NOZOKOMİYAL ACINETOBACTER BAUMANNII İZOLATLARINDA METALLO-BETA-LAKTAMAZ AKTİVİTESİNİN ÇEŞİTLİ FENOTİPİK YÖNTEMLERLE ARAŞTIRILMASI

Abstract

Gram negatif non-fermentatif bakteriler içerisinde Acinetobacter baumannii önemli nozokomiyal infeksiyon etkenlerinden biridir. Yapılan çalışmalar tüm dünyada ve ülkemizde çeşitli antibiyotik gruplarına direnç geliştiğini göstermektedir. Pek çok antimikrobiyal ajana dirençli olan Gram negatif bakteri infeksiyonlarının tedavisinde en etkin kullanılan antibiyotikler karbapenemlerdir. Son yıllarda, A.baumannii suşlarında karbapenem grubu antibiyotiklere karşı hızlı bir şekilde direnç gelişmektedir. Karbapenemlere karşı gelişen direnç mekanizmalarından birisi de bakteriler tarafından metallo beta-laktamaz (MBL) üretilmesidir. Bu çalışmada, MBL üreten ve karbapenem dirençli Acinetobacter baumannii izolatlarının antimikrobiyal duyarlılık durumlarının belirlenmesinin yanı sıra MBL aktivitesini saptamakta kullanılan fenotipik yöntemlerin karşılaştırılması amaçlanmıştır. Çalışmaya çeşitli klinik örneklerden izole edilen karbapenem dirençli 100 A. baumannii izolatı dahil edilmiştir. İzolatların tanımlamaları ve antibiyotik duyarlılık testleri VITEK 2-Compact (bioMérieux, Fransa) otomatize sistemi ile yapılmıştır. MBL varlığı çift disk sinerji testi, kombine disk difüzyon testi ve modifiye Hodge testi (MHT) olmak üzere üç fenotipik yöntem ile test edilmiştir. Çalışmaya alınan karbapenem dirençli A. baumannii izolatları en sık balgamdan (%74) izole edilmiştir. Çalışılan izolatların %83’ü yoğun bakım ünitelerinden, %17’si servislerden gönderilen örneklerde saptanmıştır. Bu izolatlarda antibiyotik duyarlılık oranları aşağıdaki gibidir: gentamisin %19, tobramisin %27, amikasin %59, imipenem %0, meropenem %2, siprofloksasin %0, levofloksasin %0, trimetoprim/sülfametoksazol %0, kolistin %98. Karbapenem dirençli 100 A. baumannii izolatının 34’ünde çift disk sinerji testiyle 46’sında kombine disk difüzyon testiyle, 88’inde MHT ile MBL üretimi saptanmıştır. Yüz karbapenem dirençli A. baumannii izolatının sadece 23’ünde fenotipik yöntemlerin üçüyle de MBL üretimi tespit edilmiştir. Çalışmaya dahil edilen karbapenem dirençli 100 A. baumannii izolatlarına karşı en etkili antibiyotik kolistin (%98) olmuştur. Karbapenem dirençli izolatlarda siprofloksasin, levofloksasin ve trimetoprim/sülfametoksazole yüksek direnç saptanmıştır. Karbapenem dirençli A. baumannii izolatlarında MBL saptamak için kullanılan fenotipik yöntemler karşılaştırıldığında, MHT diğer yöntemlerden daha üstün bulunmuştur (p<0.01). MBL varlığının belirlenmesi, diğer bakterilere mobil genetik elemanlar aracılığı ile taşınmasının önlenmesi açısından da önemlidir. MBL sıklığının kesin olarak belirlenmesi için moleküler yöntemler ile doğrulanması uygun bir yaklaşım olacaktır.

Keywords

• Acinetobacter baumannii
• fenotipik yöntemler
• metallo-beta-laktamaz
• phenotypic methods
• metallo-beta-lactamase

Investigation of Metallo-Beta-Lactamase Activity in Nosocomial Acinetobacter baumannii Isolates by Various Phenotypic Methods

