Kistik Fibrozisli ve Kistik Fibrozisi Olmayan Hasta Grubunda Burkholderia Türlerinin Multilokus Sekans Analizi, Biyofilm Oluşturma, Antibiyotik Duyarlılık ve Sinerji Testleri

SARIÇAM, Seyyide; ŞENER, Burçin; Mustak, Hamit Kaan; ENGİN DORUK, Evren; ALTAY AKIŞOĞLU, H. Özlem; Hascelik, Gulsen

doi:10.5578/mb.67730

Kistik Fibrozisli ve Kistik Fibrozisi Olmayan Hasta Grubunda Burkholderia Türlerinin Multilokus Sekans Analizi, Biyofilm Oluşturma, Antibiyotik Duyarlılık ve Sinerji Testleri

H. Özlem ALTAY AKIŞOĞLU, (Hacettepe Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, Ankara, Türkiye)

Evren ENGİN DORUK, (Ankara Üniversitesi, Biyoteknoloji Enstitüsü, Ankara, Türkiye)

Seyyide SARIÇAM, (Ankara Üniversitesi, Veteriner Fakültesi, Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, Ankara, Türkiye)

Hamit Kaan MÜŞTAK, (Ankara Üniversitesi, Veteriner Fakültesi, Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, Ankara, Türkiye)

Burçin ŞENER, (Hacettepe Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, Ankara, Türkiye)

Gülşen HASÇELİK (Hacettepe Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, Ankara, Türkiye)

Mikrobiyoloji Bülteni

4 0

Yıl: 2019 Cilt: 53 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 22 - 36 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.5578/mb.67730 İndeks Tarihi: 08-12-2020

Kistik Fibrozisli ve Kistik Fibrozisi Olmayan Hasta Grubunda Burkholderia Türlerinin Multilokus Sekans Analizi, Biyofilm Oluşturma, Antibiyotik Duyarlılık ve Sinerji Testleri

Öz:

Burkholderia türleri bağışıklığı baskılanmış insanların, özellikle kistik fibrozisli (KF) hastaların solunumyollarında enfeksiyona neden olan önemli patojenlerdir. Bu bakterilerin tedavisinde; geleneksel yöntemlerle yapılan tanımlamada sorunların bulunması, birden fazla antibiyotiğe karşı içsel direnç göstermeleri vebiyofilm oluşturmaları nedeniyle güçlüklerle karşılaşılmaktadır. Bu çalışmada, KF ve KF olmayan hastalardanizole edilen Burkholderia türlerinin rutin mikrobiyolojik yöntemler, matriks ile desteklenmiş lazer desorpsiyon/iyonizasyon uçuş zamanı kütle spektrometresi (MALDI-TOF MS) ve multilokus sekans analizi (MLSA)ile tanımlanması, biyofilm oluşumunun değerlendirilmesi, antibiyotik direnç ve sinerjilerinin belirlenmesiamaçlanmıştır. Çalışmada 26 farklı hastadan izole edilen 38 adet Burkholderia spp. (25 KF, 13 KF olmayan)fenotipik testler, MALDI-TOF MS ve MLSA ile tanımlanmıştır. İzolatların sekans tipleri PubMLST veri tabanıkullanılarak belirlenmiştir. Klinik izolatların biyofilm oluşturma özellikleri mikroplak yöntemi ile çalışılmış,seftazidim, meropenem, trimetoprim-sülfametoksazol (TMP-SXT) ve levofloksasinin duyarlılıkları, CLSI(2017) rehberine göre mikrodilüsyon yöntemi ile değerlendirilmiştir. Sinerji testleri dama tahtası yöntemiile gerçekleştirilmiştir. Multilokus sekans analizinde çalışılan klinik izolatlar Burkholderia cenocepacia (n= 16),Burkholderia contaminans (n= 11), Burkholderia gladioli (n= 4), Burkholderia dolosa (n= 4), Burkholderia mul-tivorans (n= 2) ve Burkholderia seminalis (n= 1) olarak belirlenmiştir. Bu izolatların sekans tipleri ST19, ST72,ST102, ST180, ST482, ST602, ST629, ST740, ST839 ve ST1392 olarak saptanmıştır. MALDI-TOF MS ile türdüzeyinde doğru tanımlama B.contaminans haricindeki tüm izolatlar için %94-100 arasında bulunmuştur.Çalışılmaya dahil edilen izolatlarda biyofilm yapımı %53 (n= 20) olarak belirlenmiştir ve türler arasındaanlamlı bir farklılık bulunmamıştır. Ayrıca KF (%56, n= 14/25) ve KF olmayan (%46, n= 6/13) hastalardanizole edilen Burkholderia izolatlarının biyofilm yapımı arasında istatistiksel bir fark saptanmamıştır (p> 0.05).İzolatların seftazidim, meropenem, TMP-SXT ve levofloksasine karşı duyarlılık yüzdeleri sırasıyla %66, %34,%50 ve %60 olarak bulunmuştur. Burkholderia türlerinin antibiyotik direnci değerlendirildiğinde, KF hastalarından elde edilen izolatlar seftazidime daha duyarlı bulunurken, diğer antibiyotikler için anlamlı farksaptanmamıştır. İki izolatta meropenem ve TMP-SXT arasında sinerji gözlenmiştir. On beş izolatta antagonizma tespit edilmiş, bunun 12’si meropenem ile seftazidim, 3’ü seftazidim ile TMP-SXT arasında bulunmuştur. Bu bakteri grubunda görülen yüksek antibiyotik direncine neden olan birçok direnç mekanizmasıolmakla birlikte, bu çalışmada saptanan meropenem ve seftazidim arasındaki antagonizma β-laktamazlarınekspresyonuna bağlanabilir. Bu çalışma, KF ve KF olmayan hastalarda izole edilen Burkholderia spp. dizianalizi sonuçlarındaki farkı, biyofilm oluşumunun bu bakteri ile oluşan enfeksiyonlarda önemli olduğunuve tedavinin in vitro antibiyotik duyarlılık test sonuçlarına göre değerlendirilmesi gerektiğini göstermiştir.

Anahtar Kelime:

Multilocus Sequence Analysis, Biofilm Production, Antibiotic Susceptibility and Synergy Tests of Burkholderia Species in Patients with and without Cystic Fibrosis

Öz:

Burkholderia spp. emerged as important pathogens in the airways of immunocompromised humans, especially those with cystic fibrosis (CF). Failure of identification with conventional techniques, high intrinsic resistance to most antibiotics and biofilm formation can cause difficulties in the treatment of these infections. The aim of this study was to identify Burkholderia spp. strains isolated from CF and non-CF patients with with routine microbiological methods, matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) and multilocus sequence analysis (MLSA), to determine of the antibiotic susceptibility and synergies, and to evaluate biofilm formation of these isolates. A total of 38 Burkholderia spp. (25 CF, 13 non-CF) from 26 patients were identified by biochemical, phenotypical and matrix assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS) and sequence types were revealed by multilocus sequence analysis (MLSA). Sequence types of isolates were identified using the PubMLST database. Characteristics of biofilm formation of clinical isolates were evaluated by microplate method. Antibiotic susceptibilities of ceftazidime, meropenem, trimethoprimsulfamethoxazole (TMP-SXT) and levofloxacin were determined by broth microdilution method according to CLSI (2017) guidelines. Synergy tests were performed by checkerboard method. Clinical isolates were identified as Burkholderia cenocepacia (n= 16), Burkholderia contaminans (n= 11), Burkholderia gladioli (n= 4), Burkholderia dolosa (n= 4), Burkholderia multivorans (n= 2) and Burkholderia seminalis (n= 1). Sequence types of these isolates were determined as ST19, ST72, ST102, ST180, ST482, ST602, ST629, ST740, ST839 and ST1392. The correct identification at the species-level with MALDI-TOF MS was 94-100% for all isolates except B.contaminans. Biofilm formation among the identified species in the study was determined as 53% (n= 20). There was no statistical difference when the biofilm production was evaluated separately among Burkholderia species and biofilm production rates between CF (56%, 14/25) and non-CF (46%, 6/13) Burkholderia isolates (p> 0.05). Overall rates of resistance to ceftazidime, meropenem, TMPSXT, and levofloxacin of the isolates were 35%, 66%, 50% and 40%, respectively. The antibiotic resistance against Burkholderia spp., isolates obtained from CF patients were more susceptible to ceftazidime, but no significant difference was found for other antibiotics. Synergy was determined between meropenem and TMP-SXT in two isolates. Antagonism was detected in 15 isolates, 12 of them were between meropenem and ceftazidime, three of them were between ceftazidime and TMP-SXT. Numerous resistance mechanisms may lead to higher resistance in this bacteria, whereas the antagonism between meropenem and ceftazidime in this study might be attributed to the expression of beta-lactamases. In this study, the distinctness of sequence types between Burkholderia spp. isolated from CF and non-CF patient, provided a better understanding about the importance of biofilm formation for the infections with these bacteria and emphasized that the management of therapy should be driven by the antibiotic test results.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Bibliyografik

