Pseudomonas aeruginosa diversity in distinct paediatric patient groups

Tramper-Stranders G. A.,C.K van der Ent ,T. F. W. Wolfs,J.L.L. Kimpen,A. Fleer, U. Johansen,H.K. Johansen and N.Hoiby DENMARKClin Microbiol Infect 2008;14:935-941

FARKLI PEDİYATRİK HASTA GRUPLARINDA PSEUDOMONAS AERUGİNOSA ÇEŞİTLİLİĞİ

Prof.Dr. E.İnci Tuncer

Arş.Gör.Dr.Oya Akkaya

GENEL BİLGİLERBakterilerde genotip ve fenotip

Bir mikroorganizmanın özellikleri kalıtımın temel yapıtaşı olan genlerle nesilden nesile geçer

Genler, kromozom ya da kromozom dışı genetik elementler boyunca sıralanırlar ve canlının tüm özelliklerini belirler

Bir canlının sahip olduğu genlerin tamamı veya DNA’sının baz sıralaması, o canlının genotipini (genetik yapısını) oluşturur

Bakteri DNA’sı tek bir molekülden yapılmıştır ve bakterinin kromozomu olarak ta adlandırılır

Genlerin tamamı her zaman çalışır durumda değildir Örneğin belli besin maddelerinin kullanımı için gerekli

enzimlerin sentezini kontrol eden genlerin birçoğu Sadece o maddenin varlığında çalışır

Genlerdeki genetik bilginin ifade edilmesi sonucu Canlının gözle görülebilen spesifik özellikleri yani

fenotipi oluşur

Fenotipik değişim

Diğer canlılarda olduğu gibi mikroorganizmalarda da fenotip, genotip ile çevre koşullarının karşılıklı ilişkileri sonucu oluşur

Mikroorganizmalarda gözlenen değişmelerin büyük bir kısmı farklı çevre koşullarının etkisi ile farklı fenotiplerin ortaya çıkmasından kaynaklanır

Hangi genin ifade edileceğinin ve ayrıca nasıl ifade edileceğinin belirlenmesinde ısı, pH, kültürün yaşı ve nem gibi bakterilerin yaşadığı ortam koşullarının etkisi vardır

Kistik fibrozis

Otozomal resesif geçiş gösteren ve Avrupa ülkelerinde yaklaşık 3200 canlı doğumda bir görülen bir hastalıktır

Kistik fibrozis (KF) geni 7. kromozomun uzun kolunda yerleşmiş bir gendir Klor kanalında, epitelyal hücrelerde sodyum ve su transportunda

rol oynar Bu nedenle hem bu gen hem de ürünü olan protein CFTR (cyctic

fibrosis transmembrane conductance regulator) olarak adlandırılır

Değişik basamaklarda mutasyonlar gösterebilir

Kistik fibrozis 2

Kistik fibrozis, epitelyal yüzeyi olan pek çok organ ve sistemi tutar

En sık olarak akciğer, pankreas, intestinal mukozal glandlar, karaciğer, reprodüktif sistem ve ter bezlerini etkiler

KF’ de bu organ ve sistemlerde epitelyal yüzeyde anormal iyon transportu olur

Epitelyal hücrelerde geçirgen olmayan klor kanalı ve sodyum pompası bu organ lumenlerinde biyokimyasal ve biyoelektriksel anormalliklere yol açmakta ve intraluminal sekresyonlarda yoğunlaşma olmaktadır

Bu anormal yoğun sekresyon ise kanallarda tıkanmaya yol açmaktadır.

Kistik fibrozis 3

Kistik fibrozisli hastalarda CFTR yokluğuna veya

fonksiyonel yetersizliğine bağlı olarak klor reabsorbsiyonu normalden daha az gerçekleşir ve bu da

terdeki sodyum ve klor miktarının genelde 60 mEq/L den çok olmasına neden olur

Bu nedenle bu hastalar çok kolay dehidratasyona girebilirler ve sıcağa karşı tahammülsüzlük gösterirler

Kistik fibrozis 4

P.aeruginosa, KF hastalarının solunum yollarında en sık saptanan patojendir Ama ne şekilde kazanıldığı tam olarak

açıklanamamıştır KF hastalarında infeksiyona yol açan suş infeksiyon

sürecince doğal fenotipten KF fenotipine dönüşmektedir(nonmukoid ve hareketliden, mukoid ve hareketsize)

