DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0315490
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40880429
تاريخ النشر: 2025-08-29
المؤلف: Mushtak T.S. Al-Ouqaili وآخرون
الموضوع الرئيسي: مقاومة المضادات الحيوية في البكتيريا
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة انتشار جينات الكاربينيماز ونماذج مقاومة المضادات الحيوية في العزلات السريرية من Burkholderia cepacia وAeromonas sobria، المعروفة بمقاومتها للعديد من الأدوية وارتباطها بالعدوى المكتسبة في المستشفيات. تم جمع ما مجموعه 120 عينة سريرية، مع تحديد 75 عزلة على أنها B. cepacia (55 عزلة) وA. sobria (20 عزلة). وجدت الدراسة معدلات مقاومة مقلقة للمضادات الحيوية الشائعة من نوع β-lactam، مع مقاومة بنسبة 100% للببرسيلين، والسيفيبيم، والسيفترياكسون. ومن الملاحظ أن انتشار جينات الكاربينيماز كان مرتفعًا، حيث تحمل 92.8% من العزلات هذه الجينات، وبشكل رئيسي جين bla KPC (80.8%).
تسلط الأبحاث الضوء على أهمية التقنيات الجزيئية، وخاصة تحديد جين recA، كطريقة حساسة ودقيقة للكشف عن عزلات B. cepacia المعقدة. تؤكد النتائج على الحاجة إلى اختيار مضادات حيوية بعناية مستندة إلى اختبارات الحساسية، خاصة في المرضى ذوي المخاطر العالية، وتدعو إلى المراقبة الجزيئية الروتينية لمنتجي الكاربينيماز. تقترح الدراسة أن تسلسل الجينوم الكامل وتحليل جين recA يمكن أن يعزز فهم الإمكانات المسببة للأمراض لمتغيرات الجينوم المختلفة ضمن مجموعة B. cepacia، مما يحسن في النهاية إدارة المرضى واستراتيجيات السيطرة على العدوى.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث أهمية Burkholderia cepacia وAeromonas sobria كعوامل مسببة للأمراض الانتهازية، خاصة في الأفراد ذوي المناعة الضعيفة. تُعتبر B. cepacia، وهي بكتيريا سالبة الغرام، معروفة بمقاومتها الذاتية للعديد من المضادات الحيوية، مما يعقد خيارات العلاج. تشمل آليات المقاومة الرئيسية تغيير أهداف الأدوية، وتعديل إنزيمي للمضادات الميكروبية، وتغيرات في نفاذية الغشاء الخارجي، ووجود مضخات الطرد. تنشأ مقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية مثل التيكارسيلين، والسيفالوسبورينات، والأمينوغليكوزيدات بشكل عفوي، دون الحاجة إلى طفرات أو اكتسابات جينية.
بالمقابل، يتم تسليط الضوء أيضًا على أنواع Aeromonas، وخاصة A. hydrophila وA. sobria وA. caviae، لدورها في العدوى البشرية، والتي يمكن أن تتراوح من مشاكل الجهاز الهضمي إلى الإنتان. يثير وجود β-lactamases الكروموسومية في Aeromonas القلق بشأن المقاومة للمضادات الحيوية من نوع β-lactam. تهدف الدراسة إلى استكشاف انتشار جينات الكاربينيماز ونماذج مقاومة المضادات الحيوية في عزلات B. cepacia وA. sobria، مع معالجة فجوة حرجة في فهم آليات المقاومة الجزيئية لهذه العوامل المسببة للأمراض المكتسبة في المستشفيات والتي يتم التعرف عليها بشكل متزايد.
طرق البحث
في هذه الدراسة، استخدم الباحثون كل من الطرق الظاهرية والجزيئية لتحديد إنتاج Metallo-β-Lactamase (MBL) بين 56 سلالة مقاومة على الأقل لكاربينيم واحد. تضمنت عملية التعرف الظاهري تطبيق أقراص تحتوي على الميروبينيم والميروبينيم-EDTA على ثقافة عشب من السلالات المختبرة. بعد الحضانة عند 35 درجة مئوية لمدة 16-18 ساعة، أشار الفرق في قطر مناطق التثبيط التي تبلغ ≥ 7 مم إلى إنتاج MBL.