Abstract

Acinetobacter baumannii is one of the important nosocomial infections among Gram negative non-fermentative bacteria. Studies show that resistance to various antibiotic groups has developed in our country and all over the world. The most effective antibiotics used in the treatment of infections of Gram negative bacteria that are resistant to many antimicrobial agents are carbapenems. In recent years, resistance to carbapenem group antibiotics has developed rapidly in A. baumannii strains. One of the mechanisms of resistance to carbapenems is the production of metallo beta-lactamase (MBL) by bacteria. In this study, it was aimed to determine the antimicrobial susceptibility status of MBL producing and carbapenem resistant A. baumannii isolates, as well as to compare the phenotypic methods used to detect MBL activity. A hundred carbapenem-resistant A. baumannii strains isolated from various clinical specimens were included in the study. Identification and antibiotic susceptibility tests of the isolates were performed with the automated VITEK 2-Compact (bioMérieux, France) system. The presence of MBL was tested with three phenotypic methods; double disc synergy test, combined disc diffusion test and modified Hodge test (MHT). A. baumannii isolates were most commonly isolated from sputum (74%). Of all the A. baumannii isolates, 83% were detected in specimens sent from intensive care units and 17% from wards. Antibiotic susceptibility rates were as follows: Gentamicin 19%, tobramycin 27%, amikacin 59%, imipenem 0%, meropenem 2%, ciprofloxacin 0%, levofloxacin 0% trimethoprim/sulfamethoxazole 0%, colistin 98%. Among the 100 carbapenem-resistant A. baumannii strains, MBL was detected in 34 using double disc synergy test, in 46 using combined disc diffusion test and in 88 using MHT. MBL production was detected by all three of the phenotypic methods in only 23 of the 100 carbapenem resistant A. baumannii strains. Colistin (98%) was the most effective antibiotic against 100 carbapenem-resistant A. baumannii isolates included in the study. Carbapenem resistant isolates showed very high resistance to ciprofloxacin, levofloxacin and trimethoprim/sulfamethoxazole. When phenotypic methods used to detect MBL in carbapenem-resistant A. baumannii isolates were compared, MHT was superior to other methods (p<0.01). Determining the presence of MBL is also important in terms of preventing its transmission to other bacteria via mobile genetic elements. Confirmation with molecular methods might be an appropriate approach for the precise determination of MBL frequency.

Keywords

• Acinetobacter baumannii
• phenotypic methods
• metallo-beta-lactamase

References

1. 1. Aksoy MD, Çavuşlu Ş, Tuğrul HM. Investigation of metallo beta lactamases and oxacilinases in carbapenem resistant Acinetobacter baumannii strains isolated from inpatients. Balkan Med J. 2015;32(1):79-83.
2. 2. Altınöz Aytar A, Şahin İ, Öztürk CE, Öksüz Ş, Avcıoğlu F, Çalışkan E, Ankaralı H. Gram negatif nonfermentatif bakterilerde metallo-beta-laktamaz aktivitesinin çeşitli fenotipik yöntemlerle araştırılması. ANKEM Derg. 2015;29(1):8-15.
3. 3. Banerjee S, Henry R, Surendran S, Pillai A, Pai R. Risk factors for carbapenem resistance in gram-negative nosocomial pneumonia: a single centre prospective cohort study. J Clin Diagn Res. 2021;15(2):18-21.
4. 4. Beriş FŞ, Budak EE, Gülek D, et al. Türkiye’nin farklı bölgelerinden toplanan klinik Acinetobacter baumannii izolatlarında beta-laktamaz gen sıklığı ve dağılımının araştırılması: Çok merkezli bir çalışma. Mikrobiyol Bul. 2016;50(4):511-21.
5. 5. Bulut Y, Çağlar H. Gram Negatif Non-fermentatif bakterilerde metallo beta laktamaz enziminin farklı yöntemlerle gösterilmesi. FÜ Sağ. Bil. Tıp Derg. 2013;27(3):135-40.
6. 6. Bush K. Metallo-Β-Lactamases: A Class Apart. Clin Infect Dis. 1998;27(Suppl 1):S48-53.
7. 7. Centers for Disease Control (CDC). USA. (2019 AR Threats Report). Available from: www.cdc.gov/drugresistance/biggest_ treat.html. (Erişim tarihi 22.06.2022).
8. 8. Cesur S, Kınıklı S, Doğan K, et al. Klinik örneklerden izole edilen karbapeneme dirençli Acinetobacter baumannii suşlarında metallo-beta-laktamaz enzimi varlığının iki farklı fenotipik yöntemle araştırılması. J Health Sci Med. 2018;1(1):9-12.