İnfeksiyon süresince belli bir suşu taşıyan hastaların varlığı, infeksiyonun çevresel bir kaynaktan kazanıldığını düşündürmektedir

Kistik fibrozis 5

Tedavi İnfeksiyonun alevlenmesi sırasında ve kolonizasyonun

eradikasyonu için yapılır

Devamlı nebulize antibiyotikler etkilidir

Kronik P.aeruginosa kolonizasyonundan korunması gerekmektedir

GİRİŞ

Pseudomonas aeruginosa, kistik fibrozis (KF)’li hastalardaki kronik pulmoner infeksiyonların en sık sebebidir

KF’ li hastalarda P.aeruginosa infeksiyonlarına yatkınlık vardır

KF’deki mutant CFTR (Cystic Fibrosis Transmembran Regülatör) proteinler nedeniyle hücreler P.aeruginosa’ya bağlanamaz ve öldüremez

Pulmoner akışkan tabakanın volümü düşer ve elektrolit oranı değişir Bu da mukusun viskozitesinin artmasına ve saydamlığının

bozulmasına neden olur

Mukus tabakasında ise aljinat üretimi bozulur ve mutasyonlarla nonmukoid tipten mukoid fenotipe dönüşüm olur

P.aeruginosa immunkomprimize veya savunma defekti olan hastalarda infeksiyon yapar

Önce epitele yapışıp sekresyon üretir Sonra bu sekresyon, hücrelerin sinyal iletimini engeller Konakta doku yıkımı ve immün cevap gelişir Buna karşı P.aeruginosa elastaz, fosfolipaz C ve

ekzotoksin A üretir KF’ li hastalarda akut infeksiyon yüksektir

KF’li hastalardaki kronik P.aeruginosa infeksiyonundan belli bir bakteriyel bir genotip sorumludur

Bu genotip hastalar arasında yayılmadan da sorumludur

Bu genotipe epidemik suş veya klon denir

KF ’li hastalar P.aeruginosa infeksiyonuna çok duyarlıdır

KF dışında bazı hasta grupları da P.aeruginosa infeksiyonuna duyarlıdır. Bu hastalıklar:

CSOM (Kronik süpüratif otitis media) ’li çocuklarda daha önce geçirdikleri akut ataklar sonucunda iç kulak epitelinde hasar oluşur P.aeruginosa hasarlı epitele yapışır ve biyofilm oluşturur

Üriner sistemde de üretral kateterle epitel hasarı oluşur ve P.aeruginosa hasarlı epitele yapışır

YBÜ’nde yatan hastalarda da pnömoni ve sepsise neden olur Yoğunbakım pnömonisinin sebebi, ventilatörün respiratuvar

epitelede hasara yol açması ve daha sonra oral ve gastrik materyalin mikro-aspirasyonudur

Primer ve sekonder immunyetmezlikli olanlarda da P.aeruginosa infeksiyonlarına eğilim yüksektir

Burada P.aeruginosa’ya karşı immun cevap sadece nötrofillerin toplanmasıyla değil T-lenfositlerle de sağlanır

KF ’li olmayan hastalarda P.aeruginosa infeksiyonlarına eğilim tam açıklanamamıştır

Yapılan bazı çalışmalarda YBÜ’nde ve üroloji servislerinde MDR-P.aeruginosa birçok salgında tanımlanmıştır

Bu çalışmada ise;

5 farklı pediyatrik hasta grubunda

P.aeruginosa infeksiyonlarına duyarlılık ve P.aeruginosa’nın klon oluşturması araştırılmıştır

Materyal ve metodlar

5 pediyatrik hasta grubu bu çalışmada kullanılmıştır. 1. grup : 29 tane KF’ li hasta grubu olup ilk defa balgam kültüründe

P.aeruginosa pozitif olan hastalardan oluşmuştur 2. grup: 27 tane KF ’li hasta grubu olup kronik P.aeruginosa

infeksiyonu olan ve %50 ’sinden çoğunda balgam kültüründe P.aeruginosa pozitif olan hastalardan oluşmuştur

3. grup: 34 tane tekrarlayan üriner sistem infeksiyonu olan veya anatomik defekti olan hastadan oluşmuştur

4. grup: 43 tane (CSOM) Kronik süpüratif otitis media’lı hastadan oluşmuştur

5. grup: 24 tane immün defekti olan ve YBÜ’ nde yatan kazanılmış P.aeruginosa infeksiyonu olan hastadan oluşmuştur

