ارزیابی فراوانی ژن کد‌کننده‌ی اگزوتوکسین ترشحی تیپ Ⅱ در ایزوله‌های بالینی سودوموناس آئروژینوزا جدا شده از بیماران بخش جراحی

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو دکتری میکروبیولوژی، گروه میکروبیولوژی و بیوتکنولوژی میکروبی، دانشکده‌ی علوم زیستی و بیوتکنولوژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 دانشیار، گروه میکروبیولوژی و بیوتکنولوژی میکروبی، دانشکده‌ی علوم زیستی و بیوتکنولوژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

3 استاد، مرکز تحقیقات پیوند، دانشگاه علوم پزشکی شیراز، شیراز، ایران

4 استادیار، گروه آسیب‌شناسی، دانشکده‌ی پزشکی شیراز و مرکز پیوند شیراز، بیمارستان ابوعلی سینا، دانشگاه علوم پزشکی شیراز، شیراز، ایران

10.48305/jims.v43.i815.0506

چکیده

مقاله پژوهشی




مقدمه: سودوموناس آئروژینوزا، به‌عنوان یک پاتوژن فرصت‌طلب یکی از مهم‌ترین علل عفونت‌های بیمارستانی است. بیماری‌زایی بالای آن را می توان به عوامل بیماری‌زای متعدد نسبت داد. شناسایی فاکتورهای بیماری‌زا می‌تواند به طراحی درمان‌های مؤثر کمک کند. مطالعه‌ی حاضر با هدف بررسی الگوی مقاومت آنتی‌بیوتیکی و ژن حدت toxA در ایزوله‌های سودوموناس آئروژینوزا جدا شده از بیماران بخش جراحی صورت پذیرفت.
روش‌ها: 50 ایزوله‌ی سودوموناس آئروژینوزا از نمونه‌های مختلف جمع‌آوری و با آزمایش‌های بیوشیمیایی مرسوم شناسایی شد. حساسیت ضد میکروبی با استفاده از روش انتشار دیسک مورد آزمایش قرار گرفت. شاخص مقاومت آنتی‌بیوتیکی چندگانه (Multiple Antibiotic Resistance) MAR محاسبه گردید. DNA به روش جوشاندن استخراج شد و برای شناسایی ژن حدت toxA آزمایش PCR انجام شد.
یافته‌ها: از بین 50 ایزوله، (56 درصد) از مردان و (44 درصد) از زنان جداسازی گردید. بیماران در بازه‌ی سنی 89-1 سال قرار داشتند. بیشترین جداسازی باکتری از بخش‌های جراحی (26 درصد)، مراقبت ویژه (24 درصد) و اورژانس (18 درصد)، صورت پذیرفت. جدایه‌ها حساسیت بالایی نسبت به آنتی‌بیوتیک‌های آمیکاسین (62 درصد) و سفپیم (60 درصد) نشان دادند. بیشترین میزان مقاومت نسبت به آنتی‌بیوتیک ایمی‌پنم (46 درصد) مشاهده شد. (44 درصد از جدایه‌ها دارای مقاومت چند دارویی (MDR) بودند. شاخص مقاومت آنتی‌بیوتیکی چندگانه (MAR) از 0 تا 1 متغیر بود. میانگین شاخص MAR جدایه‌ها 38/0 برآورد گردید. فراوانی ژن حدت toxA (96 درصد) تعیین شد.
نتیجه‌گیری: این مطالعه، شیوع بالای ژن‌ فاکتور حدت  toxA و اهمیت آن در بیماریزایی سودوموناس آئروژینوزا را برجسته می‌کند. شناسایی فاکتورهای حدت به منظور اقدامات مؤثر کنترل عفونت و توسعه استراتژی‌های درمانی هدفمند بسیار با اهمیت است.

