Studies in Medical Sciences

fa نقش ژن mexZ در مقاومت به سیپروفلوکساسین در جدایه های سودوموناس آئروژینوزا در استان گیلان Role of mexZ gene in ciprofloxacin resistance in Pseudomonas aeruginosa isolates in Guilan province ژنتیک ژنتیک پژوهشي(توصیفی- تحلیلی) Research پیش‌زمینه و هدف: سودوموناس آئروژینوزا یک پاتوژن فرصت‌طلب و یکی از عوامل مرگ‌ومیر عفونت‌های بیمارستانی بخصوص در بیماران با سوختگی‌های شدید می‌باشد. یکی از مکانیسم‌های مقاومت دارویی در سودوموناس آئروژینوزا، جهش در ژن‌های تنظیم‌کننده منفی سیستم افلاکس پمپ MexXY می‌باشد. در این مطالعه نقش جهش‌های ژن mexZ در ایجاد مقاومت به سیپروفلوکساسین در جدایه‌های سودوموناس آئروژینوزا در استان گیلان بررسی شد. مواد و روش‌ کار: در این مطالعه مقطعی 45 جدایه سودوموناس آئروژینوزا از نمونه‌های کلینیکی از بیمارستان‌ها و آزمایشگاه‌های شهر رشت و لاهیجان در بازه زمانی 1393 تا 1395 جدا گردید و به کمک روش‌های بیوشیمیایی تعیین هویت شد. مقاومت جدایه‌ها نسبت به چهار آنتی‌بیوتیک به روش کربی بوئر  و تعیین MIC بررسی گردید. سپس از روش PCR-sequencing جهت شناسایی جهش‌های ژن mexZ در سویه‌های مقاوم به سیپروفلوکساسین استفاده شد. یافته‌ها: از 45 جدایه سودوموناس آئروژینورا، همه نمونه‌ها به سه آنتی‌بیوتیک سفکسیم، سفالوتین و تری متو پریم مقاوم بودند. درحالی‌که 17 جدایه مقاوم به سیپروفلوکساسین بودند.  بالاترین میزان MIC سیپروفلوکساسین، 1024 µg/ml تعیین گردید. همچنین آنالیز PCR-sequencing نشان داد که هشت جدایه دارای جهش‌های بدمعنی ازجمله R143P و L111E در ژن mexZ بودند. بحث و نتیجه‌گیری: در این مطالعه جهش در mexZ به‌عنوان یک تنظیم‌کننده منفی mexXY، می‌تواند یکی از علل مقاومت به سیپروفلوکساسین در بعضی از نمونه‌های جداشده از استان گیلان  باشد. به نظر می‌رسد جهش در mexZ باعث تغییر تمایل پروتئین mexZ در اتصال  به DNA در بعضی از جدایه‌ها شده باشد. <div> <ol> <li><a name="_ENREF_1">Messadi AA, Lamia T, Kamel B, Salima O, Monia M, Saida BR. Association between antibiotic use and changes in susceptibility patterns of Pseudomonas aeruginosa in an intensive care burn unit: a 5-year study, 2000-2004. Burns :J Int Soc Burn Injuries 2008;34(8):1098-102.</a></li> <li><a name="_ENREF_2">Sherertz RJ, Sarubbi FA. A three-year study of nosocomial infections associated with Pseudomonas aeruginosa. J Clin Microbiol 1983;18(1):160-4.</a></li> <li><a name="_ENREF_3">Henrichfreise B, Wiegand I, Pfister W, Wiedemann B. Resistance mechanisms of multiresistant Pseudomonas aeruginosa strains from Germany and correlation with hypermutation. Antimicrob Agents Chemother 2007;51(11):4062-70.</a></li> <li><a name="_ENREF_4">Cole SJ, Records AR, Orr MW, Linden SB, Lee VT. Catheter-associated urinary tract infection by Pseudomonas aeruginosa is mediated by exopolysaccharide-independent biofilms. Infect Immun 2014;82(5):2048-58.</a></li> <li><a name="_ENREF_5">Lister PD, Wolter DJ, Hanson ND. Antibacterial-resistant Pseudomonas aeruginosa: clinical impact and complex regulation of chromosomally encoded resistance mechanisms. Clin Microbiol Rev 2009;22(4):582-610.</a></li> <li><a name="_ENREF_6">Tumbarello M, Repetto E, Trecarichi EM, Bernardini C, De Pascale G, Parisini A, et al. Multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa bloodstream infections: risk factors and mortality. Epidemiol Infect 2011;139(11):1740-9.</a></li> <li><a name="_ENREF_7">May TB, Shinabarger D, Maharaj R, Kato J, Chu L, DeVault JD, et al. Alginate synthesis by Pseudomonas aeruginosa: a key pathogenic factor in chronic pulmonary infections of cystic fibrosis patients. Clin Microbiol Rev 1991;4(2):191-206.</a></li> <li><a name="_ENREF_8">Kruczek C, Kottapalli KR, Dissanaike S, Dzvova N, Griswold JA, Colmer-Hamood JA, et al. Major Transcriptome Changes Accompany the Growth of Pseudomonas aeruginosa in Blood from Patients with Severe Thermal Injuries. PloS one 2016;11(3):e0149229.