توصیف فنوتیپی و مولکولی سویه‌های چنددارویی مقاوم اشریشیا کلی حامل ژن‌های مقاومت جداشده از موارد بالینی مختلف در عراق

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زیست‌فناوری پزشکی، دانشکده زیست‌فناوری، دانشگاه سبز القاسم، بابل 51013، عراق.

2 گروه زیست‌فناوری پزشکی، دانشکده زیست‌فناوری، دانشگاه سبز القاسم، بابل 51013، عراق

3 گروه تکنیک‌های آزمایشگاه پزشکی، مؤسسه فناوری پزشکی-المنصور، دانشگاه فنی میانی (MTU)، بغداد، عراق

چکیده

هدف: اشریشیا کلی مقاوم به چند دارو (MDR) از مهم‌ترین عوامل ایجاد یوروسپسیس به شمار می‌رود و بار اقتصادی قابل‌توجهی را بر بیمارستان‌ها در سراسر جهان تحمیل می‌کند. گسترش سریع مقاومت چنددارویی در جمعیت‌های E. coli درمان عفونت‌ها را دشوارتر و پرهزینه‌تر ساخته و نیاز به رویکردهای درمانی جدید را افزایش داده است. هدف این مطالعه، بررسی ویژگی‌های فنوتیپی و مولکولی مقاومت چنددارویی در سویه‌های E. coli جداشده از بیماران عراقی مبتلا به عفونت‌های مجاری ادراری (UTIs) و عفونت زخم بود.
مواد و روش‌ها: در مجموع ۳۰ نمونه بالینی از ادرار میانی (MSU) و ترشحات زخم جمع‌آوری شد. شناسایی فنوتیپی E. coli بر اساس شکل، اندازه، بافت و رنگ کلنی‌ها روی محیط کشت انجام و با استفاده از سیستم VITEK 2 Compact تأیید شد. از میان آن‌ها، ۱۰ سویه به‌عنوان MDR تأیید شدند که 100% مقاومت نسبت به سیپروفلوکساسین (CIP) و سفتازیدیم (CAZ) نشان دادند. تعیین حداقل غلظت مهاری (MIC) با روش ریزرقیق‌سازی چکر‌بورد انجام شد و شاخص غلظت مهاری کسری (FIC) محاسبه گردید. بررسی بیان ژن‌های emrD و marA با روش RT-qPCR انجام شد. تحلیل آماری داده‌ها با نرم‌افزارهای SPSS نسخه 27 و GraphPad Prism نسخه 10 صورت گرفت.
نتایج: ترکیب CIP و CAZ میزان MIC را از 200 و 260 میکروگرم بر میلی‌لیتر (به‌صورت جداگانه) به 50 میکروگرم بر میلی‌لیتر (به‌صورت ترکیبی) کاهش داد و شاخص ΣFIC برابر با 4995/0 نشان‌دهنده اثر هم‌افزایی قوی بود. ترکیب آنتی‌بیوتیک‌ها (CIP و CAZ) با باکتریوسین‌ها و لوسین فعالیت ضدباکتریایی بیشتری ایجاد کرد، به‌ویژه در غلظت‌های 50 تا 60 میکروگرم بر میلی‌لیتر که با کاهش معنی‌دار نرخ رشد باکتری (P < 0.01) همراه بود. بررسی بیان ژنی نشان داد که در تمامی درمان‌های ترکیبی، کاهش قابل‌توجهی در بیان ژن‌های emrD و marA رخ داده است. بیان ژن emrD از 36/±06/1 (کنترل) به 05/0±05/0 (CIP/leucine) کاهش یافت و بیان ژن marA از 47/0±17/1 به 02/0±03/0 (CAZ/bacteriocin) رسید. برای همه مقادیر P < 0.01 بود.
نتیجه‌گیری: نتایج این مطالعه از به‌کارگیری ترکیبات آنتی‌بیوتیک-کمکی به‌عنوان راهبردی امیدبخش برای مقابله با عفونت‌های ناشی از E. coli مقاوم به چند دارو حمایت می‌کند. این یافته‌ها با مطالعات جهانی درباره هم‌افزایی ضد‌میکروبی همسو بوده و اهداف ژنی جدیدی را برای کنترل تغییرات مقاومت معرفی می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Phenotypic and molecular characterization of multidrug-resistant Escherichia coli strains carrying resistance genes isolated from various clinical cases in Iraq

نویسندگان [English]

  • Raid Razzaq Ojaimi 1
  • Nadhim Mushtaq Hashim Al-Bderee 2
  • Maha Diekan Abbas 3
  • Nawar Al-Janabi 1
1 Department of Medical Biotechnology, College of Biotechnology, Al-Qasim Green University, Babylon 51013, Iraq.
2 Department of Medical Biotechnology, College of Biotechnology, Al-Qasim Green University, Babylon 51013, Iraq.
3 Department of Medical Laboratory Techniques, Institute of Medical Technology- Al Mansour, Middle Technical University (MTU), Baghdad, Iraq.
چکیده [English]

Objective
Multidrug-Resistant (MDR) E. coli are among the most important causes of urosepsis. and they also pose a significant economic burden on hospitals worldwide. To further exacerbate the issue, MDR has spread rapidly through E. coli populations, making infections more troublesome and costlier to treat, requiring a new therapeutic approach. This investigation aimed to detect the phenotypic and molecular characteristics of MDR in E. coli strains recovered from Iraqi patients with urinary tract infections (UTIs) and wounds.
Materials and methods
Thirty clinical samples were collected from midstream urine (MSU) and wound discharge. The clinical E. coli was identified phenotypically based on shape, size, texture, and color of bacteria on medium and confirmed using the VITEC 2 compact system, with 10 confirmed as MDR strains showing 100% resistance to CIP and CAZ. The minimum inhibitory concentration (MIC) testing was done using the checkerboard microdilution method. Fractional Inhibitory Concentration (FIC) indices were investigated. Gene expression study was preformed via RT-qPCR for emrD and marA genes. Statistical analysis was achieved using SPSS 27 and GraphPad Prism 10.
Results
The CIP-CAZ combination decreases the MIC level from 200 µg/mL and 260 µg/mL (separately) to 50 µg/mL (combined), with a ΣFIC index of 0.4495, representing highly synergism. Combinations (CIP, CAZ) with bacteriocins and leucine promote greater antibacterial activity, mainly at 50-60 µg/mL, with significant reductions in growth rate (P < 0.01). Gene expression revealed noticeable downregulation of emrD and marA in all combination therapies. For emrD gene, the expression decreased from 1.06±0.36 (control) to 0.05±0.05 (CIP/leucine), while for marA gene reduced from 1.17±0.47 to 0.03±0.02 (CAZ/bacteriocin), with all comparisons showing P-values < 0.01.
Conclusions
The outcomes support the use of antibiotic-adjuvant combinations as a promising strategy to prevent MDR E. coli infections. The result aligns with global studies on antimicrobial synergy and announces novel gene targets for resistance variation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Antibiotic combination
  • Ceftazidime
  • Ciprofloxacin
  • emrD
  • marA