9. 9. Çıkman A, Berktaş M, Bektaş A, Özkaçmaz A, Yaman G. Nozokomiyal Acinetobacter baumannii izolatlarında metallo-beta-laktamaz üretiminin fenotipik yöntemlerle araştırılması. Van Tıp Derg. 2011;18(3):132-5.
10. 10. Guzel M, Afsar Y, Akdogan D, Moncheva P, Hristova P, Erdem G. Evaluation of metallo-beta-lactamase production in multiple antibiotic-resistant Pseudomonas spp. and Acinetobacter baumannii strains. Biotechno Biotechnol Equip. 2018;32(5),1285-90.
11. 11. Kali A, Sreenivasan Srirangaraj SK, Divya HA, Kalyani A, Umadevi S. Detection of metallo-beta-lactamase producing Pseudomonas aeruginosa in intensive care units. Australas Med J. 2013;6(12):686-693.
12. 12. Küme G, Demirci M. Yoğun bakım ünitelerindeki hastaların alt solunum yolu örneklerinden izole edilen non-fermentatif gram-negatif bakterilerin antimikrobiyal duyarlılıkları ve alt solunum yolu enfeksiyonu ile ilişkili risk faktörleri. DEÜ Tıp Derg. 2012;26(1):37-44.
13. 13. Moulana Z, Babazadeh A, Eslamdost Z, Shokri M, Ebrahimpour S. Phenotypic and genotypic detection of metallo-beta-lactamases in carbapenem resistant Acinetobacter baumannii. Caspian J Intern Med. 2020;11(2):171-176.
14. 14. Orucu M, Geyik MF. Yoğun bakım ünitesinde sık görülen enfeksiyonlar. Duzce Med J. 2008;10(1):40-3.
15. 15. Öztürk CE, Çalışkan E, Şahin İ. Pseudomonas aeruginosa suşlarında antibiyotik direnci ve metallo-beta-laktamaz sıklığı. ANKEM Derg. 2011;25(1),42-7.
16. 16. Rattanaumpawan P, Ussavasodhi P, Kiratisin P, Aswapokee N. Epidemiology of bacteremia caused by uncommon non-fermentative gram-negative bacteria. BMC Infect Dis. 2013;13(1):1-8.
17. 17. Sarıgüzel FM, Metan G, Sümerkan B. Acinetobacter baumannii suşlarında metallo-beta-laktamaz üretiminin ve Imp-1 ve Vim-1 tipi genlerin araştırılması. Flora Derg. 2013;18(1):11-9.
18. 18. Şahin AR, Doğruer D, Nazik S, Aktemur A, Öksüz H, Aral M, Ateş S. Hastane kökenli patojenlerde artan antimikrobiyal direnç sorunu: Acinetobacter baumannii. Online Türk Sağlık Bilimleri Derg. 2019;4(2):156-69.
19. 19. The European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing. Breakpoint Tables for Interpretation of MICs and Zone Diameters, Version 12.0, valid from 2022-01-01. https://www.eucast.org (Erişim tarihi 07.04.2022).
20. 20. Toraman ZA, Yakupoğulları Y, Kizirgil A. Pseudomonas ve Acinetobacter suşlarında metallo-beta-laktamaz araştırılması. Infeksiyon Derg. 2005;19(1):101-5.
21. 21. Uğur M, Genç S. Yoğun bakım ünitelerinden izole edilen Acinetobacter baumannii ve Pseudomonas aeruginosa suşlarının üç yıllık direnç profili. Turk J Intens Care. 2019;17(3):130-7.
22. 22. Vrancianu CO, Gheorghe I, Czobor IB, Chifiriuc MC. Antibiotic resistance profiles, molecular mechanisms and innovative treatment strategies of Acinetobacter baumannii. Microorganisms. 2020;8(6):935-40.
23. 23. World Health Organization. Central Asian and European Surveillance of Antimicrobial Resistance Annual Report 2020. https://www.euro.who.int/__data/ assets/pdf_file/0003/469200/Central-Asian-and-European-Surveillance-ofAntimicrobial-Resistance.-Annual-report-2020-eng.pdf (erişim tarihi 16.12.2021).
24. 24. World Health Organization (WHO). WHO publishes list of bacteria for which new antibiotics are urgently needed. World Health Organization (WHO). http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2017/bacteria-antibiotics-needed/en/. (Erişim tarihi 22.06.2022).
25. 25. Xie R, Zhang XD, Zhao Q, Peng B, Zheng J. Analysis of global prevalence of antibiotic resistance in Acinetobacter baumannii infections disclosed a faster increase in OECD countries. Emerg Microbes Infect. 2018;7(1):1-10.