1. Bach E, Sant’Anna FH, Magrich Dos Passos JF, Balsanelli E, de Baura VA, Pedrosa FO, et al. Detection of misidentifications of species from the Burkholderia cepacia complex and description of a new member, the soil bacterium Burkholderia catarinensis sp. nov. Pathog Dis 2017;75(6).
2. Drevinek P, Mahenthiralingam E. Burkholderia cenocepacia in cystic fibrosis: epidemiology and molecular mechanisms of virulence. Clin Microbiol Infect 2010;16(7):821-30.
3. Spilker T, Baldwin A, Bumford A, Dowson CG, Mahenthiralingam E, LiPuma J. Expanded multilocus sequence typing for Burkholderia species. J Clin Microbiol 2009;47(8):2607-10.
4. Caraher E, Reynolds G, Murphy P, McClean S, Callaghan M. Comparison of antibiotic susceptibility of Burkholderia cepacia complex organisms when grown planktonically or as biofilm in vitro. Eur J Clin Microbiol Infect Dis 2006;26(3):213-6.
5. Scoffone V, Chiarelli LR, Trespidi G, Mentasti M, Riccardi G, Buroni S. Burkholderia cenocepacia infections in cystic fibrosis patients: drug resistance and therapeutic approaches. Front Microbiol 2017;8:1592.
6. Maiden MC. Multilocus sequence typing: a portable approach to the identification of clones within populations of pathogenic microorganisms. Proc Natl Acad Sci 1998;95:31405.
7. O’Toole GA. Microtiter dish biofilm formation assay. J Vis Exp 2011;(47):2437.
8. Clinical and Laboratory Standards Institute. Performance standards for antimicrobial susceptibility testing. Twenty-seventh informational supplement. M100-S27, 2017. CLSI, Wayne, Pennsylvania.
9. Coenye T, Vandamme P, Govan J, LiPuma J. Taxonomy and identification of the Burkholderia cepacia complex. J Clin Microbiol 2001;39(10):3427-36.
10. Vandamme P, Dawyndt P. Classification and identification of the Burkholderia cepacia complex: past, present and future. Syst Appl Microbiol 2011;34(2):87-95.
11. Agodi A, Mahenthiralingam E, Barchitta M, Gianninò V, Sciacca A, Stefani S. Burkholderia cepacia complex infection in Italian patients with cystic fibrosis: prevalence, epidemiology, and genomovar status. J Clin Microbiol 2001;39(8):2891-6.
12. Cunha MV, Pinto-de-Oliveira A, Meirinhos-Soares L, Salgado MJ, Melo-Cristino J, Correia S, et al. Exceptionally high representation of Burkholderia cepacia among B.cepacia complex isolates recovered from the major Portuguese cystic fibrosis center. J Clin Microbiol 2007;45(5):1628-33.
13. Norskov-Lauritsen N, Johansen HK, Fenger MG, Nielsen XC, Pressler T, Olesen HV, et al. Unusual distribution of Burkholderia cepacia complex species in Danish cystic fibrosis clinics may stem from restricted transmission between patients. J Clin Microbiol 2010;48(8):2981-3.
14. Drevinek P, Cinek O, Melter J, Langsadl L, Navesnakova Y, Vavrova V. Genomovar distribution of the Burkholderia cepacia complex differs significantly between Czech and Slovak patients with cystic fibrosis. J Med Microbiol 2003;52(Pt 7):603-4.
15. Jones AM, Dodd ME, Govan JR, Barcus V, Doherty CJ, Morris J, et al. Burkholderia cenocepacia and Burkholderia multivorans: influence on survival in cystic fibrosis. Thorax 2004;59(11):948-51.
16. Gautam V, Patil PP, Kumar S, Midha S, Kaur M, Kaur S, et al. Multilocus sequence analysis reveals high genetic diversity in clinical isolates of Burkholderia cepacia complex from India. Sci Rep 2016;6:35769.
