مقدمه
امروزه استافیلوکوکوس اورئوس یک پاتوژن عمده انسانی محسوب میشود؛ به طوری که هر فرد در طول حیات خود به برخی از عفونتهای استافیلوکوکی نظیر عفونتهای خفیف پوستی تا عفونتهای شدید و مسمومیت غذایی که زندگی فرد را تهدید میکند، مبتلا میشود (1). استافیلوکوکوس اورئوس به واسطه تولید توکسین و یا تهاجم مستقیم و تخریب بافتها، ایجاد بیماری میکند. به دلیل افزایش میزان مقاومت در بین سویههای استافیلوکوکوس اورئوس، آمار عفونتهای بیمارستانی ناشی از این باکتری در سالهای اخیر در مقایسه با گذشته، افزایش چشمگیری داشته است (2). مقاومت به متیسیلین یکی از مهمترین و شایعترین الگوهای مقاومت در بین سویههای استافیلوکوکوس اورئوس میباشد که ناشی از حضور ژن mecA است که به صورت کروموزومی کد میشود (3).
این باکتری دارای فاکتورهای ویرولانس متعددی بوده که تولید آنها به وسیله سیستم تنظیم هماهنگ (Quorum –sensing) استافیلوکوکوس اورئوس به نام agr کنترل میشود. ﺳﻮیهﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ اﺳﺘﺎﻓﯿﻠﻮﮐﻮﮐﻮس اورﺋﻮس را میتوان براساس چند شکلی agrD و agrC به چهار گروه اصلی agr (agr I-IV) تقسیم نمود (4). از میان فاکتورهای ویرولانس متعدد این باکتری، توکسین TSST1 و توکسین پنتون والنتین لکوسیدین (PVL) از اهمیت ویژهای برخوردار هستند. توکسین TSST1 یکی از سوپر آنتیژنهای توکسین پیروژنیک (PTSAgs: Pyrogenic Toxin Superantigens) است. توکسین TSST1 یک پروتئین با وزن مولکولی حدود 24000 دالتون بوده و دارای سه تیپ A، B و C میباشد (5). این توکسین عامل اصلی سندروم شوک توکسیک است که نخستین بار توسط Todd و همکاران معرفی گردید (6). همچنین 75 درصد از تمام موارد سندروم شوک توکسیک را ایجاد میکند. این توکسین در ایزولههای جدا شده از افراد سالم نیز مشاهده شده است. ژن tsst کروموزومی بوده و از نظر بالینی با گروه توکسینهای انتروتوکسین ارتباط دارد؛ اما از نظر ایمونولوژیک و ساختاری، دارای شباهت کمی با آنها میباشد (7).
پنتون والنتین لکوسیدین (PVL) که توسط ژن pvl کد میشود، یکی از مهمترین فاکتورهای ویرولانس این باکتری است. این Beta Pore Forming Cytotoxin با نکروز بافت در ارتباط بوده و باعث فروپاشی غشای لکوسیتها میشود. سویههای استافیلوکوکوس اورئوس دارای PVL نسبت به سویههای فاقد PVL دارای خاصیت ویرولانس بیشتری هستند و قدرت انتقال بیشتری دارند (8). پنتون والنتین لکوسیدین که یک توکسین سایتولیزین است، دارای دو جزء پروتئینی S (33kDa) و F (34kDa) تحت کنترل ژنهای - pv luk f و - pv luk s میباشد. هر دو جزء لکوسیدین، آنتیژنیک بوده و قابل تبدیل به توکسوئید میباشد. این توکسین با مقاومتی که در مقابل فاگوسیتوز ایجاد میکند، باعث افزایش قدرت تهاجمی استافیلوکوک میشود (8،9). پنتون والنتین لکوسیدین با منافذی که در نوتروفیلها ایجاد میکند باعث ورود کاتیونها به درون نوتروفیلها و تخریب آنها میشود. این توکسین منحصراً روی لکوسیتها تأثیر دارد. لکوسیدین با تخریب لکوسیتها و در نهایت کاهش دادن تعداد آنها در بدن میزبان میتواند به عنوان یک عامل ویرولانس عمل کند (10). با توجه به مطالب بیان شده، ﻣﻄﺎﻟﻌـﻪ حاضر با هدف بررسی فراوانی ژنهایmecA ، tsst1، pvl و گروههای اختصاصی agr در ایزولههای بالینی استافیلوکوکوس اورئوس جدا شده از بیماران بستری در برخی از بیمارستانهای شهر تهران انجام شد.
