Mersin İlinde Farklı Su Kaynaklarında Cryptosporidium spp. Varlığının Araştırılması
Investigation of the Presence of Cryptosporidium spp. in Different Water Sources in Mersin Province, Turkey
Gönül
ASLAN1, Gül BAYRAM2, Feza OTAĞ1, Şahin DİREKEL1,
Ayşegül TAYLAN ÖZKAN3, Kemal ÇEBER4,
Gürol EMEKDAŞ1
1 Mersin Üniversitesi Tıp Fakültesi, Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, Mersin.
1 Mersin University Faculty of Medicine, Department of Medical Microbiology, Mersin, Turkey.
2 Mersin Üniversitesi Tıp Fakültesi, Tıbbi Laboratuvar Hizmetleri Bölümü, Mersin.
2 Mersin University Faculty of Medicine, Department of Medical Laboratory Services, Mersin, Turkey.
3 Refik Saydam Hıfzıssıhha Merkezi Başkanlığı, Parazitoloji Laboratuvarı, Ankara.
3 Refik Saydam National Public Health Agency, Parasitology Laboratory, Ankara, Turkey.
4 Niğde Devlet Hastanesi, Mikrobiyoloji Bölümü, Niğde.
4 Nigde State Hospital, Department of Microbiology, Nigde, Turkey.
ÖZET
Cryptosporidium, insan ve hayvanlarda enterit etkeni olan hücre içi bir protozoondur. Oral-fekal yolla bulaşan parazitin en önemli kaynağı kontamine su ve besinlerdir. Gelişmekte olan ülkelerde kriptosporidiyoz prevalansının gelişmiş ülkelere oranla daha yüksek olduğu ve bu durumun içme sularının sanitasyon ve dezenfeksiyonunda uygulanan kuralların yetersiz olmasından kaynaklandığı bildirilmektedir. Cryptosporidium türleri arasında en sık saptanan enfeksiyon etkeni Cryptosporidium parvum olup, enfeksiyon sağlıklı kişilerde yüksek morbidite, immün sistemi baskılanmış hastalarda ise yüksek mortalite ile seyredebilir. Kriptosporidiyozun laboratuvar tanısında genellikle aside dirençli boyama tekniği kullanılmaktadır. Günümüzde geliştirilen moleküler yöntemler sayesinde, epidemiyolojik verilerin elde edilmesine yönelik olarak su kaynaklarında ve asemptomatik taşıyıcılarda Cryptosporidium saptanması ve tür düzeyinde tanımlanması mümkün olmuştur. Bu çalışmada, Mersin ilindeki farklı su kaynaklarında Cryptosporidium ookistlerinin varlığının belirlenmesi ve bunların tiplendirilmesi amaçlanmıştır. Mart 2007-Mayıs 2009 tarihleri arasında gerçekleştirilen çalışmada, Mersin şehir merkezi (n= 25) ile Tarsus (n= 32), Mezitli (n= 33) ve Karaduvar (n= 45) ilçelerinden alınan toplam 135 farklı su kaynağına ait örnekler (70 musluk suyu, 50 kuyu suyu, 15 atık su) değerlendirilmiştir. Su örnekleri 10'ar litrelik hacimlerde alınarak por çapı 0.45 µm olan selüloz asetat membran filtresi bulunan vakum pompalı filtrasyon cihazında süzülmüştür. Süzüntüden Cryptosporidium ookistleri, modifiye Kinyoun'nun aside dirençli (soğuk) boyama yöntemi (MKSA) ve polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ile saptanmış ve RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) yöntemiyle tiplendirilmiştir. Çalışmamızda MKSA yöntemiyle üç, PCR ile yedi örnekte Cryptosporidium varlığı saptanmış ve tüm suşlar C.parvum olarak tanımlanmıştır. MKSA ile Cryptosporidium ookistlerinin saptandığı üç örneğin hepsi PCR ile de pozitif sonuç vermiş, buna karşın dört örnek MKSA ile negatif bulunmuştur. Buna göre bölgemizdeki su kaynaklarında C.parvum prevalansı %5.2 (7/135) olarak tespit edilmiştir. Pozitifliğin saptandığı yedi örnekten biri şehir merkezinden alınan atık su örneği, altısı (iki musluk suyu, iki kuyu suyu, iki atık su) ise Karaduvar'dan alınan örnekler olup, bu sonuç dikkat çekici bulunmuştur. Karaduvar bölgesinde parazit oranının yüksek (6/45; %13.3) olması, bölgedeki alt yapının yetersiz olmasından ve kuyu sularının içme ve kullanma suyu olarak kullanılmasından kaynaklandığını düşündürmektedir. Gelecekte planlanacak epidemiyolojik çalışmalarla Cryptosporidium spp. genotiplendirmesi ve filogenetik ilişkinin belirlenmesi bulaş kaynaklarının saptanmasında yararlı olacaktır.
