Farklı Konaklardan Elde Edilen Echinococcus granulosus İzolatlarının Molek�ler Karakterizasyonu
Molecular Characterization of Echinococcus granulosus Isolates Obtained From Different Hosts
Emrah ERDOĞAN1, Bora �ZKAN2, Fatih MUTLU3, Serkan KARACA1, İzzet ŞAHİN1
1 Erciyes �niversitesi Tıp Fak�ltesi, Tıbbi Parazitoloji Anabilim Dalı, Kayseri.
1 Erciyes University Medical Faculty, Department of Medical Parasitology, Kayseri, Turkey.
2 Mustafa Kemal �niversitesi Tıp Fak�ltesi, Tıbbi Parazitoloji Anabilim Dalı, Hatay.
2 Mustafa Kemal University Medical Faculty, Department of Medical Parasitology, Hatay, Turkey.
3 Adnan Menderes �niversitesi Tıp Fak�ltesi, Genel Cerrahi Anabilim Dalı, Aydın.
3 Adnan Menderes University Medical Faculty, General Surgery Department, Aydın, Turkey.
�Z
Echinococcus granulosus d�nya genelinde g�r�lebilen bir parazittir. Bug�ne kadar Echinococcus cinsinin insanda parazitlendiği belirlenen beş t�r� tanımlanmıştır: E.granulosus, E.multilocularis, E.vogeli ve E.oligarthrus, E.shiquicus. Parazitin larval (metasestod) formu; tırnaklı hayvanlar (sığır, ke�i, domuz, at, koyun vs.) ve insanın i� organlarında yerleşirken; erişkin formu son konak k�pekgillerin ince bağırsağında bulunur. Parazitin neden olduğu "kistik ekinokokkozis (KE)" yurdumuzun da i�inde bulunduğu hayvancılığın yaygın olduğu bir�ok �lkede �nemli sağlık sorunları oluşturmakta ve ekonomik kayıplara neden olmaktadır. Ara konaklar enfektif yumurtaları oral yolla ve nadiren de olsa solunum yoluyla alarak enfeksiyona yakalanırlar. Alınan yumurtalar ara konakların mide ve ince bağırsaklarında a�ılarak onkosferin serbest kalmasına neden olur. Onkosfer �engelleri ve histolitik enzimleri ile s�ratle villus epitelinde lamina propriyaya ulaşmaktadır. Buradan ven�llere ge�erek genellikle karaciğer ve akciğerlere, daha az sıklıkla da kas, beyin, dalak, b�brek ve diğer organlara taşınır. Yapılan molek�ler �alışmalarda taksonomik olarak doğrulanan beş t�r�n yanında; E.granulosus t�r�n�n varyasyonları veya suşları denilen 10 farklı suş tanımlanmıştır. Suşlar arasındaki ara konak farklılıkları ve gelişimsel farklılıklar parazitle m�cadeleyi ve kontrol �alışmalarını olumsuz y�nde etkileyebilmektedir. Bu �alışmada, T�rkiye'de farklı b�lgelerden ve farklı ara konaklardan elde edilen hidatik kist materyallerinden molek�ler y�ntemlerle E.granulosus suş tayini yapılması ama�lanmıştır. �alışmada, 25 insan, 8 sığır, 6 koyun ve 2 ke�iden elde edilen kist materyali incelemeye alınmıştır. Hidatik kist sıvısındaki protoskolekslerden total genomik DNA izolasyonu yapılmış olup COX-1(L) ve COX-1(S) primerleri ile polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) analizi yapılmıştır. PCR �r�nlerinin her birine DNA dizi analizi yaptırılmıştır. DNA dizi analiz sonu�ları, BLAST analizi ve MEGA program ile filogenetik analiz yapılarak değerlendirilmiştir. DNA dizi analizi sonucunda bu �alışmaya dahil edilen t�m izolatların E.granulosus sensu stricto (G1) olduğu belirlenmiştir. Elde ettiğimiz verilerin; KE'nin �lkemiz i�in �nemli bir halk sağlığı sorunu olması sebebiyle; parazitin kontrol�, etkin teşhis ve tedavi teknikleri, eradikasyon, aşı ve ila� geliştirme �alışmalarına �nemli kaynak teşkil edeceği kanısındayız. �lke genelinde etkin ve başarılı kontrol programlarının yapılabilmesi i�in benzer �alışmaların t�m b�lgeleri kapsayacak şekilde planlanması yararlı olacaktır.
