Investigation of Colistin and Polymyxin B susceptibility in Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter baumannii isolates
Abstract
Aims: The aim of this study was to evaluate and compare the in vitro activities of colistin and polymyxin B on extended-spectrum beta-lactamase-secreting Escherichia coli, carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter baumannii isolates.
Methods: A total of 400 isolates, 100 strains from each microorganism isolated from clinical samples between April 2022 and June 2024, were included in the study. Isolates were identified using MALDI-TOF-MS. Broth microdilution method was used to determine the susceptibility of colistin and polymyxin B. The presence of extended-spectrum betalactamase was determined using double disk synergy test, and carbapenemase resistance was determined using disk diffusion and Vitek2.
Results: In this study, colistin/polymyxin B susceptibility rates were determined as 77%/83% for E. coli, 74%/83% for K. pneumoniae, 87%/90% for P. aeruginosa, and 56%/69% for A. baumannii. Colistin and polymyxin B MIC values were found to be the same in 66 E. coli isolates, 63 K. pneumoniae isolates, 73 P. aeruginosa isolates and 50 A. baumannii isolates. However, polymyxin B MIC values were found to be lower than colistin MIC values in 24 E. coli isolates, 20 K. pneumoniae isolates, 18 P. aeruginosa isolates and 42 A. baumannii isolates. In this study, polymyxin B was found to be more potent for all isolates.
Conclusion: As a result, polymyxin B was found to be more potent than colistin in all four agents. Especially in A. baumannii isolates, polymyxin susceptibility was found to be below 70%. Therefore, it is important to monitor polymyxin resistance at certain intervals, to apply antimicrobial management meticulously and to investigate combination therapies. Additionally, studies with more isolates are needed to compare the effectiveness of polymyxin B and colistin.
References
- 1. Adaleti R, Kansak N, Çalık Ş, ve ark. Çoklu ilaca dirençli Gram negatif bakterilerde belirlenen kolistin duyarlılık sonuçları polimiksin B için kullanılabilir mi? XL. Uluslararası Türk Mikrobiyoloji Kongresi Kitabı, s.410-411, Antalya (2022). Erişim adresi: https://www.tmc-online.org/pdf/TMC%202022%20Bildiri%20Kitab%C4%B1.pdf
- 2. Antibiyotik Duyarlılık Testleri, EUCAST: Uygulama, Yorum ve Uzman Kurallar, Türk Mikrobiyoloji Cemiyeti Derg. 2016;(Ek Sayı):46.
- 3. Ballı FN, Ekinci PB, Kurtaran M, Kara E, Dizman GT, Sönmezer MÇ, Hayran M, Demirkan K, Metan G. Battle of polymyxin induced nephrotoxicity: Polymyxin B versus colistin. Int J Antimicrob Agents. 2024;63(2):107035.
- 4. Clinical and Laboratory Standards Institute [İnternet]. Erişim tarihi: 21 Nisan 2025. Erişim linki: https://clsi.org/shop/standards/m100/
- 5. CLSI. Approved standard: M7-A7. Methods for dilution antimicrobial susceptibility tests for bacteria that grow aerobically, Seventh ed. Clinical and Laboratory Standards Institude, 2006;27-31.
- 6. Collar GDS, Moreira NK, Wink PL, et al. Detection of polymyxins resistance among Enterobacterales: evaluation of available methods and proposal of a new rapid and feasible methodology. Ann Clin Microbiol Antimicrob. 2023;22(1):71.
- 7. Çiftçi N, Arslan U, Türk Dağı H. Comparison of colistin susceptibility tests. Health Academy Kastamonu (HAK). 2024;9(1):38-45.
- 8. Dwibedy SK, Padhy I, Panda AK, Mohapatra SS. Colistin resistance among the Gram-negative nosocomial pathogens in India: a systematic review and meta-analysis. J Chemother. 2024;36:1-13.
