BibTex RIS Kaynak Göster

Çoklu Antibiyotik Tedavisiyle Bakteriyel Rekabetin Matematiksel Modeli ve Kararlılık Analizi

Yıl 2016, Cilt: 6 Sayı: 2, 299 - 306, 01.06.2016

Öz

Doğada bulundukları konakçıları farklı şekillerde etkileyen bakteriler, daha fazla besin veya boşluk elde etmek için genellikle bakteri komşularıyla mücadele etme gibi karakteristik özelliklere sahip olarak bulunurlar. Acinetobacter baumannii, Escherichia coli, Helicobacter pyroli ve Mycobacterium tuberculosis gibi bakterilerin neden oldukları zatürre, dolaşım yolu enfeksiyonu, menenjit ve boşaltım yolu enfeksiyonları gibi birçok ölümcül enfeksiyonlarla mücadele etmek için değişik tedavi stratejileri geliştirmeye ihtiyaç vardır. Bu tedavi stratejileri arasında enfeksiyona neden olan bakteriye karşı özel çoklu antibiyotik tedavisi dünyada en yaygın olanıdır. Genellikle bakteriyel enfeksiyonlar sadece bakteri için değil aynı zamanda konakçı içinde karmaşık bir süreçtir. Deneysel çalışmalardaki bu süreç enfeksiyona yol açan bakteriler arasındaki etkileşim yüzünden çok karmaşıktır. Böylece matematiksel modelleme, verilerin istatistiksel analizi gibi metotlar vasıtasıyla sürecin yorumlanmasına ihtiyaç duyulur. Dolayısıyla, eş zamanlı bir şekilde çoklu antibiyotiğe maruz kalan ve birbirleriyle rekabet eden iki bakteri türündeki popülasyon dinamiklerini tanımlayan bir matematiksel model üretildi. Modelin kalitatif analizi; en az bir bakteri türünün varolduğu ve bakteri türlerinin varolmadığı denge noktalarını ortaya çıkardı. Ayrıca deneysel çalışmalardan elde edilen verilerle tutarlı olan analizin sonuçları nümerik simülasyonlar vasıtasıyla desteklendiler

Kaynakça

  • Antunes, L. C., Imperi, F., Carattoli, A., Visca, P. 2011. Deciphering the Multifactorial Nature of Acinetobacter baumannii Pathogenicity. PLOSone, 6 (8): 1-10.
  • Carruthers, M. D., Nicholson, P. A., Tracy, EN., Munson, RS. 2013. Acinetobacter baumannii Utilizes a Type VI Secretion System for Bacterial Competition. PLOSone, 8 (3): 1-8.
  • Fujikawa, H., Kai, A., Morozumi, S. 2004. A new logistic model for Escherichia coli growth at constant and dynamic temperatures. Food Microbiol., 21:501–509.
  • Gur, D., Hascelik, G., Aydin, N., Telli, M., Gültekin, M., Ogülnç, D., Arikan, OA., Uysal, S., Yaman, A., Kibar, F., Gülay, Z., Sumerkan, B., Esel, D., Kayacan, CB., Aktaş, Z., Söyletir, G., Altınkanat, G., Durupınar, B., Darka, O., Akgün, Y., Yayla, B., Gedikoğlu, S., Sinirtaş, M., Berktaş, M., Yaman, G. 2009. Antimicrobial resistance in gramnegative hospital isolates: results of the Turkish HITIT-2 Surveillance Study of 2007. J. Chem., 21:383-389.
  • Hadadi, A., Rasoulinejad, M., Maleki, Z., Mojtahedzadeh, M., Younesian, M., Ahmadi, SA., Bagherian, H. 2007.
  • Antimicrobial resistance patterns among Gram- negative bacilli isolated from patients with nosocomial infections: Disk diffusion versus E-test. Tehran Univ. Med. J., 65:1-10.
  • Hethcote, HW. 2000. The mathematics of infectious diseases. SIAM Rev., 42:599-653.
  • MacVane, SH., Kuti, JL., Nicolau, DP. 2014. Prolonging B-lactam infusion: A review of the rationale and evidence, and guidance for implementation. Int. J. Antimic. Ag., 43:105-113.
  • Mahmoud, AG., Rice, LB. 1999. Antifungal agents: mode of action, mechanisms of resistance, and correlation of these mechanisms with bacterial resistance, and correlation. Clin. Microbiol. Rev., 12 (4):501–517.
  • Mohtashemi, M., Levins, R. 2001. Transient dynamics and early diagnosis in infectious disease. J. Math. Biol., 43:446-470.
  • Mondragón, EI., Mosquera, S., Cerón, M., Burbano-Rosero, E. M., Hidalgo-Bonilla, SP., Esteva, L., Romero-Leitón, JP. 2014. Mathematical modeling on bacterial resistance to multiple antibiotics caused by spontaneous mutations. BioSystems, 117:60–67.
  • Singer, B. 1984. Mathematical Models of infectious diseases: seeking new tools for planning and evaluating control programs. Supplement to Popul. Dev. Rev., 10:347–365.
  • Syed-Mohamed, AF. 2013. Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Modeling of Antibiotics and Bacterial Drug Resistance.
  • Digital Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Pharmacy, Doktora tezi, Uppsala Universitet, 170, 73 s.
  • Ternent, L., Dyson, RJ., Krachler, AM., Jabbari, S. 2014. Bacterial fitness shapes the population dynamics of antibiotic resistant and susceptible bacteria in a model. J. Theor. Biol., 372:1-11.
  • Whitman, A., Ashrafiuon, H. 2006. Asymptotic theory of an infectious disease model. J. Math. Biol., 53 (2): 287-304.
  • Zhang, Y. 2009. Mechanisms of drug resistance in Mycobacterium tuberculosis. Int. J. Tuberc. Lung Dis., 13 (11):1320–1330.