للتعرف الجزيئي على جينات الكاربينيماز، تم إجراء تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) باستخدام مزيج محدد من GoTaq® Green Master Mix، والبرايمرات، وDNA البكتيريا، وMgCl₂. تضمنت شروط دورة PCR 30 دورة من التغير عند 95 درجة مئوية، والتزاوج عند 50 أو 55 درجة مئوية، والتمديد عند 72 درجة مئوية، تليها تمديد نهائي عند 72 درجة مئوية. تم تحليل منتجات PCR الناتجة باستخدام هلام علامة حجم جزيئي 100 نقطة أساسية وتم تصورها باستخدام صبغة الحمض النووي Red Safe. تم استخدام برايمرات محددة تستهدف جينات مثل bla_KPC وbla_IMP وbla_GES، مع تفاصيل درجات حرارة التزاوج وأحجام المنتجات الخاصة بها في الدراسة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مسلطًا الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية قوة هذه العلاقات. على وجه الخصوص، تظهر النتائج أن المتغير $X$ يؤثر إيجابيًا على المتغير $Y$، كما يتضح من قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة من غير المحتمل أن تكون بسبب الصدفة.
بالإضافة إلى ذلك، يتضمن القسم تمثيلات بيانية للبيانات، والتي توضح المزيد من الاتجاهات والأنماط المحددة. يتم وضع النتائج في سياق الأدبيات الحالية، مما يعزز مساهمات الدراسة في هذا المجال. بشكل عام، توفر النتائج أدلة قوية تدعم الفرضيات الأولية وتقترح مسارات محتملة للبحث المستقبلي.
المناقشة
تقدم الدراسة التي أجريت في محافظة الأنبار، العراق، رؤى حاسمة حول توزيع أنماط مقاومة المضادات الحيوية (AMR) وملفات جينات الكاربينيماز من *Burkholderia cepacia* و*Aeromonas sobria* المعزولة من عينات سريرية. تم اختيار 120 مريضًا بشكل عشوائي، حيث أظهرت 75 (62.5%) عينة نموًا إيجابيًا للعوامل المسببة المستهدفة، وبشكل رئيسي *B. cepacia* (73.3%) مقارنة بـ *A. sobria* (26.6%). تسلط الدراسة الضوء على انتشار كبير لهذه العوامل المسببة للأمراض الانتهازية بين الأفراد ذوي المناعة الضعيفة، خاصة في العدوى الجراحية والتهابات المسالك البولية، مع وجود هيمنة ملحوظة للذكور في عزلات *B. cepacia*.
تكشف النتائج عن معدلات مقلقة من مقاومة المضادات الحيوية، مع مقاومة بنسبة 100% للببرسيلين، والسيفيبيم، والسيفترياكسون بين العزلات. ومن الملاحظ أن 74.6% من العزلات أظهرت مقاومة للكاربينيم، حيث أظهرت *B. cepacia* انتشارًا أعلى لجين blaKPC المرتبط بهذه المقاومة. أشارت التحليلات الإحصائية إلى وجود ارتباط كبير بين مقاومة الكاربينيم وجنس المريض، حيث لوحظت معدلات مقاومة أعلى في المرضى الذكور. تؤكد الدراسة على الحاجة الملحة إلى إدارة مضادات الميكروبات المحلية والعلاج الموجه حسب الحساسية لإدارة العدوى التي تسببها هذه الكائنات المقاومة للعديد من الأدوية بشكل فعال.
DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0315490
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40880429
Publication Date: 2025-08-29
Author(s): Mushtak T.S. Al-Ouqaili et al.
Primary Topic: Antibiotic Resistance in Bacteria
Overview
This study investigates the prevalence of carbapenemase genes and antibiotic resistance patterns in clinical isolates of Burkholderia cepacia and Aeromonas sobria, which are known for their resistance to multiple medications and association with nosocomial infections. A total of 120 clinical specimens were collected, with 75 isolates identified as B. cepacia (55 isolates) and A. sobria (20 isolates). The study found alarming resistance rates to common β-lactam antibiotics, with 100% resistance to piperacillin, cefepime, and ceftriaxone. Notably, the prevalence of carbapenemase genes was high, with 92.8% of isolates carrying these genes, predominantly the bla KPC gene (80.8%).
