مجله بیوتکنولوژی کشاورزی

مجله بیوتکنولوژی کشاورزی

مقاومت فنوتیپی به سیپروفلوکساسین و شناسایی ژن‌های gyrA و parC در Enterococcus faecalis جداشده از عفونت‌های دستگاه ادراری در بغداد، عراق

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دجله ا. العامیر 1
هبه امین کاظم 2
ایمان ثامر گَرالله 3
بوثینه ا. حسون 4
ماجد س. جابر 5
1 اداره سوم آموزش و پرورش الرصافه، وزارت آموزش و پرورش، بغداد، عراق.
2 گروه بهداشت محیط، دانشکده انرژی و محیط زیست، دانشگاه علوم الکرخ، بغداد، عراق
3 مرکز عراقی تحقیقات سرطان و ژنتیک پزشکی، دانشگاه المستنصریه، بغداد، عراق
4 دانشکده علوم کاربردی، دانشگاه فناوری، بغداد، عراق.
5 دانشکده علوم کاربردی، دانشگاه فناوری، بغداد، عراق
10.22103/jab.2026.27345.1940
چکیده
هدف: یکی از علل مهم عفونت‌های دستگاه ادراری، باکتری Enterococcus faecalis است. این موضوع به‌ویژه در بیماران بستری در بیمارستان اهمیت دارد. نشان داده شده است که مقاومت E. faecalis به سیپروفلوکساسین می‌تواند در اثر تغییرات در ژن‌های کروموزومی کدکننده DNA ژیراز و توپویزومراز IV و همچنین سایر مکانیسم‌های مقاومت ایجاد شود. بنابراین، هدف این مطالعه تعیین الگوی حساسیت به سیپروفلوکساسین در جدایه‌های E. faecalis جداشده از نمونه‌های ادرار بود. همچنین، شناسایی ژن‌های gyrA و parC مرتبط با اهداف کینولون‌ها، به‌عنوان هدف دیگر این مطالعه در نظر گرفته شد.
مواد و روش‌ها: در ابتدا، 400 نمونه ادرار از سه بیمارستان در بغداد جمع‌آوری شد. از میان این 400 نمونه، 95 جدایه به‌عنوان Enterococcus faecalis شناسایی شدند. از میان این 95 جدایه، 20 جدایه (21.1%) به سیپروفلوکساسین مقاوم بودند. برای تأیید شناسایی، از سیستم VITEK 2 و روش PCR استفاده شد. حداقل غلظت مهاری (MIC) سیپروفلوکساسین بر اساس توصیه‌های CLSI ارزیابی شد. ژن‌های gyrA و parC تحت تکثیر قرار گرفتند و برای بررسی برهم‌کنش سیپروفلوکساسین با DNA ژیراز و توپویزومراز IV، داکینگ in silico انجام شد.
نتایج: از میان 400 نمونه ادرار، 95 جدایه Enterococcus faecalis شناسایی شدند. بیست جدایه (21.1%) دارای مقادیر MIC سیپروفلوکساسین در محدوده 64 تا 512 میکروگرم بر میلی‌لیتر بودند، درحالی‌که 75 جدایه باقی‌مانده (78.9%) مقادیر MIC بین 2 تا 4 میکروگرم بر میلی‌لیتر داشتند. وجود ژن‌های gyrA و parC در جدایه‌های مقاوم به سیپروفلوکساسین با استفاده از PCR تأیید شد. نتایج نشان داد که امتیاز پیش‌بینی‌شده داکینگ از 8/7- کیلوکالری بر مول در مدل نوع وحشی به 89/3- کیلوکالری بر مول در مدل جهش‌یافته تغییر کرد. این تغییرات نشان‌دهنده ایجاد یک برهم‌کنش پیش‌بینی‌شده نامطلوب‌تر بین سیپروفلوکساسین و گیرنده جهش‌یافته است. نتایج تحلیل داکینگ نشان داد که برهم‌کنش‌های پیش‌بینی‌شده سیپروفلوکساسین با پروتئین‌های مدل‌شده جهش‌یافته، در مقایسه با مدل‌های نوع وحشی، مطلوبیت کمتری داشتند.
نتیجه‌گیری: نتایج نشان می‌دهد که بین شناسایی ژن‌های gyrA و parC و مقاومت سطح بالای به سیپروفلوکساسین ارتباط وجود دارد. بااین‌حال، برای شناسایی جهش‌های اختصاصی و تعیین ارتباط آن‌ها با فنوتیپ مقاومت، لازم است نواحی تعیین‌کننده مقاومت به کینولون (QRDRs) توالی‌یابی شوند.
کلیدواژه‌ها
داکینگ مولکولی
سیپروفلوکساسین
مقاومت ضد میکروبی
Enterococcus faecalis