</a></li> <li><a name="_ENREF_9">Higgins PG, Fluit AC, Milatovic D, Verhoef J, Schmitz FJ. Mutations in GyrA, ParC, MexR and NfxB in clinical isolates of Pseudomonas aeruginosa.Int J Antimicrob Agents 2003;21(5):409-13.</a></li> <li><a name="_ENREF_10">Morita Y, Sobel ML, Poole K. Antibiotic inducibility of the MexXY multidrug efflux system of Pseudomonas aeruginosa: involvement of the antibiotic-inducible PA5471 gene product. J Bacteriol 2006;188(5):1847-55.</a></li> <li><a name="_ENREF_11">Aires JR, Kohler T, Nikaido H, Plesiat P. Involvement of an active efflux system in the natural resistance of Pseudomonas aeruginosa to aminoglycosides. Antimicrob Agents Chemother 1999;43(11):2624-8.</a></li> <li><a name="_ENREF_12">Morita Y, Tomida J, Kawamura Y. MexXY multidrug efflux system of Pseudomonas aeruginosa. Front Microbiol 2012;3:408.</a></li> <li><a name="_ENREF_13">Poole K. Outer membranes and efflux: the path to multidrug resistance in Gram-negative bacteria. Curr Pharm Biotechnol 2002;3(2):77-98.</a></li> <li><a name="_ENREF_14">Masuda N, Sakagawa E, Ohya S, Gotoh N, Tsujimoto H, Nishino T. Contribution of the MexX-MexY-oprM efflux system to intrinsic resistance in Pseudomonas aeruginosa. Antimicrob Agents Chemother 2000;44(9):2242-6.</a></li> <li><a name="_ENREF_15">Baum EZ, Crespo-Carbone SM, Morrow BJ, Davies TA, Foleno BD, He W, et al. Effect of MexXY overexpression on ceftobiprole susceptibility in Pseudomonas aeruginosa. Antimicrob Agents Chemother 2009;53(7):2785-90.</a></li> <li><a name="_ENREF_16">Hoiby N. Recent advances in the treatment of Pseudomonas aeruginosa infections in cystic fibrosis. BMC Medicine 2011;9:32.</a></li> <li><a name="_ENREF_17">Tamma PD, Cosgrove SE, Maragakis LL. Combination therapy for treatment of infections with gram-negative bacteria. </a>Clin Microbiol Rev 2012;25(3):450-70.</li> <li><a name="_ENREF_18">Dubois V, Arpin C, Melon M, Melon B, Andre C, Frigo C, et al. Nosocomial outbreak due to a multiresistant strain of Pseudomonas aeruginosa P12: efficacy of cefepime-amikacin therapy and analysis of beta-lactam resistance. J Clin Microbiol 2001;39(6):2072-8.</a></li> <li><a name="_ENREF_19">Wayne PA. Clinical and laboratory standards institute. Performance standards for antimicrobial susceptibility testing 2007;17.</a></li> <li><a name="_ENREF_20">Rahnamay Roodposhti F, Ranji N, L A. Mutations of GyrA Gene in Fluoroquinolone Resistant Isolates of Pseudomonas aeruginosa in Guilan Province. J Mazandaran Univ Med Sci 2015;26(139):84-92.</a></li> <li><a name="_ENREF_21">Quale J, Bratu S, Gupta J, Landman D. Interplay of efflux system, ampC, and oprD expression in carbapenem resistance of Pseudomonas aeruginosa clinical isolates. Antimicrob Agents Chemother 2006;50(5):1633-41.</a></li> <li><a name="_ENREF_22">Tohidpour A, Peerayeh SN, Najafi S. Detection of DNA Gyrase Mutation and Multidrug Efflux Pumps Hyperactivity in Ciprofloxacin Resistant Clinical Isolates of Pseud-omonas aeruginosa. J Med Microbiol 2013;1(1):2.</a></li> <li><a name="_ENREF_23">Fazeli N, Momtaz H. Virulence Gene Profiles of Multidrug-Resistant Pseudomonas aeruginosa Isolated From Iranian Hospital Infections. Iran Red Crescent Med J 2014;16(10):e15722.</a></li> <li><a name="_ENREF_24">Zolali M, Salehi  M, Mosavari  N, Bolfion  M, Taheri  M, Mirzaei  M. investigation of mexX gene in Pseudomonas aeruginosa strains isolated from clinical samples. Quarterly J Microbioly Knowledge 2010;2(6):1-6.</a></li> <li><a name="_ENREF_25">Deiham  B, Basikhasteh  M. The pattern of antibiotic resistance and Metallo-β-lactamases production in pseudomonas aeruginosa isolated  from  Clinical samples of  Dr Ganjavian Hospital in Dezful. J Microbial Biotechnol 2012;4(14):21-8.