Turkiye Klinikleri J Med Sci 2012;32(5) 1319 Effects of Gentamicin, Amikacin and Netilmicin on the Pathogenic Factors and Two Extracellular Quorum Sensing Systems of Pseudomonas aeruginosa Strains ABSTRACT Objective: Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) is a human opportunistic pathogen that col- onizes biotic and abiotic surfaces and has been emerging as an important source of nosocomial infections. Quorum sensing (QS) systems are interbacterial signaling systems and have a role in the regulation of vir- ulence factors. These systems are efficient with extracellular signaling molecules and are used to detect the local concentration of bacteria. Material and Methods: Minimum inhibitory concentrations (MICs) for aminoglycosides (gentamicin, amikacin and netilmicin) of two clinical isolates from catheter site and (C1, C2) an ATCC 27853 P. aeruginosa isolate were determined. Then the relationship between las and rhl QS systems and biofilm formation, gelatinase, alkaline protease, oxidase, catalase, which are extracellular vir- ulence factors of P. aeruginosa were investigated at these MIC and sub-MIC levels. Results: Biofilm for- mation, and protease-gelatinase activities were positive under all concentrations of aminoglycosides (gentamicin, amikacin, and netilmicin) at 18 hours of the experiments for all Pseudomonas strains. Enzy- matic activities of catalase and oxidase, and the signal molecules of the QS systems were present under MIC and sub-MIC concentrations. Conclusion: Our study showed that different aminoglycoside (gentamicin, amikacin, netilmicin) concentrations had different effects on “bacterial phenotypic changes”. According to our results, different “chemical microenvironments” have different effects on the “bacterial behavior”. On the next step of translational experiments, it may be useful to organize experimental infection models in animals, against different susceptible antibiotics. Key Words: Pseudomonas aeruginosa; gelatinases; alkaline protease; biofilms; quorum sensing; gentamicins; amikacin; netilmicin ÖZET Amaç: Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), biyotik ve abiyotik yüzeylerde kolonize olan ve hastane enfeksiyonlarında önemli bir etken olarak ortaya çıkan bir fırsatçı insan patojenidir. Bakteriler arası sinyal sistemleri olan "Çoğunluğu Algılama" (ÇA) sistemlerinin, virülans faktörlerinin düzenlenmesinde etkili olduğu gösterilmiştir. Bu sistemler hücre dışı sinyal moleküllleri ile etkindirler ve bakterilerin bulunduğu yerdeki yoğunluklarını tespit etmek için kullanılmaktadırlar. Gereç ve Yöntemler: Kataterden izole edilen iki klinik izolatın (K1, K2) ve ATCC 27853 P. aeruginosa izolatlarının aminoglikozitlere karşı (gentamisin, amikasin ve netilmisin) minimum inhibitör konsantrasyonları (MİK) belirlenmiştir. Daha sonra belirlenen MİK ve sub-MİK değerlerinde las ve rhl ÇA sistemleri ile biyofilm oluşumu, P. aeruginosa'nın hücre dışı virülans faktörleri olan jelatinaz, alkalen proteaz, oksidaz, katalaz arasındaki ilişki değerlendirilmiştir. Bulgular: Tüm P. aeruginosa suşlarında deneylerin 18. saatinde biyofilm oluşumları, alkalen proteaz ve jelatinaz aktiviteleri aminoglikozitlerin (gentamisin, amikasin ve netilmisin) tüm konsantrasyonlarında pozitif bulunmuştur. Katalaz ve oksidazın enzimatik aktiviteleri ve ÇA sistemlerinin sinyal molekülleri MİK ve sub-MİK konsantrasyonlarında gösterilmiştir. Sonuç: Çalışmamızda, farklı aminoglikozit konsantrasyonlarının (gentamisin, amikasin, netilmisin) “bakteriyel fenotipik değişikliklerde” farklı etkilerinin olduğu görülmüştür. Bulgularımıza göre, farklı “kimyasal mikroçevreler” “bakteriyel davranışta” farklı etkiler göstermektedir. Translasyonel deneylerin bir sonraki adımında, farklı duyarlı antibiyotiklere karşı, hayvanlarda deneysel enfeksiyon modelleri hazırlamak yararlı olabilecektir. Anahtar Kelimeler: Pseudomonas aeruginosa; jelatinazlar; alkalin proteaz; biyofilmler; çoğunluk algisi; gentamisinler; amikasin; netilmisin Turkiye Klinikleri J Med Sci 2012;32(5):1319-26 Hüseyin BASKIN, a Vahide BAYRAKAL, a İsmail Hakkı BAHAR a a Department of Medical Microbiology, Dokuz Eylül University Faculty of Medicine, İzmir Geliş Tarihi/Received: 04.11.2011 Kabul Tarihi/Accepted: 19.03.2012 This study was presented as a poster at Congress of 22 nd Antibiotic and Chemotherapy (ANKEM) 29 April-3 May, 2007, Antalya, TURKEY Yazışma Adresi/Correspondence: Vahide BAYRAKAL Dokuz Eylül University Faculty of Medicine, Department of Medical Microbiology, İzmir, TÜRKİYE/TURKEY vahide.bayrakal@deu.edu.tr doi: 10.5336/medsci.2011-27057 Copyright © 2012 by Türkiye Klinikleri ORİJİNAL ARAŞTIRMA