Kolistin direncinin Acinetobacter baumannii'nin adaptif virulans mekanizmalarına etkisi

Acinetobacter baumannii'de artan kolistin direnci antimikrobiyal tedavi seçeneklerini kısıtlayan bir problem haline gelmiştir. Bu çalışmanın amacı, A. baumannii patojeninin antimikrobiyal dirence ve çevresel strese karşı adaptasyonu boyunca değişkenlik gösteren virülans özelliklerini araştırmaktır. İki hasta grubundan oluşan bu çalışmanın ilk hasta grubunda, 2 hastadan izole edilen 2 çift kolistin duyarlı (K408,K1007) ve kolistin dirençli (K409, K1006) izolat bulunmaktadır. İkinci hasta grubu ise 21 hastadan izole edilen 21 adet (ColS=11, ColR=10) A. baumannii izolatından oluşturulmuştur. Kolistine duyarlı izolatlar in vitro ortamda 50 pasaj boyunca sadece kolistin ile ve kolistin+HgCl2 ile induklenmiştir. Kolistin duyarlı ve dirençli örnekler arasından seçilen örneklere DNA ve RNA tam genom sekansı ve fenotipik deneyler yapılmıştır. Değişime uğrayan virülans özelliklerini incelemek için karşılaştırmalı olarak SNP analizi, transkriptomik analizi, biyofilm oluşum deneyleri, C. elegans fertilite deneyi, bakteriyel aderans ve hücre içi ınvazyon deneyleri ile sitokin ekspresyon deneyleri yapılmıştır. İn vitro kolistin induklenen, K408 izolatı, klinik direncine karşılık gelen 25. Günde kolistine direnç geliştirmiş ve bir sonraki günde kolistine tekrardan duyarlı hale gelmiştir. K1007 izolatı 50 gün boyunca kolistin induklenmesine rağmen direnç geliştirmemiştir. Bunun yanısıra, kolistin ve HgCl2'nin eşzamanlı induklendiği deneyde ise K408 izolatı 3. günde, K1007 izolatı ise 5. günde kolistine direnç geliştirmiştir. Gen ekspresyon analizlerinde, ompW, ata ve adeFGH operonunun K408 G25'te istatistiksel olarak anlamlı yükselişi, 26. Jenerasyonda düşüşüyle sonuçlanmıştır. Transkriptomik analizlerde ompW geninin yüksek ekspresyona sahip olduğu görülse de, ompW proteinin K408 G25 izolatında kaybolduğu ve 26. Jenerasyonda geri kazanıldığı gözlemlenmiştir. Buna parallel olarak, K408 G25 izolatında gözlemlenen hücre membran bütünlüğünün bozukluğu ve serum direncindeki düşüş, 26. Jenerasyonda geri kazanılmıştır. ΔompW K408 susunda ise dış membran proteinlerinde (ompA, carO) ve adeFGH eflüks pompası operonunun ekspresyonunda istatiksel olarak anlamlı bir düşüş gözlemlenmiştir (p=0.0026). Bakteriyel aderans ve hücre içi ınvazyon deneyleri sonucunda, kolistin dirençli izolatların (K408 G25, K408HG3, K409) hücreye tutunma ve hücrenin içine girmekte düşük afınite gösterdiği gözlemlenmiştir. Buna parallel olarak, proenflamatuar sitokin ekspresyonu, kolistine duyarlı hücrelerde anlamlı olarak yüksek bulunmuştur (p=0.0395). İkinci çalışma grubundaki kolistin dirençli izolatlarda ise, ompW ekspresyonunun anlamlı olarak azaldığı aynı görülürken, protein bantlarının yoğunluğunda da azalma gözlemlenmiştir (p=0.004). Buna ek olarak dirençli çalışma grubunda, pmrCAB ve adeFGH operonlarının gen ekspresyonlarındaki artış istatiksel olarak anlamlı bulunmuştur (p<0.001). Kolistine klinikte ve in vitro ortamda direnç geliştiren izolatların (K408 G25, K408 HG3, K409, K1006) C. elegans virülans skorlarının, kolistine duyarlı izolatlara kıyasla daha düşük skorlara sahip olduğu görülmüştür. Bu sonuçlar, 2. çalışma grubunda kolistine dirençli örneklerin virülans skolarında istatiksel olarak anlamlı bulunan düşüşü ile doğrulanmıştır (p=0.0224).Bu çalışmada, kromozomal kolistin direnç genlerinin yokluğunda Acinetobacter baumannii patojeninin erken yanıt olarak adezyon, eflüks pompası ve serum direnciyle ilişkili virülans özelliklerini regüle ettiğini gözlemledik. Bunun yanında, cıva maruziyetinin kolistin direnç kazanımını kolaylaştırdığını saptadık. Kolistin dirençli örneklerin, kolistin duyarlı örneklere kıyasla hücreye tutunma, hücreye girme ve hücredeki sürekliliğini devam ettirme kapasitesinin düştüğünü gözlemledik. Son olarak, ompW proteininin, sabit olmayan bir dış membran proteini olduğu ve bu proteinini hedef alan imünizasyon stratejilerinin kolistin dirençli A. baumannii enfeksiyonlarında efektif olmayacağı görülmüştür.