عنوان مقاله English

Phenotypic ciprofloxacin resistance and detection of gyrA and parC genes in Enterococcus faecalis isolated from urinary tract infections in Baghdad, Iraq

نویسندگان English

Dijlah A. Alimeer 1
Heba Ameen Kadhom 2
Eman Thamer Garallah 3
Buthenia A. Hasoon 4
Majid S. Jabir 5
1 Al-Rusafa Third Directorate, Ministry of Education, Baghdad, Iraq
2 Department of Environmental Health, College of Energy and Environment, Al- Karkh University of Sciences, Baghdad, Iraq
3 Iraqi Centre for Cancer and Medical Genetic Research, Mustansiriyah University, Baghdad, Iraq
4 Collage of Applied Sciences, University of Technology, Baghdad, Iraq
5 Collage of Applied Sciences, University of Technology, Baghdad, Iraq
چکیده English

Objective
One of the important causes of urinary tract infections (UTIs) is Enterococcus faecalis. This is especially true in hospitalized patients. It has been shown that ciprofloxacin resistance in E. faecalis can be caused by changes in the chromosomal genes encoding DNA gyrase and topoisomerase IV, as well as other resistance mechanisms. Therefore, the aim of this study was to determine the ciprofloxacin susceptibility profile of E. faecalis isolates isolated from urine samples. In addition, the identification of gyrA and parC genes associated with quinolone targets was the next aim of the study.
Materials and methods
Initially, 400 urine samples were collected from three hospitals in Baghdad. Among these 400 samples, 95 isolates were identified as Enterococcus faecalis. Among these 95 isolates, 20 (21.1%) were resistant to ciprofloxacin. VITEK 2 system and PCR were used for confirmation. MICs of ciprofloxacin were evaluated based on CLSI recommendations. gyrA and parC were subjected to amplification, and in silico docking was performed to examine ciprofloxacin interaction with DNA gyrase and topoisomerase IV.
Results
Ninety-five isolates of Enterococcus faecalis were identified from 400 urine samples. Twenty isolates (21.1%) showed ciprofloxacin MICs ranging from 64 to 512 μg/mL. While the rest (75 isolates, i.e. 78.9%) showed MICs between 2 and 4 μg/mL. The presence of gyrA and parC genes in the tested ciprofloxacin-resistant isolates was confirmed using PCR. The results show that the predicted docking score changed from -7.8 kcal/mol for the wild-type model to -3.89 kcal/mol for the mutant model. These changes indicate that a more unfavorable predicted interaction has occurred between ciprofloxacin and the mutant receptor. The results of docking analysis revealed that the predicted interactions of ciprofloxacin with the modeled mutant proteins, in comparison to the wild-type models were less favorable.
Conclusion
The results show that there is a correlation between detection of gyrA and parC genes and high-level ciprofloxacin resistance. However, to identify specific mutations and determine their association with the phenotype, it is necessary to sequence the quinolone resistance-determining regions.