- 9. European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing. Clinical breakpoints - breakpoints and guidance [İnternet]. Erişim tarihi: 21 Nisan 2025. Erişim linki: https://www.eucast.org/fileadmin/src/media/PDFs/EUCAST_files/Breakpoint_tables/v_15.0_Breakpoint_Tables.pdf
- 10. European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing. Videos and Online seminars from EUCAST [İnternet]. Erişim tarihi: 21 Nisan 2025. Erişim linki: https://www.eucast.org/videos_and_online_seminars#c19324
- 11. ISO. ISO 20776-1:2019-Susceptibility testing of infectious agents and evaluation of performance of antimicrobial susceptibility test devices — Part 1: Broth micro-dilution reference method for testing the in vitro activity of antimicrobial agents against rapidly growing aerobic bacteria involved in infectious diseases [İnternet]. Geneva; International Standards Organization. Erişim tarihi: 24 Kasım 2024. Erişim linki: https://www.iso.org/standard/70464.html
- 12. Kambli P, Ajbani K, Sadani M, et al. Correlating minimum inhibitory concentrations of ofloxacin and moxifloxacin with gyrA mutations using the genotype MTBDRsl assay. Tuberculosis (Edinb). 2015;95(2):137-41.
- 13. Khor WB, Lakshminarayanan R, Periayah MH, et al. The antibiotic resistance profiles of Pseudomonas aeruginosa in the Asia Cornea Society Infectious Keratitis Study. Int Ophthalmol. 2024;44(1):361.
- 14. KLİMUD. Deri, Deri Ekleri, Yumuşak Doku Örnekleri ve Göz Örneklerinin Laboratuvar İncelemesi Rehberi. KLİMUD-DYD.REH.06/24.Ver02, 2. Baskı. Klinik Mikrobiyoloji Uzmanlık Derneği, Ankara (2024). Erişim linki: https://www.klimud.org/uploads/content/Deri%2CDeri%20Ekleri%2CYumu%C5%9Fak%20Doku%20%C3%96rnekleri-G%C3%B6z%20%C3%96rnekleri%20Rehberi%20(06-2024).pdf
- 15. KLİMUD. Kan Dolaşımı Örneklerinin Laboratuvar Tanısı Rehberi KLİMUD-KAN.REH.04/22.Ver02. Klinik Mikrobiyoloji Uzmanlık Derneği, Ankara (2022). Erişim linki: https://klimud.org/uploads/content/KLIMUD%20Rehberleri_Kan%20Dolasimi_ver02.pdf
- 16. KLİMUD. Solunum Sistemi Örneklerinin Laboratuvar Tanısı Rehberi KLİMUD-SOL.REH.10/22.Ver02.1. Klinik Mikrobiyoloji Uzmanlık Derneği, Ankara (2022). Erişim linki: https://www.klimud.org/uploads/content/pdf/Solunum%20sistemi_ver02.pdf
- 17. KLİMUD. Üriner Sistem Örneklerinin Laboratuvar Tanısı Rehberi KLİMUD-ÜRİ.REH.09/20.Ver02.1. Klinik Mikrobiyoloji Uzmanlık Derneği, Ankara (2020). Erişim linki: https://www.klimud.org/uploads/content/%C3%9Criner%20Sistem%20%C3%96rneklerinin%20Laboratuvar%20Tan%C4%B1s%C4%B1%20(Ver2.1-2020).pdf
- 18. Mohapatra SS, Dwibedy SK, Padhy I. Polymyxins, the last-resort antibiotics: mode of action, resistance emergence, and potential solutions. J Biosci. 2021;46(3):85.
- 19. Nang SC, Azad MAK, Velkov T, Zhou QT, Li J. Rescuing the last-line polymyxins: achievements and challenges. Pharmacol Rev. 2021;73(2):679-728.
- 20. Özseven A. Hastane infeksiyonu etkeni olarak belirlenmiş, çoklu antibiyotik direnci gösteren Acinetobacter baumannii klinik izolatlarının imipenem ve meropenemin, sefoperazon-sulbaktam, ampisilin-sulbaktam, polimiksin B ve rifampin ile kombinasyonlarına duyarlılığının in vitro araştırılması. Tıpta Uzmanlık Tezi, Isparta (2011).
