all of which were found to be K. pneumoniae. Only the number of OXA-48 positive strains was 112, of which 18 were E. coli and 94 were K. pneumoniae. Nine NDM positive isolates (7.1%) were also found to contain the blaOXA-48 gene. No blaNDM gene was found in E. coli isolates. VIM, IMP and KPC were not detected on any isolates. The isolates were also found to be highly resistant to other groups of antibiotics. Carbapenem resistance was most commonly caused by the carbapenemase encoding blaOXA-48 gene in our isolates. Carbapenem-resistant pathogens have been shown to be able to develop resistance mechanisms with more than one carbapenemase encoding gene. The alarming increase in carbapenem resistance rates confirms the need to investigate  resistance mechanisms in terms of community health and infection control measures.