Investigation of biofilm formation of Enterococcus species isolated from blood by phenotypic and genotypic methods

INTRODUCTION: Enterococcus spp. are widely found in enviroment and can cause diseases. Although the factors that explain its virulence have not yet been fully clarified, enterococcal surface protein (esp) has been associated with the ability of biofilm formation in both Enterococcus faecalis and the Enterococcus faecium. In our study, it was aimed to determine the vancomycin resistance status of E. faecalis and E. faecium species and to investigate the presence of esp gene which is thought to be related of with polymerase chain reaction and biofilm formation capacity by phenotypic methods.
METHODS: A total of 170 Enterococcus spp. (E. faecalis n = 85, E. faecium n = 85) isolates that were isolated from blood culture were included in the study. Species identification was performed using conventional and automated methods. Vancomycin susceptibilities of isolates were determined by Kirby-Bauer disk diffusion method. Biofilm formation was evaluated phenotypically by using Tube and Microtitration plate methods. In all isolates, the presence of esp gene which is associated biofilms was investigated by polymerase chain reaction (PCR) method.
RESULTS: When the vancomycin susceptibilities of the strains included in the study were examined, it was found that 14 of the E. faecalis isolates (16.5%) were moderately susceptible and 1 of them was (1.2%) resistant. And 29 (34.1%) of E. faecium isolates were found to be resistant. It was determined that 5 strains (5.9%) were formed biofilm by tube method. By microtiter plate method, 27 (31.8%) tested strains were determined positive for biofilm formation. The 5 isolates which were positive by tube method also found positive by microtiter plate method. All strains that were positive in both phenotypic methods were found to be E. faecalis. And 49 (57.6%) E. faecalis and 20 (23.5%) E. faecium strains were found positive esp. When the genotypic method was compared with phenotypic methods, 24 isolates which were found positive by microtiter plate method and 5 isolates which were found positive by tube method, were found positive for esp gene.
DISCUSSION AND CONCLUSION: According to these results, E. faecalis isolates are thought to have higher biofilm formation capacity than E. faecium. Furthermore, it is thought that the esp gene may be related to biofilm formation but the presence of esp alone is not sufficient for biofilm formation. New and comprehensive studies on the subject will be able to provide new and useful data on the role of biofilm formation in the virulence of enterococci.

Kandan izole edilen Enterococcus türlerinde biyofilm oluşumunun fenotipik ve genotipik yöntemlerle araştırılması

GİRİŞ ve AMAÇ: Doğada yaygın olarak bulunabilen enterokoklar, çeşitli enfeksiyonlara neden olabilmektedir. Virülansını açıklayan faktörler henüz tam olarak netlik kazanmamış olmakla birlikte enterokokal yüzey proteini (esp), hem Enterococcus faecalis hem de Enterococcus faecium’un biyofilm oluşturma yeteneğiyle ilişkilendirilmektedir. Çalışmamızda E. faecalis ve E. faecium türlerinin vankomisine direnç durumlarının belirlenmesi ve biyofilm oluşumu ile ilişkili olduğu düşünülen esp gen varlığının polimeraz zincir reaksiyonu ile, biyofilm oluşturma kapasitelerinin de fenotipik yöntemlerle araştırılması amaçlanmıştır.
YÖNTEM ve GEREÇLER: Çalışmaya kan kültüründen izole edilen 85’i E. faecalis, 85’i E. faecium olacak şekilde toplam 170 adet Enterococcus izolatı dahil edilmiştir. Türlerin tanımlanması konvansiyonel ve otomatize yöntemler kullanılarak yapılmıştır. İzolatların vankomisine duyarlılıkları Kirby-Bauer disk difüzyon yöntemiyle belirlenmiştir. Tüm izolatlar Tüp ve Mikrotitrasyon plak yöntemleri kullanılarak biyofilm oluşumu yönünden fenotipik olarak değerlendirilmiştir. Ayrıca izolatlarda, Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PZR) yöntemi kullanılarak enterokoklarda biyofilm oluşumun ile ilişkili olduğu düşünülen esp geninin varlığı araştırılmıştır.
BULGULAR: Çalışmaya dahil edilen suşların vankomisine duyarlılıkları incelendiğinde, E. faecalis izolatlarının 14 tanesi (%16,5) orta duyarlı, 1 tanesi (%1,2) dirençli; E. faecium izolatlarının ise 29 tanesi (%34,1) dirençli olarak bulunmuştur. Tüp yöntemi ile 5 suşun (%5,9) biyofilm oluşturduğu görülmüştür. Mikrotitrasyon plak yöntemi ile ise 27 suş (%31,8) pozitif olarak tespit edilmiştir. Tüp yönteminde pozitif çıkan beş izolatın hepsinin aynı zamanda mikrotitrasyon yönteminde de pozitif olduğu görülmüştür. Her iki fenotipik yöntemde de pozitif olan suşların tamamının E. faecalis olduğu görülmüştür. PZR işleminin sonucunda 49 (%57,6) E. faecalis, 20 (%23,5) E. faecium suşunda esp varlığı saptanmıştır. Fenotipik yöntemler ile genotipik yöntem karşılaştırıldığında mikrotitrasyon plak yönteminde pozitif olan izolatlardan 24 tanesi, tüp yönteminde pozitif olan izolatlardan ise 5 tanesinde esp geninin varlığı tespit edilmiştir.
TARTIŞMA ve SONUÇ: Bu bulgulara göre E. faecalis izolatlarının biyofilm oluşumu kapasitelerinin E. faecium’a göre daha fazla bulunmuştur. Ayrıca esp geninin biyofilm oluşumu ile ilgisi olabileceği ancak tek başına esp varlığının biyofilm oluşumu için yeterli olamayacağı düşünülmektedir. Konu ile ilgili yapılacak yeni ve kapsamlı çalışmalar enterokoklarda biyofilm oluşumunun virülansdaki rolü ile ilgili yeni ve faydalı veriler sağlayabilecektir.