Published May 27, 2024 | Version v1
Publication Open

Microbiological and molecular studies on a multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa from a liver transplant patient with urinary tract infection in Egypt

Creators

  • 1. Menoufia University
  • 2. Mansoura University

Description

Abstract Background Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic pathogen responsible for complicated UTIs and exhibits high antibiotic resistance, leading to increased mortality rates, especially in cases of multidrug-resistant strains. This study aimed to investigate the antibiotic susceptibility patterns and genomic characterization of XDR strains identified in end-stage liver disease patients who underwent liver transplants. Methods In this study, a number of 30 individuals who underwent liver transplants were registered. Ninety urine and 60 wound site swab samples were collected and processed for culturing, identification, and antimicrobial sensitivity. Extensively drug-resistant strain EMARA01 was confirmed through Sanger sequencing and was then processed for whole genome sequencing to characterize the genomic pattern. Sequencing data were processed for de novo assembly using various tools and databases, including genome annotation, serotype identification, virulence factor genes, and antimicrobial resistance gene. Pangenome analysis of randomly selected 147 reference strains and EMAR01 sequenced strain was performed using the Bacterial Pan Genome Analysis (BPGA) software. Results Of these total examined samples, nosocomial infection due to P. aeruginosa was detected in twelve patients' samples. AST analysis showed that P. aeruginosa strains exhibit resistance to tobramycin, erythromycin, and gentamicin, followed by piperacillin and ofloxacin, and no strains exhibit resistance to meropenem and imipenem. The CARD database identified 59 AMR genes similar to the EMAR01 strain genome and mostly belong to the family involved in the resistance-nodulation-cell division (RND) antibiotic efflux pump. Five genes; nalC , nalD , MexR , MexA , and MexB , exhibit resistance to 14 classes of antibiotics, while two AMR; CpxR , and OprM , exhibit resistance to 15 classes of drugs. Pangenome analysis revealed that the pan-genome remained open, suggesting the potential for acquiring accessory and unique genes. Notably, the genes predominantly involved in amino acid transport metabolism were identified using the KEGG database. Conclusions This study provides valuable insights into the antimicrobial resistance profile, genetic features, and genomic evolution of P. aeruginosa strains causing UTIs in liver transplant patients. The findings emphasize the significance of comprehending AMR mechanisms and genetic diversity in P. aeruginosa for developing effective treatment strategies and infection control measures.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلفية المجردة الزائفة الزنجارية هي عامل ممرض انتهازي مسؤول عن التهابات المسالك البولية المعقدة ويظهر مقاومة عالية للمضادات الحيوية، مما يؤدي إلى زيادة معدلات الوفيات، خاصة في حالات السلالات المقاومة للأدوية المتعددة. تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في أنماط الحساسية للمضادات الحيوية والتوصيف الجيني لسلالات XDR التي تم تحديدها في مرضى أمراض الكبد في المرحلة النهائية الذين خضعوا لعمليات زرع الكبد. الطرق في هذه الدراسة، تم تسجيل عدد 30 فردًا خضعوا لعمليات زرع كبد. تم جمع 90 عينة مسحة من البول و 60 عينة من موقع الجرح ومعالجتها للزراعة وتحديد الهوية وحساسية مضادات الميكروبات. تم تأكيد سلالة مقاومة للأدوية على نطاق واسع EMARA01 من خلال تسلسل Sanger ثم تمت معالجتها لتسلسل الجينوم الكامل لتوصيف النمط الجيني. تمت معالجة بيانات التسلسل لتجميع de novo باستخدام أدوات وقواعد بيانات مختلفة، بما في ذلك التعليق التوضيحي للجينوم، وتحديد النمط المصلي، وجينات عامل الفوعة، وجين مقاومة مضادات الميكروبات. تم إجراء تحليل شامل لـ 147 سلالة مرجعية مختارة عشوائيًا وسلالة متسلسلة EMAR01 باستخدام برنامج تحليل جينوم المقلاة البكتيرية (BPGA). نتائج هذه العينات الإجمالية التي تم فحصها، تم اكتشاف عدوى مستشفوية بسبب P. aeruginosa في عينات اثني عشر مريضًا. أظهر تحليل AST أن سلالات P. aeruginosa تظهر مقاومة للتوبراميسين والإريثروميسين والجنتاميسين، تليها البيبيراسيلين والأوفلوكساسين، ولا تظهر أي سلالات مقاومة للميروبينيم والإيميبينيم. حددت قاعدة بيانات البطاقة 59 جينة AMR مشابهة لجينوم سلالة EMAR01 وتنتمي في الغالب إلى العائلة المشاركة في مضخة تدفق المضادات الحيوية لتقسيم خلايا المقاومة والتعديل (RND). خمسة جينات ؛ nalC و nalD و MexR و MexA و MexB، تظهر مقاومة لـ 14 فئة من المضادات الحيوية، في حين أن اثنين من AMR ؛ CpxR و OprM ، تظهر مقاومة لـ 15 فئة من الأدوية. كشف تحليل Pangenome أن الجينوم الشامل ظل مفتوحًا، مما يشير إلى إمكانية الحصول على جينات إضافية وفريدة من نوعها. والجدير بالذكر أنه تم تحديد الجينات التي تشارك في الغالب في استقلاب نقل الأحماض الأمينية باستخدام قاعدة بيانات KEGG. الاستنتاجات تقدم هذه الدراسة رؤى قيمة حول ملف مقاومة مضادات الميكروبات والسمات الجينية والتطور الجيني لسلالات P. aeruginosa التي تسبب التهاب المسالك البولية في مرضى زراعة الكبد. تؤكد النتائج على أهمية فهم آليات مقاومة مضادات الميكروبات والتنوع الجيني في P. aeruginosa لتطوير استراتيجيات علاج فعالة وتدابير مكافحة العدوى.

