Mersin İlinde Çiğ Sütlerden Mycobacterium bovis ve
Tüberküloz Dışı Mikobakterilerin İzolasyonu ve Tanımlanması
Isolation
and Identification of Mycobacterium bovis and
Non-tuberculous Mycobacteria in Raw Milk Samples in Mersin Province
Fatma Esin AYDIN1, Mahmut ÜLGER1, Gürol EMEKDAŞ1, Gönül ASLAN1, Selami GÜNAL2
1 Mersin Üniversitesi Tıp Fakültesi, Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, Mersin.
1 Mersin University Faculty of Medicine, Department of Medical Microbiology, Mersin, Turkey.
2 İnönü Üniversitesi Tıp Fakültesi, Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, Malatya.
2 Inonu University Faculty of Medicine, Department of Medical Microbiology, Malatya, Turkey.
ÖZET
Çalışmamızda, sığır çiğ süt örneklerinde Mycobacterium bovis ve tüberküloz dışı mikobakteri (non-tuberculous mycobacteria; NTM) türlerinin izolasyonu, tanımlanması ve kullanılan yöntemlerin tanısal performanslarının karşılaştırılması amaçlanmıştır. Çalışmada, Nisan 2008-Haziran 2008 döneminde Mersin ilindeki beş köyden toplanan 145 sığır çiğ süt örneği incelenmiş; bu örneklerde mikobakteri varlığı Ehrlich-Ziehl-Neelsen (EZN) boyama yöntemi, Löwenstein-Jensen (LJ) besiyerinde kültür ve polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ile araştırılmıştır. Toplam 145 çiğ süt örneğinden hazırlanan yaymaların EZN boyama sonucunda sadece 1 (%0.7) örnekte aside dirençli basil (ARB) görülmüş, 11 (%7.6) örneğin LJ besiyerinde kültürü pozitif olarak belirlenmiş ve 6 (%4.1) örnekte PCR ile mikobakteri DNA'sı tespit edilmiştir. Kültür pozitif bir örneğin, hem kaymak hem de pellet tabakasından mikobakteri izolasyonu yapılmıştır. İzolatların tanımlanması, geleneksel biyokimyasal testler, PCR-RFLP (PCR-Restriction Fragment Length Polymorphisms) ve spoligotiplendirme (spacer oligonucleotide typing) yöntemleriyle gerçekleştirilmiştir. Kültürde izole edilen toplam 12 izolattan biri Mycobacterium tuberculosis kompleks (MTC), 11'i de NTM olarak tanımlanmıştır. PCR-RFLP sonuçlarına göre 11 NTM izolatının 6 (%54.5)'sı Mycobacterium genavense, 2 (%18.2)'si Mycobacterium simiae, 2 (%18.2)'si Mycobacterium szulgai ve 1 (%9.1)'i Mycobacterium fortuitum olarak belirlenmiştir. MTC izolatı spoligotiplendirme yöntemiyle M.bovis olarak tanımlanmıştır. Çalışmamızın sonuçlarına göre, süt örneklerindeki izolasyon şansını artırmak için; hem pellet hem de kaymak tabakalarından selektif LJ besiyerine (gliserolsüz, %0.4 sodyum pirüvatlı) ekim yapılmalı ve kültürlerin mutlaka sekiz haftaya kadar inkübe edilmesi gerekmektedir. Sonuç olarak bölgemizde sığır çiğ süt örneklerinde NTM %6.9 ve M.bovis %0.7 oranında izole edilmiş; insanların bu mikroorganizmalara doğrudan temas yoluyla veya pastörize edilmemiş süt ürünlerinin tüketilmesiyle maruz kalabilecekleri bir kez daha vurgulanmıştır.
Anahtar sözcükler: Mycobacterium bovis; tüberküloz dışı mikobakteri; çiğ süt; izolasyon; tanımlama.
ABSTRACT
This study was aimed to isolate and identify Mycobacterium bovis and non-tuberculous mycobacteria (NTM) species in raw milk samples from cattles and to compare the diagnostic performance of the methods used for that purpose. A total of 145 raw milk samples from cattles were collected from five villages in Mersin province (located on Mediterrenean region of Turkey) between April and June 2008. Presence of mycobacteria was investigated by Ehrlich Ziehl Neelsen (EZN) staining method, culture in Löwenstein-Jensen (LJ) medium and polymerase chain reaction (PCR). Only 1 (0.7%, 1/145) raw milk sample was found to be acid fast bacilli (AFB) positive with EZN staining. Eleven (7.6%) samples were positive by culture and mycobacterial DNA was detected in 6 (4.1%) samples by PCR. Mycobacterium was isolated from both creamy and pellet layer of a culture positive sample. Identification was carried out with conventional biochemical tests, PCR-Restriction Fragment Length Polymorphisms (PCR-RFLP) and spoligotyping (spacer oligonucleotide typing) methods. One isolate was identified as Mycobacterium tuberculosis complex (MTC) and 11 isolates were identified as NTM out of 12 isolates those were isolated from culture. According to PCR-RFLP analysis of these 11 NTM isolates, 6 (54.5%) were Mycobacterium genavense, 2 (18.2%) were Mycobacterium simiae, 2 (18.2%) were Mycobacterium szulgai and 1 (9.1%) was Mycobacterium fortuitum. MTC isolate was identified as M.bovis by spoligotyping. According to the results of our study, both pellet and creamy layers from raw milk samples should be cultured to selective LJ medium (without glycerol, with 0.4% sodium pyruvate) to improve the chance of isolation and must be incubated for up to eight weeks. In our region, NTM were isolated in 6.9% and M.bovis in 0.7% of the raw milk samples from cattles and this emphasized the risk of transmission of mycobacteria to man via direct contact or ingestion of unpasteurized milk products.
Key words: Mycobacterium bovis; non-tuberculous mycobacteria; raw milk; isolation; identification.
Geliş Tarihi (Received): 10.08.2011 • Kabul Ediliş Tarihi (Accepted): 21.01.2012
GİRİŞ
Mycobacterium tuberculosis, insan tüberküloz hastalığının en sık nedeni olup, yetişkinler arasındaki ölümlerin başta gelen sebebidir. Ancak tüberküloz olgularının bilinmeyen bir oranının Mycobacterium bovis'ten kaynaklandığı belirtilmektedir. Gelişmekte olan ülkelerde M.bovis kaynaklı insan tüberkülozu oranı, tüberkülozun bütün formlarının üçte birinden sorumlu olarak gösterilmektedir1. Enfekte hayvanlardan mikobakterilerin insanlara geçişi, enfekte süt ve pastörize edilmemiş çiğ süt ürünlerinin tüketilmesiyle olmaktadır2.
Yeryüzündeki 120 mikobakteriyel türün 50'si fırsatçı tüberküloz dışı mikobakteri (non-tuberculous mycobacteria; NTM) olarak kabul edilmektedir. NTM'ler, doğal kaynak sularının, içme sularının, hayvanların, kuşların ve toprağın normal florasında da bulunmaktadır. Bu mikobakteriler et, balık, süt ürünleri, meyve, sebze ve özellikle sütten izole edilmiştir3.
Diğer gelişmekte olan ülkelerdeki gibi Türkiye'de de, M.bovis ve NTM'lerin neden olduğu tüberküloz enfeksiyonlarının sayısı hakkında epidemiyolojik veriler oldukça azdır. Enfeksiyon hastalıkları bildirim sistemindeki sorunlar nedeniyle bildirilen sığır tüberkülozu enfeksiyonları, olguların tam sayısını yansıtmamaktadır. Ayrıca, M.tuberculosis kompleks (MTC) ve NTM üyelerinin tür düzeyinde tanımlanması Türkiye'de birçok mikobakteriyoloji laboratuvarlarında gerçekleştirilememektedir4.
Çalışmamızda, Mersin ilinde çeşitli bölgelerden toplanan sığır çiğ süt örneklerinde M.bovis ve NTM izolasyonu ve tanımlanması yapılarak epidemiyolojik veri elde edilmesi amaçlanmıştır. Ayrıca, izolasyon ve tanımlamada kullanılan yöntemlerin performanslarının irdelenmesi hedeflenmiştir.
GEREÇ ve YÖNTEM
Örneklerin Hazırlanması, Kültür ve Tanımlama İşlemleri
Nisan 2008-Haziran 2008 döneminde Mersin ilinde beş köyden toplam 145 sığır çiğ süt örneği, aseptik koşullarda steril 50 ml'lik santrifüj tüpüne alındı. Bu örnekler daha sonra 15 dakika 4000xg'de santrifüj edildi. Santrifüj sonrası kaymak ve pellet tabakaları ayrı ayrı sodyum dodesil sülfat (SDS)-sodyum hidroksit (NaOH) (%1 NaOH-%3 SDS) ile homojenize ve dekontamine edildi5. Nötralizasyon için steril 0.067 M fosfat tamponu (pH 6.8) ilave edildi ve santrifüj sonrası sediment, 2 ml steril distile su ile süspanse edildi. Hem pellet hem de kaymak örneklerinin sedimentinden yaymalar hazırlandı. İzolasyon için selektif Löwenstein-Jensen (LJ) besiyeri (gliserolsüz, %0.4 sodyum pirüvatlı) ve ticari LJ besiyerine (BBL Becton Dickinson, Sparks, MD, ABD) ekim yapıldı ve en az 8-10 hafta boyunca 37°C'de inkübe edildi. Kalan örnekler DNA ekstraksiyonu için -20°C'de saklandı6.
Kültüründe üreme tespit edilen örneklerden hazırlanan yayma preparatlarda, Ehrlich-Ziehl-Neelsen (EZN) boyama yöntemiyle aside dirençli basil (ARB) varlığı arandı6. ARB pozitif kolonilere geleneksel biyokimyasal yöntemler [niasin birikimi, nitrat redüksiyon, katalaz aktivitesi, para-nitrobenzoik asit (PNB)'li besiyerinde üreme, mikroskobik ve makroskobik koloni morfolojisi ile pirüvat içeren LJ besiyerinde üreme] kullanılarak tanımlama işlemi yapıldı6. Polimeraz zincir reaksiyonu-Restriction Fragment Length Polymorphisms (PCR-RFLP) ve spoligotiplendirme yöntemleri, tür düzeyinde moleküler tanımlama için kullanıldı. Refik Saydam Hıfzıssıhha Merkezi Başkanlığından temin edilen M.tuberculosis H37Rv, M.bovis 14.002.001 ve Mycobacterium fortuitum ATCC 6841 suşları geleneksel ve moleküler tanımlamada kalite kontrol suşları olarak kullanıldı.
Moleküler Analiz
Sığır çiğ süt örneklerinden ve LJ besiyerinde üreyen mikobakteri kolonilerinden mikobakteriyel DNA ekstraksiyonu yapıldı7. PCR-RFLP analizinde ise hsp65 geninin 439 baz çift (bç)'lik bölgesi özgül primerler [Tb11 5'-ACCAACGATGGTGTGTCCAT ve Tb12 5'-CTTGTCGAACCGCATACCCT (MOLBIOL, Almanya)] kullanılarak amplifiye edildi8. Amplifikasyon sonrası BstEII (Fermentas, #ER0391, Almanya) ve HaeIII (Fermentas, #ER0151, Almanya) kesim enzimleri kullanılarak RFLP analizi gerçekleştirildi. Spoligotiplendirme yöntemi için M.tuberculosis genomunun direkt tekrar (direct repeat, DR) bölgesi, 5' ucu biyotin ile işaretlenmiş DRa ve DRb primerleri kullanılarak amplifiye edildi. Pozitif kontrol olarak M.tuberculosis H37Rv ve M.bovis BCG suşları kullanıldı. Çalışma sonucu elde edilen veriler, "Institut Pasteur de Guadeloupe, Fransa SpolDB4" veri tabanında analiz edildi ve paylaşılan tip (shared-type, ST) kümesi ve tür (clade) belirlendi9.
İstatistiksel Analiz
Örnek sayısı, MedCalc®v10.3.0 istatistik paket programını kullanılarak hesaplandı. Bu çalışmada sığır çiğ sütlerinde mikobakteri varlığını tespit etmede kullanılan ARB ve PCR yöntemlerinin duyarlılık, özgüllük, pozitif (PPD) ve negatif prediktif değerleri (NPD) MedCalc 11.5.1 programı ile, kaymak ve pellet örneklerinin kültüründe kullanılan selektif LJ besiyeri ile ticari LJ besiyerlerinde mikobakteri izolasyon oranlarının arasındaki fark ise ki-kare testi ile analiz edildi ve p< 0.05 olan değerler anlamlı kabul edildi.
BULGULAR
Homojenizasyon-dekontaminasyon sonrası hazırlanan yaymalardan EZN yöntemiyle boyama sonucunda sadece 1 (%0.7) kaymak örneğinde ARB varlığı tespit edilmiştir. Toplam 145 sığır çiğ süt örneğinden 11 (%7.6)'inin kültürü, 6 (%4.1)'sının ise PCR sonucu pozitif bulunmuştur (Tablo I). Kültür pozitif bir örneğin, hem kaymak hem de pellet tabakasından mikobakteri izole edilmiştir. İzole edilen 12 mikobakteriye ait örneğin 9 (%75)'u pellet örneklerinden, 3 (%25)'ü ise kaymak örneklerinden izole edilmiş ve bu fark istatistiksel olarak anlamlı bulunmuştur (p< 0.05). Kaymak örnekleri için ticari LJ besiyeri veya selektif LJ besiyeri kullanımı arasında istatistiksel olarak anlamlı fark (p> 0.05) saptanmazken, pellet örnekleri için bu fark (p< 0.05) anlamlı bulunmuştur. Kültür işlemlerinde selektif ve ticari LJ besiyeri kullanımı arasındaki fark istatistiksel olarak anlamlıdır (p< 0.05) (Tablo II). M.bovis izolatı sadece selektif LJ besiyerinde ve kaymak örneğinden izole edilmiştir.
Kültürde izole edilen toplam 12 mikobakteri izolatının geleneksel biyokimyasal testler ve PCR-RFLP ile tanımlanması sonucu biri MTC, 11'i ise NTM olarak belirlenmiştir. PCR-RFLP sonuçlarına göre 11 NTM izolatının 6 (%54.5)'sı Mycobacterium genavense, 2 (%18.2)'si Mycobacterium simiae, 2 (%18.2)'si Mycobacterium szulgai ve 1 (%9.1)'i Mycobacterium fortuitum olarak belirlenmiştir. Kaymak ve pellet tabakasında mikobakteri izole edilen örnekteki her iki izolat da M.genavense olarak tanımlanmıştır. NTM olarak belirlenen izolatlar LJ besiyerinde bir haftada ürerken, MTC izolatı selektif LJ besiyerinde 55. günde üremiştir. Uzun inkübasyon döneminden dolayı bu izolata spoligotiplendirme yöntemi uygulanmış ve sonuçta M.bovis için karakteristik DR lokusları tespit edilmiştir. Toplam 145 sığır çiğ sütünün kültürü sonrası, pozitif 11 örneğin tanımlanması sonucunda bir örnek M.bovis, 10 (%6.9) örnek ise NTM olarak belirlenmiştir. NTM izolatları ise spoligotiplendirme yöntemiyle tanımlanamamaktadır.
TARTIŞMA
Türkiye'de zoonotik tüberküloz olgu prevalansını gösteren epidemiyolojik veriler yetersizdir. Birçok çalışmada mikobakteriler, tür seviyesinde tanımlanamamıştır. Ünver ve arkadaşları10 Kars'ta sığırlarda M.bovis DNA'sını tespit eden PCR yöntemiyle M.bovis prevalansını %6.7 (8/120) olarak bildirmişlerdir. Elazığ'da Ağaçayak ve arkadaşları11, tüberküloz hastalarının balgam örneklerinde kültür ve PCR-RFLP yöntemleriyle %86.3 (44/51) oranında MTC ve %13.7 (7/51) oranında NTM izole etmişlerdir. MTC izolatlarının 34 (%77.3)'ü M.tuberculosis, 8 (%18.2)'i M.bovis, 1 (%2.3)'i Mycobacterium microti ve 1 (%2.3)'i Mycobacterium africanum olarak tanımlanmıştır. Konuk ve arkadaşları5, 35 çiğ süt örneğinde PCR-RFLP yöntemiyle 15 (%42.9) NTM (altı Mycobacterium terrae, üç Mycobacterium kansasii, üç Mycobacterium haemophilum, bir Mycobacterium agri, iki tanımlanamayan) suşu saptamışlardır. Kayseri bölgesinde Gümüşsoy ve arkadaşları12, mezbahalarda kesilen 3216 sığırdan akciğer, bronşiyal ve mediastinal lenf nodları toplayarak sığır tüberkülozu prevalansını araştırmışlar; kültürde üreyen M.bovis oranlarını sırasıyla %19, %19 ve %17 olarak bildirmişler ve BACTEC 460TB sisteminde Mycobacterium spp. izolasyon oranlarını sırasıyla %21, %21 ve %17 olarak tespit etmişlerdir. Sonuç olarak, sığır tüberkülozu prevalansı %1.5 olarak saptanmıştır. Van bölgesinde yapılan bir çalışmada, sığırların burun akıntısı ve süt örneklerinde PCR ile %1.4 oranında M.bovis belirlenmiştir10. Bizim çalışmamızda, bölgemizde sığır çiğ süt örneklerinde %6.9 oranında NTM ve bir M.bovis suşu izole edilmiştir. Sığırlardan alınacak olan çeşitli biyopsi materyallerinin histopatolojik incelemesi ve kültürü, bu hayvanlardaki M.bovis enfeksiyonu prevalansını belirlemede daha etkili ve duyarlı olacaktır.
Bu çalışma sonucunda, sadece bir süt örneğinde EZN boyama yöntemi ile ARB varlığı tespit edilirken, 11 süt örneğinin kültürü pozitif olarak bulunduğu için homojenizasyon-dekontaminasyon sonrası süt örneklerinden hazırlanan yayma sonuçlarının düşük duyarlılığından (%9.1) dolayı ARB tespitinde etkili olmadığı gösterilmiştir. Yine kültür sonuçlarıyla karşılaştırıldığında PCR'nin duyarlılığının %54.5, özgüllüğünün ise %100 olduğu bulunmuştur (Tablo I).
Tüberküloz dışı mikobakteriler doğada bulunmalarına rağmen, bağışıklık sistemi baskılanmış hastalarda çeşitli klinik sendromlarda enfeksiyona sebep olabilmektedirler3. Bu çalışmada sığır çiğ süt örneklerinden M.simiae, M.fortuitum, M.genavense ve M.szulgai türleri izole edilmiştir. Bu mikobakteriler servikal lenfadenit ve akciğer hastalıkları gibi enfeksiyon hastalıklarının etkeni olarak gösterilmektedir3. Bu bölgede daha önce yapılan bir çalışmada, çiğ sütlerde NTM izole edilememiştir13. Bu çalışmada daha az (n= 40) çiğ süt örneği incelenmiş, inkübasyon için altı hafta bekletilmiş ve ekimler süt örneklerinin pellet kısmından yapılmıştır. Yapmış olduğumuz çalışmada ise, daha fazla (n= 145) çiğ süt örneğinin pellet ve kaymak tabakalarından ayrı ayrı ekim yapılarak inkübasyon süresi sekiz haftaya çıkarılmıştır. Yapılan yöntem değişikliği sonucunda 11 çiğ süt örneğinin kültürü pozitif olarak bulunmuş ve bunların 10'u NTM, biri ise M.bovis olarak tanımlanmıştır. Diğer ülkelerde yapılan çalışmalarda, sığır sütlerinde M.bovis izolasyon oranı %0.2-11.8; NTM izolasyon oranı ise %3.7-58 arasında değişmektedir2,3,14,15,16,17. Süt dışı diğer örneklerde M.bovis izolasyon oranının %5.5-45.5, NTM izolasyonunun ise %20.6-22.7 arasında değiştiği belirtilmektedir2,14,16,17.
Çalışmamızın sonuçları, M.bovis ve NTM'lerin hala sütlerde bulunduğunu ve bu mikroorganizmaların Mersin ilinde zoonotik tüberküloz enfeksiyonu için olası risk taşıdığını göstermiştir. Bu örneklerdeki izolasyon şansını artırmak için; süt örneklerinin hem pellet hem de kaymak tabakalarından kültür yapılmalı, selektif LJ besiyerine ekim yapılmalı (Tablo II) ve ayrıca kültürler mutlaka sekiz haftaya kadar inkübe edilmelidir. Sonuç olarak çalışmamızda, sığır çiğ süt örneklerinde %6.9 oranında NTM ve %0.7 oranında M.bovis izole edilerek bölgemize ait ilk epidemiyolojik veriler elde edilmiştir. Çalışmamızın sonuçları, çiğ sütlerin tüketilmeden ve süt ürünleri için hammadde olarak kullanılmadan önce pastörize edilmesi gerektiği gerçeğini bir kez daha vurgulamaktadır.
KAYNAKLAR
İletişim (Correspondence):
Prof. Dr. Gönül Aslan,
Mersin Üniversitesi Tıp Fakültesi,
Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı,
Mersin, Türkiye.
Tel (Phone): +90 324 337 4300/2182,
E-posta (E-mail): drgaslan@gmail.com