</a></li> <li><a name="_ENREF_26">Kalantar E, Taherzadeh S, Ghadimi T, Soheili F, Salimizand H, Hedayatnejad A. Pseudomonas aeruginosa, an emerging pathogen among burn patients in Kurdistan Province, Iran. Southeast Asian J Trop Med Public Health 2012;43(3):712-7.</a></li> <li><a name="_ENREF_27">Negi N, Prakash P, Gupta ML, Mohapatra TM. Possible Role of Curcumin as an Efflux Pump Inhibitor in Multi Drug Resistant Clinical Isolates of Pseudomonas aeruginosa. J Clin Diagn Res 2014;8(10):DC04-7.</a></li> <li><a name="_ENREF_28">Yamamoto M, Ueda A, Kudo M, Matsuo Y, Fukushima J, Nakae T, et al. Role of MexZ and PA5471 in transcriptional regulation of mexXY in Pseudomonas aeruginosa. Microbiol 2009;155(Pt 10):3312-21.</a></li> <li><a name="_ENREF_29">Hocquet D, Berthelot P, Roussel-Delvallez M, Favre R, Jeannot K, Bajolet O, et al. Pseudomonas aeruginosa may accumulate drug resistance mechanisms without losing its ability to cause bloodstream infections. Antimicrob Agents Chemother 2007;51(10):3531-6.</a></li> <li><a name="_ENREF_30">Geyik MF, Aldemir M, Hosoglu S, Tacyildiz HI. Epidemiology of burn unit infections in children. Am J Infection Control 2003;31(6):342-6.</a></li> <li><a name="_ENREF_31">Llanes C, Hocquet D, Vogne C, Benali-Baitich D, Neuwirth C, Plesiat P. Clinical strains of Pseudomonas aeruginosa overproducing MexAB-OprM and MexXY efflux pumps simultaneously. Antimicrob Agents Chemother 2004;48(5):1797-802.</a></li> </ol> </div>   <a name="_Toc416081061">Background & Aims</a>: Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic pathogen and one of mortality causes of nosocomial infections specifically in severely burned patients. One of the drug resistant mechanisms in pseudomonas aeruginosa is mutation in negative regulator genes of mexXY efflux pump system. In this study, the role of mexZ mutations was investigated in ciprofloxacin resistant development in Pseudomonas aeruginosa isolates in Guilan province. Materials & Methods: In this study, 45 strains of pseudomonas aeruginosa isolated from different clinical samples of Rasht and Lahijan hospitals and laboratories between 2014 to 2016 were identified by biochemical tests. The antibiotic resistance and susceptibility of the strains were investigated by Kirby Bauer method and MIC determination. Then PCR-sequencing was performed to assess MexZ gene mutations in ciprofloxacin resistant strains. Results: From 45 isolates of pseudomonas aeruginosa, all were resistant to <a href="http://scholar.google.com/scholar?q=cefixime+ciprofloxacin+resistance+in+pseudomonas&hl=en&as_sdt=0&as_vis=1&oi=scholart&sa=X&ved=0ahUKEwip1LvIosbQAhUCVywKHVirBx4QgQMIGDAA">cefixime</a>, cephalothin and trimethoprim; whereas 17 isolates were ciprofloxacin resistant. The highest MIC of ciprofloxacin was determined 1024 µg/ml. Also, PCR-sequencing analysis showed that 8 isolates had missense mutations in MexZ gene such as L111E and R143P. Conclusion: In this study, mutation in mexZ as negative regulator of mexXY can be a reason of multi-drug resistance in some strains in Guilan province. It appears that mexZ mutation led to affinity modification in mexZ protein binding to DNA in some isolates. SOURCE: URMIA MED J 2016: 26(10): 913 ISSN: 1027-3727 سودوموناس آئروژینوزا, سیپروفلوکساسین, mexXY, mexZ Ciprofloxacin, MexXY, MexZ, Pseudomonas Aeruginosa 902 913 http://umj.umsu.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-2705-1&slc_lang=fa&sid=1 Najmeh Ranji نجمه رنجی najmehranji@gmail.com 3700319475328460016901 3700319475328460016901 Yes Rasht Branch, Islamic Azad University دانشگاه آزاد اسلامی رشت. Saeid Rahbar Takrami سعید رهبر تکرمی rahbar_saeid@yahoo.com 3700319475328460016902 3700319475328460016902 No Rasht Branch, Islamic Azad University دانشگاه آزاد اسلامی رشت.