- 21. Sader HS, Dale GE, Rhomberg PR, Flamm RK. Antimicrobial activity of murepavadin tested against clinical isolates of Pseudomonas aeruginosa from the United States, Europe, and China. Antimicrob Agents Chemother. 2018;62:e00311-8.
- 22. Sader HS, Rhomberg PR, Farrell DJ, Jones RN. Differences in potency and categorical agreement between colistin and polymyxin B when testing 15,377 clinical strains collected worldwide. Diagn Microbiol Infect Dis. 2015;83(4):379-81.
- 23. Sarıkaya A, Mumcuoğlu İ, Baran I, Aksoy A, Dinç B. Acinetobacter, Pseudomonas ve Enterobacterales türlerinde kolistin duyarlılığının belirlenmesinde kolistin sıvı disk elüsyon, hızlı resapolimiksin NP ve sıvı mikrodilüsyon yöntemlerinin karşılaştırılması. Mikrobiyol Bul. 2022;56(3):404-15.
- 24. Sisay M, Hagos B, Edessa D, Tadiwos Y, Mekuria AN. Polymyxin-induced nephrotoxicity and its predictors: a systematic review and meta-analysis of studies conducted using RIFLE criteria of acute kidney injury. Pharmacol Res. 2021;163:105328.
- 25. Sturaro MC, de Souza GHA, Damaceno NDS, et al. Antimicrobial activity of ceftibuten/polymyxin B combination against polymyxin/carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae. J Antimicrob Chemother. 2025;80(1):116-25.
- 26. Teo JQ, Tang CY, Lim JC, et al. Genomic characterization of carbapenem-non-susceptible Pseudomonas aeruginosa in Singapore. Emerg Microbes Infect. 2021;10(1):1706-16.
- 27. World Health Organization. Critically Important Antimicrobials for Human Medicine. 6th Revision 2018 [İnternet]. Erişim tarihi: 23 Kasım 2024. Erişim linki: https://iris.who.int/bitstream/handle/10665/312266/9789241515528-eng.pdf
- 28. World Health Organization. WHO Bacterial Priority Pathogens List, 2024 [İnternet]. Erişim tarihi: 23 Kasım 2024. Erişim linki: https://iris.who.int/bitstream/handle/10665/376776/9789240093461-eng.pdf?sequence=1
- 29. Wu Y, Chen J, Zhang G, et al. In-vitro activities of essential antimicrobial agents including aztreonam/avibactam, eravacycline, colistin and other comparators against carbapenem-resistant bacteria with different carbapenemase genes: A multi-centre study in China, 2021. Int J Antimicrob Agents. 2024;64(5):107341.
- 30. Xi J, Jia P, Zhu Y, et al. Antimicrobial susceptibility to polymyxin B and other comparators against Gram-negative bacteria isolated from bloodstream infections in China: Results from CARVIS-NET program. Front Microbiol. 2022;13:1017488.
- 31. Yakut S, Özcan N, Akpolat N, Gül K. Assessing Colistin Resistance Among Clinical Isolates: A Comparative Study of BD Phoenix System versus Broth Microdilution Method. IJCMBS. 2024:4(3);118-25.
Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa ve Acinetobacter baumannii izolatlarında Kolistin ve Polimiksin B duyarlılığının araştırılması
Abstract
Giriş-Amaç: Bu çalışmada genişlemiş spektrumlu betalaktamaz salgılayan Escherichia coli, karbapenem dirençli Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa ve Acinetobacter baumannii izolatlarında kolistin ve polimiksin B’nin in vitro etkinliğinin değerlendirilmesi ve karşılaştırılması amaçlanmıştır.
