Genes among Escherichia coli Isolated from Urinary Tract Infections Patients in Hilla City-Iraq

الموضوعات

طب

الملخص

Urinary tract infections (UTIs) are one of the most widespread bacterial infections with a global extension. These infections are predominantly caused by uropathogenic Escherichia coli (UPEC). The relationship between multidrug resistance of Escherichia coli and resistance genes profiles among carbapenems resistance of uropathogenic Escherichia coli isolates that isolated from patients with urinary tract infection in Hilla City. Therefore, the current survey was carried out in order to determine the phenotypically, genotypically and determine genes expressions among multidrug resistance uropathogenic Escherichia coli isolates that isolated from patients with UTIs in Hillah City. The study included collection and analysis of 646 midstream urine specimens which is immediately examined by general urine examination (GUE) after collection to detecting physical, chemical and microscopical examinations to identifying presence of infections due to the urinary tract infection occurs without any symptoms observed in the patient, followed by phenotypically, genotypic and gene expression detecting methods. The valuable midstream urine specimens were carefully collected from February to July/2022 from different hospitals in Hilla City. The clinical specimens from individuals with UTI symptoms were obtained from the following hospitals which is including: Al-Imam-Alsadiq teaching hospital (377 urine clinical specimens), Marjan teaching hospital (175 urine clinical specimens), and Babylon for women's and children's hospital (94 urine clinical specimens). Subsequently, all midstream urine clinical specimens were examined by microscopical examination and cultured onto MacConkey agar, Eosin Methylene Blue (EMB) agar and blood agar plates followed by incubation for 24 hrs at 37°C to detect lactose and non-lactose fermenting isolates. Out of total 646 midstream urine specimens, only 320 (49.5%) isolates were successfully identified as Escherichia coli bacteria through its growth on the following selective and differential culture media which is including MacConkey and EMB agar media and the rest 326 (50.5%) isolates were belong to other gram-negative bacteria. Results indicated the presence of 320 clinical specimens, encompassing 273 (85.3%) females and 47 (14.7%) males. These Escherichia coli isolates were obtained from urinary tract infections (UTI) patients are subjected to antibiotics susceptibility testing (AST). The results of this study showed the highest incidence of UTIs was observed in the adult (30–60) years old age group among the rest ages groups. The biochemical results and Vitek2 System tests were also confirmed as confirmatory tests for these isolates, which showed that all the isolates were E. coli bacteria. Antibiotics susceptibility testing (AST) revealed notable resistance trends among E. coli isolates. Notably, β-lactam combinations, including Amoxicillin-clavulanate and Ampicillin, exhibited resistance rates of 87.1% and 75.9%, respectively. Aminoglycosides (e.g., Gentamicin) demonstrated resistance in 66.8% of cases, while Sulfonamides (e.g., Trimethoprim) and Nitrofurans (e.g., Nitrofurantoin) exhibited resistance rates of 49.6% and 43.1% respectively. The susceptibility of isolates varied, with Ciprofloxacin, Cefepime, Ceftriaxone, and Piperacillin showing sensitivities in the 34.3% to 52.1% range. Moreover, the results of AST showed only 20 Escherichia coli isolates (6.2%) were resistant to the meropenem and imipenem. The results of phenotypical examinations which is including 20 carbapenems resistant Escherichia coli isolates showed positive result for amoxiclav double disk synergy test and modified Hodge's test (MHT) which confirms that these isolates have the ability to produce beta-lactamase enzymes. The molecular detection methods have been used to identify carbapenems resistance genes among 20 E. coli isolates. The molecular detection methods were used to detect the following genes which is including blaCTX-M-1 and blaDHA were most prevalent with percentage levels (no=19) (95%), followed by blaTEM (no=16) (80%), blaNDM (no=15) (75%), blaIMP (no=12) (60%), blaVIM (no=10) (50%), and others with varying frequencies. While each of the genes of blaGES and blaSME were not detected during this study. According to the study's findings, the majority of isolates included at least two genes. Isolate number E.co-9 revealed a high percentage level which carried 10 distinct genes, while other isolates which is including (E.co-2, E.co-3, E.co-11 and E.co-18) each carried nine different genes. According to Ambler classification, the results of molecular investigation of this study showed among 280 β-lactamase genes have been detected during this study that showed positive results for 126 (45%) genes whereas the rest of the genes totally 156 (55%) genes showed negative result. The molecular characteristics of 20 carbapenems resistant E. coli isolates showed all of the genes belong to class A within n=53 (42.1%) β-lactamase out of 126 positive genes followed by class B within n=37 (29.3%) β-lactamase genes, while class C was n=30 (23.8%) and finally class D showed the lowest percentage levels among β-lactamase genes that detected during this study it was n=6 (4.8%). Finally, this study assessed gene expression in the presence of Imipenem (IMP) inhibitors, revealing a 1.8 to 12.4 fold increase in blaIMP mRNA levels in response to exposure to Imipenem antibiotics. The results of gene expression showed varying levels in the presence of the imipenem inhibitor for all bacterial isolates. It is worth noting that isolate No. 13 showed the highest level of gene expression among the rest of the other isolates. It could be concluded that the investigation highlights the prominence of urinary tract infections, particularly among uropathogenic E. coli, and demonstrates the prevalence of multi-resistance gene profiles among urinary tract infections patients in Hillah City.

