Phylotyping and Determining the Antimicrobial Susceptibility of Cutibacterium acnes Isolated from Patients with Acne Vulgaris

Akne Vulgarisli Hastalardan Üretilen Cutibacterium acnes İzolatlarının Filotiplendirilmesi ve Antimikrobiyallere Duyarlılık Durumlarının Belirlenmesi

Abstract

Cutibacterium acnes (formerly known as Propionibacterium acnes), obligate anaerobic gram-positive diphtheroid, is a member of normal skin microbiota and frequently isolated from acne lesions and also in various infections as an opportunist pathogen. Within the last decade, distinct phylogroups of C.acnes have been discovered, and specific strains associated with human disease were defined. Increasing resistance to antimicrobials used in the treatment of C.acnes infections has been reported. Resistance rates vary among isolates from different geographic locations. However, knowledge about the antimicrobial susceptibility patterns of C.acnes is limited in Turkey. Determining the phylotypes of C.acnes isolates and providing antimicrobial susceptibility data will be very useful in understanding the pathogenesis of the disease, preventing the development of resistance, and applying rational and effective empirical treatment. The aim of this study was to determine the phylotypes and antimicrobial susceptibility patterns of C.acnes and to investigate the relationship among C.acnes phylotypes, the severity of acne and the antimicrobial resistance. C.acnes isolates cultivated from the acne lesions of 57 patients who admitted to the dermatology outpatient clinic of our university hospital and from the skin of 62 healthy control group in a six-month period were included in the study. The acne lesions on the face and chest/upper back were given a score according to the Global acne grading system (GAGS) for describing the severity of acne. The severity was graded as mild if the score was 1-18, moderate with scores from 19 to 30, severe with scores from 31 to 38, and as very severe if the score is more than 39. The isolates were identified by using matrix assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) . Phylotype analysis was performed by polymerase chain reaction (PCR) using specific primers. The minimum inhibitory concentrations (MICs) of clindamycin, erythromycin, azithromycin, tetracycline and doxycycline were determined by agar dilution technique recommended by Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) for anaerobic bacteria. The majority of the isolates (patient; n= 47, control; n= 47) in both of the patient and control groups were phylotype IA, followed by type IB and type II, respectively and no type III C.acnes was detected. There was no correlation between acne severity and bacterial phylotypes. The resistance rates of clindamycin, erythromycin, azithromycin, tetracycline and doxycycline were found to be 22.8%, 29.8%, 35.2%, 3.5% and 5.3% in the acne patients group, respectively, whereas in the control group the incidence of resistance to these antimicrobials was 11.3%, 21%, 38.7%, 1.6% and 1.6%, respectively. There was no significant difference in antimicrobial resistance between the patient and control groups, except erythromycin (p= 0.043, Fisher’s exact) as well as no relationship was found between antimicrobial resistance and phylotypes in both of the groups. The number of isolates, resistant to two or more antimicrobials, was higher in the patients with acne. C.acnes isolates were highly resistant to clindamycin, erythromycin and azithromycin. Type IA constituted the majority of the phylotypes. There was no significant relationship between C.acnes phylotype, antimicrobial resistance and acne severity.

Özet

Gram-pozitif anaerop bir difteroid olan Cutibacterium acnes (eski adıyla Propionibacterium acnes), normal cilt mikrobiyotasının bir üyesidir; akne lezyonlarından sıklıkla izole edilmekte ve fırsatçı bir patojen olarak çeşitli enfeksiyonlara neden olmaktadır. Son 10 yılda, C.acnes izolatlarının farklı filotipleri keşfedilmiş, özgül filotipler belirli hastalıklarla ilişkilendirilmiştir. C.acnes enfeksiyonlarının tedavisinde kullanılan antimikrobiyallere artan oranda direnç bildirilmiştir. Direnç oranları, farklı coğrafi bölgelere göre değişiklik göstermektedir. Bununla birlikte, Türkiye’de C.acnes izolatlarının antimikrobiyallere duyarlılık durumuna ilişkin bilgiler sınırlıdır. C.acnes izolatlarının filotiplerinin belirlenmesi ve antimikrobiyal duyarlılık verilerinin sağlanması, hastalığın patogenezini anlamada, direnç gelişimini önlemede, akılcı ve etkili ampirik tedavinin uygulamasında çok faydalı olacaktır. Bu çalışmada, C.acnes filotiplerini ve antimikrobiyal duyarlılık paternlerini belirlemek ve C.acnes filotipleri ile akne şiddeti ve antimikrobiyallere direnç arasında bir ilişkinin olup olmadığını araştırmak amaçlanmıştır. Altı aylık zaman diliminde, üniversite hastanemiz dermatoloji polikliniğine başvuran 57 hastanın akne lezyonlarından ve 62 sağlıklı kontrol grubunun derisinden üretilen C.acnes izolatları çalışmaya alınmıştır. Yüz ve göğüs/sırt bölgesindeki akne lezyonlarının şiddeti küresel akne derecelendirme sistemi [Global Acne Grading System (GAGS)]’ne göre puanlandırılmıştır. Akne şiddeti; skoru 1 ile 18 arasında olanlar hafif, 19-30 arasındakiler orta, 31-38 arasındakiler şiddetli ve 39’dan fazla olanlar ise çok şiddetli şeklinde derecelendirilmiştir. İzolatlar matriks aracılı lazer desorpsiyon iyonizasyon- uçuş zamanı kütle spektrometresi [matrix assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS)] ile tanımlanmıştır. Filotip analizi, özgün primerler kullanılarak polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ile yapılmıştır. Klinik ve Laboratuvar Standartları Enstitüsü [Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI)] tarafından anaerop bakteriler için önerilen agar dilüsyon yöntemi ile klindamisin, eritromisin, azitromisin, tetrasiklin ve doksisiklin minimum inhibitör konsantrasyon (MİK) değerleri belirlenmiştir. Gerek hasta gerekse kontrol grubundaki izolatların çoğunluğunu (hasta; n= 47, kontrol; n= 47) filotip IA oluşturmuş, bunu sırasıyla tip IB ve tip II izlemiştir. Tip III C.acnes suşlarına rastlanmamıştır. Akne şiddeti ile bakteriyel filotipler arasında herhangi bir bağlantı bulunamamıştır. Akne hastaları grubunda klindamisin, eritromisin, azitromisin, tetrasiklin ve doksisikline direnç oranları sırasıyla %22.8, %29.8, %35.2, %3.5 ve %5.3 bulunmuş; kontrol grubunda ise bu antimikrobiyallere direnç insidansı sırasıyla %11.3, %21, %38.7, %1.6 ve %1.6 saptanmıştır. Hasta ve kontrol grupları arasında eritromisin dışında (p= 0.043, Fisher’s exact) antimikrobiyallere direnç açısından anlamlı fark bulunmamış; her iki grupta da antimikrobiyallere direnç ile filotipler arasında bir ilişki gözlenmemiştir. İki veya daha fazla antimikrobiyale dirençli izolat sayısı, akne hastalarında daha fazla oranda tespit edilmiştir. C.acnes izolatlarında klindamisin, eritromisin ve azitromisine yüksek oranda direnç bulunmuştur. Filotiplerlerden Tip IA çoğunluğu oluşturmuştur. C.acnes filotipi ile antimikrobiyal direnç ve akne şiddeti arasında anlamlı bir ilişki görülmemiştir.