Mathematical Modelling of Bacterial Competition with Multiple Antibiotics and it's Stability Analysis

Yıl 2016, Cilt: 6 Sayı: 2, 299 - 306, 01.06.2016

Öz

Bacteria affecting organisms in different ways appear to have many different characteristics such as these compete with their neighbors for space and resources in nature. There is always the need to develop various therapeutic strategies to combat many fatal diseases such as pneumonia, bloodstream infections, meningitis, urinary tract infection and tuberculosis caused by bacteria such as Acinetobacter baumannii, Escherichia coli, Helicobacter pyroli and Mycobacterium tuberculosis. Among these therapeutic strategies, the theraphy of special multiple antibiotics against the bacteria that cause disease is the most common one in the world. In general, the bacterial infection is a complex process for not only the infectious bacteria but also the host. This process in experimental studies is very complex because of interactions between the bacteria causing the infections. Hence, It has led to the need to interpret the process by methods such as statistical analysis of the data and mathematical modeling. In this way, it has proposed a mathematical model describing population dynamics in two species bacteria competing each others and exposed to multiple antibiotics simultaneously. Qualitative analysis revealed of the equilibrium points at which only one species of bacteria exist, both species of bacteria exist and both species of bacteria do not exist. In addition, the results of the analysis that consistent with datas obtained from experimental studies have supported by numerical simulations.

Kaynakça

  • Antunes, L. C., Imperi, F., Carattoli, A., Visca, P. 2011. Deciphering the Multifactorial Nature of Acinetobacter baumannii Pathogenicity. PLOSone, 6 (8): 1-10.
  • Carruthers, M. D., Nicholson, P. A., Tracy, EN., Munson, RS. 2013. Acinetobacter baumannii Utilizes a Type VI Secretion System for Bacterial Competition. PLOSone, 8 (3): 1-8.
  • Fujikawa, H., Kai, A., Morozumi, S. 2004. A new logistic model for Escherichia coli growth at constant and dynamic temperatures. Food Microbiol., 21:501–509.
  • Gur, D., Hascelik, G., Aydin, N., Telli, M., Gültekin, M., Ogülnç, D., Arikan, OA., Uysal, S., Yaman, A., Kibar, F., Gülay, Z., Sumerkan, B., Esel, D., Kayacan, CB., Aktaş, Z., Söyletir, G., Altınkanat, G., Durupınar, B., Darka, O., Akgün, Y., Yayla, B., Gedikoğlu, S., Sinirtaş, M., Berktaş, M., Yaman, G. 2009. Antimicrobial resistance in gramnegative hospital isolates: results of the Turkish HITIT-2 Surveillance Study of 2007. J. Chem., 21:383-389.
  • Hadadi, A., Rasoulinejad, M., Maleki, Z., Mojtahedzadeh, M., Younesian, M., Ahmadi, SA., Bagherian, H. 2007.
  • Antimicrobial resistance patterns among Gram- negative bacilli isolated from patients with nosocomial infections: Disk diffusion versus E-test. Tehran Univ. Med. J., 65:1-10.
  • Hethcote, HW. 2000. The mathematics of infectious diseases. SIAM Rev., 42:599-653.
  • MacVane, SH., Kuti, JL., Nicolau, DP. 2014. Prolonging B-lactam infusion: A review of the rationale and evidence, and guidance for implementation. Int. J. Antimic. Ag., 43:105-113.
  • Mahmoud, AG., Rice, LB. 1999. Antifungal agents: mode of action, mechanisms of resistance, and correlation of these mechanisms with bacterial resistance, and correlation. Clin. Microbiol. Rev., 12 (4):501–517.
  • Mohtashemi, M., Levins, R. 2001. Transient dynamics and early diagnosis in infectious disease. J. Math. Biol., 43:446-470.
  • Mondragón, EI., Mosquera, S., Cerón, M., Burbano-Rosero, E. M., Hidalgo-Bonilla, SP., Esteva, L., Romero-Leitón, JP. 2014. Mathematical modeling on bacterial resistance to multiple antibiotics caused by spontaneous mutations. BioSystems, 117:60–67.
  • Singer, B. 1984. Mathematical Models of infectious diseases: seeking new tools for planning and evaluating control programs. Supplement to Popul. Dev. Rev., 10:347–365.
  • Syed-Mohamed, AF. 2013. Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Modeling of Antibiotics and Bacterial Drug Resistance.
  • Digital Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Pharmacy, Doktora tezi, Uppsala Universitet, 170, 73 s.
  • Ternent, L., Dyson, RJ., Krachler, AM., Jabbari, S. 2014. Bacterial fitness shapes the population dynamics of antibiotic resistant and susceptible bacteria in a model. J. Theor. Biol., 372:1-11.
  • Whitman, A., Ashrafiuon, H. 2006. Asymptotic theory of an infectious disease model. J. Math. Biol., 53 (2): 287-304.
  • Zhang, Y. 2009. Mechanisms of drug resistance in Mycobacterium tuberculosis. Int. J. Tuberc. Lung Dis., 13 (11):1320–1330.
Toplam 17 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Bölüm Research Article
Yazarlar

Bahatdin Daşbaşı Bu kişi benim

İlhan Öztürk Bu kişi benim

Fatma Özköse Bu kişi benim

Yayımlanma Tarihi 1 Haziran 2016
Yayımlandığı Sayı Yıl 2016 Cilt: 6 Sayı: 2

Kaynak Göster

APA Daşbaşı, B., Öztürk, İ., & Özköse, F. (2016). Çoklu Antibiyotik Tedavisiyle Bakteriyel Rekabetin Matematiksel Modeli ve Kararlılık Analizi. Karaelmas Fen Ve Mühendislik Dergisi, 6(2), 299-306.
AMA Daşbaşı B, Öztürk İ, Özköse F. Çoklu Antibiyotik Tedavisiyle Bakteriyel Rekabetin Matematiksel Modeli ve Kararlılık Analizi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi. Haziran 2016;6(2):299-306.
Chicago Daşbaşı, Bahatdin, İlhan Öztürk, ve Fatma Özköse. “Çoklu Antibiyotik Tedavisiyle Bakteriyel Rekabetin Matematiksel Modeli Ve Kararlılık Analizi”. Karaelmas Fen Ve Mühendislik Dergisi 6, sy. 2 (Haziran 2016): 299-306.
EndNote Daşbaşı B, Öztürk İ, Özköse F (01 Haziran 2016) Çoklu Antibiyotik Tedavisiyle Bakteriyel Rekabetin Matematiksel Modeli ve Kararlılık Analizi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi 6 2 299–306.
IEEE B. Daşbaşı, İ. Öztürk, ve F. Özköse, “Çoklu Antibiyotik Tedavisiyle Bakteriyel Rekabetin Matematiksel Modeli ve Kararlılık Analizi”, Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, c. 6, sy. 2, ss. 299–306, 2016.
ISNAD Daşbaşı, Bahatdin vd. “Çoklu Antibiyotik Tedavisiyle Bakteriyel Rekabetin Matematiksel Modeli Ve Kararlılık Analizi”. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi 6/2 (Haziran 2016), 299-306.
JAMA Daşbaşı B, Öztürk İ, Özköse F. Çoklu Antibiyotik Tedavisiyle Bakteriyel Rekabetin Matematiksel Modeli ve Kararlılık Analizi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi. 2016;6:299–306.
MLA Daşbaşı, Bahatdin vd. “Çoklu Antibiyotik Tedavisiyle Bakteriyel Rekabetin Matematiksel Modeli Ve Kararlılık Analizi”. Karaelmas Fen Ve Mühendislik Dergisi, c. 6, sy. 2, 2016, ss. 299-06.
Vancouver Daşbaşı B, Öztürk İ, Özköse F. Çoklu Antibiyotik Tedavisiyle Bakteriyel Rekabetin Matematiksel Modeli ve Kararlılık Analizi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi. 2016;6(2):299-306.