Thesis (M.S.) - Beni-Swif University. Faculty of Pharmacy. Microbiology and Immunology Department.

Includes bibiographiy references ( p. 186 - 242 ).

Indwelling urinary catheters are commonly used for bladder drainage in patients with urinary obstruction. The most frequent complication of urinary catheter use is a urinary tract infection (UTI). About 80% of UTIs are associated with urinary catheters. Bacteria areirreversibly attached to the surface of urethral catheters and encapsulated in a self-produced polymeric matrix forming microbial communities known as biofilms which can be the source of persistent infections.
Biofilms are hardly eradicated and evenhigh doses of antimicrobials have a limited success biofilm removal due to poor penetration of antibiotics, reduced growth rates and local alterations in the biofilm environment that impair the activity of antibiotics.
This study was conducted to study the prevalence of microbial infections in patients undergoing urethral catheterization in the department of urology at Beni-Sweef university hospital, the incidence of resistance of the isolated microorganisms and the ability of the isolated microorganisms to form biofilm at different time intervals. Also the effect of levofloxacin, vitamin-C each alone and in combination on the inhibition of biofilm formation on catheter surfaces was studied.
In the present work, 150 strains were isolated from catheter segments of 115 patients at the day of catheter removal.E. coli was the most prevalent microorganism (30%) followed by Staphylococcusspp. (15.3%), Pseudomonas spp. (14%),Citrobacter spp. (11.3%), Enterobacterspp. (6.7), Proteusmirabilis. (6%), both Klebsiellaspp.andMorganellamorganii (5.3%) and Providenciaspp. (4%). Almost 73.9 % of the total number of Staphylococcus spp. was isolated from mixed culture, followed by Enterobacter spp. (70%), Providencia spp. (66.7%), Pseudomonasspp. (52.4%), Klebsiella spp. (50%), E. coli (40 %), and Citrobacter spp. (23.5%) and Proteus mirabilis(11%). All Morganellamorganii isolates were isolated in pure culture.
The resistance pattern to levofloxacin, ciprofloxacin, ofloxacin, nitrofurantoin, aztreonam, cefipime, imipenem, ceftriaxone, gentamycin andamoxycillin/clavulanicacidrevealed thatthe highest incidence of resistance to levofloxacin, ciprofloxacin and ofloxacin was shown by E. coli (86-91%). Also the highest incidence of resistance to nitrofurantoin and gentamycin was shown by Proteus mirabilis (100%) and to aztreonam by Staphylococcus spp. (100%).Imipenem showed the least percentages of resistance where all E.coli,Klebsiella spp., Citrobacter spp., Enterobacter spp., Proteus mirabilis and Morganellamorganii were sensitive to it, while amoxicillin/clavulanic acid showed the highest percentage of resistance.
Biofilm production by the recovered isolates showed that 45% of the isolates showed to be strong biofilm formers,31% showed moderate biofilm forming ability and 24% were weak or nonbiofilm producers. E. coli had the highest extent of biofilm formation (60%) followed by Proteus mirabilis (55%), Pseudomonas spp. (52%), Klebsiella spp. and Enterobacter spp. (50%) Citrobacter spp.(42%) and Morganellamorganii (25%).
A dose related decrease in biofilm formation was observed by both levofloxacin and vitamin-C. This was detected by a decrease in the optical density of the biofilm layer on microtiter plates and the number of viable cells attached to the catheter surfaces in comparison to controls.The results showed that LEV/VIT-C combinations at 0.5MIC/100mg/ml and 2MIC/100 mg/ml have the highest inhibitory effect on the initial adherence (upto 98.5%) and the pre-formed biofilm (upto 93.5%).
The inhibitory effectsof the tested agents were also verified by (SEM). The scanning electron micrographs showed the morphological changesof the tested organisms upon treatment withlevofloxacin and vitamin-C. They also showed that the decrease in the extent of biofilm formation in the presence of the tested agents.
E. coli and Klebsiella spp.were tested for the presence of both mrkD and fimH genes responsible for adherenceand it was found that that not all strains which are positive for mrkD gene are positive for fimH gene. Also all E. coli strains detected by TCP as biofilm producers were positive for mrkD. All the fourKlebsiella spp. showed to be positive for mrkD gene.