تازه های تحقیق

مریم بهبودی پور:  Google Scholar 

ندا سلیمانی:  Google Scholar 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Frequency of Type Ⅱ Secretory Exotoxin Encoding Gene in Clinical Isolates of Pseudomonas aeruginosa Collected from Surgical Ward Patients

نویسندگان [English]

  • Maryam Behboudipour 1
  • Neda Soleimani 2
  • Negar Azarpira 3
  • Neda Soleimani 4
1 PhD Candidate in Microbiology, Department of Microbiology and Microbial Biotechnology, Faculty of Life Sciences and Biotechnology, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Department of Microbiology and Microbial Biotechnology, Faculty of Life Sciences and Biotechnology, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
3 Professor, Transplant Research Center, Shiraz University of Medical Sciences, Shiraz, Iran
4 Assistant Professor, Department of Pathology, Shiraz Medical School, AND Shiraz Transplant Center, Abu Ali Sina Hospital, Shiraz University of Medical Sciences, Shiraz, Iran
چکیده [English]

Background: As an opportunistic pathogen, Pseudomonas aeruginosa is one of the most important causes of hospital infections. Its high pathogenicity can be attributed to multiple virulence factors. Identifying pathogenic factors can help design effective treatments. The present study was conducted with the aim of investigating the pattern of antibiotic resistance and toxA virulence gene in clinical isolates of P. aeruginosa collected from surgical ward patients.
Methods: 50 isolates of P. aeruginosa were collected from different samples and identified using conventional biochemical tests. Antimicrobial sensitivity was tested using the disk diffusion method. Multiple antibiotic resistance index (MAR) was calculated. DNA was extracted using the boiling method, and PCR was performed to identify toxA virulence gene.
Findings: Among the 50 isolates, (56%) were obtained from men and (44%) from women. Patients were in the age range of 1-89 years. Most bacteria isolation was performed in the surgical unit (26%), intensive care unit (24%), and emergency unit (18%). Isolates exhibited high sensitivity to amikacin (62%) and cefepime (60%) antibiotics. The highest rate of resistance to imipenem (46%) was observed. (44%) of the isolates had multidrug resistance (MDR). MAR index ranged from 0 to 1. Mean MAR index of isolates was 0/38. Frequency of the toxA virulence gene (96%) was determined.
Conclusion: This study highlights the high prevalence of the virulence factor gene toxA and its importance in the pathogenicity of P. aeruginosa. Identification of virulence factors is crucial for effective infection control measures and development of targeted treatment strategies.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pseudomonas aeruginosa
  • Antibiotic resistance
  • Type II secretion systems
  • Exotoxin A