روش بررسی
جمعآوری نمونه
۲۱۵ ایزوله استافیلوکوکوس اورئوس ایجادکننده عفونت از بیماران بستری در چهار بیمارستان درمانی استان تهران (مرکز طبی کودکان بیمارستان میلاد، بیمارستان مهر و بیمارستان لقمان) جمعآوری گردید. این ایزولهها از نمونههای مختلف بالینی نظیر تراشه (۱/۴۱ درصد)، ادرار (7/16 درصد)، زخم (3/16 درصد)، اگزودا (9/7 درصد)، بافت (1/6 درصد)، خون (6 درصد) و چشم (6/5 درصد) جداسازی شده بودند. نمونهها در کوتاهترین
زمان ممکن و در عرض کمتر از چهار ساعت به آزمایشگاه میکروبشناسی دانشگاه تربیت مدرس منتقل شدند. برای شناسایی فنوتیپی سویههای استافیلوکوکوس اورئوس از روشهای استاندارد میکروبشناسی شامل: رنگآمیزی گرم، کشت در محیط مانیتول سالت آگار (Germany، Merck، MSA)، آزمون کوآگولاز، آزمون کاتالاز و آزمون Dnase استفاده شد (11). سویههای تأیید شده به عنوان استافیلوکوکوس در محیط تریپتیکیس سوی براث (Germany، Merck، TSB) حاوی ۲۰ درصد گلیسرول در دمای ۷۰- درجه سانتیگراد برای انجام سایر آزمایشات و آزمونهای مولکولی ذخیره شدند.
تعیین الگوی مقاومت آنتیبیوتیکی
حساسیت هر نمونه نسبت به آنتیبیوتیکهای اگزاسیلین (5 میکروگرم)، ونکومایسین (30 میکروگرم)، تتراسایکلین (30 میکروگرم)، اریترومایسین (15 میکروگرم)، جنتامایسین (15 میکروگرم)، سیپروفلوکساسین (5 میکروگرم)، کوتریموکسازول (25 میکروگرم) و کلیندامایسین (2 میکروگرم) (UK، Mast Co) با استفاده از روش استاندارد دیسک دیفیوژن (12) بررسی گردید. برای اطمینان از صحت انجام کار و همچنین بررسی کنترل کیفی دیسکها و پودرهای آنتیبیوتیک از سویه استاندارد استافیلوکوکوس اورئوس ATCC25923 به عنوان سویه استاندارد در هر بار انجام آزمایش استفاده شد. حداقل غلظت مهارکنندگی (MIC: Minimum Inhibitory Concentration) برای آنتیبیوتیک اگزاسیلین با استفاده از روش Broth Microdilution تا غلظت آنتیبیوتیکی 256 میکروگرم بر میلیلیتر انجام شد (13).
استخراج DNA و انجام PCR
استخراج DNA ژنومیک با استفاده از کیت استخراج DNA (Republic of Korea، Bioneer) صورت گرفت. وجود ژنهایmecA ، tsst1، pvl و agr توسط پرایمرهای اختصاصی که از مقالات استخراج شده بوده و یا با استفاده از نرمافزارهای Oligo 7 و Primer 3 طراحی گردیده بودند (14) (جدول 1)، مورد بررسی قرار گرفت. واکنش PCR در حجم نهایی 25
میکرولیتر (مخلوط واکنش 20 میکرولیتر مستر میکس (Biorad)، 1 میکرولیتر از هر پرایمر و 2 میکرولیتر DNA باکتری) طی 35 سیکل ﺷﺎﻣﻞ: ﻣﺮﺣﻠﻪ اوﻟﯿﻪ ﺑــﺎز ﺷــﺪن دو رشته DNA به مدت 5 دقیقه در دمای 95 درﺟﻪ ﺳﺎﻧﺘﯽﮔﺮاد، مرحله باز شدن دو رشته DNA 1 دقیقه در 94 درجه سانتیگراد، ﻣﺮﺣﻠﻪ اﺗﺼﺎل پرایمرها مطابق با جدول 1، مرحله ﻃﻮیﻞ ﺷﺪن رﺷﺘﻪ ﻫﺪف ﺑــﻪ ﻣــﺪت 1 دقیقه در 72 درجه سانتیگراد و مرحله طویل شدن نهایی به مدت 5 دقیقه در 72 درجه سانتیگراد انجام شد. محصول PCR پس از الکتروفورز روی ژل آگارز 1درصد مورد ارزیﺎﺑﯽ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ.