Translated Description (French)

Résumé Contexte Pseudomonas aeruginosa est un agent pathogène opportuniste responsable d'infections urinaires compliquées et présente une résistance élevée aux antibiotiques, entraînant une augmentation des taux de mortalité, en particulier dans les cas de souches multirésistantes. Cette étude visait à étudier les modèles de sensibilité aux antibiotiques et la caractérisation génomique des souches XDR identifiées chez les patients atteints de maladie hépatique en phase terminale qui ont subi une greffe du foie. Méthodes Dans cette étude, un certain nombre de 30 personnes ayant subi une greffe du foie ont été enregistrées. Quatre-vingt-dix échantillons d'urine et 60 échantillons prélevés sur écouvillon au site de la plaie ont été recueillis et traités pour la culture, l'identification et la sensibilité aux antimicrobiens. La souche EMARA01 extrêmement résistante aux médicaments a été confirmée par séquençage de Sanger et a ensuite été traitée pour le séquençage du génome entier afin de caractériser le modèle génomique. Les données de séquençage ont été traitées pour l'assemblage de novo à l'aide de divers outils et bases de données, y compris l'annotation du génome, l'identification du sérotype, les gènes du facteur de virulence et le gène de résistance aux antimicrobiens. L'analyse du pangénome de 147 souches de référence sélectionnées au hasard et de la souche séquencée EMAR01 a été effectuée à l'aide du logiciel Bacterial Pan Genome Analysis (BPGA). Résultats Parmi ces échantillons totaux examinés, une infection nosocomiale due à P. aeruginosa a été détectée dans les échantillons de douze patients. L'analyse des ASAT a montré que les souches de P. aeruginosa présentent une résistance à la tobramycine, à l'érythromycine et à la gentamicine, suivies de la pipéracilline et de l'ofloxacine, et qu'aucune souche ne présente de résistance au méropénème et à l'imipénème. La base DE DONNÉES CARD a identifié 59 gènes AMR similaires au génome de la souche EMAR01 et appartenant principalement à la famille impliquée dans la pompe d'efflux antibiotique à division cellulaire de résistance-nodulation (RND). Cinq gènes ; nalC , nalD , MexR , MexA et MexB, présentent une résistance à 14 classes d'antibiotiques, tandis que deux AMR ; CpxR et OprM , présentent une résistance à 15 classes de médicaments. L'analyse du pangénome a révélé que le pan-génome restait ouvert, suggérant le potentiel d'acquisition de gènes accessoires et uniques. Notamment, les gènes principalement impliqués dans le métabolisme du transport des acides aminés ont été identifiés à l'aide de la base de données KEGG. Conclusions Cette étude fournit des informations précieuses sur le profil de résistance aux antimicrobiens, les caractéristiques génétiques et l'évolution génomique des souches de P. aeruginosa causant des infections urinaires chez les patients transplantés hépatiques. Les résultats soulignent l'importance de comprendre les mécanismes de résistance aux antimicrobiens et la diversité génétique chez P. aeruginosa pour développer des stratégies de traitement efficaces et des mesures de contrôle des infections.

Translated Description (Spanish)

Resumen Antecedentes La Pseudomonas aeruginosa es un patógeno oportunista responsable de las infecciones urinarias complicadas y exhibe una alta resistencia a los antibióticos, lo que lleva a un aumento de las tasas de mortalidad, especialmente en los casos de cepas multirresistentes. Este estudio tuvo como objetivo investigar los patrones de susceptibilidad a los antibióticos y la caracterización genómica de las cepas XDR identificadas en pacientes con enfermedad hepática en etapa terminal que se sometieron a trasplantes de hígado. Métodos En este estudio, se registraron un número de 30 individuos que se sometieron a trasplantes de hígado. Se recolectaron noventa muestras de orina y 60 muestras de hisopos en el sitio de la herida y se procesaron para su cultivo, identificación y sensibilidad antimicrobiana. La cepa EMARA01 extensamente resistente a los medicamentos se confirmó a través de la secuenciación de Sanger y luego se procesó para la secuenciación del genoma completo para caracterizar el patrón genómico. Los datos de secuenciación se procesaron para el ensamblaje de novo utilizando varias herramientas y bases de datos, incluida la anotación del genoma, la identificación del serotipo, los genes del factor de virulencia y el gen de resistencia antimicrobiana. El análisis del pangenoma de 147 cepas de referencia seleccionadas al azar y la cepa secuenciada EMAR01 se realizó utilizando el software Bacterial Pan Genome Analysis (BPGA). Resultados De estas muestras totales examinadas, se detectó infección nosocomial por P. aeruginosa en doce muestras de pacientes. El análisis AST mostró que las cepas de P. aeruginosa exhiben resistencia a tobramicina, eritromicina y gentamicina, seguidas de piperacilina y ofloxacina, y ninguna cepa exhibe resistencia a meropenem e imipenem. La base DE DATOS CARD identificó 59 genes AMR similares al genoma de la cepa EMAR01 y en su mayoría pertenecen a la familia involucrada en la bomba de eflujo de antibióticos de división celular de nodulación por resistencia (RND). Cinco genes; nalC , nalD , MexR , MexA y MexB , muestran resistencia a 14 clases de antibióticos, mientras que dos AMR; CpxR y OprM , muestran resistencia a 15 clases de fármacos. El análisis del pangenoma reveló que el pangenoma permanecía abierto, lo que sugiere el potencial para adquirir genes accesorios y únicos. En particular, los genes predominantemente involucrados en el metabolismo del transporte de aminoácidos se identificaron utilizando la base de datos KEGG. Conclusiones Este estudio proporciona información valiosa sobre el perfil de resistencia a los antimicrobianos, las características genéticas y la evolución genómica de las cepas de P. aeruginosa que causan infecciones urinarias en pacientes con trasplante de hígado. Los hallazgos enfatizan la importancia de comprender los mecanismos de resistencia a los antimicrobianos y la diversidad genética en P. aeruginosa para desarrollar estrategias de tratamiento efectivas y medidas de control de infecciones.