Anahtar s�zc�kler: Kistik ekinokokkozis; Echinococcus granulosus; suş; molek�ler karakterizasyon.
ABSTRACT
Echinococcus granulosus is a parasite that can be seen throughout the world. So far, five species of genus Echinococcus have been identified as parasite in people: E.granulosus, E.multilocularis, E.vogeli, E.oligarthrus, E.shiquicus. Larval (metacestod) form of parasite settles in internal organs of hoofed animals (cattle, goats, pigs, horses, sheep, etc.) and human; the adult form is found in small intestine of final host, canine. Disease caused by parasite called as "Cystic echinococcosis" (CE) is an important health problem and causes economic losses in many countries including our country that livestock is common. Infective eggs cause infections in intermediate hosts by taking oral way and rarely inhalation. Received egg opens in the stomach and intestines of intermediate host and oncosphere is released. Oncosphere quickly reaches the lamina propria of the villus epithelium by its histolytic enzymes and hooks. It usually transported from here to the liver and lungs, less frequently, muscle, brain, spleen, kidney and to other organs through the veins. By molecular studies, five species have been validated taxonomically and 10 different variants or strains of E.granulosus have been identified. Host and developmental differences between strains may negatively affect control studies and fight against the parasite. This study aimed to determinate E.granulosus strains obtained from cyst material of different intermediate hosts from different regions of Turkey by molecular methods. In the study, 25 human, 8 cattle, 6 sheep and 2 goat cysts material has been collected. Total genomic DNA was isolated from protoscoleces in cyst fluid and analyzed by PCR with COX-1 (L) and COX-1 (S) genes specific primers. DNA sequence analysis for each PCR product has been made. DNA sequence analysis results evaluated phylogenetically by MEGA analyze and BLAST software. As a result of this study, all isolates were identified as E.granulosus sensu stricto (G1) by DNA sequence analysis. CE is a major public health problem for our country so we believe that obtained data from this study is an important source for parasite control, effective diagnosis, treatment techniques, eradication, vaccination and drug development. Similar studies will be beneficial to cover all other regions of Turkey and to develop effective and successful control programs.
Keywords: Cystic echinococcosis; Echinococcus granulosus; strains; molecular characterization.
Geliş Tarihi (Received): 16.06.2016 - Kabul Ediliş Tarihi (Accepted): 11.01.2017
GİRİŞ
Ekinokokkozis, Echinococcus t�rlerinin sebep olduğu bir hastalıktır. Echinococcus granulosus d�nya genelinde g�r�lebilmektedir. Parazitin neden olduğu kistik ekinokokkozis (KE) yurdumuzun da i�inde bulunduğu hayvancılığın yaygın olduğu bir�ok �lkede �nemli sağlık sorunlarından biridir ve ekonomik kayıplara neden olmaktadır1. Parazitin metasestod (larval) d�nemi; ke�i, sığır, at, domuz, koyun ve insanın i� organlarında yerleşirken; erişkin d�nemi son konak k�pekgillerin ince bağırsağında yerleşir. Larval form, ara konaklarda ekinokokkozise sebep olmaktadır2-5.
Enfektif yumurta i�eren kesin konak dışkısının toprağa atılması ve bu yumurtaların ağız yoluyla alınması sonucunda ara konaklarda enfeksiyon başlar. Yumurtalar kontamine �iğ sebze, meyve gibi bitkilerin yenmesi ile alınabildiği gibi kontamine suların i�ilmesi de enfeksiyon i�in �nemli kaynaklardandır. Son konaklar i�in en �nemli kaynak enfekte koyun i�organlarıdır2,3,6. Kistik ekinokokkoziste klinik belirtiler kistin boyutu, konumu ve durumuna g�re değişebilmektedir. Enfeksiyon başlangıcı ile klinik belirti vermesi arasındaki s�re genellikle birka� yılı bulabilir. Oluşan kistlerin ortalama %60'ı karaciğer, %25'i akciğer lokalizasyonludur. Hastaların %20'sinde birden fazla b�lgede tutulum vardır. Kistlerin r�pt�re olma ihtimali vardır ve r�pt�re olduğunda; ateş, pruritus, �rtiker, anafilaktik şok ve �l�m g�zlenebilir. Bakterilerin kiste girmesi sonucu kistte piyojenik apse gelişebilir7-9. Tanı; klinik bulgular yanında g�r�nt�leme teknikleri, serolojik ve molek�ler y�ntemlerle elde edilen verilerin değerlendirilmesi ile yapılmaktadır7,9.