لازم به ذکر است که در مورد ژن agr، از آنجایی که PCR برای چهار ژن به صورت دو واکنش دوبلکس انجام شد (19)، تهیه مخلوط پرایمرها به صورت جدول 2 بود:
از DNA استافیلوکوکوس اورئوس استاندارد شامل: RN6607، RN6390، RN846، RN 4550 و RN6911 به عنوان کنترل مثبت
منابع |
اندازه، bp |
ترتیب پرایمرها |
دمای annealing (سانتیگراد) |
ژن |
(15) |
147 |
F: GTG AAG ATA TAC CAA GTG ATT R: ATG CGC TAT AGA TTG AAA GGAT |
49 |
mecA |
(16) |
326 |
F: ACCCCTGTTCCCTTATCATC R: TTTTCAGTATTTGTAACGCC |
51 |
tsst1 |
(17) |
420 |
F: ATCATTAGGTAAAATGTCTGGACATGATCCA R: GCATCAAGTGTATTGGATAGCAAAAGC |
55 |
pvl |
(18) |
440 |
F pan: ATGCACATGGTGCACATGC |
55 |
agr |
R agrI: GTCACATGTACTATAATCTGCGAT |
||||
مطالعه حاضر |
572 |
R agrII: GTATTACTAACTGAATAGTGGCATAGC |
55 |
|
406 |
R agrIII: CTGTTCAAACAGTGAACTAAACGCTC |
|||
588 |
R agrIV: CGTTAATCCCGTATTACCCG |
F: forward; R: reverse
جدول شماره 2: مقادیر mix primer به کار رفته برای انجام PCR ژنهای agr
10λ pan forward agr+ +10 λ reverse agr4+10 λ reverse agr 1 +40 λ DW |
agr 1,4 mix primer |
10λ reverse agr3+ 10λ reverse agr 2 +10 λ pan forward agr primer +40 λ DW |
agr 2,3 mix primer |
برای تعیین گروههای اختصاصی agr استفاده شد.
یافتهها
ﺗﻌﯿﯿﻦ ﺣﺴﺎﺳﯿﺖ ﺑﻪ روش دیﺴﮏ دیﻔﯿﻮژن
ﺑﯿﺸﺘﺮیﻦ ﻣﯿﺰان ﻣﻘﺎوﻣـﺖ در برابر تتراسایکلین معادل ۳/۴۹ درصد مشاهده شد. هیچکدام از سویهها به وﻧﮑﻮﻣﺎیﺴﯿﻦ مقاوم نبودند. ﻓﺮاواﻧﯽ ﻣﻘﺎومتهای آﻧﺘﯽﺑﯿﻮﺗﯿﮑﯽ ﺳﻮیﻪﻫﺎ در ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ در جدول 3 نشان داده شده است. بیشترین مقاومت همزمان دارویی در میان سویههای بررسی شده به ترتیب شامل: مقاومت همزمان به یک آنتیبیوتیک (04/26 درصد)، پنج آنتیبیوتیک (37/8 درصد)، شش آنتیبیوتیک (9/7 درصد)، هفت آنتیبیوتیک (51/6 درصد)، دو آنتیبیوتیک (51/6 درصد)، چهار آنتیبیوتیک (11/5 درصد) و سه آنتیبیوتیک (6/5 درصد) بود. نتایج آزمونMIC برای اگزاسیلین نشان دادند که ۲۵/۲۳ درصد از سویهها دارایMIC کمتر از ۲۵ میکروگرم بر میلیلیتر، 81/15 درصد از سویهها دارای MIC معادل 25/0-5/0 میکروگرم بر میلیلیتر، 88/14 درصد از سویهها MIC معادل 2-1 میکروگرم بر میلیلیتر، 90/27 درصد از سویهها MIC معادل 8-4 میکروگرم بر میلیلیتر، 37/8 درصد از سویهها MIC معادل 32-16 میکروگرم بر میلیلیتر، 37/8 درصد از سویهها MIC معادل