Files

s12866-024-03318-0.pdf

Files (3.7 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:c2246e57ca93966d1366aa68ef213366
3.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الدراسات الميكروبيولوجية والجزيئية على الزائفة الزنجارية المقاومة للأدوية المتعددة من مريض زرع كبد مصاب بعدوى المسالك البولية في مصر
Translated title (French)
Études microbiologiques et moléculaires sur un Pseudomonas aeruginosa multirésistant issu d'une transplantation hépatique avec infection des voies urinaires en Égypte
Translated title (Spanish)
Estudios microbiológicos y moleculares sobre una Pseudomonas aeruginosa multirresistente de un paciente con trasplante de hígado con infección del tracto urinario en Egipto

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4399046433
DOI
10.1186/s12866-024-03318-0

Is supplement to
https://openalex.org/W2443845522 (Other)
https://openalex.org/W2415889525 (Other)
https://openalex.org/W2389810851 (Other)
https://openalex.org/W2347421201 (Other)
https://openalex.org/W2152910084 (Other)
https://openalex.org/W2128722975 (Other)
https://openalex.org/W2126872572 (Other)
https://openalex.org/W2056542986 (Other)
https://openalex.org/W1988896692 (Other)
https://openalex.org/W1983668880 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1585622145
  • https://openalex.org/W1638080494
  • https://openalex.org/W1785018154
  • https://openalex.org/W1982855075
  • https://openalex.org/W1984693521
  • https://openalex.org/W1985103004
  • https://openalex.org/W2035840565
  • https://openalex.org/W2067694952
  • https://openalex.org/W2068078825
  • https://openalex.org/W2070114460
  • https://openalex.org/W2078007890
  • https://openalex.org/W2098675639
  • https://openalex.org/W2099837668
  • https://openalex.org/W2107772251
  • https://openalex.org/W2108234281
  • https://openalex.org/W2108279625
  • https://openalex.org/W2111281047
  • https://openalex.org/W2131271579
  • https://openalex.org/W2135639274
  • https://openalex.org/W2135825675
  • https://openalex.org/W2145952139
  • https://openalex.org/W2146441509
  • https://openalex.org/W2149353640
  • https://openalex.org/W2155437577
  • https://openalex.org/W215943697
  • https://openalex.org/W2161087131
  • https://openalex.org/W2161736072
  • https://openalex.org/W2168554456
  • https://openalex.org/W2335669234
  • https://openalex.org/W2340958225
  • https://openalex.org/W2397140005
  • https://openalex.org/W2752810095
  • https://openalex.org/W2769367061
  • https://openalex.org/W2784149794
  • https://openalex.org/W2793124985
  • https://openalex.org/W2799715914
  • https://openalex.org/W2803753687
  • https://openalex.org/W2884137444
  • https://openalex.org/W2885157423
  • https://openalex.org/W2903381708
  • https://openalex.org/W2904088238
  • https://openalex.org/W2909601828
  • https://openalex.org/W2952167528
  • https://openalex.org/W2953540547
  • https://openalex.org/W2965772580
  • https://openalex.org/W2972493854
  • https://openalex.org/W3003892195
  • https://openalex.org/W3048398081
  • https://openalex.org/W3049354468
  • https://openalex.org/W3153595852
  • https://openalex.org/W3190756584
  • https://openalex.org/W4200393513
  • https://openalex.org/W4206923891
  • https://openalex.org/W4213268551
  • https://openalex.org/W4226144795
  • https://openalex.org/W4280536677
  • https://openalex.org/W4280583609
  • https://openalex.org/W4295102616
  • https://openalex.org/W4297968980
  • https://openalex.org/W4312138773
  • https://openalex.org/W4361275227
  • https://openalex.org/W4367043757
  • https://openalex.org/W4368358104
  • https://openalex.org/W4379207568