Gereç-Yöntem: Çalışmaya Nisan 2022-Haziran 2024 tarihleri arasında klinik örneklerden etken olarak izole edilen her mikroorganizmadan 100 suş olmak üzere toplam 400 izolat dahil edilmiştir. İzolatların tanımlanması MALDI-TOF-MS ile gerçekleştirilmiştir. Kolistin ve polimiksin B’nin duyarlılığının saptanması amacıyla sıvı mikrodilüsyon yöntemi kullanılmıştır. Genişlemiş spektrumlu betalaktamaz varlığı çift disk sinerji testi ile, karbapenemaz direnci ise disk difüzyon ve Vitek2 ile tespit edilmiştir.
Bulgular: Bu çalışmada kolistin / polimiksin B duyarlılık oranları E. coli için %77 / %83, K. pneumoniae için %74 / %83, P. aeruginosa için %87 / %90 ve A. baumannii için %56 / %69 olarak saptanmıştır. E. coli izolatlarında 66, K. pneumoniae izolatlarında 63, P. aeruginosa izolatlarında 73 ve A. baumannii izolatlarında 50 suşta kolistin ve polimiksin B MİK değerlerinin aynı olduğu bulunmuştur. Ancak E. coli izolatlarında 24, K. pneumoniae izolatlarında 20, P. aeruginosa izolatlarında 18, A. baumannii izolatlarında ise 42 izolatta polimiksin B MİK değerleri, kolistin MİK değerlerinden daha düşük bulunmuştur. Bu çalışmada polimiksin B’nin tüm izolatlar için daha potent olduğu saptanmıştır.
Sonuç: Sonuç olarak her dört etkende de polimiksin B, kolistine göre daha potent olarak tespit edilmiştir. Özellikle A. baumannii izolatlarında polimiksin duyarlılığı %70’in altında bulunmuştur. Bu nedenle polimiksin direncinin belli aralıklarla izlenmesi, antimikrobiyal yönetimin titizlikle uygulanması, kombinasyon tedavilerinin araştırılması önem arz etmektedir. Ayrıca polimiksin B ve kolistinin etkinliğinin karşılaştırılması için daha fazla izolat ile yapılacak çalışmalara ihtiyaç vardır.
Supporting Institution
YOK
References
- 1. Adaleti R, Kansak N, Çalık Ş, ve ark. Çoklu ilaca dirençli Gram negatif bakterilerde belirlenen kolistin duyarlılık sonuçları polimiksin B için kullanılabilir mi? XL. Uluslararası Türk Mikrobiyoloji Kongresi Kitabı, s.410-411, Antalya (2022). Erişim adresi: https://www.tmc-online.org/pdf/TMC%202022%20Bildiri%20Kitab%C4%B1.pdf
- 2. Antibiyotik Duyarlılık Testleri, EUCAST: Uygulama, Yorum ve Uzman Kurallar, Türk Mikrobiyoloji Cemiyeti Derg. 2016;(Ek Sayı):46.
- 3. Ballı FN, Ekinci PB, Kurtaran M, Kara E, Dizman GT, Sönmezer MÇ, Hayran M, Demirkan K, Metan G. Battle of polymyxin induced nephrotoxicity: Polymyxin B versus colistin. Int J Antimicrob Agents. 2024;63(2):107035.
- 4. Clinical and Laboratory Standards Institute [İnternet]. Erişim tarihi: 21 Nisan 2025. Erişim linki: https://clsi.org/shop/standards/m100/
- 5. CLSI. Approved standard: M7-A7. Methods for dilution antimicrobial susceptibility tests for bacteria that grow aerobically, Seventh ed. Clinical and Laboratory Standards Institude, 2006;27-31.
- 6. Collar GDS, Moreira NK, Wink PL, et al. Detection of polymyxins resistance among Enterobacterales: evaluation of available methods and proposal of a new rapid and feasible methodology. Ann Clin Microbiol Antimicrob. 2023;22(1):71.
- 7. Çiftçi N, Arslan U, Türk Dağı H. Comparison of colistin susceptibility tests. Health Academy Kastamonu (HAK). 2024;9(1):38-45.
- 8. Dwibedy SK, Padhy I, Panda AK, Mohapatra SS. Colistin resistance among the Gram-negative nosocomial pathogens in India: a systematic review and meta-analysis. J Chemother. 2024;36:1-13.
- 9. European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing. Clinical breakpoints - breakpoints and guidance [İnternet]. Erişim tarihi: 21 Nisan 2025. Erişim linki: https://www.eucast.org/fileadmin/src/media/PDFs/EUCAST_files/Breakpoint_tables/v_15.0_Breakpoint_Tables.pdf
- 10. European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing. Videos and Online seminars from EUCAST [İnternet]. Erişim tarihi: 21 Nisan 2025. Erişim linki: https://www.eucast.org/videos_and_online_seminars#c19324
- 11. ISO. ISO 20776-1:2019-Susceptibility testing of infectious agents and evaluation of performance of antimicrobial susceptibility test devices — Part 1: Broth micro-dilution reference method for testing the in vitro activity of antimicrobial agents against rapidly growing aerobic bacteria involved in infectious diseases [İnternet]. Geneva; International Standards Organization. Erişim tarihi: 24 Kasım 2024. Erişim linki: https://www.iso.org/standard/70464.html
- 12. Kambli P, Ajbani K, Sadani M, et al. Correlating minimum inhibitory concentrations of ofloxacin and moxifloxacin with gyrA mutations using the genotype MTBDRsl assay. Tuberculosis (Edinb). 2015;95(2):137-41.
- 13. Khor WB, Lakshminarayanan R, Periayah MH, et al. The antibiotic resistance profiles of Pseudomonas aeruginosa in the Asia Cornea Society Infectious Keratitis Study. Int Ophthalmol. 2024;44(1):361.
- 14. KLİMUD. Deri, Deri Ekleri, Yumuşak Doku Örnekleri ve Göz Örneklerinin Laboratuvar İncelemesi Rehberi. KLİMUD-DYD.REH.06/24.Ver02, 2. Baskı. Klinik Mikrobiyoloji Uzmanlık Derneği, Ankara (2024). Erişim linki: https://www.klimud.org/uploads/content/Deri%2CDeri%20Ekleri%2CYumu%C5%9Fak%20Doku%20%C3%96rnekleri-G%C3%B6z%20%C3%96rnekleri%20Rehberi%20(06-2024).pdf
- 15. KLİMUD. Kan Dolaşımı Örneklerinin Laboratuvar Tanısı Rehberi KLİMUD-KAN.REH.04/22.Ver02. Klinik Mikrobiyoloji Uzmanlık Derneği, Ankara (2022). Erişim linki: https://klimud.org/uploads/content/KLIMUD%20Rehberleri_Kan%20Dolasimi_ver02.pdf
- 16. KLİMUD. Solunum Sistemi Örneklerinin Laboratuvar Tanısı Rehberi KLİMUD-SOL.REH.10/22.Ver02.1. Klinik Mikrobiyoloji Uzmanlık Derneği, Ankara (2022). Erişim linki: https://www.klimud.org/uploads/content/pdf/Solunum%20sistemi_ver02.pdf
- 17. KLİMUD. Üriner Sistem Örneklerinin Laboratuvar Tanısı Rehberi KLİMUD-ÜRİ.REH.09/20.Ver02.1. Klinik Mikrobiyoloji Uzmanlık Derneği, Ankara (2020). Erişim linki: https://www.klimud.org/uploads/content/%C3%9Criner%20Sistem%20%C3%96rneklerinin%20Laboratuvar%20Tan%C4%B1s%C4%B1%20(Ver2.1-2020).pdf
- 18. Mohapatra SS, Dwibedy SK, Padhy I. Polymyxins, the last-resort antibiotics: mode of action, resistance emergence, and potential solutions. J Biosci. 2021;46(3):85.
- 19. Nang SC, Azad MAK, Velkov T, Zhou QT, Li J. Rescuing the last-line polymyxins: achievements and challenges. Pharmacol Rev. 2021;73(2):679-728.
