Trends in Quinolone Resistance Among Common Urinary Tract Isolates Over Three Years

Quinolones are one of the most frequently prescribed antimicrobials for the treatment of urinary tract infections. The aim of the study was to determine the rate and pattern of Quinolone resistance among common urinary tract isolates from January 2011 to December 2013 in patients with Urinary Tract Infection (UTI). A total of 5891 of all clinical isolates were included in the study. The most prevalent urinary isolate was Escherichia coli, responsible for 70% UTIs in outpatients and 63% in indoor patients. The resistance was 85%, 64% and 62% and 89%, 76%, and 73% to Nalidixic acid, Norfloxacin and Ciprofloxacin among the out-patients and for Indoor patients respectively. Resistance was also remarkably high among other urinary tract isolates. This high rate of Quinolone resistance among all urinary tract isolates makes it a
questionable first line empirical treatment for UTI.

1. Urinary Tract Infections (UTIs
infections in the community as well as nosocomial
setting. In most cases of UTI, empirical treatment has to
be given before the urine culture and sensitivity testing
and quinolone are the preferred choice.
1The
Quinolones most commonly used to treat UTI are
Nalidixic acid, Norfloxacin and Ciprofloxacin/Ofloxacin.
Nalidixic acid was introduced in 1963 as a urinary
antiseptic. It is effective in uncomplicated urinary-tract
infections and highly effective against Gram negative
bacilli like 
E. coli, Proteusetc. Norfloxacin, an oral
Quinolone, is structurally related to Nalidixic acid, which
was introduced in 1964. Ciprofloxacin is a second
generation Quinolones and the most frequently
prescribed for UTIs because of its excellent activity
against pathogens commonly encountered in UTIs, and
available in oral and intravenous formulations. Marked
increase resistance to fluoroquinolones has been
documented worldwide since their introduction to UTI
which is a great concern, because fluoroquinolones are
used as first choice in UTIs.
2
This study was designed as 
in vitrocomparison of
Nalidixic acid, Norfloxacin and Ciprofloxacin resistance
among prevalent urinary tract isolates among patients
with UTIs.This study was conducted at the Department
of Microbiology, The Indus Hospital, Karachi, with the
sample size of 5891 isolates; 1758 in 2011, 1917 in 2012
and 2216 in 2013. Midstream clean-catch specimens
were enrolled in this study. The isolates were non-
duplicate from indoor and out-patients.
All specimens were examined microscopically. Those
having pus cells ≥ 4 - 6 pus cells/HPF
1
, were cultured on
CLED (Cystine Lactose Electrolyte Deficient) of Oxoid,
UK (CM0423
were incubated at 35 - 37°C for 24 - 48 hours. After incuba-
tion, the colonial morphology of isolates was observed.
Significant bacteriuria was defined as “culture of single
bacterial species from the urine specimen at a
concentration of ≥ 10
5
CFU /ml”.
3
Identification of isolates was made on the basis of
colonial morphology, Gram staining and standard
biochemical tests. Antimicrobial susceptibility testing
was carried out on Muller Hinton Agar by Kirby-Bauer
disc diffusion method. The interpretation of zone sizes of
antibiotics was performed as described by Clinical and
Laboratory Standard Institute (CLSI) guidelines,
2011 - 2013, as respective year. Antibiotic discs used
were Nalidixic acid of 30 μg, Norfloxacin of 10 μg and
Ciprofloxacin 5 μg. The antibiotic discs used in this study
were obtained from Oxoid (Oxoid, UK).
Escherichia (E.) coliwas the most prevalent
uropathogen from 2011 to 2013 in both indoor and out-
patients, 63% in indoor patients and 70% UTIs in
outpatients, followed by 
Klebsiellaspp. responsible for
16% of the UTI load (Table I). The other less frequently
isolated bacteria are 
Pseudomonasspp. Proteusspp.,
Acinetobacterspp. and Enterococcusspp. The
frequency of E. coliwas lower in indoor patients as
compared to out-patients from 2011 to 2013.
Acinetobacterspp. have been isolated in lesser number
of isolates in 2011 and 2013. The prevalence of Entero-
coccusspp. and especially Proteusspp. were also very low.
Among all organisms a remarkably high resistance was
observed in Escherichia coli.The overall resistance to all
Quinolones was high in indoor patients.
Journal of the College of Physicians and Surgeons Pakistan 2015, Vol. 25 (7
543
SHORT COMMUNICATION
Trends in Quinolone Resistance Among Common 
Urinary Tract Isolates Over Three Years 
Altaf Ahmed and Tuba Bashir
ABSTRACT
Quinolones are one of the most frequently prescribed antimicrobials for the treatment of urinary tract infections. The aim
of the study was to determine the rate and pattern of Quinolone resistance among common urinary tract isolates from
January 2011 to December 2013 in patients with Urinary Tract Infection (UTI
included in the study. The most prevalent urinary isolate was 
Escherichia coli, responsible for 70% UTIs in outpatients and
63% in indoor patients. The resistance was 85%, 64% and 62%  and 89%, 76%, and 73% to Nalidixic acid, Norfloxacin
and Ciprofloxacin among the out-patients and for Indoor patients respectively. Resistance was also remarkably high
among other urinary tract isolates. This high rate of Quinolone resistance among all urinary tract isolates makes it a
questionable first line empirical treatment for UTI.
Key Words:Ciprofloxacin.   Nalidixic acid.   Norfloxacin.   Quinolone.   Urinary pathogens.   Urinary tract infection.
Department of Microbiology, The Indus Hospital, Karachi.
Correspondence: Tuba Bashir, The Indus Hospital, Laboratory,
Korangi Crossing, Karachi.
E-mail: [email protected]
Received: July 23, 2014;   Accepted: May 28, 2015.

2. Altaf Ahmed and Tuba Bashir
544 Journal of the College of Physicians and Surgeons Pakistan 2015, Vol. 25 (7
Figure 1 shows the variability in resistance trend.
Quinolones are commonly used as the first choice
empirical therapy for the treatment of UTI.
1,4The high
resistance to Quinolones in UTI has been documented
globally in both hospitalized and out-patients although its
resistance varies from country to country. The resistance
is very high in India i.e. 75%, whereas in other countries
like UK, France, Australia, and New Zealand it is very
low.
1A 68% and 62% susceptibility of 
E. colito
Ciprofloxacin and Norfloxacin respectively is reported
from Iran.
5Various studies from Pakistan have also
reported very high resistance of urinary tract pathogens
to Quinolones.
6
This study shows that Escherichia coliwas the most
frequent pathogen causing UTI followed by Klebsiella
spp., Pseudomonasspp., Proteusspp., Enterococcus
spp., and Acinetobacterspp., but a decline of
Escherichia coliprevalence has been observed in
hospitalized patients.
1The prevalence of 
Klebsiellaspp.
and Pseudomonasspp. was higher in indoor patients.
Among all the isolated urinary pathogens Escherichia
colishowed the most resistance against all Quinolones.
Klebsiellaspp. reflected different trend of resistance in
the in and out patients, Klebsiellaspp. showed the
declining trend in out-patients of 2013 whereas the trend
is increasing in indoor patients from 2011 to 2013. The
variability of Quinolone resistance was also observed in
Pseudomonasspp. from 2011 to 2013 in both Indoor
and out patients. A low number of Proteusspp. was
documented among the indoor patients from 2011 to
2013. In out patients the 
Proteusspp. showed a rising
trend of Quinolone resistance except in Ciprofloxacin as
49% to 46% resistance from 2012 to 2013. The
frequency of 
Acinetobacterspp. was very low in 2011
and 2013, especially among in-patients. In 2012, 57
isolates were documented. The frequency of
Enterococcusspp. increased from both in and out-
patients with the rising trend of Quinolone resistance.