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

076694ad-b765-4d14-bfe8-89c1afcbf7d9

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل دكتوراة

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

993390_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

التوصيف الجزيئي للجينات المقاومة للكاربابينم بين عزلات بكتريا الاشريكية القولونية المعزولة من مرضى التهاب المجاري البولية في مدينة الحلة - العراق

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"ايمان محمد جار الله","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"حيدر عبد الأمير عبد الرضا الاسدي","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Genes among Escherichia coli Isolated from Urinary Tract Infections Patients in Hilla City-Iraq

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

تعد التهابات المسالك البولية (UTIs) واحدة من أكثر أنواع العدوى البكتيرية انتشارًا ولها امتداد عالمي. تحدث هذه الالتهابات في الغالب بسبب الإشريكية القولونية المسببة للأمراض البولية (UPEC). العلاقة بين المقاومة للأدوية المتعددة لبكتيريا الإشريكية القولونية وملامح جينات المقاومة لدى عزلات الكاربابينمز من بكتيريا الإشريكية القولونية المسببة للأمراض المعزولة من المريض المصاب بالتهاب المسالك البولية في مدينة الحلة. لذلك، تم إجراء المسح الحالي من أجل تحديد النمط المظهري والنمط الوراثي وكذلك تحديد التعبيرات الجينية بين عزلات الإشريكية القولونية المقاومة للأدوية المتعددة والمعزولة من المرضى الذين يعانون من التهابات المسالك البولية في مدينة الحلة. تضمنت الدراسة جمع وتحليل 646 عينة ادرار وسطية والتي تم فحصها فوراً عن طريق فحص الادرار العام (GUE) بعد جمعها للكشف عن الخصائص الفيزيائية والكيميائية وكذلك الفحص المجهري لتحديد وجود التهابات المجاري البولية وذلك لان التهاب المجاري البولية تحدث دون أي أعراض ملحوظة تظهر على المريض، تليها طرق الكشف عن النمط الظاهري والوراثي والتعبير الجيني. تم جمع العينات الوسطية للإدرار خلال الفترة من شباط إلى حزيران (2022) من مستشفيات مختلفة في مدينة الحلة. تم الحصول على العينات السريرية من الأفراد الذين يعانون من أعراض التهاب المسالك البولية من المستشفيات التالية وهي: مستشفى الامام الصادق التعليمي (377 عينة بول سريرية)، مستشفى مرجان التعليمي (175 عينة بول سريرية)، ومستشفى بابل للنسائية والأطفال (94 عينة بول سريرية). بعد ذلك، تم فحص جميع العينات الوسطية للإدرار عن طريق الفحص المجهري وتم زراعتها على أجار ماكونكي وأجار الأيوسين ميثيلين الأزرق (EMB) وأجار الدم تليها الحضانة لمدة 24 ساعة عند 37 درجة مئوية للكشف عن عزلات تخمر اللاكتوز وغير اللاكتوز. من إجمالي 646 لعينات الادرار الوسطية ، تم تحديد 320 عزلة فقط (49.5%) بنجاح على أنها بكتيريا الإشريكية القولونية من خلال نموها على اوساط زرعيه الانتقائية والتفاضلية والتي تشمل وسط أجار المكونكي والايوسين المثيل الازرق فيما كانت بقية العزلات والبالغة 326 (50.5%) عزلة كانت تنتمي إلى انواع اخرى من البكتريا السالبة لصبغة غرام. أشارت النتائج إلى وجود 320 عينة سريرية، تشمل 273 (85.3%) إناث و47 (14.7%) ذكور. تم الحصول على عزلات الإشريكية القولونية من مرضى التهابات المجاري البولية (UTI) والتي خضعت لاختبار الحساسية للمضادات الحيوية (AST). أظهرت نتائج هذه الدراسة أن أعلى نسبة حدوث عدوى المجاري البولية والتي لوحظت في الفئة العمرية بين (30-60) سنة بين بقية الفئات العمرية. كما تم تأكيد النتائج بواسطة الفحوصات الكيموحيوية واختبارات نظام Vitek2 كفحوصات تأكيدية لهذه العزلات والتي أظهرت أن جميع العزلات هي بكتيريا الإشريكية القولونية المسببة لالتهاب المجاري البولية. كشف اختبار الحساسية للمضادات الحيوية (AST) عن اتجاهات مقاومة ملحوظة بين عزلات الإشريكية القولونية. ومن الجدير بالذكر أن مجموعات بيتا لاكتام، بما في ذلك الأموكسيسيلين-كلافولانيت والأمبيسيلين، أظهرت معدلات مقاومة قدرها 87.1% و75.9% على التوالي. أظهرت مجموعة أمينوغليكوزيد (مثل الجنتاميسين) مقاومة في 66.8% من الحالات، في حين أظهرت مجموعة السلفوناميد (مثل تريميثوبريم) والنيتروفوران (مثل النيتروفورانتوين) معدلات مقاومة قدرها 49.6% و43.1% على التوالي. تباينت حساسية العزلات، حيث أظهرت مجموعة سيبروفلوكساسين، سيفابيم، سيفترياكسون، وبيبراسيللين حساسيات في نطاق 34.3٪ إلى 52.1٪. علاوة على ذلك، أظهرت نتائج فحوصات الحساسية الدوائية أن 20 عزلة فقط من الإشريكية القولونية (6.2%) كانت مقاومة للميروبينيم و الإيميبينيم. أظهرت نتائج الفحوصات المظهرية والتي شملت مقاومة 20 عزلة مقاومة لمضادات الكاربابينم من عزلات بكتريا الإشريكية القولونية نتيجة إيجابية لاختبار الاموكسيكلاف لتآزر القرص المزدوج واختبار الهودج المعدل (MHT) مما يؤكد أن هذه العزلات لديها القدرة على إنتاج إنزيمات بيتا لاكتاماز . استخدام طرق الكشف الجزيئي للتعرف على جينات مقاومة الكاربابينيمات في 20 عزلة من بكتيريا الإشريكية القولونية. تم استخدام طرق الكشف الجزيئي للكشف عن الجينات التالية التي تشمل blaCTX-M-1 وblaDHA والتي كانت الأكثر انتشارًا بمستويات النسبة المئوية (19 = n) (%95)، تليها blaTEM (16 = n) (%80)، blaNDM (15 = n) (%75)، blaIMP (12 = n) (%60)، blaVIM (n=10) (50%)، و جينات أخرى بترددات متفاوتة. بينما لم يتم الكشف عن كل من جينات blaGES و blaSME خلال هذه الدراسة. ووفقا لنتائج الدراسة، فإن غالبية العزلات شملت اثنان من الجينات الوراثية على الأقل. كما وكشفت العزلة ذات العدد E.co-9 عن نسبة مئوية عالية وهي تحمل 10 جينات متميزة، في حين أن العزلات الأخرى والتي تشمل (E.co-2، E.co-3، E.co-11، E.co-18). يحمل كل منهم تسعة جينات مختلفة. حسب تصنيف أمبلار أظهرت نتائج الفحص الجزيئي لهذه الدراسة أنه تم الكشف خلال هذه الدراسة عن 280 جين يشقر الى انزيمان البيتا لاكتاماز والتي أظهرت نتائج إيجابية لـ 126 (45%) جين بينما أظهرت باقي الجينات 156 (55%) جيناً نتيجة سلبية . أظهرت الخصائص الجزيئية لـ 20 عزلة من الإشريكية القولونية المقاومة للكاربابينم أن جميع الجينات تنتمي إلى الفئة A ضمن البتالاكتمايز n = 53 (42.1٪) من بين 126 جينًا موجبًا تليها الفئة B ضمن البتالاكتمايز n = 37 (29.3٪) جينات البتالاكتمايز ، بينما كانت الفئة C = n = 30 (23.8٪) وأخيرًا أظهرت الفئة D أقل مستويات النسبة المئوية بين جينات بيتا لاكتاماز التي اكتشفت خلال هذه الدراسة كانت بتأثير قليل يتراوح بنسبة. n = 6 (4.8٪) أخيرًا، قامت هذه الدراسة بتقييم التعبير الجيني في وجود مثبطات الإيميبينيم (IMP)، وكشفت عن زيادة بمقدار 1.8 إلى 12.4 ضعفًا في مستويات blaIMP mRNA استجابةً للتعرض للمضادات الحيوية للإيميبينيم. أظهرت نتائج التعبير الجيني مستويات متفاوتة في وجود مثبط الامبينيم لجميع العزلات البكتيرية. ومن الجدير بالذكر أن العزلة رقم 13 أظهرت أعلى مستوى في التعبير الجيني بين بقية العزلات الأخرى. يمكن الاستنتاج أن هذا البحث يسلط الضوء على بروز التهابات المسالك البولية، وخاصة بين الإشريكية القولونية المسببة للأمراض التهاب المجاري البولية، ويبين مدى انتشار الملامح الجينية متعددة المقاومة بين مرضى التهابات المسالك البولية في مدينة الحلة.

كلمات الباحثين

Antibiotic resistance, Escherichia coli, urinary tract infections, carbapenems, resistance genes, molecular detection

إشراف وإعداد

الإشراف

ايمان محمد جار الله

الإعداد

حيدر عبد الأمير عبد الرضا الاسدي

الاقتباسات الببليوغرافية