E.granulosus'un g�n�m�ze kadar tanımlanmış on suşu bulunmaktadır. Suşlar arasındaki ara konak farklılıkları ve gelişimsel farklılıklar parazitle m�cadeleyi ve kontrol �alışmalarını olumsuz y�nde etkileyebilmektedir. Son yapılan �alışmalara g�re, bu suşlardan E.granulosus sensu stricto (G1= evcil koyun suşu), G2 (Tazmanya koyun suşu) ve G3 (manda suşu), Echinococcus equinus (G4= at suşu), Echinococcus ortleppi (G5= sığır suşu), G6 (deve suşu), G7 (domuz suşu), G8-G10 (geyik suşu) ve G9 (insan suşu) olarak sınıflandırılmaktadır10.
Bu �alışmada; T�rkiye'de farklı b�lgelerden ve farklı ara konaklardan elde edilen hidatik kist materyalleri molek�ler y�ntemlerle incelenerek E.granulosus'un mitokondriyal Cox-1 (S ve L) gen b�lgelerine g�re molek�ler karakterizasyonu ama�lanmıştır.
GERE� ve Y�NTEM
�rneklerin Toplanması
01.05.2013 ile 31.08.2014 tarihleri arasında Erciyes �niversitesi Tıp Fak�ltesi Hastanesi ve Sağlık Bakanlığı Kayseri Eğitim ve Araştırma Hastanesi'nde KE tanısı ile opere edilen hastaların parazitolojik inceleme i�in g�nderilen hidatik kist materyalleri �alışmaya alındı. Aynı zamanda Kayseri'de faaliyet g�steren bazı kesimhanelerde ve Bitlis ili Tatvan il�esinde kesimi yapılan kasaplık hayvanların (iki koyun) hidatik kist materyalleri de �alışmaya dahil edildi. Toplamda; 25 insan, 8 sığır, 6 koyun ve 2 ke�iden elde edilen kist materyali incelemeye alındı.
Bu �alışma, Erciyes �niversitesi Klinik Araştırmalar Etik Kurulu tarafından 06.11.2012 tarihli ve 2012/630 karar no'su ile onaylanmıştır.
DNA İzolasyonu
Hidatik kist sıvısındaki protoskolekslerden total genomik DNA izolasyonu Qiagen genomic DNA purification kiti (QIAGEN, Almanya) kullanılarak ger�ekleştirilmiştir. Bu işlem i�in �ncelikle kist sıvıları her bir �rnek i�in 18000 rpm de santrif�j edildi. DNA izolasyonunun geriye kalan aşamaları kit prosed�r�ne uygun bir şekilde tamamlanarak genomik DNA'lar elde edildi. Genomik DNA'lar �alışmada kullanılıncaya kadar -20�C'de saklandı.
Polimeraz Zincir Reaksiyonu
Total genomik DNA'lardan aşağıdaki primerler kullanılarak polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) y�ntemi ile PCR �r�n� elde edildi (Tablo I).
Toplam 50�l'lik hacimde hazırlanan PCR karışımına 25 �l 2X Taq PCR master miks (BIOMATIK, Kanada), COX-1 (L) F ve COX-1 (L) R primerlerinin her birinden 20 pmol ve 1 �l, DNA'dan ise 1 �l olacak şekilde ilave edildi. PCR amplifikasyonunda 94�C'de 10 dakika başlangı� denat�rasyonunu takiben, toplam 35 d�ng� 94�C'de 30 saniye denat�rasyon, 52�C'de 45 saniye primer birleşmesi, 72�C'de bir dakika sentez olarak ger�ekleştirildi. Son d�ng�y� takiben 72�C'de 7 dakika son uzama işlemi yapıldı. COX-1 (S) F ve COX-1 (S) R primerlerinin kullanıldığı diğer PCR reaksiyonunda toplam yine 50 �l olacak şekilde �rnekler hazırlandı. PCR amplifikasyonunda 95�C'de 10 dakika �n denat�rasyon aşamasını takiben, toplam 35 PCR siklusu 94�C'de 30 saniye denat�rasyon, 52�C'de 40 saniye primer birleşmesi, 72�C'de 45 saniye sentez olarak ger�ekleştirildi. Son siklusu takiben 72�C'de 7 dakika son uzama işlemi yapıldı.