Anahtar sözcükler: Cryptosporidium parvum; polimeraz zincir reaksiyonu; modifiye Kinyoun boyama yöntemi; su kaynağı; Mersin.
ABSTRACT
Cryptosporidium is an intracellular protozoon that causes enteritis in human and animals. Contaminated water and food are the major sources for the transmission of oocysts via oral-fecal route. It is reported that the prevalence of cryptosporidiosis is higher in developing countries than developed countries because of inefficient sanitation and disinfection facilities for drinking water. The most frequently detected species is Cryptosporidium parvum leading to high morbidity in healthy subjects and also fatal infections in immunocompromised patients. The acid-fast staining method is widely used in the diagnosis of cryptosporidiosis. Nowadays, Cryptosporidium could easily be detected in water supplies and asymptomatic carriers by molecular techniques to obtain epidemiological data. In this study it was aimed to detect and identify Cryptosporidium oocysts in different water sources in Mersin province, Turkey. A total of 135 water samples (70 taps, 50 wells and 15 sewage) collected from city center (n= 25) and from Tarsus (n= 32), Mezitli (n= 33) and Karaduvar (n= 45) counties between March 2007 and May 2009 were included in the study. Water samples in 10 liter volumes, were filtered by 0.45 µm pore-sized membrane filter vacuum/pressure pumping technique. Cryptosporidium oocysts in filtrates were detected by modified cold Kinyoun acid-fast stain (MCK) technique and also identified and typed by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) method. MCK yielded three and PCR yielded seven positive results. All the strains were identified as C.parvum by PCR-RFLP method. All of the three MCK-positive samples were also found positive with PCR, however four PCR positive samples were MCK-negative. Thus, the prevalence of C.parvum was estimated as 5.2% (7/135) in our region. Of seven positive samples, one was a sewage water sample collected from the city center, while the remaining (two tap water, two well water and two sewage water samples) belonged to the samples collected from Karaduvar county, interestingly. It was thought that deficient infrastructure and use of well water as drinking water supply in Karaduvar region might be the cause of high rate of Cryptosporidium (6/45; 13.3%). Further studies which will determine the genotypes and investigate the phylogenetic relationship between these Cryptosporidium spp., might aid to the epidemiology of cryptosporidiosis in our region.
Key words: Cryptosporidium parvum; polimerase chain reaction; modified Kinyoun's staining method; water source; Turkey.
Geliş Tarihi (Received): 15.06.2011 • Kabul Ediliş Tarihi (Accepted): 28.11.2011
GİRİŞ
İlk kez 1907 yılında tanımlanan Cryptosporidium bir hücre içi paraziti olup, insan ve ekonomik değeri olan birçok hayvanda enteritin en önemli nedenlerinden biri olarak kabul edilmektedir1. Kriptosporidiyoz, immün sistemi zayıf/baskılanmış kişilerde ve özellikle AIDS'li hastalarda ciddi morbidite ve hatta mortaliteye neden olabilir2,3. İnsanlarda yedi Cryptosporidium türünün (C.parvum, C.hominis, C.meleagridis, C.felis, C.canis, C.suis, C.muris) enfeksiyon yaptığı belirlenmiş olmasına rağmen en sık saptanan tür C.parvum'dur2. C.parvum'un özellikle gelişmekte olan ülkelerde yaygın olarak görülen ishal olgularına neden olduğu bildirilmiştir3. Zoonotik bir enfeksiyon olan kriptosporidiyoz, insanlara hayvanlardan bulaşabildiği gibi kontamine yiyecek, içecek ve su tüketimiyle de bulaşabilir2. Parazitin enfekte insan ve hayvan dışkısından çevreye yayılıp, döngü içerisinde doğrudan ya da dolaylı yollarla gıda maddeleri veya yeraltı sularını kontamine ederek, bu sularda aylarca enfektivitesini koruyabildiği bildirilmiştir4,5. Cryptosporidium'un en önemli özelliği, içme ve kullanma sularına uygulanan klorlama işlemine karşı dirençli olmasıdır. Özellikle gelişmekte olan ülkelerde, tarım alanlarında atık suların sulama amaçlı kullanılmasının Cryptosporidium ookistlerinin bulaşında önemli olduğu bildirilmiştir6. Alt yapı problemi olan ve şebeke sularının kullanıldığı bölgelerde bu parazitlere rastlanabilmektedir1,2.
Kriptosporidiyozun tanısı, genellikle dışkı örneklerinde aside dirençli ookistleri saptayan Kinyoun veya Ziehl-Neelsen gibi boyama yöntemleriyle konulmaktadır7. Uygulama ve değerlendirmesi deneyimli uzmanlarca yapılan bu boyama yöntemleri, bazen boya almayan ookistler ve az sayıda ookist içeren örnekler nedeniyle yanlış negatif sonuçlar verebilmektedir. Mikroskobik tanıdaki bu sorunlar nedeniyle, son yıllarda geliştirilen tanı yöntemlerinden polimeraz zincir reaksiyonu (PCR)'nun duyarlı bir yöntem olduğu ve boyanmada sorun yaşanan olgularda alternatif olarak kullanılabileceği bildirilmektedir8,9. PCR ile Cryptosporidium türlerinin saptanması, bunların genotiplendirilmesi ve filogenetik analizine de olanak sağlamaktadır. Bu amaçla PCR-RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism), PCR-RAPD (Randomly Amplified Polymorphic DNA) ve dizi analizi gibi yöntemler, su kaynaklarında insan ve hayvan kökenli Cryptosporidium türlerinin saptanmasında kullanılmaktadır4. Bu çalışmada, Mersin ilindeki içme ve kullanma suyu kaynaklarında, Cryptosporidium spp. araştırılması ve izole edilen türlerin PCR-RFLP ile genotiplendirilerek bölgemizdeki Cryptosporidium türlerinin dağılımının belirlenmesi amaçlanmıştır.
GEREÇ ve YÖNTEM
Örneklerin Toplanması, İşlenmesi ve Boyanması
Mersin ilinde Mart 2007-Mayıs 2009 tarihleri arasında, 135 farklı musluk, kuyu ve atık su kaynağından (şehir merkezi, Tarsus, Mezitli ve Karaduvar) 10 L hacimde olacak şekilde su örnekleri toplandı. Örnekler, por çapı 0.45 µm olan selüloz asetat membran filtresi bulunan vakum pompalı filtrasyon cihazında (Millipore) süzüldükten sonra filtre üzerinde kalan süzüntü yine aynı su örneğinin 20 ml'si içerisinde yıkandı ve 2500 rpm'de 10 dakika santrifüj edildi. Dipteki sedimentin 1.5 ml'si ependorf tüpüne alındı ve buradan lam üzerine 100 µl konularak modifiye Kinyoun'un aside dirençli (soğuk) boyama yöntemi (MKSA) ile boyandı. Bu amaçla lam üzerinde kurutulan 100 µl örnek saf metanolde bir dakika tesbit edildi. Kinyoun'un karbol fuksin boyasıyla beş dakika boyandıktan sonra %50 etanolde 3-5 saniye tutuldu ve su ile yıkanıp %1'lik sülfürik asitle iki dakika muamele edildi. Tekrar su ile yıkanan preparat metilen mavisi ile bir dakika boyandı; su ile yıkanıp, kuruması beklendikten sonra x100 objektifte incelendi7.
PCR-RFLP
Filtre üzerindeki kalan süzüntüden fenol-kloroform yöntemiyle DNA ekstraksiyonu yapıldı10. Daha sonra Cryptosporidium'a özgül primerler kullanılarak PCR ile amplifikasyon uygulandı. PCR karışımı 50 µl olacak şekilde; steril distile su, PCR reaksiyon tamponu (10 mM Tris-HCI, pH 8.3, 50 mM KCI) (promega), 4.5 mM MgCl2 (Promega), 200 mM her bir dNTP (Promega), 25 pM her bir primer [F: 5' GCC TTG AAT ACT CCA GCA TG 3' (MOLBIOL, 50 pM/µl); R: 5' GCA GGT TAA GGT CTC GTT CG 3' (MOLBIOL, 50 pM/µl)], Taq DNA polimeraz (2.5 U/ml) (Promega) ve ekstrakte edilen 5 µl örnek DNA'sı konularak hazırlandı11. Amplifikasyonda kullanılan PCR programı; başlangıç denatürasyonu 94°C'de beş dakika, 40 döngü olacak şekilde denatürasyon 94°C'de bir dakika, primer bağlanması 62°C'de bir dakika zincir uzaması 72°C'de bir dakika ve son uzatma 72°C'de beş dakika olacak şekilde uygulandı. PCR ürünleri etidyum bromür içeren %1.5'lik agaroz jelde elektroforez yapıldıktan sonra ultraviyole transilüminatöre yerleştirilerek (312 nm) görüntülendi12.
PCR ürünleri 552 baz çifti (bp) uzunluğunda olan örnekler Cryptosporidium DNA'sı pozitif olarak kabul edilerek, tür düzeyinde tanımlama amacıyla MaeI ve VspI restriksiyon endonükleaz enzimleriyle kesildi12 (Resim 1).
İstatistiksel Analiz
Verilerin istatistiksel analizinde SPSS 11.5 ve MedCalc versiyon 10.3.0 programları kullanıldı.
BULGULAR
Çalışmada şehir merkezi, Tarsus, Mezitli ve Karaduvar bölgelerinden 70 musluk suyu, 50 kuyu suyu ve 15 atık su olmak üzere 135 su örneği toplanmıştır. Karaduvar'daki bir kuyu suyu ve iki atık su örneği olmak üzere toplam üç su örneğinde (%2.2) MKSA boyama yöntemiyle Cryptosporidium ookistleri saptanmıştır. PCR-RFLP tekniği ile iki musluk suyu (Karaduvar), iki kuyu suyu (Karaduvar) ve üç atık su örneği (iki Karaduvar ve bir şehir merkezi) olmak üzere toplam 7 (%5.2) örnekte C.parvum tiplendirilmiştir (Tablo I). Mersin iline içme suyu sağlayan ve Tarsus'ta bulunan Berdan içme suyu tesislerinden alınan örneklerin hiçbirinde Cryptosporidium ookistlerine rastlanmamıştır.
Bölgemizdeki su kaynaklarında C.parvum prevalansı %5.2 (7/135) olarak tespit edilmiş, pozitif saptanan örneklerin büyük çoğunluğunun (6/7) Karaduvar ilçesinden alınan su kaynaklarına ait olduğu dikkati çekmiştir (Tablo I).
Çalışmamızda her iki yöntemle birlikte saptanan pozitif sonuçlar dikkate alındığında; MKSA ve PCR-RFLP yöntemlerinin duyarlılığı sırasıyla %46 ve %100 olarak bulunmuştur.
TARTIŞMA
Özellikle gelişmekte olan ülkelerde Cryptosporidium enfeksiyonu prevalansının, gelişmiş ülkelere oranla çok daha yüksek olduğu ve bu durumun gelişmekte olan ülkelerde içme suyuna uygulanan temizlik ve dezenfeksiyon prosedürlerinin yetersizliğine bağlı olduğu ifade edilmektedir3,13. Amerika Birleşik Devletleri (ABD)'nde yapılan bir çalışmada, yılda yaklaşık 15 milyon kişinin gıda kaynaklı ishal yüzünden sağlık kuruluşlarına başvurduğu ve 30.000 kişinin Cryptosporidium enfeksiyonuna yakalandığı bildirilmiştir14. MacKenzie ve arkadaşları15 ise, Milwaukee'de şehir şebeke suyu ile bulaşan büyük bir kriptosporidiyoz salgını bildirmişlerdir. Norveç'te yapılan bir çalışmada, 305 atık su örneğinin 55 (%13.5)'inde Cryptosporidium, 10 (%2.5)'unda ise hem Cryptosporidium hem de Giardia varlığı tespit edilmiştir16. Ono ve arkadaşları17 Japonya'da nehir suyu örneklerinde Cryptosporidium prevalansını %47; Rose ve arkadaşları18 da ABD'nin 17 farklı eyaletinde C.parvum prevalansını %51 olarak saptamışlardır. Lowery ve arkadaşları12 Kuzey İrlanda'da içme sularında Cryptosporidium prevalansını %1.9 olarak bildirmişler; Liu ve arkadaşları19 ise 48 atık su örneğinde bu oranı %31.3 olarak vermiş ve dizi analiziyle suşları C.andesoni ve C.ubiquitum olarak tanımlamışlardır.
Çalışmamızda Mersin ili su kaynaklarında Cryptosporidium varlığı MKSA ve PCR-RFLP yöntemleriyle araştırılmış; pozitiflik oranı %5.2 (7/135) olarak belirlenmiştir. MKSA boyama yöntemiyle Cryptosporidium ookistlerinin saptandığı üç örneğin hepsi PCR ile de pozitif sonuç vermiş, buna karşın PCR-RFLP ile C.parvum olarak tiplendirilen dört örnek MKSA ile negatif bulunmuştur. Bu durumun örneklerde ookist sayısının az olmasından kaynaklandığı düşünülmüştür. Araştırmamızda, PCR-RFLP yönteminin duyarlılığının MKSA yöntemine göre daha yüksek olduğu izlenmiş ve bu sonuç Sungur ve arkadaşlarının8 sonuçlarıyla benzer bulunmuştur. Kriptosporidiyoz tanısında alternatif olarak kullanılan PCR temelli yöntemler, çok az sayıda ookisti saptayabilmesi nedeniyle boyama yöntemlerinden daha yüksek duyarlılığa sahiptir8,9. Ayrıca bu yöntemler, kolay uygulanabilir olma ve çok sayıda örneğin aynı anda değerlendirilmesine olanak sağlama gibi avantajlara sahiptir. Dezavantajları arasında ise, ölü parazitlere ait nükleik asidin saptanması sonucu alınan yanlış pozitif; dışkı örneğindeki inhibitör maddelerin yoğunluğu ve uygulama sırasındaki kontaminasyonlar sonucu alınan yanlış negatif sonuçlar sayılabilir9,20.