مراجع

  1. Caffrey AR, Appaneal HJ, Liao JX, Piehl EC, Lopes V, Puzniak LA. Treatment Heterogeneity in Pseudomonas aeruginosa Pneumonia. Antibiotics (Basel) 2022; 11(8): 1033.
  2. Reynolds D, Kollef M. The epidemiology and pathogenesis and treatment of pseudomonas aeruginosa infections: an update. Drugs 2021; 81(18): 2117-31.
  3. Chatterjee M, Anju CP, Biswas L, Anil Kumar V, Gopi Mohan C, Biswas R. Antibiotic resistance in Pseudomonas aeruginosa and alternative therapeutic options. Int J Med Microbiol 2016; 306(1): 48-58.
  4. Russell CD, Fairfield CJ, Drake TM, Turtle L, Seaton RA, Wootton DG, et al. Co-infections, secondary infections, and antimicrobial use in patients hospitalised with COVID-19 during the first pandemic wave from the ISARIC WHO CCP-UK study: a multicentre, prospective cohort study. Lancet Microbe 2021; 2(8): e354-e65.
  5. Bassetti M, Vena A, Croxatto A, Righi E, Guery B. How to manage Pseudomonas aeruginosa infections. Drugs Context 2018; 7: 212527.
  6. Potron A, Poirel L, Nordmann P. Emerging broad-spectrum resistance in Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter baumannii: Mechanisms and epidemiology. Int J Antimicrob Agents 2015; 45(6): 568-85.
  7. Balakrishnan VS. WHO's first global infection prevention and control report. Lancet Infect Dis 2022; 22(8): 1122.
  8. Mulani MS, Kamble EE, Kumkar SN, Tawre MS, Pardesi KR. Emerging Strategies to Combat ESKAPE Pathogens in the Era of Antimicrobial Resistance: A Review. Front Microbiol 2019; 10: 539.
  9. Muggeo A, Coraux C, Guillard T. Current concepts on Pseudomonas aeruginosa interaction with human airway epithelium. PLoS Pathog 2023; 19(3): e1011221.
  10. Tuon FF, Dantas LR, Suss PH, Tasca Ribeiro VSJP. Pathogenesis of the Pseudomonas aeruginosa biofilm: a review. Pathogens 2022; 11(3): 300.
  11. Verdial C, Serrano I, Tavares L, Gil S, Oliveira M. Mechanisms of Antibiotic and Biocide Resistance That Contribute to Pseudomonas aeruginosa Persistence in the Hospital Environment. Biomedicines 2023; 11(4): 1221.
  12. Strateva T, Mitov I. Contribution of an arsenal of virulence factors to pathogenesis of Pseudomonas aeruginosa infections. Ann Microbiol 2011; 61(4): 717-32.
  13. Newman JW, Floyd RV, Fothergill JL. The contribution of Pseudomonas aeruginosa virulence factors and host factors in the establishment of urinary tract infections. FEMS Microbiol Lett 2017; 364(15).
  14. Gholami A, Minai-Tehrani D, Mahdizadeh SJ, Saenz-Mendez P, Eriksson LA. Structural Insights into Pseudomonas aeruginosa Exotoxin A-Elongation Factor 2 Interactions: A Molecular Dynamics Study. J Chem Inf Model 2023; 63(5): 1578-91.
  15. Zhang J, Wan C, Yu B, Gao C, Zhao L, Cheng X, et al. Prophylactic and therapeutic protection of human IgG purified from sera containing anti-exotoxin A titers against pneumonia caused by Pseudomonas aeruginosa. Hum Vaccin Immunother 2019; 15(12): 2993-3002.
  16. Weldon JE, Pastan I. A guide to taming a toxin--recombinant immunotoxins constructed from Pseudomonas exotoxin A for the treatment of cancer. FEBS J 2011; 278(23): 4683-700.
  17. Hemmati J, Nazari M, Abolhasani FS, Ahmadi A, Asghari B. In vitro investigation of relationship between quorum-sensing system genes, biofilm forming ability, and drug resistance in clinical isolates of Pseudomonas aeruginosa. BMC Microbiol 2024; 24(1): 99.
  18. Gajdács M, Baráth Z, Kárpáti K, Szabó D, Usai D, Zanetti S, et al. No Correlation between Biofilm Formation, Virulence Factors, and Antibiotic Resistance in Pseudomonas aeruginosa: Results from a Laboratory-Based In Vitro Study. Antibiotics (Basel) 2021; 10(9):1134.
  19. Magiorakos AP, Srinivasan A, Carey RB, Carmeli Y, Falagas ME, Giske CG, et al. Multidrug-resistant, extensively drug-resistant and pandrug-resistant bacteria: an international expert proposal for interim standard definitions for acquired resistance. Clin Microbiol Infect 2012; 18(3): 268-81.