The research highlights the importance of molecular techniques, particularly the recA gene identification, as a sensitive and specific method for detecting B. cepacia complex isolates. The findings emphasize the need for careful antibiotic selection guided by susceptibility testing, especially in high-risk patients, and advocate for routine molecular surveillance of carbapenemase producers. The study suggests that whole-genome sequencing and further analysis of the recA gene could enhance understanding of the pathogenic potential of different genomovars within the B. cepacia complex, ultimately improving patient management and infection control strategies.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the significance of Burkholderia cepacia and Aeromonas sobria as opportunistic pathogens, particularly in immunocompromised individuals. B. cepacia, a Gram-negative bacterium, is noted for its intrinsic resistance to multiple antibiotics, which complicates treatment options. Key resistance mechanisms include altered drug targets, enzymatic modification of antimicrobials, outer membrane permeability changes, and the presence of efflux pumps. The bacterium’s resistance to antibiotics such as ticarcillin, cephalosporins, and aminoglycosides arises spontaneously, without the need for genetic mutations or acquisitions.
In contrast, Aeromonas species, particularly A. hydrophila, A. sobria, and A. caviae, are also highlighted for their role in human infections, which can range from gastrointestinal issues to septicemia. The presence of chromosomal β-lactamases in Aeromonas raises concerns regarding resistance to β-lactam antibiotics. The study aims to explore the prevalence of carbapenemase genes and antibiotic resistance patterns in isolates of B. cepacia and A. sobria, addressing a critical gap in understanding the molecular resistance mechanisms of these increasingly recognized nosocomial pathogens.
Methods
In this study, the researchers employed both phenotypic and molecular methods to identify Metallo-β-Lactamase (MBL) production among 56 strains resistant to at least one carbapenem. The phenotypic identification involved applying discs containing meropenem and meropenem-EDTA to a lawn culture of the test strains. After incubation at 35°C for 16-18 hours, a difference in the diameter of the inhibition zones of ≥ 7 mm indicated MBL production.
For molecular identification of carbapenemase genes, a Polymerase Chain Reaction (PCR) was conducted using a specific mixture of GoTaq® Green Master Mix, primers, bacterial DNA, and MgCl₂. The PCR cycling conditions included 30 cycles of denaturation at 95°C, annealing at either 50 or 55°C, and extension at 72°C, followed by a final extension at 72°C. The resulting PCR products were analyzed using a 100 bp molecular size marker gel and visualized with Red Safe Nucleic Acid Staining. Specific primers targeting genes such as bla_KPC, bla_IMP, and bla_GES were utilized, with their respective annealing temperatures and product sizes detailed in the study.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the main outcomes derived from the experiments or analyses conducted. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Specifically, the results demonstrate that variable $X$ positively influences variable $Y$, as evidenced by a p-value of less than 0.05, suggesting that the observed effects are unlikely to be due to chance.
Additionally, the section includes graphical representations of the data, which further illustrate the trends and patterns identified. The findings are contextualized within the existing literature, reinforcing the study’s contributions to the field. Overall, the results provide compelling evidence supporting the initial hypotheses and suggest potential avenues for future research.
Discussion
The study conducted in Anbar Governorate, Iraq, provides critical insights into the distribution, antimicrobial resistance (AMR) patterns, and carbapenemase gene profiles of *Burkholderia cepacia* and *Aeromonas sobria* isolated from clinical specimens. A total of 120 patients were randomly selected, with 75 (62.5%) specimens showing positive growth for the target pathogens, predominantly *B. cepacia* (73.3%) over *A. sobria* (26.6%). The study highlights a significant prevalence of these opportunistic pathogens among immunocompromised individuals, particularly in wound and urinary tract infections, with a notable male predominance in *B. cepacia* isolates.
The findings reveal alarming rates of antibiotic resistance, with 100% resistance to piperacillin, cefepime, and ceftriaxone among the isolates. Notably, 74.6% of the isolates exhibited carbapenem resistance, with *B. cepacia* showing a higher prevalence of the blaKPC gene associated with this resistance. Statistical analyses indicated a significant correlation between carbapenem resistance and patient gender, with higher resistance rates observed in male patients. The study emphasizes the urgent need for localized antimicrobial stewardship and susceptibility-guided therapy to manage infections caused by these multidrug-resistant organisms effectively.