17. Baldwin A, Mahenthiralingam E, Drevinek P, Pope C, Waine DJ, Henry DA, et al. Elucidating global epidemiology of Burkholderia multivorans in cases of cystic fibrosis by multilocus sequence typing. J Clin Microbiol 2008;46(1):290-5.
18. Voronina OL, Kunda MS, Ryzhova NN, Aksenova EI, Semenov AN, Romanova YM, et al. Burkholderia contaminans biofilm regulating operon and its distribution in bacterial genomes. Biomed Res Int 2016;2016: 6560534.
19. Fehlberg LC, Andrade LH, Assis DM, Pereira RH, Gales AC, Marques EA. Performance of MALDI-ToF MS for species identification of Burkholderia cepacia complex clinical isolates. Diagn Microbiol Infect Dis 2013;77(2):126-8.
20. Martina P, Bettiol M, Vescina C. Genetic diversity of Burkholderia contaminans isolates from cystic fibrosis patients in Argentina. J Clin Microbiol 2013;51(1):339-44.
21. Medina-Pascual MJ, Valdezate S, Carrasco G, Villalón P, Garrido N, Saéz-Nieto JA. Increase in isolation of Burkholderia contaminans from Spanish patients with cystic fibrosis. Clin Microbiol Infect 2015;21(2):150-6.
22. Fila L, Drevinek P. Burkholderia cepacia complex in cystic fibrosis in the post-epidemic period: multilocus sequence typing-based approach. Folia Microbiol (Praha) 2017;62(6):509-14.
23. Manno G, Dalmastri C, Tabacchioni S, Vandamme P, Lorini R, Minicucci L, et al. Epidemiology and clinical course of Burkholderia cepacia complex infections, particularly those caused by different Burkholderia cenocepacia strains, among patients attending an Italian cystic fibrosis center. J Clin Microbiol 2004;42(4):1491-7.
24. Wang YC, Huang TW, Yang YS, Kuo SC, Chen CT, Liu CP, et al. Biofilm formation is not associated with worse outcome in Acinetobacter baumannii bacteraemic pneumonia. Sci Rep 2018;8(1):7289.
25. Peeters E, Nelis HJ, Coenye T. In vitro activity of ceftazidime, ciprofloxacin, meropenem, minocycline, tobramycin and trimethoprim/sulfamethoxazole against planktonic and sessile Burkholderia cepacia complex bacteria. J Antimicrob Chemother 2009;64(4):801-9.
26. Van Acker H, Sass A, Bazzini S, De Roy K, Udine C, Messiaen T, et al. Biofilm-grown Burkholderia cepacia complex cells survive antibiotic treatment by avoiding production of reactive oxygen species. PLoS One 2013;8(3):e58943.
27. Dales L, Ferris W, Vandemheen K, Aaron SD. Combination antibiotic susceptibility of biofilm-grown Burkholderia cepacia and Pseudomonas aeruginosa isolated from patients with pulmonary exacerbations of cystic fibrosis. Eur J Clin Microbiol Infect Dis 2009;28(10):1275-9.
28. Lupo A, Isis E, Tinguely R, Endimiani A. Clonality and antimicrobial susceptibility of Burkholderia cepacia complex isolates collected from cystic fibrosis patients during 1998-2013 in Bern, Switzerland. New Microbiol 2015;38(2):281-8.
29. Nzula S, Vandamme P, Govan JR. Influence of taxonomic status on the in vitro antimicrobial susceptibility of the Burkholderia cepacia complex. J Antimicrob Chemother 2002;50(2):265-9.
30. Zhou J, Chen Y, Tabibi S, Alba L, Garber E, Saiman L. Antimicrobial susceptibility and synergy studies of Burkholderia cepacia complex isolated from patients with cystic fibrosis. Antimicrob Agents Chemother 2007;51(3):1085-8.

