Forensic Study of Some Immunological and Bacteriological Parameters Among Burned Victims

رسالة ماجستير

اسم الباحث : حيدر نعمة عودة

اسم المشرف : أ.م.د. اسراء سعيد عباس و أ.د. علي حمود محيسن السعدي

الكلمات المفتاحية :

الكلية : كلية العلوم الطبية التطبيقية

الاختصاص : الادلة الجنائية

سنة نشر البحث : 2021

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

الخلاصة
Pseudomonas aeruginosa هي بكتريا سالبة لصبغة جرام، عصيات هوائية، متحركة بواسطة سوط قطبي, غير مخمرة وليس لها القدرة على تكوين الأبواغ ، بكتريا انتهازية تسبب ارتفاع معدل الإمراضية والوفيات في المرضى الراقدين في المستشفيات الذين يعانون من ضعف في الجهاز المناعي. تمتلك قدرة على اصابة كل انسجة الجسم تقريباً نتيجة لامتلاكها مجموعة كبيرة ومتنوعة من عوامل الضراوة والتي تسهم بشكل كبير في احداث الإمراضية لدى المضيف لذلك فأن الكشف السريع عن هذه البكتريا يلعب دوراً حاسماً في السيطرة على الامراض التي تسببها وخصوصاً في اصابات الحروق .
تم جمع 100 عينة مسحة من مائة مصاب بحروق تم إدخالهم إلى ثلاث مستشفيات مختلفة في ثلاث محافظات ، وحدة الحروق في مستشفى الإمام الصادق (عليه السلام) في بابل ، مركز الحروق في مستشفى الحسين التعليمي بكربلاء , ومركز الحروق في مدينة الصدر الطبية في النجف خلال الفترة من كانون الأول 2020 إلى نيسان 2021. استخدمت عينات المسحات هذه للتحقق من انتشار بكتيريا P. aeruginosa
ودراسة بعض عوامل الضراوة. بالإضافة إلى ذلك ، تم جمع 40 عينة دم من بعض مرضى الحروق بالإضافة إلى 30 عينة دم من أفراد يتمتعون بصحة جيدة. تم استخدام عينات الدم للتحقق من مستوى المصل من IL-8 بواسطة ELISA.
تمت زراعة عينات المسحات على اكار الدم ، اكار الماكونكي واكار Pseudomonas Chromogenic Agar. تم تأكيد التشخيص واختبار حساسيتها للمضادات الحيوية باستخدام جهازVITEK2 Compact System . تم اجراء التشخيص الجزيئي بواسطة تقنية PCR ودراسة التسلسل الجيني DNA والتركيب البروتيني الافتراضي لعزلات P. aeruginosa باعتماد اربعة جينات: lasI وlasR وoprI و oprL.
اظهرت النتائج نسبة حروق الذكور كانت 46% بينما كانت نسبة الاناث %54, كانت اعلى نسبة اصابة في الاطفال في الفئة العمرية 1-10سنوات 42% , تليها الفئة العمرية 11-20بنسبة 27% , واقل نسبة اصابة كانت في الفئة العمرية 51-60 والفئة فوق 61 بنسبة 1%. كان هناك فرق كبير بين الفئات العمرية (P ≤ 0001) .
اشارت النتائج الى وجود فرق معنوي) 0.002(P ≤ بين الحالات المشخصة للإصابات من حيث نوع الحروق , حيث كانت اعلى نسبة اصابة بالحروق هي حروق السوائل بنسبة 57% تليها الحرق بواسطة النار بنسبة 41% , وكانت النسبة الاقل من الاصابات لحروق الصدمات الكهربائية بنسبة 2% بالإضافة إلى ذلك ، كانت هناك فروق ذات دلالة إحصائية فيما يتعلق بدرجات معدلات الحروق ، حيث بلغت نسبة حروق الدرجة الثانية 54% وحروق الدرجة الثالثة 45%
اظهرت نتائج الدراسة بأن اكثر انواع البكتريا انتشاراً كانت 67.6% P. aeruginosa تليها 12.2% Klebsiella , 10.8% Eschreichia coli , 4% Proteus , واقلها كانت 2.7% Acinetobacter و 2.7% Citrobacter.
كما اظهرت النتائج ارتفاع معدلات المقاومة لبكتريا P. aeruginosa لمعظم المضادات الحيوية وكانت اعلى نسبة مقاومة للمضاد (100%) Cefazolin , يليها (96%) Tigecycline , (88%) Imipenem , (86%) Amikacin , (86%) Levofloxacin , (84%) Gentamicin ,(74%) Cefepime , (56%) Ceftazidime , (4%) Ciprofloxacin , بينما اظهرت جميع العينات حساسية عالية (100%) الى Piperacillin/Tazobactem.
فيما يتعلق بالتقنية الجزيئية لعزلات P .aeruginosa اظهرت النتائج ان جميع العزلات لديها (100%) جينات oprI,oprL , و 98% من هذه العزلات لديها جين lasI و88 % من العزلات لديها جين lasR ضمن الهيكل الوراثي لعزلات بكتريا P. aeruginosa قيد الدراسة .
تم اجراء تسلسل المحاذاة لدراسة درجة التشابه مع السلالات العالمية , مقارنة جميع نتـائج DNA Sequencing لعزلاتP. aeruginosa مع قاعدة بيانات NCBI ، وأظهرت نتائج المحاذاة تشابه نسب تسلسل النوكليوتيدات مع نسب القواعد النيتروجينية المخزنة في بنك الجينات إلى نسبة عالية. أظهرت دراسة التركيب البروتيني الافتراضي (insilico) وجود فجوات في النهاية C-terminal وتحول بروتينات sheet – β بسبب بعض التغيرات الوراثية في جينات lasI , lasR , oprI و oprL.
بينت نتائج الدراسة الحالية أن تركيز الانترلوكين8- في مجموعة مرضى الحروق ادى الى زيادة معنوية في مستوى مصل مرضى الدرجتين الثانية والثالثة (P ≤ 0.001) وكانت هناك زيادة معنوية في مستوى الانترلوكين-8 بين مرضى العدوى البكتيرية في مقارنة مع مسحات النمو السلبية في نفس درجة الحرق عند (P≤ 0.05) .
توصلت هذه الدراسة إلى ان انتشار P. aeruginosa مرتفع بين العينات السريرية و وجد أن عزلات P. aeruginosa مقاومة لمعظم المضادات الحيوية باستثناء Piperacillin/Tazobactem التي كانت حساسة له (100%). وجود جينات lasI , lasR , oprI و oprL بين عزلات P. aeruginosa ربما يعتبر بمثابة طرق بديلة لتشخيص هذه البكتيريا بالطرق الجزيئية القائمة على تقنية تفاعلPCR و DNA Sequencing. علاوة على ذلك ، استخدام الانترلوكين-8 كمؤشر حيوي للعمليات الالتهابية التي تسببها الحروق ، خاصة بين المرضى المصابين بعدوى بكتيرية بنفس الدرجة.

