Klebsiella pneumoniae kan izolatlarında karbapenem direncinin ve virülansın fenotipik, genomik ve metabolomik yaklaşımlarla araştırılması
Investigation of carbapenem resistance and virulence in Klebsiella pneumoniae blood isolates by phenotypic, genomic and metabolomic approaches
- Tez No: 997713
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜLŞEN HAZIROLAN, DOÇ. DR. CEREN ÖZKUL KOÇAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mikrobiyoloji, Microbiology
- Anahtar Kelimeler: Mikrobiyoloji, Microbiology
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mikrobiyoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Karbapenem dirençli Klebsiella pneumoniae, hızlı yayılımı ve sınırlı tedavi seçenekleri nedeniyle küresel ölçekte önemli bir halk sağlığı sorunudur. Bu tez çalışmasının amacı, kan dolaşımı enfeksiyonlarından elde edilen K. pneumoniae izolatlarının karbapenem ve kolistin direnç profillerinin, virülans özelliklerinin ve metabolik adaptasyonlarının incelenmesidir. Çalışmaya toplam 75 K. pneumoniae izolatı dahil edilmiş; bunların 50'si meropenem dirençli K. pneumoniae (MRKP), 25'i meropenem duyarlı K. pneumoniae (MSKP) olarak sınıflandırılmıştır. Kolistin duyarlılığı sıvı mikrodilüsyon yöntemiyle belirlenmiştir. Karbapenemaz genleri (blaIMP, blaVIM, blaNDM-1, blaOXA-48, blaKPC), kolistin direnciyle ilişkili genler (mcr-1 ve pmrA), virülans genleri (rmpA, magA, wcaG, ybtS, mrkD, entB, allS, iutA, clbA, clbP) ve kapsüler serotip (K2) varlığı PZR ile araştırılmıştır. Kolistin dirençli izolatlarda pmrA gen bölgesindeki nükleotid değişiklikleri Sanger DNA dizi analizi ile tespit edilmiş, amino asit değişiklikleri Clustal Omega, RStudio ve Expert Protein Analysis System (ExPASY) yazılımlarıyla belirlenmiştir. İzolatlarda hipermukoviskozitenin fenotipik tayini string test ile, biyofilm üretimi ise kristal viyole yöntemiyle analiz edilmiştir. MSKP ve MRKP izolatlarının metabolik profilleri, GC-MS tabanlı metabolomik analiz ile karşılaştırılmıştır. Çalışmamızda baskın karbapenemaz geninin blaOXA-48 (%90) olduğu; bunu blaVIM (%14), blaKPC (%6) ve blaNDM (%4) izlediği; blaIMP'nin ise hiçbir izolatta bulunmadığı belirlenmiştir. İzolatların %12'sinde (n=6) blaOXA−48 ve blaVIM, %4'ünde (n=2) blaOXA−48 ve blaNDM-1, %2'sinde (n=1) ise blaOXA−48, blaKPC ve blaVIM genleri birlikte bulunmuştur. Kolistin direnci 33 izolatta (%44) tespit edilmiş; kolistin dirençli tüm izolatların pmrA pozitif olduğu saptanmıştır. DNA dizi analizinde, pmrA pozitif izolatların dizilerinin K. pneumoniae ATCC 25955 referans izolatına ait pmrA dizisiyle yüksek düzeyde nükleotid benzerliği gösterdiği belirlenmiştir. Kolistin direçli izolatlarda mcr-1 geni tespit edilmemiştir. rmpA, magA, wcaG, clbA ve clbP genleri izolatların hiçbirinde saptanmamıştır. İzolatlarda ybtS, mrkD, entB, allS ve iutA genleri sırasıyla %88, %100, %100, %24, %22,6 oranında saptanmıştır. K2 kapsül tipine ait altı izolat (%8) tespit edilmiştir. İki izolat hipermukoviskozite tayininde pozitif olarak belirlenmiştir. Biyofilm testi sonuçlarına göre, 75 izolattan 65 (%86,7) izolatın orta derecede biyofilm üreticisi, 6 (%8) izolatın zayıf, ve 4 (%5,3) izolatın güçlü biyofilm üreticisi olduğu saptanmıştır. Çalışmamızdaki metabolomik yolak analizleri, MSKP ve MRKP izolatlarının amino asit metabolizması, aminoaçil-tRNA sentezi, merkezi karbon metabolizması ve ABC taşıyıcıları açısından istatiksel olarak anlamlı farklılıklara sahip olduğu göstermiştir. Bu çalışmada, karbapenem dirençli K. pneumoniae patojenitesinin direnç, virülans ve metabolik adaptasyonların bütüncül yaklaşımıyla araştırılmasının önemi ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
Carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae has emerged as a major global public health concern due to its rapid dissemination and limited therapeutic options. The aim of this thesis was to investigate carbapenem and colistin resistance profiles, virulence characteristics, and metabolic adaptations of K. pneumoniae isolates collected from bloodstream infections. A total of 75 isolates were analyzed, of which 50 were classified as meropenem-resistant K. pneumoniae (MRKP) and 25 as meropenem-susceptible K. pneumoniae (MSKP). Colistin susceptibility was determined using the broth microdilution method. Carbapenemase genes (blaIMP, blaVIM, blaNDM-1, blaOXA-48, blaKPC), colistin resistance–associated genes (mcr-1 and pmrA), virulence genes (rmpA, magA, wcaG, ybtS, mrkD, entB, allS, iutA, clbA, clbP), and the capsular serotype (K2) were detected using PCR. Nucleotide variations in the pmrA gene region were identified by Sanger DNA sequencing, and the resulting amino acid substitutions were determined using Clustal Omega, RStudio, and ExPASY. Hypermucoviscosity was assessed phenotypically using the string test, and biofilm production was evaluated by the crystal violet assay. The metabolic profiles of MSKP and MRKP isolates were compared using GC–MS–based metabolomic analysis. In this study, OXA-48 (90%) was identified as the predominant carbapenemase, followed by blaVIM (14%), blaKPC (6%), and blaNDM-1 (4%), while blaIMP was not detected in any isolate. Co-occurrence of carbapenemase genes was detected in several isolates: blaOXA-48 and blaVIM in 12% (n=6), blaOXA-48 and blaNDM-1 in 4% (n=2), and blaOXA-48, blaKPC, and blaVIM together in 2% (n=1) of the isolates. Colistin resistance was identified in 33 isolates (44%), and all colistin-resistant isolates were positive for pmrA. DNA sequencing revealed that pmrA-positive isolates showed high nucleotide similarity to the pmrA sequence of the reference strain K. pneumoniae ATCC 25955. No mcr-1 gene was detected in any of the colistin-resistant isolates. The virulence genes rmpA, magA, wcaG, clbA, and clbP were not detected. The virulence genes ybtS, mrkD, entB, allS, and iutA were detected in 88%, 100%, 100%, 24%, and 22.6% of the isolates, respectively. Six isolates (8%) belonged to the K2 capsular type. Two isolates tested positive for hypermucoviscosity. Based on biofilm assay results, 65 isolates (86.7%) exhibited moderate biofilm production, 6 isolates (8%) showed weak biofilm production, and 4 isolates (5.3%) were strong biofilm producers. Metabolomic pathway analysis demonstrated statistically significant differences between MSKP and MRKP isolates in amino acid metabolism, aminoacyl-tRNA biosynthesis, central carbon metabolism, and ABC transporters. Overall, this study highlights the importance of a comprehensive approach that integrates resistance, virulence, and metabolic adaptation to better understand the pathogenicity of carbapenem-resistant K. pneumoniae.
Benzer Tezler
- NDM-1 karbapenemaz üreten klinik Klebsiella pneumoniae izolatlarında antibiyotik direncinin ve virülans genlerin karakterizasyonu
Characterization of antibiotic resistance and virulance genes in clinical Klebsiella pneumoniae isolates producing NDM-1 carbapenemase
ÖMER KARAKAMIŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
MikrobiyolojiKırşehir Ahi Evran ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ELİF SEVİM
- Üriner ve solunum yolu enfeksiyonlarından izole edilen E.colı ve klebsıella izolatlarında bazı virülans genleri ile antibiyotik direnç genlerinin sıklığı
The frequency of some virulence genes and antibiotic resistance genes in E. coli and klebsiella isolates isolated from urinary and respiratory infections
ALİ ATEŞ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2019
MikrobiyolojiHatay Mustafa Kemal ÜniversitesiTıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİZAMİ DURAN
- Hastane kaynaklı klebsiella pneumoniae'ya yönelik inaktif ve rekombinant aşı denemeleri
Inactive and recombinant vaccine trials for hospital acquired klebsiella pneumoniae
AYŞEGÜL İLBAN
Doktora
Türkçe
2022
Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik MikrobiyolojiSelçuk ÜniversitesiVeterinerlik Mikrobiyolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ASLI SAKMANOĞLU
- Kan dolaşım enfeksiyonuna neden olan karbapenem dirençli Klebsiella pneumoniae izolatlarında çeşitli antibiyotiklerin biyofilm üzerine etkisinin araştırılması
Investigation of the effects of various antibiotics on biofilm in carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae isolates causing bloodstream infection
ŞEYMA BETÜL KAYHAN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2022
Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik MikrobiyolojiOndokuz Mayıs ÜniversitesiEnfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLKAY BOZKURT
- Escherichia coli ve Klebsiella pneumoniae suşlarındaki karbapenem direnci ile virülans faktörleri arasındaki ilişkinin moleküler yöntemlerle araştırılması
The investigation of the relationship between carbapenem resistance and virulence factors of Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae strains by using molecular methods
ESRA DENİZ CANDAN