Kültür ve duyarlılık testleri

Hastalardan swablarla alınan örnekler kültür için kanlı ve EMB agara ekildi ve 24-48 saat inkübe edildi

P.aeruginosa hem konvansiyonel yöntemlerle yani koloni morfolojisiyle ve pozitif oksidaz reaksiyonu ile hem de Phoenix BD otomatize sistemiyle identifiye edildi

Aynı zamanda otomatize sistemle ve disk difüzyon yöntemiyle antibiyotik duyarlılık testleri yapıldı

Otomatize sistemin tanımlayamadığı örnekler API 20 NE ile tanımlandı ve MIC değerleri E-testle belirlendi

Sonuçlar CLSI kriterlerine göre yorumlandı Fenotipik olarak farklı olan örneklerden birer koloni -80 °C’de

saklamaya alındı

PFGE

İzolatlar arasında % 80 homoloji olduğu görüldü

Anti-psödomonal antibiyotiklere invitro direnç

Duyarlılık testleri, kullanılan antibiyotiklere %15 direnç olduğunu ortaya koymuştur

25 örnek sadece 1 antipsödomonal antibiyotiğe dirençli, 5 örnek ise birden çok ilaca dirençlidir.

Tüm anti-psödomonal antibiyotiklere dirençli bir örnek yoktur

En yüksek direnç oranı UTI grupta, sonra sırasıyla CSOM ve KF kronik grubundadır

Bu direnç oranları KF-1 ve YBU hastalarında da aynıdır Farklı hasta kategorilerinde belirgin bir direnç paterni

gösterilememiştir

TOB CIP PIP CAZ TOB

PIP

CAZ

CIP

TOB

PIP

CAZ

CIP

PIP

CAZ

CF-1 1 1 - - 1 - -

CF-chronic

2 - 2 3 - 2 -

UTI 4 2 - 2 - - 2

CSOM - 6 - - - - -

ICU 7 2 - - - - -

Kistik Fibrozisli hastalarda kronik P.aeruginosa infeksiyonu

14 tane KF klon taşıyıcısı, 13 tane klon taşımayan ve başka genotipe sahip olan hastadan daha yaşlıydı

Bu 13 tane farklı genotipli klonun 2 tanesinin klonla ilişkili olabileceği görüldü

Klonal örnek taşıyıcılarının infeksiyonlarının, diğerlerinin infeksiyonundan uzun sürdüğü gürüldü

Aynı klondan olan bakterilerin birkaç fenotipik görünüm sergileyebileceği gösterildi

Mukoid ve nonmukoid örneklerin aynı hastaya ait olabileceği görüldü ve Klonal genotip taşıyanlardaki direnç oranları diğer genotip

taşıyanlardan daha yüksekti

Tartışma

P.aeruginosa infeksiyonunun olduğu 5 farklı hasta grubunda Farklı fenotipler ve direnç paternleri gözlenmiştir

P.aeruginosa örneklerinin çoğu aynı genotiplidir

KF’li hastalar arasında yaygın olan klonal örnekler, diğer hasta gruplarında rastlanmamıştır

Bu çalışmada P.aeruginosa eğilimi olan hasta grupları araştırılmıştır

Çünkü KF’li hastalar için klonalite önemlidir

KF, epitel hücrelerindeki CFTR proteinlerinin kaybıyla ilgili intrensek bir bozukluktur

Hastalarda P.aeruginosa infeksiyonu olması için epitelyal hasar gereklidir

P.aeruginosa hasarlı akciğer, iç kulak veya üriner sistem epiteline oturur

Elektrolit bozukluğu, inflamasyon ve hipervisköz mukus gibi bozukluklar da infeksiyona zemin hazırlayan diğer sebeplerdir

KF’li hastalarda nonmukoid formdaki P.aeruginosa’nın ilk kolonizasyonu erken dönemde eradike edilebilir

Ama arkasından aynı veya farklı genotipte P.aeruginosa ile yeniden kolonizasyon oluşur

Bu kolonizasyon antibiyotiklerin penetrasyonuna engel olduğu için artık eradikasyon pek mümkün olmaz ve bu kolonizasyon kronik

infeksiyonla sonuçlanır

Klonal P.aeruginosa ile kolonize olan KF’li hastalarda tipik akciğer infeksiyonu ortaya çıkar