- 20. Özseven A. Hastane infeksiyonu etkeni olarak belirlenmiş, çoklu antibiyotik direnci gösteren Acinetobacter baumannii klinik izolatlarının imipenem ve meropenemin, sefoperazon-sulbaktam, ampisilin-sulbaktam, polimiksin B ve rifampin ile kombinasyonlarına duyarlılığının in vitro araştırılması. Tıpta Uzmanlık Tezi, Isparta (2011).
- 21. Sader HS, Dale GE, Rhomberg PR, Flamm RK. Antimicrobial activity of murepavadin tested against clinical isolates of Pseudomonas aeruginosa from the United States, Europe, and China. Antimicrob Agents Chemother. 2018;62:e00311-8.
- 22. Sader HS, Rhomberg PR, Farrell DJ, Jones RN. Differences in potency and categorical agreement between colistin and polymyxin B when testing 15,377 clinical strains collected worldwide. Diagn Microbiol Infect Dis. 2015;83(4):379-81.
- 23. Sarıkaya A, Mumcuoğlu İ, Baran I, Aksoy A, Dinç B. Acinetobacter, Pseudomonas ve Enterobacterales türlerinde kolistin duyarlılığının belirlenmesinde kolistin sıvı disk elüsyon, hızlı resapolimiksin NP ve sıvı mikrodilüsyon yöntemlerinin karşılaştırılması. Mikrobiyol Bul. 2022;56(3):404-15.
- 24. Sisay M, Hagos B, Edessa D, Tadiwos Y, Mekuria AN. Polymyxin-induced nephrotoxicity and its predictors: a systematic review and meta-analysis of studies conducted using RIFLE criteria of acute kidney injury. Pharmacol Res. 2021;163:105328.
- 25. Sturaro MC, de Souza GHA, Damaceno NDS, et al. Antimicrobial activity of ceftibuten/polymyxin B combination against polymyxin/carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae. J Antimicrob Chemother. 2025;80(1):116-25.
- 26. Teo JQ, Tang CY, Lim JC, et al. Genomic characterization of carbapenem-non-susceptible Pseudomonas aeruginosa in Singapore. Emerg Microbes Infect. 2021;10(1):1706-16.
- 27. World Health Organization. Critically Important Antimicrobials for Human Medicine. 6th Revision 2018 [İnternet]. Erişim tarihi: 23 Kasım 2024. Erişim linki: https://iris.who.int/bitstream/handle/10665/312266/9789241515528-eng.pdf
- 28. World Health Organization. WHO Bacterial Priority Pathogens List, 2024 [İnternet]. Erişim tarihi: 23 Kasım 2024. Erişim linki: https://iris.who.int/bitstream/handle/10665/376776/9789240093461-eng.pdf?sequence=1
- 29. Wu Y, Chen J, Zhang G, et al. In-vitro activities of essential antimicrobial agents including aztreonam/avibactam, eravacycline, colistin and other comparators against carbapenem-resistant bacteria with different carbapenemase genes: A multi-centre study in China, 2021. Int J Antimicrob Agents. 2024;64(5):107341.
- 30. Xi J, Jia P, Zhu Y, et al. Antimicrobial susceptibility to polymyxin B and other comparators against Gram-negative bacteria isolated from bloodstream infections in China: Results from CARVIS-NET program. Front Microbiol. 2022;13:1017488.
- 31. Yakut S, Özcan N, Akpolat N, Gül K. Assessing Colistin Resistance Among Clinical Isolates: A Comparative Study of BD Phoenix System versus Broth Microdilution Method. IJCMBS. 2024:4(3);118-25.
Details
| Primary Language | Turkish |
|---|---|
| Subjects | Bacteriology |
| Journal Section | Research Articles |
| Authors | |
| Publication Date | April 30, 2025 |
| Submission Date | March 25, 2025 |
| Acceptance Date | April 23, 2025 |
| Published in Issue | Year 2025 Volume: 39 Issue: 1 |
This work is licensed under a https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ license.