APA	ALTAY AKIŞOĞLU H, ENGİN DORUK E, SARIÇAM S, Mustak H, ŞENER B, Hascelik G (2019). Kistik Fibrozisli ve Kistik Fibrozisi Olmayan Hasta Grubunda Burkholderia Türlerinin Multilokus Sekans Analizi, Biyofilm Oluşturma, Antibiyotik Duyarlılık ve Sinerji Testleri. , 22 - 36. 10.5578/mb.67730
Chicago	ALTAY AKIŞOĞLU H. Özlem,ENGİN DORUK Evren,SARIÇAM Seyyide,Mustak Hamit Kaan,ŞENER Burçin,Hascelik Gulsen Kistik Fibrozisli ve Kistik Fibrozisi Olmayan Hasta Grubunda Burkholderia Türlerinin Multilokus Sekans Analizi, Biyofilm Oluşturma, Antibiyotik Duyarlılık ve Sinerji Testleri. (2019): 22 - 36. 10.5578/mb.67730
MLA	ALTAY AKIŞOĞLU H. Özlem,ENGİN DORUK Evren,SARIÇAM Seyyide,Mustak Hamit Kaan,ŞENER Burçin,Hascelik Gulsen Kistik Fibrozisli ve Kistik Fibrozisi Olmayan Hasta Grubunda Burkholderia Türlerinin Multilokus Sekans Analizi, Biyofilm Oluşturma, Antibiyotik Duyarlılık ve Sinerji Testleri. , 2019, ss.22 - 36. 10.5578/mb.67730
AMA	ALTAY AKIŞOĞLU H,ENGİN DORUK E,SARIÇAM S,Mustak H,ŞENER B,Hascelik G Kistik Fibrozisli ve Kistik Fibrozisi Olmayan Hasta Grubunda Burkholderia Türlerinin Multilokus Sekans Analizi, Biyofilm Oluşturma, Antibiyotik Duyarlılık ve Sinerji Testleri. . 2019; 22 - 36. 10.5578/mb.67730
Vancouver	ALTAY AKIŞOĞLU H,ENGİN DORUK E,SARIÇAM S,Mustak H,ŞENER B,Hascelik G Kistik Fibrozisli ve Kistik Fibrozisi Olmayan Hasta Grubunda Burkholderia Türlerinin Multilokus Sekans Analizi, Biyofilm Oluşturma, Antibiyotik Duyarlılık ve Sinerji Testleri. . 2019; 22 - 36. 10.5578/mb.67730
IEEE	ALTAY AKIŞOĞLU H,ENGİN DORUK E,SARIÇAM S,Mustak H,ŞENER B,Hascelik G "Kistik Fibrozisli ve Kistik Fibrozisi Olmayan Hasta Grubunda Burkholderia Türlerinin Multilokus Sekans Analizi, Biyofilm Oluşturma, Antibiyotik Duyarlılık ve Sinerji Testleri." , ss.22 - 36, 2019. 10.5578/mb.67730
ISNAD	ALTAY AKIŞOĞLU, H. Özlem vd. "Kistik Fibrozisli ve Kistik Fibrozisi Olmayan Hasta Grubunda Burkholderia Türlerinin Multilokus Sekans Analizi, Biyofilm Oluşturma, Antibiyotik Duyarlılık ve Sinerji Testleri". (2019), 22-36. https://doi.org/10.5578/mb.67730