KF-1 grupta 29 hastadan sadece 2’sinde klonal genotiple infeksiyon görülmüştür

Diğer gruptaki P.aeruginosa infeksiyonları antibiyotik tedavisiyle eradike edilebilir ama Yeniden bulaş olursa predispozisyon nedeniyle yeniden

infeksiyon olabilir

Eradikasyon başarısız olursa bakteri konağa adapte olur ve kalış süresi uzar

Hastalar arasındaki temas P.aeruginosa’nın geçişini ve yayılımını kolaylaştırır

Bu durum birlikte yaz kampına alınan KF’li hastalar arasında gösterilmiştir

Bu çalışma için hasta grubu 2005 yılında KF’li hastaların belirlenmesiyle oluşturulmaya başlanmış

Klonal örnekli infeksiyonların çoğu bu tarihten önce oluşmuş

İnfeksiyonlar öksürükle yayılmış

KF’li hastalarda hava yoluyla, solunum sekresyonlarıyla veya kontamine malzemeyle geçiş riskinin Diğer hasta gruplarından daha sık olduğu görülmüş

Bu çalışmada KF’li hastalar diğer hastalardan ayrılmamış ve Diğer hastalarla KF’li hastalar arasında bulaş için ortam oluşmuş

Klonal örnekler KF’li hastalarda kolonize olmaya daha fazla yatkındır

Klonal örnekler arasında antimikrobiyal direnç gelişimi ve farklı direnç paternleri gözlenmiştir

KF’li gruplar içinde antimikrobiyal direnç diğer gruplarla hemen hemen aynıdır

Mukoidite ise küçük bir KF’li hasta grubunda gözlenmiştir

Aynı klondan olan P.aeruginosa örnekleri Ülkeler arasında ve KF merkezlerinde bile farklılıklar gösterir

Bu yüzden farklı fenotipte görünenler aynı klondan olabilir

Klonal P.aeruginosa’nın bazen virulansı düşebilir Bu durum konağın immun cevabına karşı korunmak için bir

stratejidir

Klonal olmayan örneklerin KF’li olmayan grupta hastalık oluşturduğu gözlenmiş

KF’li hastalarda P.aeruginosa’nın kolonize olmasında genetik yapısı ve virulans faktörleri önemlidir

P.aeruginosa farklılıkları PFGE yöntemiyle gösterildi

PFGE, multilokus sekans tiplemesinden daha ayırtedicidir

Hem eski hem de yeni tekniklerin kullanılması Gelecekteki çalışmalara ve klon epidemiyolojisini daha iyi

anlamaya ışık tutacaktır

Çalışmadaki P.aeruginosa’ların sadece %2.5’i MDR’dir Genellikle antimikrobiyal ajanlara direnç düşüktür En yüksek ilaç direnç oranları üroloji hasta grubunda

rastlanmıştır Siprofloksasin’e direnç %10’dur CSOM, UTI ve KF kronik grupta ilaç direnci, daha önceki

antibiyotik kullanımıyla açıklanmıştır Bulunan antibiyotik direnç verileri Avrupa örneklerinde

daha düşüktür Bu düşüklüğün sebebi de sıkı antibiyotik sıkı antibiyotik

reçeteleme politikasıyla açıklanmıştırreçeteleme politikasıyla açıklanmıştır

KF’li kronik grupta klonal örnekler arasında antibiyotik direnci Diğer örneklerden daha yüksektir

Ayrıca klonal örnek taşıyan hastalar daha yaşlıdır ve Bu ilaç direncinin vücutta antibiyotik birikmesiyle orantılı

olabileceği ileri sürülmüştür

Ama klonal P.aeruginosa örneklerinin Önceki antibiyotik tedavisiyle ilgili olmayan bir ilaç direnç

mekanizması da vardır

Sonuç olarak

P.aeruginosa infeksiyonuna duyarlı 5 farklı pediyatrik hasta grubunda (toplam 202 hasta) Fenotip ve genotipte geniş bir farklılık tespit edildi

KF kronik grup örnekleri arasında benzerlik çoktu Klonal P.aeruginosa sadece KF’li hastalarda görüldü

Diğer hasta gruplarına bulaşı görülmedi KF’li hastaların henüz yeterince açıklanamayan bir

yatkınlıkla Klonal P.aeruginosa ile kolonize olduğu açıklandı