128-64 میکروگرم بر میلیلیتر و 39/1 درصد دارای MIC معادل 256 میکروگرم بر میلیلیتر بودند. از سوی دیگر، طبق استانداردهای CLSI (Clinical & Laboratory Standards Institute) در مورد اگزاسیلین، مقادیر 4 میکروگرم بر میلیلیتر MIC ≥ مقاوم و مقادیر 2 میکروگرم بر میلیلیتر MIC ≤ حساس در نظر گرفته میشوند. بر این اساس، نتایج آزمون MIC برای اگزاسیلین حاکی از آن است که 94/53 درصد از سویهها حساس و 06/46 درصد از آنها در برابر اگزاسیلین مقاوم بودهاند.
نتایج حاصل از PCR
درصد فراوانی ژنهایmecA ، tsst1 و pvl در ایزولههای بالینی استافیلوکوکوس اورئوس به ترتیب 04/46 درصد (99 سویه)، 32/2 درصد (پنج سویه) و 4/1 درصد (سه سویه) بود. همچنین 20/57 درصد (123 سویه) دارای ژن agr1، 41/14 درصد (31 سویه) دارای ژن agr2، 74/16 درصد (36 سویه) دارای ژن agr3 و 62/11 درصد (25 سویه) دارای ژن agr4 بودند (شکل 1).
ارتباط ژنهای مورد بررسی با عفونت
تمامی سویههای دارای ژن tsst1 از زخم جدا شده بودند. سه سویه دارای ژن pvl بودند که دو سویه از تراشه و یک سویه از بافت جدا گردیدند. همچنین 99 سویه دارای ژن mecA بودند که 50 سویه از زخم، 39 سویه از تراشه، چهار سویه از خون، سه سویه از بافت و سه سویه از ادرار جدا گردید. همانگونه که در نمودار 1 مشاهده میشود، تقریباً در تمام نمونههای مورد بررسی،
جدول شماره 3: ﻓﺮاواﻧﯽ مقاومتهای آنتیﺑﯿﻮﺗﯿﮑﯽ ﺳﻮیهﻫﺎ در ﻧﻤﻮﻧهﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ
آنتیبیوتیک |
تراشه (درصد) |
ادرار (درصد) |
زخم (درصد) |
خون (درصد) |
چشم (درصد) |
بافت (درصد) |
اگزودا (درصد) |
اگزاسیلین |
31/48 |
44/44 |
71/45 |
76/30 |
33/33 |
48/53 |
75/43 |
تتراسایکلین |
43/49 |
11/61 |
11/44 |
59 |
7/41 |
07/23 |
60 |
اریترومایسین |
18/32 |
66/41 |
41/29 |
66/66 |
54/54 |
76/30 |
40 |
جنتامایسین |
38/21 |
7/41 |
41/29 |
50 |
27/27 |
38/15 |
33/33 |
کلیندامایسین |
1/19 |
11/36 |
35/32 |
15/46 |
25 |
07/23 |
66/26 |
سیپروفلوکسازین |
58/32 |
66/6 |
85/42 |
1/46 |
66/41 |
23 |
66/6 |
کوتریموکسازول |
47/22 |
44/19 |
58/20 |
33/58 |
2/18 |
8/30 |
20 |
وﻧﮑﻮﻣﺎیﺴﯿﻦ |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |