بررسي فراواني توليد بتالاكتامازها و تنوع فعاليت آنزيمي در جدايه‌ هاي اشرشيا‌كلي داراي مقاومت بالا از بيماران مبتلا به اسهال و عفونت‌ هاي بيمارستاني

Frequency of β-lactamase producing isolates of Escherichia coli and their diversity in enzyme activities among the resistance isolates from patients with diarrhea and nosocomial infections in Tehran, Iran

سابقه و هدف: مقاومت هاي چند دارويي پرخطر مي توانند در بين سويه هاي اشرشيا كلي انتشار يابند. مقاومت عليه داروهاي بتا لاكتام مي تواند از طريق توليد آنزيم هاي مختلف بتا لاكتاماز با طيف اثر متفاوت بروز يابد. در اين مطالعه فعاليت بتالاكتامازي جدايه هاي باليني مختلف اشرشيا كلي و ارتباط آن ها با فنوتيپ مقاومت دارويي و الگوهاي پلاسميدي مورد بررسي قرار داده شد. مواد و روش ها: مقاومت دارويي جدايه هاي اشرشيا كلي از نمونه هاي مختلف باليني به ده آنتي بيوتيك بتا لاكتام توسط روش انتشار از ديسك، و غلظت حداقل مهاري (MIC) اين جدايه ها عليه سفوتاكسيم توسط روش انتشار در آگار تعيين شد. آزمون يدومتري در حضور سفوتاكسيم به منظور تعيين فعاليت بتا لاكتامازي جزء پري پلاسميك از مخلوط پروتئيني اين باكتري ها مورد استفاده قرار گرفت. در پايان انتقال پذيري اين فنوتيپ مقاومتي به اشرشيا كلي HB101 توسط ترانسفرماسيون به روش كلريد كلسيم انجام پذيرفت. يافته ها: نتايج اين تحقيق مويد فراواني بالاي فنوتيپ مقاومتي چند دارويي (21%) در بين اين جدايه ها بود. بررسي نتايج آزمون آنتي بيوگرام براي آنتي بيوتيك هاي مورد مطالعه نشان دهنده كم ترين مقاومت به ايميپنم (11%) و سفتازيديم (15.52%) بود. فنوتيپ مقاومتي در اين جدايه ها توسط پلاسميد قابل انتقال بود. نتايج بررسي فعاليت بتالاكتامازي نشان دهنده تنوع فعاليت آنزيمي در بين آن ها در طيف 0.007 تا 0.065 واحد آنزيمي بود. در برخي از جدايه ها ارتباط معناداري بين سطح MIC (4>to 1054μg/ml) و ميزان فعاليت آنزيمي ديده نشد. نتيجه گيري: اين نتايج نشان دادند كه احتمالا نوع آنزيم توليدي و اختصاصيت آن براي سوبستراهاي دارويي تعيين كننده سطح مقاومت ناشي از بتا لاكتاماز ها باشند. سطوح MIC بالا در برخي از جدايه هاي با فعاليت آنزيمي بسيار كم، وجود ساير مكانيسم هاي مقاومت دارويي را در برخي از اين سويه ها پيشنهاد مي كند. شناسايي سوبستراهاي دارويي اين بتالاكتامازها و تعيين دقيق طيف فعاليتشان مي تواند اطلاعات ارزش مندي را در رابطه با مقابله عليه اين آنزيم ها و باكتري هاي توليد كننده آن ها در درمان هاي دارويي آينده فراهم آورد.

Introduction: The risky multidrug resistance phenotypes could be spread among strains of Escherichia coli (E. coli). The resistance against β-lactam drugs could emerge through the production of different enzymes with different spectrum of activities. This study was planned to determine the activity of β- lactamases extracted from different clinical isolates of E. coli and their relatedness with resistance phenotype and plasmid patterns. Materials and Methods: Antimicrobial susceptibility of E. coli isolates from different clinical samples to 10 β-lactam antibiotics were studied by disk diffusion method and minimal inhibitory concentration (MIC) of the resistant isolates were determined against cefotaxime by agar dilution method. Iodometry assay was used to detect β-lactamase activity of periplasmic fractions of the protein extracts in the presence of cefotaxime. Plasmid transmissibility of the resistance phenotype into E. coli HB101was finally studied by CaCl2 transformation method. Results: Results of this research showed existence of high plenty of multidrug resistance phenotypes (21%) among these isolates. The study-generated antibiogram showed that the lowest percent resistance antibiotics for all the isolates were imipenem (11%) and ceftazidime (15.52%). This resistance phenotype was transferable by plasmids in strain E. coli HB101. Analysis of the β-lactamase activities showed a variation among them in ranges of 0,007 upto 0,065 units. No significant relationship was observed between the level of MIC (<4 to 1024 μg/ml) and the amounts of enzyme activities. Conclusion: These results indicated that type of the produced enzymes and also their specificities for β- lactam drugs, but not the amount of their total enzyme activities, do determine the level of their resistance phenotypes and MIC levels. Presence of the high levels of MIC in some isolates with very low enzyme activities suggested the existence of other mechanisms of drug resistance among them. Identification of antibiotics with higher affinity for these β-lactamases will provide valuable information about fighting against these bacteria in severe infections.