The Evaluation of Resistance Genes and Gene Mutations in Quinolone Resistant Escherichia coli and Klebsiella spp. Isolates

Kinolon Dirençli Escherichia coli ve Klebsiella spp. İzolatlarında Direnç Sağlayan Gen Mutasyonlarının ve Direnç Genlerinin Araştırılması

Abstract

Objective: The aims of this study are to detect the quinolone resistance rates among Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae spp. isolates in our region and to investigate the most common quinolone resistance mechanisms. Material and Methods: The presence of qnrA, qnrB, qnrS, aac(6’)-Ib, gyrA and parC genes were investigated by polymerase chain reaction method in 265 Escherichia coli, 33 Klebsiella pneumoniae and two Klebsiella oxytoca strains which were isolated between February–August 2009, and found to be non/intermediate susceptible to nalidixic acid . Sequence analysis was used for detection of gyrA and parC mutations. Results: Resistance to nalidixic acid was determined as 52% for E. coli and 27.5% for Klebsiella spp. Beta-lactam, aminoglycoside, trimethoprim-sulfamethoxazole resistance and ESBL-production rates were significantly higher among nalidixic acid resistant isolates. Double mutations were detected in gyrA quinolone resistance defining region (Ala67-Gln106); the first one being Ser83Leu in all isolates and the other being Asp87Tyr in one isolate and Asp87Asn in other isolates. Ser80Ile alteration was observed among all isolates sequenced for parC mutations; while 32 (40.3%) of the isolates had an additional mutation, as Glu84Val, Glu84Gly and Glu84Ala in 26, four and two, respectively. The aac(6’)-Ib gene was detected in 99 (37.4%) of E. coli and four (12.1%) of K. pneumoniae isolates. The qnr gene was not detected in any of the tested isolates. Conclusion: The quinolone resistance rates and accompanying ESBL-production was high among the isolates in our region. We have detected three or more mutations in gyrA and parC regions in quinolone resistant isolates, and additional aac(6’)- Ib gene in a significant number of isolates. The qnr gene was not detected in any of the tested isolates.

Özet

Amaç: Bu çalışmada, bölgemizdeki Escherichia coli ve Klebsiella spp. izolatlarında kinolon direnç sıklığının belirlenmesi, bu izolatlarda sık görülen kinolon direnç mekanizmalarının varlığının araştırılması amaçlanmıştır.Gereç ve Yöntem: Şubat-Ağustos 2009 tarihleri arasında izole edilen nalidiksik asite dirençli/orta duyarlı bulunan 265 Escherichia coli, 33 Klebsiella pneumoniae ve 2 Klebsiella oxytoca izolatında qnrA, qnrB, qnrS, aac(6')-Ib, gyrA ve parC gen bölgelerinin araştırılması polimeraz zincir reaksiyonu yöntemiyle yapılmıştır. gyrA ve parC gen bölgelerindeki mutasyonların saptanması için dizi analizi yapılmıştır.Bulgular: Nalidiksik asit direnci E. coli için % 52, Klebsiella spp. için % 27.5 olarak belirlenmiştir. Nalidiksik aside dirençli izolatlarda beta-laktam, aminoglikozit, trimetoprim-sülfometoksazole direncinin ve GSBL üretiminin anlamlı olarak daha yüksek olduğu belirlenmiştir. gyrA için kinolon direncini tanımlayan bölgede (Ala67-Gln106) çift mutasyon olduğu, bunların Ser83Leu ve bir izolat dışında Asp87Asn, tek izolatta ise Asp87Tyr şeklinde olduğu belirlenmiştir. parC için dizileme yapılan izolatların hepsinde Ser80Ile değişimi olduğu gözlenmiş, izolatların 32'sinde (% 40,3) ilave bir mutasyon bulunduğu ve bunların 26 izolatta Glu84Val, 4 izolatta Glu84Gly, 2 izolatta ise Glu84Ala olduğu belirlenmiştir. E. coli izolatlarının 99'unda (% 37,4), K. pneumoniae izolatlarının dördünde (% 12,1) aac(6')-Ib geni belirlenmiştir. İncelenen izolatlarda qnr geni bulunmamıştır.Sonuç: İzolatlarımızda kinolon direnci ve GSBL üretimi yüksek bulunmuştur. Kinolon dirençli izolatlarımızda gyrA ve parC bölgelerinde üç ve daha fazla mutasyonun bulunduğu ilave olarak aac(6')-Ib'nin belirgin olarak direnç mekanizmasına eşlik ettiği belirlenmiştir. İzolatlarımızda qnr belirlenmemiştir