Investigation of the virulence factors of multidrug-resistant acinetobacter baumannii isolates

Acinetobacter baumannii, ventilatörle ilişkili pnömoni, bakteriyemi, menenjit, üriner sistem ve yara enfeksiyonları gibi insan sağlığını tehdit eden önemli nozokomiyal enfeksiyonlara neden olan fırsatçı bir patojendir. Çok ilaca dirençli (ÇİD) A.baumannii suşlarının neden olduğu enfeksiyonlarda tedavi seçenekleri oldukça kısıtlıdır. Günümüze kadar A.baumannii izolatlarıyla yapılan çalışmaların çoğu antibiyotik direnci, tedavi protokolleri ve epidemiyolojik veriler üzerine odaklanmasına karşın, bu bakterinin virülans faktörleriyle ilgili çalışmaların sayısı azdır. Biyofilm oluşturma, serum direnci, hareket, efluks pompası ve demir kazanımı gibi özellikler, bakterinin olumsuz ortam koşullarında hayatta kalmasını ve enfeksiyon oluşturmasını kolaylaştırmaktadır. Bu çalışmada, klinik önemi gittikçe artan ÇİD A.baumannii izolatlarının virülansıyla ilişkili temel özelliklerin araştırılması hedeflenmiştir. Çalışmaya, Ege Üniversitesi Tıp Fakültesi, Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalında Aralık 2011-Mart 2012 tarihleri arasında çeşitli klinik örneklerden izole edilen, siprofloksasin-imipenem-trimetoprim/sülfametoksazole dirençli 65 A.baumannii suşu alınmıştır. İzolatların klonal yakınlıkları, “Enterobacterial repetitive intergenic consensus (ERIC)” dizilerine özgü ERIC-2 primeri kullanılarak PCR ile incelenmiştir. Her klondan bir temsilci seçilerek, bu suşlarda biyofilm oluşturma, siderofor üretimi, serum direnci, “twitching (seğirme)” ve “swarming (yayılma)” hareketleri ile efluks pompası varlığı araştırılmıştır. Çalışmaya alınan ÇİD A.baumannii suşlarının yedi ana grup altın- da toplandığı, bu klonlardan en büyüğünün incelenen izolatların %86’sını kapsadığı belirlenmiştir. Alt gruplar da dahil olacak şekilde tüm klonlardan temsili birer suş alınarak, toplam 16 bakteride virülansla ilişkili özellikler araştırılmıştır. Biyofilm oluşturma kapasitesi incelenen bu suşlardan 12’sinin güçlü, üçünün orta, birinin ise zayıf biyofilm üreticisi olduğu belirlenirken, hiçbir suşta siderofor üretimi saptanamamış- tır. On altı suştan ikisinin, serumun bakterisidal etkisine dirençli, birinin orta duyarlı, 13’ünün ise duyarlı olduğu bulunmuştur. Çalışmamızda, sadece bir suşta “twitching”, yedi suşta ise “swarming” hareketi gözlenmiştir. “Twitching” görülen izolatta aynı zamanda “swarming” de saptanmıştır. Siprofloksasin ile efluks pompası varlığı araştırılan 16 suştan hiçbirinde bu yönde bir bulguya rastlanmazken, doksisikline dirençli beş suştan ikisinde efluks pompası tespit edilmiştir. İncelenen suşlarda, biyofilm oluşturmanın en yaygın gözlenen özellik olduğu, bunun yanı sıra serum direnci, “swarming” hareketi ve spektrumunda tetrasiklinleri içeren bir efluks pompasının da virülansla ilişkili özellikler arasında yer aldığı belirlenmiştir. Biyofilm oluşumuna tüm klonlarda, serum direncine ise sadece en baskın klonun temsilcilerinde rastlanmıştır. Hareket ve efluks pompası varlığı ise belirli bir klona özgü değildir. Hastanemizde olduğu gibi tüm dünyada nozokomiyal enfeksiyonların en önemli etkenlerinden olan ÇİD A.baumannii izolatlarının patojenitesinde rol oynayan özelliklerin ortaya konması, gerekli enfeksiyon kontrol önlemlerinin alınması ve yeni tedavi seçeneklerinin araştırılmasında yol gösterici olacaktır.Acinetobacter baumannii is an opportunistic human pathogen which causes life-threatening nosocomial infections such as ventilator-associated pneumonia, bacteremia, meningitis, urinary tract and wound infections. Treatment options are very limited for infections caused by multi-drug resistant (MDR) A.baumannii strains. Until recently, the majority of studies related to A.baumannii have focused on antibiotic resistance, treatment protocols and epidemiological data, however, there have been few studies addressing the virulence factors of this organism. The features such as biofilm formation, serum resistance, motility, efflux pumps and iron acquisition mechanisms help the bacterium to survive in adverse environmental conditions and facilitate the development of an infection. The aim of the present study was to investigate the basic characteristics that contribute to the virulence of clinically important MDR A.baumannii isolates. Sixty-five ciprofloxacin-imipenem-trimethoprim/sulfamethoxazole-resistant A.baumannii strains isolated from various clinical specimens between December 2011 and March 2012 at Ege University Faculty of Medicine, Department of Medical Microbiology were included in the study. The clonal relationship of the isolates was analyzed by PCR using Enterobacterial repetitive intergenic consensus (ERIC)-2 primer. Biofilm formation, serum resistance, twitching and swarming motility, efflux pump and siderophore production were sought in representatives of each clone. Investigated MDR A.baumannii isolates were classified into seven main clusters, and the largest cluster included 86% of the strains. The virulence-associated features were investigated in 16 representative strains, including sub-groups. Twelve, three and one of the examined strains were determined to be strong, intermediate and weak biofilm producers, respectively. Siderophore production was not encountered in any of the isolates. Of the sixteen strains, two, one and thirteen isolates were found to be resistant, moderately susceptible and susceptible to bactericidal effect of serum, respectively. In our study, swarming motility was observed in seven strains while twitching motility was observed in only one strain. Swarming was simultaneously detected with twitching in one isolate. The presence of an efflux pump was investigated with ciprofloxacin in 16 representative strains but none of them were positive. However, eflux pump was determined in two of the five doxycycline resistant strains. Biofilm production was the most commonly observed characteristic among the examined strains. In addition, serum resistance, swarming and an efflux pump which has a spectrum including tetracyclines, were also determined among features associ- ated with virulence. While the biofilm production was encountered at the members of all clones, serum resistance was found only in the representatives of the most dominant clone. Motility and the presence of an efflux pump were not associated with a particular clone. MDR A.baumannii strains are among the most important agents of nosocomial infections in our hospital and all over the world. Revealing the characteristics that play a role in the pathogenesis of these isolates, will contribute to infection control measures and to the investigation of new treatment options