The overall resistance pattern showed the variability of
resistance trend, although E. coli, the most prevalent
uro-pathogen, showed the rising trend of quinolone
resistance in both indoor and out-patient. Other recent
studies also documented the same.
5,7
Overall increased resistance was observed in indoor
patients as poor infection control practices is one of the
most common factors in the spread of such organisms.
The increased resistance shown by the uropathogens to
the quinolones is a challenge to their use as empirical
therapy for UTIs.
REFERENCES
1. Muvunyi CM, Masaisa F, Bayingana C, Mutesa L,
Musemakweri A, Muhirwa G, et al.Decreased susceptibility to
commonly used antimicrobial agents in bacterial pathogens
isolated from urinary tract infections in Rwanda: Need for
new antimicrobial guidelines. 
Am Trop Med Hyg2011; 84:
923-8.
Table I:Bacteria isolated from urine cultures.
Microorganisms Frequency (2011) Frequency (2012
Total  n (%
Escherichia coli 1267 (72
Klebsiellaspp. 292 (16.6
Pseudomonasspp. 102 (5.8
Proteusspp. 61 (3.5
Acinetobacterspp. 7 (0.4
Enterococcusspp. 29 (1.65
Total 1758 (100
n = Number of isolates;   ( ) = Percent frequency;   In = Indoor patients;   Out = Outdoor patients.
Table II:Percent trend of Quinolone resistance among prevalent urinary tract isolates from 2011 to 2013 among indoor and out-patients.
Indoor / out-patients
Microorganisms Nalidixic acid (%
2011 2012 2013 2011 2012 2013 2011 2012 2013
Escherichia coli 88/83 87/85 93/88 71/65 75/63 82/65 66/63 74/61 78/63
Klebsiellaspp. 44/56 51/68 70/54 36/43 47/53 49/35 31/38 40/48 47/34
Pseudomonas spp. NT NT NT 35/42 81/55 40/50 24/40 81/52 27/46
Acinetobacter spp. NT NT NT NT NT NT 25/25 50/27 50/55
Proteusspp. 100/75 100/79 88/83 50/35 86/51 50/52 50/35 57/49 38/46
Enterococcusspp. NT NT NT NT NT NT 67/15 75/50 75/63
NT = Not tested; as per CLSI 2011-2013 guidelines.
Figure 1:Overall percent resistance to Quinolones from 2011 to 2013.
 

3. 2.  Bouchillon S, Hoban DJ, Badal R, Hawser S. Fluoroquinolone
resistance among Gram-negative urinary tract pathogens:
Global Smart Program Results, 2009-2010. 
Open Microbiol J
2012; 6:74-8. 
3. Zakaria El-Astal. Increasing ciprofloxacin resistance among
prevalent urinary tract bacterial isolates in Gaza Strip,
Palestine. 
J Biomed Biotechnol2005; 2005:238-41.
4.  Bashir T, Ahmed A. In vitroSusceptibility testing of urinary tract
isolates to Fosfomycin. Infect Dis J Pak 2012; 21: 500-2.
5. Valavi E, Nikfar R, Ahmadzadeh A, Kompani F, Najafi R,
Hoseini R. The last three years antibiotic susceptibility patterns
of uropathogens in Southwest of Iran. Jundishapur J Microbiol
2013 6:e4958.
6. Khan BA, Saeed S, Akram A, Khan FB, Nasim A. Nosocomial
uro pathogens and their antibiotic Sensitivity patterns in a
tertiary referral teaching hospital in Rawalpindi, Pakistan.
J Ayub Med Coll Abbottabad2010; 22:11-2.
7. Boyd LB, Atmar RL, Randall GL, Hamill RJ, Steffen D,
Zechiedrich L. Increased fluoroquinolone resistance with time
in 
Escherichia colifrom > 17,000 patients at a large county
hospital as a function of culture site, age, sex, and location.
BMC Infect Dis2008, 8:4.
Quinolone resistance among common urinary tract isolates
Journal of the College of Physicians and Surgeons Pakistan 2015, Vol. 25 (7 545