APA	ALTAY AKIŞOĞLU H, ENGİN DORUK E, SARIÇAM S, Mustak H, ŞENER B, Hascelik G (2019). Kistik Fibrozisli ve Kistik Fibrozisi Olmayan Hasta Grubunda Burkholderia Türlerinin Multilokus Sekans Analizi, Biyofilm Oluşturma, Antibiyotik Duyarlılık ve Sinerji Testleri. Mikrobiyoloji Bülteni, 53(1), 22 - 36. 10.5578/mb.67730
Chicago	ALTAY AKIŞOĞLU H. Özlem,ENGİN DORUK Evren,SARIÇAM Seyyide,Mustak Hamit Kaan,ŞENER Burçin,Hascelik Gulsen Kistik Fibrozisli ve Kistik Fibrozisi Olmayan Hasta Grubunda Burkholderia Türlerinin Multilokus Sekans Analizi, Biyofilm Oluşturma, Antibiyotik Duyarlılık ve Sinerji Testleri. Mikrobiyoloji Bülteni 53, no.1 (2019): 22 - 36. 10.5578/mb.67730
MLA	ALTAY AKIŞOĞLU H. Özlem,ENGİN DORUK Evren,SARIÇAM Seyyide,Mustak Hamit Kaan,ŞENER Burçin,Hascelik Gulsen Kistik Fibrozisli ve Kistik Fibrozisi Olmayan Hasta Grubunda Burkholderia Türlerinin Multilokus Sekans Analizi, Biyofilm Oluşturma, Antibiyotik Duyarlılık ve Sinerji Testleri. Mikrobiyoloji Bülteni, vol.53, no.1, 2019, ss.22 - 36. 10.5578/mb.67730
AMA	ALTAY AKIŞOĞLU H,ENGİN DORUK E,SARIÇAM S,Mustak H,ŞENER B,Hascelik G Kistik Fibrozisli ve Kistik Fibrozisi Olmayan Hasta Grubunda Burkholderia Türlerinin Multilokus Sekans Analizi, Biyofilm Oluşturma, Antibiyotik Duyarlılık ve Sinerji Testleri. Mikrobiyoloji Bülteni. 2019; 53(1): 22 - 36. 10.5578/mb.67730
Vancouver	ALTAY AKIŞOĞLU H,ENGİN DORUK E,SARIÇAM S,Mustak H,ŞENER B,Hascelik G Kistik Fibrozisli ve Kistik Fibrozisi Olmayan Hasta Grubunda Burkholderia Türlerinin Multilokus Sekans Analizi, Biyofilm Oluşturma, Antibiyotik Duyarlılık ve Sinerji Testleri. Mikrobiyoloji Bülteni. 2019; 53(1): 22 - 36. 10.5578/mb.67730
IEEE	ALTAY AKIŞOĞLU H,ENGİN DORUK E,SARIÇAM S,Mustak H,ŞENER B,Hascelik G "Kistik Fibrozisli ve Kistik Fibrozisi Olmayan Hasta Grubunda Burkholderia Türlerinin Multilokus Sekans Analizi, Biyofilm Oluşturma, Antibiyotik Duyarlılık ve Sinerji Testleri." Mikrobiyoloji Bülteni, 53, ss.22 - 36, 2019. 10.5578/mb.67730
ISNAD	ALTAY AKIŞOĞLU, H. Özlem vd. "Kistik Fibrozisli ve Kistik Fibrozisi Olmayan Hasta Grubunda Burkholderia Türlerinin Multilokus Sekans Analizi, Biyofilm Oluşturma, Antibiyotik Duyarlılık ve Sinerji Testleri". Mikrobiyoloji Bülteni 53/1 (2019), 22-36. https://doi.org/10.5578/mb.67730