  20. Płókarz D, Czopowicz M, Bierowiec K, Rypuła K. Virulence Genes as Markers for Pseudomonas aeruginosa Biofilm Formation in Dogs and Cats. Animals (Basel) 2022; 12(4): 422.
  21. Bonyadi P, Saleh NT, Dehghani M, Yamini M, Amini K. Prevalence of antibiotic resistance of Pseudomonas aeruginosa in cystic fibrosis infection: A systematic review and meta-analysis. Microb Pathog 2022; 165: 105461.
  22. Nassar O, Desouky SE, El-Sherbiny GM, Abu-Elghait M. Correlation between phenotypic virulence traits and antibiotic resistance in Pseudomonas aeruginosa clinical isolates. Microb Pathog 2022; 162: 105339.
  23. Aljebory I. PCR detection of some virulence genes of pseudomonas aeruginosa in Kirkuk city, Iraq. J Pharm Sci Res 2018; 10(5): 1068-71.
  24. Silva A, Silva V, López M, Rojo-Bezares B, Carvalho JA, Castro AP, et al. Antimicrobial resistance, genetic lineages, and biofilm formation in pseudomonas aeruginosa isolated from human infections: an emerging one health concern. Antibiotics (Basel) 2023; 12(8): 1248.
  25. Kiyaga S, Kyany'a C, Muraya AW, Smith HJ, Mills EG, Kibet C, et al. Genetic Diversity, distribution, and genomic characterization of antibiotic resistance and virulence of clinical pseudomonas aeruginosa strains in Kenya. Front Microbiol 2022; 13: 835403.
  26. Farooq L, Memon Z, Ismail MO, Sadiq S. Frequency and antibiogram of multi-drug resistant pseudomonas aeruginosa in a Tertiary Care Hospital of Pakistan. Pak J Med Sci 2019; 35(6): 1622-6.
  27. Roulová N, Mot'ková P, Brožková I, Pejchalová M. Antibiotic resistance of Pseudomonas aeruginosa isolated from hospital wastewater in the Czech Republic. J Water Health 2022; 20(4): 692-701.
  28. Park Y, Koo SH. Epidemiology, Molecular Characteristics, and Virulence Factors of Carbapenem-Resistant Pseudomonas aeruginosa Isolated from Patients with Urinary Tract Infections. Infect Drug Resist 2022; 15: 141-51.
  29. Schwartz B, Klamer K, Zimmerman J, Kale-Pradhan PB, Bhargava A. Multidrug Resistant Pseudomonas aeruginosa in Clinical Settings: A Review of Resistance Mechanisms and Treatment Strategies. Pathogens 2024; 13(11): 975.
  30. Davis R, Brown PD. Multiple antibiotic resistance index, fitness and virulence potential in respiratory Pseudomonas aeruginosa from Jamaica. J Med Microbiol 2016; 65(4): 261-71.
  31. Wood SJ, Goldufsky JW, Seu MY, Dorafshar AH, Shafikhani SH. Pseudomonas aeruginosa Cytotoxins: Mechanisms of Cytotoxicity and Impact on Inflammatory Responses. Cells 2023; 12(1): 195.
  32. Jurado-Martín I, Sainz-Mejías M, McClean S. Pseudomonas aeruginosa: An Audacious Pathogen with an Adaptable Arsenal of Virulence Factors. Int J Mol Sci 2021; 22(6): 3128.
  33. Du X, Youle RJ, FitzGerald DJ, Pastan I. Pseudomonas exotoxin A-mediated apoptosis is Bak dependent and preceded by the degradation of Mcl-1. Mol Cell Biol 2010; 30(14): 3444-52.
  34. Panahi Z, Owrang M, Goli HR. Significant role of pyocyanin and exotoxin A in the pathogenesis of Pseudomonas aeruginosa isolated from hospitalized patients. Folia Med (Plovdiv) 2024; 66(1): 88-96.
  35. Mortazavi SH, Ghaderi M, Hemmati M, Vaziri S, Azizi M, Kashef M, Ahmadi K. Molecular study of the prevalence of exotoxin A and alginate gene in Pseudomonas aeruginosa isolates in burn wounds samples [in Persian]. J Isfahan Med Sch 2017; 34(412): 1537-43.
  36. Hussein A, Abd F. Exotoxins A, T and S among Pseudomonas Aeruginosa Isolates from Clinical and Hospital Environment Samples. Journal of Global Pharma Technology 2017; 9(7): 104.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 43، شماره 815
هفته 3، تیر
خرداد و تیر 1404
صفحه 506-514

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 30 دی 1403
  • تاریخ پذیرش: 20 مرداد 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار