İnsanların bağırsak mikrobiyotasında bulunan genişlemiş spektrumlu beta-laktamaz üreten escherichia coli izolatlarında beta-laktamaz enzim ve klon tiplerinin araştırılması
Investigation of beta-lactamase enzyme and clone types among the extended spectrum beta lactamase producing escherichia coli isolates found in human gut microbiota
Yazar: MURAT ARSLAN
Danışman: PROF. DR. ATİFET YASEMİN ÖZTOP
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Bağırsak mikrobiyotası =   ; Bağırsaklar = Intestines ; Beta laktamazlar = Beta lactamases ; Escherichia coli = Escherichia coli ; Gastrointestinal mikrobiyom = Gastrointestinal microbiome ; Mikrobiyota = Microbiota ; Polimeraz zincirleme reaksiyonu = Polymerase chain reaction

Özet:
Bu çalışmada, insanların bağırsak mikrobiyotasındaki genişlemiş spektrumlu beta-laktamaz (GSBL) üreten Escherichia coli suşlarının izole edilmesi, izolatların antibiyotiklere duyarlılıkları, GSBL gen tipleri, klonal ilişkilerinin araştırılması ve E.coli ST131 klonunun belirlenmesi amaçlandı. 
Toplam 50 gönüllü katılımcının dışkı örneklerinden üretilen GSBL pozitif izolatlar çalışmaya alındı. İzolatlar konvansiyonel yöntemler ve MALDI-TOFF MS (matrix-assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry) ile tanımlandı. GSBL üretimi kombine disk yöntemiyle doğrulandı. Antibiyotik duyarlılık testleri disk difüzyon yöntemiyle yapıldı ve European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST) kriterlerine göre değerlendirildi.  İzolatların klonal ilişkileri enterobacterial repetitive intergenic consensus polymerase chain reaction (ERIC PCR) ile belirlendi. Bazı beta laktamaz genleri (blaTEM, blaSHV, blaCTX-M, blaOXA, blaPER, blaVEB, blaGES) ve E.coli ST131 klonu PCR yöntemiyle araştırıldı. Ayrıca, 10 izolat multilocus sequence typing (MLST) ile tiplendirildi.
Bu çalışmada GSBL üreten E.coli fekal taşıyıcılık oranı %31,05 (161'de 50) olarak bulundu. GSBL üreten izolatların ampisiline, seftazidime, sefotaksime, seftriaksona, amoksisilin-klavulanik asite, aztreonama, sefepime, trimetoprim/sulfametoksazole, piperasilin tazobaktama, sefoksitine, siprofloksasine, gentamisine, amikasine, ertapeneme direnç oranları sırasıyla, %100, %94, %92, %82, %78, %76, %68, %58, %42, %40, %38, %14, %6, %4'dü. İzolatların tümü imipeneme ve meropeneme duyarlı bulundu. PCR sonuçlarına göre TEM %82 ile en yaygın beta-laktamaz enzimi olurken, bunu %68 ile CTX-M ve %10 ile OXA enzimi izledi. ERIC PCR profillerine göre 50 izolat 30 kümeye ayrıldı. Toplam 50 izolatın 5'inin PCR ile ST131 klonundan olduğu bulundu ve bu izolatlar MLST analiziyle de ST131 olarak saptandı. Ayrıca MLST analizi yapılan diğer 5 suşun sekans tipleri ST10, ST34, ST349, ST6834 ve ST8712 olarak belirlendi. 

Bu çalışmada GSBL üreten E.coli taşıyıcılık oranının yüksek olduğu, izolatların klonal çeşitliliğe sahip olduğu ve ST131 pandemik klonunun bulunduğu gösterildi.

Abstract:
In this study, it was aimed to isolate extended-spectrum beta-lactamase (ESBL) producing E.coli strains in the human gut microbiota and to investigate their antimicrobial resistance pattern, some ESBL gene types, clonal relatedness and the presence of E.coli ST131.
ESBL positive isolates produced from fecal samples of 50 volunteer participants were included in the study. Isolates were identified by conventional methods and matrix-assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry (MALDI-TOFF MS). ESBL production was confirmed by the combined disk method. Antibiotic susceptibility tests were performed using the disc diffusion method and interpreted using European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST) criteria. The clonal relationships of the isolates were determined by enterobacterial repetitive intergenic consensus polymerase chain reaction (ERIC PCR). Some beta-lactamase genes (blaTEM, blaSHV, blaCTX-M, blaOXA, blaPER, blaVEB, blaGES) and ST131 E.coli clone were investigated by PCR method. In addition, 10 isolates were typed with multilocus sequence typing (MLST).
The prevalance of fecal carriage was found as 31.05 % (50 of 161) in this study. The resistance rates of ESBL-producing E.coli isolates to ampicilin, ceftazidime, cefotaxime, ceftriaxone, amoxicillin-clavulanic acid, aztreonam, cefepime, trimethoprim/sulfamethoxazole, piperacillin tazobactam, cefoxitin, ciprofloxacin, gentamicin, amikacin were 100%, 94%, 92%, 82%, 78%, 76%, 68%, 58%, 42%, 40%, 38%, 14%, 6%, and 4%, respectively. All isolates were found to be susceptible to imipenem and meropenem. According to PCR results, while TEM was the most prevalant beta-lactamase enzyme 82%, followed by CTX-M 68% and OXA 10%. The 50 isolates was be divided into 30 clusters according to ERIC PCR patterns. It was determined that 5 of the isolates (10 %) belonged to ST131 clone by PCR method. These five isolates were identified as ST131 clone by MLST analyzes, too. In addition, the sequence types of the other 5 strains analyzed by MLST were determined as ST10, ST34, ST349, ST6834 and ST8712. 
In this study, it was shown that ESBL-producing E.coli carriage rates were high, that the isolates had clonal diversity and that ST131 pandemic clone was found.