کلیدواژه‌ها English

antimicrobial resistance
ciprofloxacin
Enterococcus faecalis
molecular docking
Al-Khafaji, J. K. T. (2021). Preparation of modified selective medium for isolation of Enterococcus faecalis in pure culture from heavy sources (rapid diagnosis). Medical Journal of Babylon, 18(4), 340–342. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:270026362
Amuasi, G. R., Dsani, E., Owusu-Nyantakyi, C., Owusu, F. A., Mohktar, Q., Nilsson, P., Adu, B., Hendriksen, R. S., & Egyir, B. (2023). Enterococcus species: Insights into antimicrobial resistance and whole-genome features of isolates recovered from livestock and raw meat in Ghana. Frontiers in Microbiology, 14, Article 1254896. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1254896
Arias, C. A., & Murray, B. E. (2012). The rise of the Enterococcus: Beyond vancomycin resistance. Nature Reviews Microbiology, 10(4), 266–278. https://doi.org/10.1038/nrmicro2761
Arsène, S., & Leclercq, R. (2007). Role of a qnr-like gene in the intrinsic resistance of Enterococcus faecalis to fluoroquinolones. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 51(9), 3254–3258. https://doi.org/10.1128/AAC.00274-07
Codelia-Anjum, A., Lerner, L. B., Elterman, D., Zorn, K. C., Bhojani, N., & Chughtai, B. (2023). Enterococcal urinary tract infections: A review of the pathogenicity, epidemiology, and treatment. Antibiotics, 12(4), Article 778. https://doi.org/10.3390/antibiotics12040778
Devhare, D. P., Pol, S. S., & Pendse, V. (2021). Utility of bile esculin azide agar for screening of stool samples for vancomycin resistant enterococci from patients with gut colonization. International Journal of Research in Medical Sciences, 9(12), 3633–3636. https://doi.org/10.18203/2320-6012.ijrms20214713
Esfahani, S., Ahmadrajabi, R., Mollaei, H., & Saffari, F. (2020). Co-incidence of type II topoisomerase mutations and efflux expression in high fluoroquinolone resistant Enterococcus faecalis isolated from urinary tract infections. Infection and Drug Resistance, 13, 553–559. https://doi.org/10.2147/IDR.S237299
Fiore, E., Van Tyne, D., & Gilmore, M. S. (2019). Pathogenicity of enterococci. Microbiology Spectrum, 7(4). https://doi.org/10.1128/microbiolspec.GPP3-0053-2018
Georgina Solano-Gálvez, S., Fernanda Valencia-Segrove, M., José Ostos Prado, M., Berenice López Boucieguez, A., Abelardo Álvarez-Hernández, D., & Vázquez-López, R. (2021). Mechanisms of resistance to quinolones. In Antimicrobial resistance - A one health perspective. IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.92577
Geraldes, C., Tavares, L., Gil, S., & Oliveira, M. (2022). Enterococcus virulence and resistant traits associated with its permanence in the hospital environment. Antibiotics, 11(7), Article 857. https://doi.org/10.3390/antibiotics11070857
Hooper, D. C., & Jacoby, G. A. (2016). Topoisomerase inhibitors: Fluoroquinolone mechanisms of action and resistance. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine, 6(9), Article a025320. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a025320
Kanematsu, E., Deguchi, T., Yasuda, M., Kawamura, T., Nishino, Y., & Kawada, Y. (1998). Alterations in the GyrA subunit of DNA gyrase and the ParC subunit of DNA topoisomerase IV associated with quinolone resistance in Enterococcus faecalis. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 42(2), 433–435. https://doi.org/10.1128/AAC.42.2.433
Lee, Y. J., Jung, H. R., Yoon, S., Lim, S. K., & Lee, Y. J. (2023). Situational analysis on fluoroquinolones use and characterization of high-level ciprofloxacin-resistant Enterococcus faecalis by integrated broiler operations in South Korea. Frontiers in Veterinary Science, 10, Article 1158721. https://doi.org/10.3389/fvets.2023.1158721
Najm, A. A., & Flayyih, M. T. (2025). Detection of endocarditis associated pili genes in Enterococcus faecalis clinical isolates. Ibn Al-Haitham Journal for Pure and Applied Sciences, 38(1), 37–49. https://jih.uobaghdad.edu.iq/index.php/j/article/view/3539
Oyamada, Y., Ito, H., Inoue, M., & Yamagishi, J. I. (2006). Topoisomerase mutations and efflux are associated with fluoroquinolone resistance in Enterococcus faecalis. Journal of Medical Microbiology, 55(10), 1395–1401. https://doi.org/10.1099/jmm.0.46636-0
Palazzotti, D., Felicetti, T., Sabatini, S., Moro, S., Barreca, M. L., Sturlese, M., & Astolfi, A. (2023). Fighting antimicrobial resistance: Insights on how the Staphylococcus aureus NorA efflux pump recognizes 2-phenylquinoline inhibitors by supervised molecular dynamics (SuMD) and molecular docking simulations. Journal of Chemical Information and Modeling, 63(15), 4875–4887. https://doi.org/10.1021/acs.jcim.3c00516
Petersen, A., & Jensen, L. B. (2004). Analysis of gyrA and parC mutations in enterococci from environmental samples with reduced susceptibility to ciprofloxacin. FEMS Microbiology Letters, 231(1), 73–76. https://doi.org/10.1016/S0378-1097(03)00929-7
Poole, K. (2000). Efflux-mediated resistance to fluoroquinolones in gram-positive bacteria and the mycobacteria. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 44(10), 2595–2599. https://doi.org/10.1128/AAC.44.10.2595-2599.2000
Said, M. S., Tirthani, E., & Lesho, E. (2024). Enterococcus infections. In StatPearls. StatPearls Publishing. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK567759/
Sami, A., & Rifaat Ahmad, M. (2025). Design, synthesis, and biological evaluation of Schiff base and azo derivatives of cefixime: Antibacterial, antifungal, antioxidant, ADMET, and docking studies. Journal of the Turkish Chemical Society Section A: Chemistry, 12(4), 269–286. https://doi.org/10.18596/jotcsa.1739097
Shariati, A., Arshadi, M., Khosrojerdi, M. A., Abedinzadeh, M., Ganjalishahi, M., Maleki, A., Heidary, M., & Khoshnood, S. (2022). The resistance mechanisms of bacteria against ciprofloxacin and new approaches for enhancing the efficacy of this antibiotic. Frontiers in Public Health, 10, Article 1025633. https://doi.org/10.3389/fpubh.2022.1025633
Thai, T., Salisbury, B. H., & Zito, P. M. (2023). Ciprofloxacin. In StatPearls. StatPearls Publishing. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK535454/
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 31 مرداد 1405