İshalli Olgularda Microsporidia Sıklığının Farklı Boyama Yöntemleriyle Araştırılması*
Investigation of Microsporidia Prevalence by Different Staining Methods in Cases of Diarrhea
Songül TÜRK1, Funda DOĞRUMAN AL2, Ülkü KARAMAN3, Semra KUŞTİMUR2
1 Gazi Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
1 Gazi University Institute of Health Sciences, Ankara, Turkey.
2 Gazi Üniversitesi Tıp Fakültesi, Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, Ankara.
2 Gazi University Faculty of Medicine, Department of Medical Microbiology, Ankara, Turkey.
3 Ordu Üniversitesi Tıp Fakültesi, Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, Ordu.
3 Ordu University Faculty of Medicine, Department of Medical Microbiology, Ordu, Turkey.
* Bu çalışma ilk isim olan yazarın yüksek lisans tezi olup, 34. Türk Mikrobiyoloji Kongresi (7-11 Kasım 2010, Kıbrıs)'nde poster olarak sunulmuştur.
ÖZET
Microsporidia, türüne bağlı olarak, genellikle kendiliğinden iyileşen ishal, kornea ülseri ve miyozit gibi semptomlarla karakterize sporadik olgulara neden olmaktadır. İnsan immünyetmezlik virusu ile enfekte hastalarda fırsatçı patojen olarak değerlendirilmekle birlikte, Microsporidia türleri son yıllarda immün sistemi normal bireylerde de ishal etkenleri arasında yer almaya başlamıştır. Microsporidia enfeksiyonlarının tanısı, dışkı, idrar, sinüs aspiratları, nazal akıntı, bronkoalveoler lavaj veya doku biyopsilerinde, parazit sporlarının veya evrim dönemlerinin görülmesiyle konulur. Tanıda boya yöntemleri, serolojik yöntemler, polimeraz zincir reaksiyonu ve elektron mikroskobu kullanılmaktadır. Bu çalışmada, Mart 2009-Haziran 2009 tarihleri arasında Gazi Üniversitesi Tıp Fakültesi Hastanesine başvuran ishalli hastalardan Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı Laboratuvarına gönderilen dışkı örneklerinde üç farklı boyama yöntemi kullanılarak Microsporidia sıklığının araştırılması ve bu yöntemlerin karşılaştırılması amaçlanmıştır. Çalışmada, 225 ishalli hastaya (84'ü çocuk, 141'i erişkin; 103'ü kadın, 122'si erkek) ait dışkı örneği Weber'in modifiye trikrom (MTS) boyaması, kalkoflor (calcofluor; CF) boyama ve akridin turuncusu (Acridine orange; AO) boyama yöntemleriyle boyanarak Microsporidia açısından incelenmiştir. Araştırmada, ishalli hastaların %9.8 (22/225)'inde Microsporidia varlığı saptanmış; bu oranın çocuk yaş grubunda %9.5 (8/84), erişkinlerde %9.9 (14/141) olduğu belirlenmiştir. Erişkin-çocuk yaş grupları ve kadın-erkek cinsiyetleri arasında Microsporidia görülmesi açısından istatistiksel olarak anlamlı fark bulunmamıştır (p> 0.05). Boyama yöntemlerinin karşılaştırmasında MTS yöntemi referans alındığında, AO yönteminin duyarlılık, özgüllük ve tutarlılık oranları sırasıyla %100, %91.6 ve %92 olarak saptanmış; bu değerler CF yöntemi için sırasıyla %95.4, %99.5 ve %99.1 olarak belirlenmiştir. CF boyama ile MTS arasında çok güçlü ve anlamlı bir korelasyon (r= 0.950, p< 0.001) saptanırken, AO ile korelasyon güçlü ve anlamlı (r= 0.719, p< 0.001) olarak izlenmiştir. AO yönteminde boyalı preparatın zemininin de turuncu renge boyanması ve boya artıklarının ortamda yoğun bulunması yorumlamada güçlük oluşturmuş, hızlı ve pratik bir yöntem olmasına rağmen pozitif prediktif değeri düşük (%56.4) olarak saptanmıştır. Sonuç olarak çalışmamızda, ishalli olguların dışkı örneklerinin Microsporidia açısından da araştırılması gerektiği kanısına varılmış ve rutin laboratuvarlarda MTS yöntemiyle birlikte CF boyama yönteminin kullanılmasının, Microsporidia tanısında duyarlılığı ve güvenilirliği artıracağı sonucuna ulaşılmıştır.
Anahtar sözcükler: Microsporidia; tanı; ishal; boyama yöntemi.
ABSTRACT
Microsporidia, depending on their different species, generally lead to self-limited, sporadic and mild infections such as diarrhea, corneal ulcer and myositis. They are considered as opportunistic pathogens in HIV-positive patients however in recent years Microsporidia have been detected also in immunocompetent individuals as a cause of diarrhea. Diagnosis of Microsporidia depends on the detection of spores or different developmental stages of protozoon in stool, urine, sinus aspirates, nasal discharge, bronchoalveolar lavage or tissue biopsies. Diagnosis of Microsporidia infections is usually achieved by the use of different staining methods, serological tests, polymerase chain reaction, and electron microscopic methods. The aims of this study were to detect the incidence of microsporidia in patients with diarrhea by using three different staining methods and to compare the performance of these methods. A total of 225 stool samples from diarrheal patients (84 were children, 141 were adults; 103 were female, 122 were male) admitted to Gazi University Medical Faculty Hospital between March-June 2009, have been evaluated in the laboratory of Medical Microbiology Department. Stool samples were examined in terms of the presence of Microsporidia spores by Weber's modified trichrom staining (MTS), calcofluor (CF) and acridine orange (AO) staining methods. Microsporidia positivity rate was 9.8% (22/225) in the diarrheal patients, the rate being 9.5% (8/84) in children and 9.9% (14/141) in adults. There was no statistically significant difference between age and gender groups (p> 0.05) regarding Microsporidia detection. When MTS was considered as the reference method, sensitivity, specifity and consistency of AO staining were estimated as 100%, 91.6% and 92%, respectively, while those rates for CF staining were 95.4%, 99.5% and 99%, respectively. There was very strong and significant correlation (r= 0.950, p< 0.001) between CF staining and MTS, while there was strong and significant (r= 0.719, p< 0.001) correlation between AO staining and MTS. Although AO staining is rapid and convenient, the positive predictive value was measured very low (56.4%) and the interpretation of stained slides was very difficult since background of the slides was stained orange and there were a lot of dye artefacts. In conclusion, screening Microsporidia in all diarrheal stool samples is of diagnostic value. To increase sensitivity and reliability in the detection of Microsporidia spores in diarrheal samples, initial application of calcofluor staining should be followed by the confirmatory MTS method.
Key words: Microsporidia; diagnosis; diarrhea; staining methods.
Geliş Tarihi (Received): 07.08.2011 • Kabul Ediliş Tarihi (Accepted): 02.11.2011
GİRİŞ
Microsporidia, tek hücreli zorunlu hücre içi paraziti olup, 160 cins ve 1200'den fazla tür içeren Microspora şubesinde sınıflandırılmaktadır. Boyutları türlere göre farklılık göstermekle birlikte genellikle 1-10 µm arasında değişmektedir1. Hem omurgalı hemde omurgasız konakları enfekte edebilen Microsporidia türleri konak hücre dışında sporlarıyla enfeksiyon oluşturmaktadır. İnsanları enfekte eden cinsler arasında Enterocytozoon, Encephalitozoon, Trachipleistophora (Pleistophora), Nosema, Brachiola ve Vittaforma yer alır1,2. Bunlar arasında da dışkı örneklerinden en sık izole edilen enfeksiyon etkenleri Enterocytozoon bieneusi ve Encephalitozoon intestinalis olup, dünyada yaygın olarak bulunmaktadır1,2,3. Microsporidia sporları çevre koşullarına oldukça dayanıklıdır ve organizmadan atıldıktan sonra uzun süre enfektif olarak kalabilir3,4.
İlk memeli enfeksiyonu 1922 yılında ilk insan enfeksiyonu 1927 yılında bildirilmiş; insan immünyetmezlik virusu (HIV) pozitif hastalarda ilk Microsporidia olgusu 1985 yılında rapor edilmiş ve AIDS hastalarında görülen kronik ishal olgularının yarısında etken olduğu belirtilmiştir1,5. Microsporidia türlerinin doğada yaygın halde bulunması ve enfeksiyonun tüm dünyada görülmesi nedeniyle çeşitli bulaş yolu ve kaynağının olduğu; sporların sindirim ya da solunum yoluyla alınmasıyla enfeksiyonun oluşabildiği düşünülmektedir1,6,7.
Microsporidia enfeksiyonlarının laboratuvar tanısında; mikroskobik inceleme (ışık, floresan veya elektron mikroskobu ile), histolojik inceleme, serolojik testler, hücre kültürü, polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ve akım sitometrisi gibi yöntemler yer almaktadır6,8. Boyama yöntemleri olarak ise kalkoflor, Giemsa, aside dirençli-trikrom ve Weber'in trikrom boyama yöntemleri kullanılmaktadır8,9. Bu çalışmada ishal yakınması olan hastalardan laboratuvarımıza gönderilen dışkı örneklerinde üç farklı boyama yöntemi kullanılarak Microsporidia sıklığının araştırılması ve bu boyama yöntemlerinin karşılaştırılması amaçlanmıştır.
GEREÇ ve YÖNTEM
Bu çalışmada, Mart 2009-Haziran 2009 tarihleri arasında çeşitli poliklinik ve kliniklerden rutin inceleme için laboratuvarımıza gönderilen 225 ishalli olguya ait dışkı örneği değerlendirildi. Tüm örnekler boyama öncesinde formol-etil-asetat sedimentasyon yöntemiyle yoğunlaştırıldı.
Akridin turuncusu (Acridine orange; AO) boyama yöntemi için, fosfat tamponlu solüsyon (PBS, pH: 7.4) içinde hazırlanan %1 stok solüsyonu 10 kat sulandırılarak kullanıldı. Sedimentasyondan sonra örnekler lama yayılıp metil alkolle 10 dakika tesbit edildi. Daha sonra AO ile iki dakika boyanıp çeşme suyuyla yıkandı. Lamlar kuruduktan sonra immersiyon yağı damlatılarak floresan mikroskobunda x100 objektifle, 490 nm dalga boyunda incelendi.
Kalkoflor (Calcofluor; CF) boyama için, %10'luk KOH içinde %0.5 oranında hazırlanan "fluorescent brightener 28" (MP Biomedicals no: 158067) ve PBS ile %0.5 olarak hazırlanan evans mavisi kullanıldı. Boyamada, AO boyama yönteminde olduğu gibi hazırlanan ve tesbit edilen lamlar CF boyası ile üç dakika boyanıp distile su ile yıkandı. Lamlar evans mavisi ile 30 saniye boyandıktan sonra tekrar distile su ile yıkanıp kurutuldu ve immersiyon yağı damlatılarak floresan mikroskobunda x100 objektifle, 365 nm dalga boyunda incelendi.
Weber'in modifiye trikrom boyama (MTS) yöntemi ise daha önce tanımlanan4 şekilde yapılarak lamlar ışık mikroskobunda x100 objektifle incelendi. Çalışmamızda, Prof. E. Didier‘den (Tropical Medicine and Research Scientist; Division of Microbiology, Tulane National Primate Research Center, Louisiana, USA) sağlanan, E.intestinalis türü pozitif kontrol olarak kullanıldı ve tüm boyama yöntemleriyle boyanıp test edildi.
MTS yöntemi referans yöntem olarak kabul edilerek istatistiksel analizler bilgisayar ortamında SPSS programının 16.0 versiyonu ile yapıldı. Analizlerde bağımlı gruplarda ki-kare (Mc Nemar testi) ve korelasyon testleri kullanılarak p< 0.05 değerleri anlamlı kabul edildi.
BULGULAR
Çalışmamızda değerlendirilen 225 olgunun 84 (%37)'ü çocuk (0-18 yaş), 141 (%63)'i erişkin (> 18 yaş) olup, 103 (%46)'ü kadın ve 122 (%54)'si erkektir. Olgulardan alınan dışkı örneklerinin tümü ve pozitif kontrol olarak kullanılan E.intestinalis suşu AO, CF ve MTS boyama yöntemleriyle incelenmiştir (Resim 1,2). Referans yöntem olarak kabul edilen MTS yöntemiyle toplam Microsporidia pozitiflik oranı %9.8 (22/225) olarak bulunmuş; bu oranın çocuklar için %9.5 (8/84), erişkinler için %9.9 (14/141) olduğu izlenmiştir. MTS yöntemiyle Microsporidia türlerinin saptanmasında kadın ve erkek cinsiyetleriyle erişkin ve çocuk yaş grupları arasında istatistiksel olarak anlamlı fark bulunmamıştır (p> 0.05).
MTS yöntemi referans yöntem olarak kabul edildiğinde, Microsporidia türlerinin saptanması açısından AO yöntemi ile arasındaki fark istatistiksel olarak anlamlı saptanmıştır (p< 0.01). AO yönteminin duyarlılığı %100, özgüllüğü %91.6, tutarlılığı %92, negatif prediktif değeri %100 ve pozitif prediktif değeri %56.4 olarak tespit edilmiştir. AO yönteminde arka zeminin de kuvvetli boyanması ve boya artıklarının ortamda yoğun olarak bulunması nedeniyle Microsporidia türlerinin ayırımında zorluk yaşanmıştır.
CF boyama yöntemiyle MTS arasında Microsporidia türlerini saptama açısından istatistiksel olarak anlamlı bir fark olmadığı saptanmıştır (p> 0.05). CF yönteminin duyarlılığı %95.4, özgüllüğü %99.5, tutarlılığı %99.1, negatif prediktif değeri %99.5 ve pozitif prediktif değeri %99.5 olarak belirlenmiştir. CF boyama ile MTS yöntemi arasında pozitif, çok güçlü ve anlamlı bir korelasyon (r= 0.950, p< 0.001) olduğu saptanırken, AO boyama ile MTS yöntemi arasındaki korelasyon pozitif, güçlü ve anlamlı (r= 0.719, p< 0.001) olarak izlenmiştir.
TARTIŞMA
Microsporidia türleri, gerek immün sistemi normal gerekse baskılanmış bireyleri enfekte edebilmekte ve özellikle immünyetmezliği olan hastalarda bağırsak, göz, sinüs, akciğer, kas ve böbrek enfeksiyonları yanında çoklu organ tutulumuna da neden olmaktadır3,5,7. Çeşitli ülkelerde yapılan epidemiyolojik çalışmalarda Microsporidia saptama oranları; Avustralya'da10 ishalli HIV pozitif hastalarda %33, ishalsiz olgularda %1.4; Nijerya'da11 HIV pozitif erişkin olgularda %7, HIV negatif çocuklarda %0.8; Uganda‘da12 ishalli çocuklarda %17.4 ve Amerika Birleşik Devletleri'nde13 HIV pozitif hastalarda %0.16 olarak bildirilmektedir. Bu çalışmalarda ayrıca, HIV pozitif ishalli olgularda fırsatçı patojen olarak görülen Microsporidia türlerinin HIV negatif olgularda da göz ardı edilmemesi gerektiği ve parazitin prevalansının HIV enfeksiyonundan bağımsız olarak farklı bölgelerde farklı oranlarda saptanabileceği vurgulanmaktadır10,11,12,13. Nitekim Espern ve arkadaşları14, iki ayrı coğrafi bölge olan Nijerya ve Vietnam'da HIV pozitif hastalarda Microsporidia sıklığını sırasıyla %10.5 ve %9.5 olarak saptamışlar; bu bölgelerde sadece E.bieneusi saptadıkları halde farklı genotipler tespit ettiklerini bildirmişler ve buna bağlı olarak bulaşın Nijerya'da insandan insana, Vietnam'da ise zoonotik kaynaklı olduğunu rapor etmişlerdir. Sak ve arkadaşları15 da indirekt immünfloresan yöntemiyle HIV pozitif hastaların serum örneklerinde %20, mesleki olarak hayvanlarla teması olanlarda %33 ve sağlıklı bireylerde %10 oranında Microsporidia seropozitifliği tespit etmişlerdir.
Ülkemizde Microsporidia ile ilk epidemiyolojik çalışma Karaman ve arkadaşları16 tarafından yapılmıştır. Bu çalışmada 2665 dışkı örneği MTS, kalkoflor (CF), asit-fast trikrom ve Giemsa boyama yöntemleriyle incelenmiş ve örneklerin %8.5'inde pozitiflik saptanmıştır16. Araştırıcılar, bulantı-kusma, iştahsızlık, nefes darlığı, ürtiker-allerji ve ülseratif kolit ile Microsporidia görülme sıklığı arasında anlamlı ilişki olduğunu ifade etmişlerdir16. Atambay ve arkadaşları17 da, 781 erişkinde %6.5 oranında Microsporidia varlığı tespit etmişler ve parazitlerin saptanmasıyla hazımsızlık arasında anlamlı bir ilişki bulmuşlardır. Karaman ve arkadaşları18,19 akut ve kronik ürtikerli 132 hastanın %19.7'sinde ve kanserli hastaların %5.6'sında; Çalık ve arkadaşları20 ise çocuklarda %7.8 oranında Microsporidia sporlarına rastladıklarını bildirmişlerdir. Yazar ve arkadaşlarının21 çalışmasında, kanserli bir hastanın bronkoalveoler lavaj örneğinde Giemsa boyama ile Microsporidia pozitifliği saptanmış; bu durum immün sistemi baskılanmış bireylerde akciğer tutulumundan sorumlu patojenler arasında Microsporidia türlerinin de düşünülmesi gerektiğini desteklemiştir. Usluca ve Aksoy22 da immün sistemi baskılanmış bir çocukta PCR ile E.intestinalis varlığını göstermişlerdir. Bizim çalışmamızda, ülkemizde yapılan diğer çalışmalarla uyumlu olarak, 225 ishalli hastanın %9.8'inde Microsporidia pozitifliği belirlenmiş; yaş grubu ve cinsiyetler arasında Microsporidia sıklığı açısından anlamlı bir fark tespit edilmemiştir.
Microsporidia tanısı için farklı boyama yöntemlerinin kullanıldığı çalışmalarda; Tuli ve arkadaşları23 DAPI (4',6'-diamidine-2-phenylindole) ile kombine edildiğinde CF boyama yönteminin duyarlılığını %97, özgüllüğünü ise %98 olarak saptamışlardır. Bir diğer çalışmada, CF yönteminin hızlı ve ucuz olmasının yanı sıra MTS kadar duyarlı olduğu bildirilmiştir24. Didier ve arkadaşları25 da, kalkoflor beyazı (CFW) 2MR, MTS ve immünfloresan antikor yöntemlerini karşılaştırmışlar ve en yüksek duyarlılığı CFW 2MR yönteminde, en düşük duyarlılığı IFA yönteminde bulmuşlardır. MTS ve Giemsa boyama yöntemlerinin karşılaştırıldığı bir çalışmada ise, Giemsa yönteminin Microsporidia tanısında yetersiz kaldığı rapor edilmiştir26. MTS yöntemiyle pozitif bulunan altı hastanın beşinde elektron mikroskobu ile pozitiflik saptayan Notermans ve arkadaşları27, bu yöntemin dışkı örneklerinde intestinal Microsporidia türlerinin belirlenmesi amacıyla kullanılabilir olduğunu bildirmişlerdir. Çalışmamızda da, dışkı örnekleri MTS, CF ve AO boyama yöntemleriyle değerlendirilmiş ve bu yöntemlerle Microsporidia tanısının konulabilmesi için deneyimin gerektiği gözlenmiştir. Çalışmamızın bulguları diğer çalışmaların sonuçlarıyla paralel olup, CF yönteminin MTS ile uyumu %99.1, duyarlılığı %95.4, özgüllüğü ise %99.5 oranında belirlenmiştir. Kullandığımız AO boyama yönteminde preparatın arka zemininin turuncu renge boyanması tanıda zorluk yaratmıştır. Bu yöntemin pozitif prediktif değerinin düşük (%56.4) saptanması, testin güvenilirliğinin sorgulanmasına neden olmuş, ucuz ve pratik bir yöntem olmasına rağmen Microsporidia tanısında yetersiz kalacağı gözlenmiştir. CF boyamanın ise pozitif prediktif değeri (%99.5) yüksek olarak saptanmıştır. Bu yöntemde ayrıca boyama süresinin çok kısa olması da, rutin kullanım amacıyla uygulanmasında bir avantaj oluşturmaktadır. Zira MTS boyama yönteminde boyama işlemi uzun süre almaktadır. Dışkıda sık görülen türlerin boyutlarının küçük olması da MTS yönteminde zorluk yaratmaktadır. Bununla birlikte dışkıda Microsporidia tanısında MTS yöntemi referans yöntem olarak gösterilmekte, ancak CF ve uvitex 2B gibi floresan boyaların kullanımının da yüksek duyarlılığa sahip olduğu vurgulanmaktadır24,25,28.
Sonuç olarak bu çalışmada, diğer çalışmalarda olduğu gibi, ishalli olgularda dışkı örneklerinin Microsporidia açısından da değerlendirilmesi gerektiği kanısına varılmıştır. Rutin laboratuvarlarda ilk aşamada CF boyama yönteminin kullanılması ve Microsporidia şüpheli örneklerin MTS ile doğrulanması, tanıda duyarlılık ve güvenilirliği artıracaktır.
KAYNAKLAR
İletişim (Correspondence):
Prof. Dr. Semra Kuştimur,
Gazi Üniversitesi Tıp Fakültesi,
Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı,
Beşevler, Ankara, Türkiye.
Tel (Phone): +90 312 202 6979,
E-posta (E-mail): kustimur@gazi.edu.tr