Çalışmada Tarsus ve Mezitli'den alınan tüm örnekler Cryptosporidium açısından negatif bulunmuş; ancak şehir merkezinden alınan bir atık su örneği ile Karaduvar'dan alınan üç farklı su kaynağı örneğinde pozitiflik saptanmıştır. Buna göre Karaduvar bölgesindeki su kaynaklarının %13.3 (6/45)'ünde Cryptosporidium kontaminasyonu gösterilmiştir. Bu sonuç, ilimizde Otağ ve arkadaşları21 tarafından yapılan çalışmanın verileriyle birlikte değerlendirildiğinde oldukça anlamlıdır. Zira bu araştırıcılar, Mersin ilinde ilkokul öğrencilerinden alınan dışkı örneklerinde MKSA ve Auramin-O boyama yöntemleriyle Cryptosporidium ookistlerini araştırmışlar ve sadece Karaduvar'da yaşayan çocuklarda pozitiflik (4/72; %5.5) saptamışlardır21. Yine ilimizde Çeber ve arkadaşları22 tarafından yapılan çalışmada, MKSA ve Auramin-O boyama yöntemleriyle içme sularının %11.4 (5/44)'ünde, kuyu sularının %50 (1/2)'sinde, atık suların %21 (4/19)'inde ve deniz suyu örneklerinin %2.8 (1/35)'inde olmak üzere incelenen 100 su örneğinin 11 (%11)'inde Cryptosporidium ookistlerine rastlandığı bildirilmiştir. Bakır ve arkadaşlarının23 Ankara nehrinde yaptıkları çalışmada, altı su örneğinin 1 (%16.6)'i Cryptosporidium açısından pozitif bulunurken, İstanbul'da yapılan bir çalışmada24 çeşitli barajlardan toplanan 40 ham su örneğinin hiçbirisinde pozitiflik saptanmamıştır. Ülkemizde gastrointestinal yakınmaları ve/veya ishali olan olgular üzerinde yapılan çalışmalarda ise Cryptosporidium spp. pozitifliği %2.3-35.5 arasında bildirilmektedir25,26,27,28,29.
Cryptosporidium türlerinin dünyadaki dağılımı bölgeler arasında farklılık göstermektedir. Avrupa ülkelerinde C.parvum ve C.hominis; Orta Doğu ülkelerinde C.parvum türleri yaygın olarak görülmekte, diğer bölgelerde ise C.hominis'e bağlı enfeksiyonlara daha sık rastlanmaktadır30,31. Moleküler epidemiyolojik çalışmalarda, Cryptosporidium spp. genotiplendirilmesi amacıyla PCR-RFLP yöntemi yaygın olarak kullanılmaktadır17,19,30,31. Çalışmamızda da kullandığımız PCR-RFLP tekniğinin hızlı ve tür düzeyinde tiplendirmeyi mümkün kıldığı saptanmıştır. Bu nedenle epidemiyolojik çalışmalarda Cryptosporidium ookistlerinin tespitinde boyama tekniklerinin yanı sıra tiplendirmenin önemli olduğu durumlarda moleküler yöntemlerin kullanılabileceğini düşünmekteyiz.
Sonuç olarak, Mersin ili su kaynaklarında Cryptosporidium spp. varlığının araştırılması amacıyla gerçekleştirilen bu çalışmada; çeşitli su kaynağı örneklerindeki toplam pozitiflik oranı %5.2 olarak saptanmış; tüm suşlar C.parvum olarak tanımlanmış ve özellikle Karaduvar bölgesindeki sularda parazit oranının yüksek (%13.3) olduğu gösterilmiştir. Bu durumun, Karaduvar bölgesindeki mevcut alt yapı ve su sisteminin yetersiz olması; kuyu sularının içme-kullanma suyu olarak kullanılması ve atık suların sulama amaçlı olarak kullanılmasından kaynaklandığı düşünülmüştür. İleride planlanacak moleküler epidemiyolojik çalışmalarla Cryptosporidium türlerinin genotiplendirilmesi ve filogenetik ilişkinin saptanması bulaş kaynaklarının belirlenmesinde yararlı olacaktır.
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