PCR �r�nleri %1.5'luk etidyum brom�rle boyanmış agaroz jelde y�r�t�ld� ve GelLogic 212 Pro Jel g�r�nt�leme cihazında (Carestream, ABD) g�r�nt�lendi.
DNA Dizi Analizi
PCR �r�nlerinin her birine DNA dizi analizi hizmet satın alma kapsamında "BM Laboratuvar Sistemleri" firmasına yaptırılmıştır. DNA dizi analiz sonu�ları, BLAST analizi ve MEGA program ile filogenetik analiz yapılarak değerlendirilmiştir.
BULGULAR
Bu �alışmada; T�rkiye'de farklı konaklardan elde edilen E.granulosus izolatları kullanılmıştır. Hidatik kistlerdeki protoskolekslerden total genomik DNA, genomik DNA'lardan ise PCR ile 789 b� b�y�kl�ğ�nde Cox-1 (L) ve 446 baz �ifti (bp) b�y�kl�ğ�nde Cox-1(S) PCR �r�nleri elde edilmiştir (Şekil 1).
PCR �r�nlerinden elde edilen DNA dizileri 789 ve 446 n�kleotitden oluşan mitokondriyal COX-1 geninin uzun (L) ve kısa (S) kısmi dizilerini i�ermektedir. Bu dizilerin BLAST analizi sonucunda referans suşlarla benzerlikleri Şekil 2 ve Şekil 3'te g�sterilmiştir.
Elde edilen verilerin BLAST search ile Genbank'a daha �nce girilmiş sonu�larla karşılaştırılması sonucunda; Kayseri ve Bitlis (iki koyun izolatı) illerinden toplanan ve bu �alışmaya dahil edilen insan, sığır, koyun ve ke�i izolatlarının hepsinin E.granulosus sensu stricto (G1) olduğu belirlenmiştir. �alışmada elde edilen izolatlarımız ile referans izolatların Genbank numaraları Tablo II'de g�sterilmiştir.
TARTIŞMA
E.granulosus'un neden olduğu kistik ekinokokkozis, d�nya genelinde yaygın ve �nemli bir helmintozoonozdur. Hastalık insanlarda ciddi semptomlar oluşturmakla beraber bazen �l�mc�l olabilirken, ara konakların �eşitliliği d�ş�n�ld�ğ�nde �zellikle hayvanlarda �eşitli organ ve dokularda yapısal ve fonksiyonel bozukluklara sebep olmaktadır. Parazitin larval d�neminin neden olduğu KE bu ara konaklarda ekonomik y�nden de olduk�a �nemlidir11.
E.granulosus'un sığır, koyun, ke�i, geyik, deve, manda, tavşan, kanguru, domuz, at, eşek ve rastlantısal olarak da insan gibi �ok sayıda memeli ara konağı vardır. Parazitin bu konaklarda bulunan farklı suşlarının etki dereceleri kendini; parazitin hayat d�ng�s�, konak �zg�ll�ğ�, patojenitesi, hastalığın epidemiyolojisi, antijenitesi, bulaşma yolları, kontrol ve eradikasyon �alışmalarında g�stermektedir. �zellikle endemik b�lgelerde etkili kontrol ve eradikasyon �alışmalarının başlayabilmesi i�in bu b�lgelerdeki baskın suş veya suşların belirlenmesi gerekmektedir. G�n�m�zde suşların ayırt edilmesinde �eşitli biyolojik ve morfolojik kriterler dikkate alınmakla beraber kesin �izgilerle birbirlerinden ayrılmaları noktasında molek�ler y�ntemlerin �nemi de hızla artmaktadır12,13.