تعتبر قسطرات الجهاز البولى هى الاكثر استخداما فى حالاتامراض الحالب ولكن عند ادخال تلك القسطرات فى المرضى فانها تكون عرضة لتكوين الغشاء الحيوى على السطحين الداخلى والخارجى منها وكلما زادت مدة تركيبها داخل المريض كلما زادت قدرة الميكروبات على تكوين الغشاء الحيوى مما يترتب عليه الاصابة بعدوى المسالك البولية.
الغشاء الحيوى عبارة عن مجموعة من الخلايا الميكروبية التى تنمو على السطح وتقوم بغمس نفسها فى كمية من البولى سكاريد الذى تفرزه مما يؤدى الى انسداد تام للقسطرة. وقد وجد ان الغشاء الحيوى له قدرة فائقة على مقاومة المضادات الحيوية حيث ان الميكروبات المكونة للغشاء الحيوى لها القدرة على الالتصاق والنمو على سطح القسطرات برغم وجود جرعات عالية جدا من المضاد الحيوية وتعتبر مقاومة الميكروبات للمضادات الحيوية والمركبات الكيميائية الأخرى من أخطر المشكلات التى نواجها فى مجال استخدام القسطرات البولية.
هذه الدراسة اجريت للتعرف على مدى انتشار العدوى فى المرضى الذين اجريت لهم تركيبات القسطرات البولية فى قسم المسالك البولية بالمستشفى الجامعى ببنى سويف، مدى مقاومة الميكروبات المعزولة لمجموعة من المضادات الحيوية، قدرة الميكروبات المعزولة على تكوين الغشاء الحيوى خلال 12، 24، 48 ساعة ودراسة تأثير كل من مركبات الليفوفلوكساسين وفيتامين-ج كل بمفرده وتأثيرهما معا على منع تكوين الغشاء الحيوى على أسطح القسطرات.
وقد تم تجميع 150 عينة من 115 مريض قاموا بتركيب القسطرات وقد اظهرت هذه الدراسة أن سلالة الاى كولاى هى أكثر السلالات المعزولة (30%) ويتبعها الاستافيلو كوكاى (15,3%)، سلالات السودوموناس (14%)، سلالات الستروباكتر (11,3 %)، الانتيروباكتر (6,7%)، البروتياس ميرابيليز (6%)، سلالات الكليبسيللا والمورجانيللا مورجانى (5,3 %) وأخيرا سلالات البروفيدينشيا (4%).
وبدراسة مدى مقاومة الميكروبات لبعض المضادات الحيوية وجد أن أعلى نسبة مقاومة للليفوفلوكساسين والسيبروفلوكساسين والأوفلوكساسين كانت بالاى كولاى (86-91%) . أيضا أعلى معدل للمقاومة لمركب النيتروفيورانتوين والجنتاميسين وجد بواسطة البروتياس ميرابيليز (100%)، الأزتريونام بالاستافيلوكوكاى (100%). وقد وجد أن مركب الايميبينيم له أقل معدل للمقاومة حيث أن معظم السلالات أظهرت حساسية لهللاميبينيم وعلى العكس الأموكسيسيللين/ كلافيولانيك اسيد أظهر أعلى نسبة مقاومة.
وبدراسة مدى قدرة السلالات على تكوين الغشاء الحيوى وجد ان 45% من السلالات أظهرت قدرة عالية على تكوين الغشاء الحيوى، 31% أظهرت قدرة متوسطة أما 24% كانت ضعيفة أو منعدمة القوة فى تكوينها للغشاء الحيوى.
وجد ايضا أن الاى كولاى كانت أعلى سلالة فى قدرتها العالية على تكوين الغشاء الحيوى حيث أن 60% منها أظهرت أعلى قدرة على تكوين الغشاء الحيوى يليها البروتياس ميرابيليز (55%) ، سلالات السودوموناس (52%)، الكليبسيللا والانتيروباكتر (50%) والستروباكتر (42%) والمورجانيللا مورجانى (25%).
بدراسة تأثير كل من مركب اللليفوفلوكساسين وفيتامين-ج كل على حده ومتحدين معا على تكوين الغلاف الحيوى وجد انخفاض ملحوظ فى معدل التصاق الخلايا وفى معدل تكوين الغشاء الحيوى. ووجد أن هذا الانخفاض مرتبط بتركيز كل من الليفوفلوكساسين وفيتامين-ج وهذا الانخفاض لوحظ عن طريق الانخفاض فى كثافة الطيف الضوئى لطبقة الغشاء الحيوى على أطباق الميكروتيتر وأيضا الانخفاض فى عدد الخلايا البكتيرية الملتصقة على أسطح القسطرات بالمقارنة بالعينات الغير معالجة.
وقد وجد أيضا أن مركب الليفوفلوكساسين وفيتامين-ج معا لهما القدرة الأكبر على تقليل الالتصاق فى البدايةبمعدل يصل الى 98,5% من العينات الغير معالجة وهما أيضا الأعلى تأثيرا على الغشاء الحيوى مكتمل النضج بمعدل يصل الى 93,5% من العينات الغير معالجة.
وقد تم أيضا التعرف على تاثير تلك المركبات على التصاق الخلايا البكتيرية على قطع القسطرة باستخدام الميكروسكوب الالكترونى الماسح وقد اظهرت الصور مدى الاستجابة والتغيير فى شكل الميكروبات فى وجود المركبات المستخدمة كما أوضحت مدى الانخفاض فى كمية الغشاء الحيوى المتكون فى وجود هذه المركبات.
وبدراسة وجود الجينات المسئوله عن تكوين الشعيرات من النوع 1 والنوع 3 للالتصاق باسطح القسطرات فى كل من الايشريشيا كولاى والكليبسيللا اثبت وجودجين ال mrkDفى 14 عينى ايشريشيا كولاى من 18 عينة ووجوده فى4 عينات الكليبسيللا التى تم اختبارها . ولكن جين ال fimHاثبت وجوده فقط فى 4 عينات ايشيريشيا كولاى من 12 عينة وعينة كليبسيللا واحدة فقط

Text in English and Abstracts in Arabic and English.