Değişik kaynaklardan izole edilen pseudomonas aeruginosa suşlarının virulans faktörleri, biyofilm formasyonu ve quorum sensing yönünden değerlendirilmesi

Abstract

Pseudomonas aeruginosa enfeksiyonları konakçı savunma mekanizmalarında kırılma yanında bakteriye ait çok çeşitli virulans faktörlerinin de katkısı ile ortaya çıkar. Bu faktörlerin üretimi ve kontrolü büyük oranda Quorum Sensing (QS) olarak adlandırılan hücrelerarası iletişim sistemlerine bağlıdır. Bu sistemlerin daha iyi anlaşılması yeni tedavi yaklaşımlarının bulunmasına olanak sağlayacaktır. Bu çalışmanın amacı farklı kaynaklı ve değişik lokalizasyonlarda enfeksiyon oluşturmuş P aeruginosa suşlarını virulans faktörleri, biyofilm yapma yeteneği ve quorum sensing kabiliyeti yönünden incelemektir.Çalışmamızda hastalardan elde edilen 97 adet P aeruginosa suşu kullanılarak deneyler gerçekleştirildi. Bu örneklerin 6 tanesi idrar, 24 tanesi kan, 12 tanesi kateter, 40 tanesi trakeal aspirat, 15 tanesi yara kültüründen izole edilmişti. Pozitif kontrol olarak PAO1 (ATCC 15692) kullanıldı.Doksanyedi örnekten 43'ünde Homoserin Lakton (HSL) üretimi gözlendi ve QS (+) olarak değerlendirildi. Kalan 54 suşun ekildiği besiyerlerinde beklenen renk değişikliği olmadı ve QS (-) olarak kabul edildi.QS (+) bulunan suşlarda motilite QS (-) olanlara göre anlamlı derecede daha fazla gözlendi. QS (+) suşlarda swimming 0,73 ± 0,2, swarming 0,32 ± 0,2, twitching 0,75± 0,3 iken QS (-) olanlarda sırasıyla 0,59 ± 0,2, 0,25 ± 0,1 ve 0,63 ± 0,2 bulundu. (P=0,0002, 0,03 ve 0,009) İdrar örnekleri her üç motilite şeklinde diğer örneklere göre daha fazla değere ulaştı.QS (+) olan suşlar QS (-) olanlara göre hem tüpte hem de plate'de anlamlı olarak daha fazla biyofilm oluşturdular.(tüpte 0,93 ± 0,4 karşılık 0,79 ± 0,3, plate'de 0,83 ± 0,4 karşılık 0,70 ± 0,3, P=0,04) Kan ve kateter örnekleri, trakea aspirat sıvısı (TAS) ve yara örneklerine göre daha fazla biyofilm oluşturdular.Piyosiyanin, elastaz üretimi ve LasA aktivitesi QS (+) ve (-) olan örneklerde birbirine yakın değerlerde bulundu.Kromozomal DNA analizinde LasI intakt geni ve internal fragmanı QS(+) ve QS(-) olan tüm örneklerde görüntülendi.lasR :QS(+) olan 43 suşun 36 sında intakt gen gösterilirken tümünde internal fragman gözlendi. QS(?) olan 54 suşun 45 inde intakt gen gösterilirken internal fragman 53 suşta gözlendi.RhlI: QS(+) suşların 30 unda intakt gen gösterilirken tümünde internal fragman gözlendi. QS(?) suşların 38 inde intakt gen gösterilirken internal fragman tümünde gözlendi.RhlR :QS(+) suşların 37 sinde intakt gen gösterilirken 39 unda internal fragman gözlendi. QS(?) suşların 42 sinde intakt gen gösterilirken internal fragman 49 suşta gözlendi.Sonuçlarımız bakterinin kendi arasında kuruduğu iletişim sistemi ve biyofilm oluşumunun tüm virulans faktörleri arasında önemli rol oynadığını düşündürmektedir. Bununla birlikte incelediğimiz 97 suşun fenotipik davranışlarındaki çeşitlilik P aeruginosa suşlarının farklı davranışlar geliştirme özelliğini vurgulamaktadır. P aeruginosa virulans faktörlerinin hangi mekanizmalarla düzenlendiği ile ilgili daha ileri çalışmalara gerek vardır.

Numerous virulence factors and impaired host immune mechanisms have role in Pseudomonas aeruginosa infections. production and regulation of these factors mainly depend on intercellular communication systems called Quorum Sensing (QS). Better understanding of these systems would allow developing novel terapeutic approaches. This study aims that investigation of P aeruginosa strains from different sources and localisations in terms of virulence factors, biofilm and QS capability.Ninety-seven P aeruginosa strains from patients were studied. Six strains were obtained from urine, 24 from blood, 12 from catheter, 40 from tracheal aspirate(TAS), and 15 from wounds. PAO1 (ATCC 15692) was served as positive control.Forty-three strains of 97 expressed HSL and recorded as QS (+). Remained 54 strains were recorded as QS (-).QS (+) strains showed statistically significant higher motility score than QS (-) strains. Swimming, swarming and switching were found 0,73 ± 0,2, 0,32 ± 0,2 and 0,75± 0,3 respectively in QS (+) strains whereas, 0,59 ± 0,2, 0,25 ± 0,1 and 0,63 ± 0,2 respectively in QS (-) strains. (P=0,0002, 0,03 and 0,009 respectively) Urinary samples reached higher scores than other samples in all three types of motility.QS (+) strains built more biofilm than QS (-) strains both in tube and plate models. (0,93 ± 0,4 versus 0,79 ± 0,3 in tube and 0,83 ± 0,4 versus 0,70 ± 0,3 in plate, P=0,04) Blood and catheter samples showed more biofilm build-up than tracheal aspirate and wounds.Pyocyanine and elastase productions and LasA activity were found similar between QS (+) and QS(-) strains.Chromosomal DNA analysis showed LasI intact gene and internal fragment in all QS(+) and QS(-) strains.lasR : Intact gene was showed in 36 of 43 QS(+) strains, internal fragment was showed all of them. In QS(?) strains, intact gene was observed in 45 of 54 strains and internal fragment in 53 strains.RhlI: Intact gene was showed in 30 of 43 QS(+) strains, internal fragment was showed all of them. In QS(?) strains, intact gene was observed in 38 of 54 strains and internal fragment in all strains.RhlR : Intact gene was showed in 37 of 43 QS(+) strains, internal fragment was showed in 39 strains. In QS(?) strains, intact gene was observed in 42 of 54 strains and internal fragment in 49 strains.These results imply that the important role of QS and biofilm in virulance factors. The diversity of phenotypic expression of 97 strains points that P aeruginosa has the ability of developing different behavior in different conditions. Mechanisms which regulate virulance factors of P aeruginosa have been less understood and still require further studies.