دراسة بعض جينات البايوفلم وجينات مقاومة الكوينولون في الإشريكية القولونية المسببة لألتهابات المسالك البولية المعزولة من مرضى التهاب المسالك البولية

رسالة ماجستير

اسم الباحث : مازن جعفر محمد رضا

اسم المشرف : .م .د. إسراء سعيد عباس و أ.م .د. أمير كاظم حنون

الكلمات المفتاحية :

الكلية : كلية العلوم الطبية التطبيقية

الاختصاص : التحليلات المرضية

سنة نشر البحث : 2025

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

الخلاصة

على الرغم من أن التثقيف الصحي ونمط الحياة كانا أفضل، لا تزال بعض المشاكل الصحية تتمتع بمعدل عالٍ من العدوى، ومن بينها التهاب المسالك البولية. المراضة والوفيات المرتبطة مع التهاب المسالك البولية تبين انها 150 مليون حالة في العالم سنويا.
التهاب المسالك البولية بشكل شائع يحدث بسبب مسببات الأمراض البكتيرية التي تؤثر غالبًا على الجهاز البولي، بما في ذلك الكلى والحالب والمثانة والإحليل. تغزو المسببات البكتيرية الجهاز البولي، مما يؤثر على الجهاز البولي السفلي والعلوي، وقد تنتشر أحيانًا إلى مجرى الدم، مما يؤدي إلى عدة متلازمات سريرية مثل الحمى وألم الخاصرة وعسر البول والبيلة الدموية.
هذه الدراسة المقطعية تهدف إلى التحقيق في بعض جينات البايوفلم وجينات مقاومة الكوينولون في الإشريكية القولونية المسببة لالتهابات المسالك البولية لدى المرضى. شملت الدراسة ما مجموعه (968) عينة بول من منتصف التدفق تم جمعها من مرضى يعانون من أعراض التهاب المسالك البولية من كلا الجنسين وبفئة عمرية تتراوح بين (1-80 سنة) في مستشفيين حكوميين رئيسيين في محافظة كربلاء المقدسة، وهما مدينة الإمام الحسين الطبية ومستشفى كربلاء التعليمي للأطفال، خلال الفترة من أكتوبر 2023 إلى أبريل 2024.
تم فحص العينات المأخوذة من خلال الفحص العام للبول وزراعة البول لتحديد بكتيريا الإشريكية القولونية واختبار الحساسية للمضادات الحيوية باستخدام نظام الفايتك 2 المدمج.
كانت النتيجة الإيجابية للنمو البكتيري من جميع العينات 261 عينة (26.96%)، مع وجود 34 عينة (3.51%) من الفطريات، بينما كانت 673 عينة (69.52%) سلبية النمو. بعد استخدام نظام الفايتك كانت البكتيريا سالبة الجرام هي العامل المعدي الأكثر شيوعًا، حيث شكلت (64%) من إجمالي الزراعات الإيجابية، وكانت الإشريكية القولونية هي النسبة الأعلى (61%) من إجمالي النمو البكتيري الإيجابي، وكانت الإناث أكثر عرضة للإصابة بهذه البكتيريا بنسبة 77.45 مقارنة بالذكور بنسبة % 22.55. %
أظهر اختبار الحساسية للمضادات الحيوية باستخدام نظام الفايتك أن التيكارسيلين كان الأعلى في معدل المقاومة بنسبة 88.89% يليه البيبيراسيلين والأمبيسيلين، بينما كانت أكثر المضادات الحيوية فعالية هي الإيميبينيم والميروبينيم بمعدل مقاومة حوالي %6
من أهم القضايا المرتبطة بعلاج التهابات المسالك البولية هي ظهور وانتشار البكتيريا المقاومة ,(par E and par C)المتعددة للأدوية. يتكون التوبويزوميراز الرابع من وحدتين فرعيتين يتم وتتمثل وظيفته الأساسية في فصل الكروموسومات بعد تضاعف الحامض النووي, مقاومة الكوينولون المكتسبة تساهم في الطفرات المنطقة المحددة لمقاومة الكينولون في التوبويزوميراز الرابع.
بروتين (الكيو ان آر) الي هي عضو من عائلة البنتاببتيد المتكرر تحمي الحامض النووي الجايريز والحامض النووي التوبسوميريز الرابع من تثبيط الفلوروكوينولون.
أحد العوامل المهمة التي تساهم في إمراضية الإشريكية القولونية المسببة لالتهابات المسالك البولية هي القدرة على تكوين البايوفلم, تعتبر (سي اس جي دي) وحدة التحكم وتكامل رئيسية لتكوين البايوفلم بسبب قدرتها على تنظيم تعبير المواد الخارجية المصاحبة للبايوفلم. بينما (او ام بي تي) يعمل كآلية دفاعية للبكتيريا من خلال تحلل الببتيدات المضادة للميكروبات التي تفرزها الخلايا الظهارية للمضيف. كما يلعب دورًا كعامل ضراوة، مما يُساهم في انتشار البكتيريا داخل خلايا المضيف.
في (18.4%)qnrS في (7.89% من العزلات) وجين qnrBوجود جين البي سي آر كشف
في (97.4%)csgD في (100%) وجين Par E في (68.4%) وجين ompTوجين
من عزلات الايكولاي ال 38 والتي أظهرت مقاومة علاجية عالية خصوصا لمجموعة الفلوروكوينلونات.
من اصل 38 عينة(XDR)تم إرسال 20 عزلة من الإشريكية القولونية المقاومة للأدوية
التي شركت في التحديد الجيني والتي أظهرت مقاومة علاجية عالية لمجموعة الفلوروكوينلونات .csgD وparE بشكل خاص لسلسلة الجينات لكل من جيني
أظهرت نتائج تحليل تسلسل الجينات لكلا الجينين وجود تباينات متعددة في مواقع مختلفة من كل عينة في كل من الشريط الأمامي والعكسي.
تم تحليل الشجرة الجينية للجينين باستخدام برنامج وتمت مقارنتها مع العزلات العالمية لبكتيريا الأشريكية القولونية.
أظهرت نتائج الشجرة التطورية له ان كل العينات ال(20) (par Eالشريط الأمامي من )جين
أظهرت مواقع مختلفه عند مقارنتها مع عينات المعهد الوطني للمعلومات الحيوية عدا عينة (23).
أظهرت نتائج الشجرة التطورية له ان كل العينات ال(20) (csgDالشريط الأمامي من )جين
أظهرت مواقع مختلفه عند مقارنتها مع عينات المعهد الوطني للمعلومات الحيوية عدا عينة (37).
تخلص هذه الدراسة إلى أن الإشريكية القولونية المقاومة للأدوية بشكل واسع كانت البكتيريا الأكثر انتشارًا بين مرضى التهابات المسالك البولية، وأن لديها معدل طفرات عالي في المنطقة المستهدفة مما يجعل هذه البكتيريا أكثر انتشارًا وأصعب في العلاج