 

Forensic Study of Some Immunological and Bacteriological Parameters Among Burned Victims

Summary
Pseudomonas aeruginosa is Gram-negative, facultative an aerobic rods, motile by polar flagellum, non-fermentative, non-sporulating opportunistic pathogens that cause a high rate of mortality and morbidity in hospitalized patients with compromised immune systems. It has the ability to infect almost all tissues of the body as a result of its possession of a large variety of virulence factors that contribute significantly to the pathogenicity of the host, so the rapid detection of these bacteria plays a crucial role in controlling the diseases caused by it, especially in burn injuries.
A total of 100 swab samples were collected from hundred burned patients admitted to three different hospitals in three governorates, The burn unit at Imam Al-Sadiq Hospital (peace be upon him) in Babylon, the burn center at Al-Hussein Teaching Hospital in Kerbala and the burn center in Al-Sadr Medical City in Najaf, during the period from December 2020 to April 2021. These swabs samples was used to investigate the spread of P. aeruginosa and study some virulence factors. In addition to that, 40 blood sample was collected from some of the burned patients in addition to 30 blood sample was collected from apparently healthy individuals. Blood samples was used to investigate the serum level of IL-8 by ELISA.
Swab samples were cultivated on Blood agar, MacConkey agar, and Pseudomonas chromogenic agar. The diagnosis of the isolates was confirmed along with antibiotic sensitivity testing by using the vitek2 compact system. Molecular diagnosis by PCR technology, study of DNA genetic sequence and hypothetical protein structure for P. aeruginosa isolates was done by adopting four genes: lasI, lasR, oprI and oprL.
The results showed that the percentage of burned males was 46%, while the percentage of females was 54%. The highest rate of infection was in children age group 1-10 years (42%), followed by the age group 11-20 with 27%, and the lowest infection rate was in the age group 51-60 and the group above 61 with 1%. There were a high significant difference among age groups (P ≤ 0001).
The results indicated that there was a significant difference (P ≤ 0.002) among the diagnosed cases of injuries in regards to the type of burn, as the highest percentage of burn injuries was from liquid burns by 57%, followed by burns by fire at 41%, and the lowest percentage of injuries was for electric shock burns by 2%. In addition, There were significant difference concerning the degrees of burn rates, Second degree burns were 54% and third degree burns were 45%.
The results of the study showed that the most common bacteria from burn was P. aeruginosa 67.6%, followed by Klebsiella 12.2%, Eschreichia coli 10.8%, Proteus 4%, and the least were Acinetobacter 2.7%, and Citrobacter 2.7%.
The results also showed a high resistance rates of P. aeruginosa to most antibiotics, the highest resistance rates was show against Cefazolin (100%) followed by Tigecycline (96%), Imipenem (86%), Amikacin (86%), Levofloxacin (86%), Gentamicin (84%), Cefepime (74%), Ceftazidime (56%), Ciprofloxacin (4%) while all samples showed high sensitivity (100%) to Piperacillin/Tazobactem.
Regarding molecular technique for P. aeruginosa isolates, the results showed that all isolates were have oprI, oprL genes (100%) and 98% of these isolates have lasI gene and 88% of isolates have lasR gene within the genotype of P. aeruginosa isolates under study.
The alignment sequencing was performed to study the degree of similarity with global strains, compared all DNA sequencing results for P. aeruginosa isolates with the NCBI database, alignment results showed nucleotide sequence ratios similarity with the ratios of the nitrogenous bases stored in the gene bank to a high percentage. The study of the hypothetical protein structure (insilico) showed the presence of gaps at the end of the C-terminal and the transformation of β-sheet proteins due to some genetic changes in the genes of lasI, lasR, oprI and oprL.
The results of the current study showed that the concentration of IL8 in the group of burn patients had a significant increase in the serum level of second and third degree patients (P≤ 0.001( and there was significant increase IL8 level among patients with bacterial infection in comparison to growth negative swabs in the same burn degree at )P≤ 0.05(.
This study concluded that the prevalence of P. aeruginosa is high among clinical samples and it was found that P. aeruginosa isolates are resistant to most antibiotics except Piperacillin/Tazobactem which was sensitive to it (100%). The presence of lasI, lasR and oprI, oprL genes among P. aeruginosa isolates might possibly considered as an alternative methods for diagnosing this bacteria by molecular methods based on PCR and DNA sequencing technology. Moreover, the use of IL-8 as a biomarker for inflammatory processes caused by burns, especially among patients with bacterial infection in the same degree.