İtalya'nın g�neyinde mandalardan elde edilen 48 izolatın COX-1 gen b�lgelerinin incelendiği bir �alışmada; 33 �rnek G1, 15 �rnek ise G3 suşu olarak bildirilmiştir14. Libya'nın Benghazi b�lgesinden toplanan 12 sığır, 10 koyun, 5 deve ve 3 insan izolatının COX-1 geninin incelenmesi sonucunda tamamının G1 suşu olduğu bildirilmiştir15. Bulgaristan'da E.granulosus'un koyun, sığır, domuz, kurt ve �akal izolatlarının n�klear ve mitokondriyal gen dizilerinin incelendiği başka bir �alışmada izolatların hepsinin G1 suşu olduğu bildirilmiştir16. Hindistan'da 6 manda, 5 koyun ve 1 sığır izolatının ITS-1, COX-1 ve NAD1 gen b�lgeleri incelenmiş; NAD1 dizilerinin incelenmesi sonucunda izolatların tamamının G1 suşu olduğu, ancak COX- 1 dizilerinin incelenmesi ile 2 koyun ve 1 manda izolatının G2 suşuna ait olduğu bildirilmiştir17. �in'in Uygur �zerk b�lgesinde insan izolatları �zerinde yapılan bir �alışmada; 67 hidatik kist materyalinin mitokondriyal COX-1 gen b�lgesinin dizilenmesi sonucunda 45 hastanın G1, 2 hastanın da G6 suşu ile enfekte olduğu belirlenmiştir. Diğer taraftan, G1 suşu ile enfekte bir k�pekte bulunan erişkin parazitlerden bazılarının G6 suşuna ait olduğu ve sonu� olarak E.granulosus'un farklı suşlarının neden olduğu miks enfeksiyonların olabileceği ifade edilmiştir18.
Siirt, Ardahan, Afyon, Erzurum, Tekirdağ, Yozgat ve Kars şehirlerinden alınan, 12 sığır ve 100 koyun kist materyali �rneklerinden yapılan bir �alışmada; E.granulosus izolatlarının COX-1 gen b�lgeleri �alışılmıştır. İzolatların 5'i G3, 107'si G1 olarak bildirilmiştir. �lkemizde ilk kez bir Anadolu yaban koyunundan (Ovis gmelinii anatolica) elde edilen kist materyalinin �alışılması neticesinde izolatın G1 suşu olduğu bildirilmiştir19. Manisa, İzmir, Uşak ve Denizli illerinden toplanan 10 insan ve 12 koyun izolatının farklı gen b�l�mlerinin incelenmesi sonucunda; bir koyun izolatının G3, iki koyun izolatı ve bir insan izolatının G7, bir koyun izolatının G1 ve G3 referans dizileri arasında bir diziye sahip olduğu, diğer izolatların ise G1 suşu olduğu ifade edilmiştir20.
Sonu� olarak; �alışmamızda �eşitli ara konaklardan elde edilen hidatik kist materyalleri PCR ve DNA dizi analizleri ile incelenerek Kayseri ve �evresindeki genotip �eşitliliği araştırılmıştır. �alışmanın sonucuna g�re; b�lgemizden elde edilen izolatlar ve Tatvan il�esinden gelen iki izolatın genotipinin evcil koyun suşu olduğu (E.granulosus sensu stricto) belirlenmiştir. KE'nin �lkemiz i�in �nemli bir halk sağlığı sorunu olduğu da g�z �n�nde bulundurulduğunda: elde ettiğimiz verilerin; parazitin kontrol�, etkin tanı ve tedavi teknikleri, eradikasyon, aşı ve ila� geliştirme �alışmalarına �nemli kaynak teşkil edeceği kanısındayız. �lke genelinde etkin ve başarılı kontrol programlarının yapılabilmesi i�in benzer �alışmaların t�m b�lgeleri kapsayacak şekilde arttırılması yararlı olacaktır.
KAYNAKLAR
İletişim (Correspondence):
Arş. G�r. Emrah Erdoğan,
Erciyes �niversitesi Tıp Fak�ltesi,
Tıbbi Parazitoloji Anabilim Dalı,
Melikgazi 38039, Kayseri, T�rkiye.
Tel (Phone): +90 352 207 6666,
E-posta (E-mail): emrah@erciyes.edu.tr