Study of Some Biofilm Genes and Quinolone Resistance Genes in Uropathogenic Escherichia coli Isolated from Patients with Urinary tract infection

Abstract

Despite the health education and live style was better, some health problem still has the high rate of infection one of them was urinary tract infection (UTI). Morbidity and mortality associated with UTI were shown to be 150 million cases globally per year.
Urinary tract infection (UTI) is commonly caused by bacterial pathogens that often affect the urinary system including the kidney, ureters, bladder, and urethra. The bacterial pathogens invade the urinary tract involving the lower and the upper urinary tract and may sometimes spread to the bloodstream resulting in several clinical syndromes such as fever, flank pain, dysuria and hematuria.
This cross-sectional study aimed to Investigate of Some Biofilm Genes and Quinolone Resistance Genes in Uropathogenic Escherichia coli in UTI Patients included a total of (968) mid-stream urine samples collected from symptomatic patients of UTI of both sex with age range (1-80 years) were enrolled the two primary governmental hospitals in holy Karbala province, namely Imam Al-Hussein Medical City and Kerbala Pediatric Teaching Hospital During the period started from October 2023 to April 2024.
The sample collected was investigated for general urine examination and urine culture to identify E. coli bacteria and antibiotic susceptibility test using Vitek 2 compact system.
The positive bacterial growth from all samples was 261 (26.96 %) samples with 34 (3.51%) fungi and the remaining 673 (69.52%) being negative growth. After using Vitek 2 System implementation result, gram negative bacteria was the most common infectious agent which accounting for (64 %) of total positive culture and the E. coli was the highest percentage (61 %) of total positive bacterial growth and female patients was the higher infectious rate with this bacteria 77.45% in comparison to male 22.55%.
The antibiotic susceptibility test using Vitek 2 System show Ticarcillin was the highest resistant rate 88.89% followed by Piperacillin and Ampicillin while the most effective antibiotic was Imipenem and Meropenem with resistant rate about 6%.
One of the most important issues associated with the therapy of UTIs is the emergence and spread of multidrug-resistant, Topoisomerase IV which is composed of two subunits encoded by parC and par E, the primary function of which is chromosomal segregation following DNA replication, acquired quinolone resistance were attributable to mutations in quinolone resistance-determining region (QRDR) of topoisomerase IV. The Qnr proteins (qnrB and qnrS), which are members of the pentapeptide-repeat family, protect DNA gyrase and DNA topoisomerase IV from fluoroquinolone inhibition.
An important factor contributing to UPEC pathogenesis is the ability to form biofilms, CsgD consider as a major control and integration unit for biofilm formation due to its regulation of the expression of biofilm-associated extracellular matrix substances. While OmpT is an outer membrane serine protease functions as a defence mechanism for the bacteria by cleaving antimicrobial peptides secreted by the host epithelial cells. It also acts as a virulence factor by aiding in the spread of the bacteria within the host cells.
PCR revealed the presence of qnrB gene in (7.89 %) of the isolates, qnrS gene was in (18.4 %), ompT gene was in (68.4 %), parE gene was in 100% and csgD gene was in (97.4 %) among 38 E. coli isolates that showed highly antibiotic resistance specially to Fluoroquinolones group.
20 XDR E. coli isolates of 38 samples that involved in gene detection process, that showed the highest antibiotic resistance especially to Fluoroquinolones group, were sent to gene sequencing for both par E and csgD genes. The result of gene sequencing analysis of both par E gene and csgD genes, shows multiple variations were observed in different sites of each sample in both forward and reverse strand.
The genetic tree of the gene was analyzed using a specific program and it was compared with global isolates of E. coli bacteria.
The results of the phylogenetic tree of the gene par E (forward strand) for all 20 E. coli isolates when compared with the site NCBI of global isolates showed that the local isolates it occupied various positions within the phylogenetic tree, and did not lie at the same level with the location of NCBI strain except for the strain of sample ID number (23).
The results of the phylogenetic tree of the gene csgD (forward strand) for all 20 E. coli isolates when compared with the site NCBI of global isolates showed that the local isolates it occupied various positions within the phylogenetic tree, and did not lie at the same level with the location of NCBI strain except for the strain of sample ID number (37).
This study conclude that XDR E. coli was highly prevalent bacteria among UTI patients and that have highly mutation rate within the target-region that lead to make this bacteria more prevalent and more difficult to treat.