Vet. Bil. Derg, (2005), 21, 1-2 : 65-69
MASTiTisLi iNEKLERDEN iZOLE EDiLEN S. AUREUS VE S. INTERMEDIUS
SUŞLARININ
RAPo-peR iLE AKRABALIK DERECELERiNiN BELiRLENMESi
Emine Arslan
1@Leyla
Açık2U. Sait Uçan
3Determination
by
RAPD-PCR of Relationship Degrees of S.
aureus
and S.
inıermediusStrains Isolated from Bovine Mastitls
Özet: Buçalışmanın amacı,mastitisli ineklerden izole edilen 23 S.aureusve 7 S.intermediussuşlarının RAPO-PCR (Rast -gele Çoğaitıimış Polimorlik ONA Polimeraz Zincir Reaksiyonu) yöntemi ileakrabalıkderecelerinin belirlenmesidir. RAPO-PCRsonuçlarıile elde edilen dendrogram, 10 rastgele primer ile analizedildiğindebütün izolatlar % 30'tan daha az genetik benzerfikte4 ana kümeoluşturduğunugöstenniştir.En yüksekakrabalıkderecesi %91.30 iken endüşük akrabalıkderecesi %0.44 olarakbulunmuştur.Buçalışma, ratgele primerferileyapılmışolanRAPO-PCR'ın mastitisli ineklerden izoleedilmiş S. aureusve S. intermedius suşlarının genetik akrabalığını belirfernek için başarılı bir şekilde uygulanabileceğini gös -tenniştir.
Anahtar Kelimeler: RAPO-PCR, Stalilokok,mastitis,inek
Abstract:The aim ol thisstudy was to detennine of relationshipdegree with RAPO-PCR (Random Amplilied Polymorphic ONA Polymerase Chain Reaction)method of 23 of S.aureus and 7 ol S.intennedius strains isolated Irom bovine mastitis. Oendrogram obtained by RAPO results showed that all the isolates clustered in to four-main groups at a genetic similarity of less than 30% when analyzed with 10 random primers.While the highest relationship degree was 91.30%,the lowest re-lalionship degree was found as 0.44%.This study shows that RAPO-PCR assayed with random primers can be suc -eesslully applied to assess the genetic relationship ol S.aureusand S.intermediusstrains isolated from bovine mastitis. Key Words: RAPO-PCR,Staphylococ, mastitis, bovine
Giriş
S.
aureus,
dünya çapında çeşitli ekonomikka-yıplarasebep olan kronik inek mastitisinin önemli bir patojenidir(Miles ve ark., 1992).
S.
aureus'un
sebepolduğumastitisin kontrolü için çokçeşitlimetotlara ih-tiyaç duyulmaktadır (Matthews ve ark., 1992). Fe-notipik teknikler (faj tiplendirme, serotiplendirme, bi-yotiplendirme, antibiyogramlar) inek orijinli Stafilokoklar için genellikle düşük tiplendirme
ye-teneğine sahiptirler (Tenover ve ark., 1994; Matt-hews ve ark.. 1992). Son günlerde moleküler epi-demiyolojinin DNA'ya dayalı metotları iyi sonuçlar
vermiştir(Maslow ve ark.,1993; van Belkum ve ark., 1995) Bu tipçalışmalarinsan ve hayvankaynaklı S.
aureus
suşları arasında farklılık olduğunu göstermiştir( Devriese, 1984; Hajek and Marsalek, 1971; Kapur
ve ark., 1995; Musser ve Kapur, 1992). Rastgele
ço-~altılmış polimorlik DNA polimeraz zincir reakslyonu (RAPD-PCR)
S.
aureus
izolatlarının ayrılmasındauy-gulanmıştır(Tenover ve ark., 1994; Saulnier ve ark.,
1993; van Belkum ve ark., 1995). Hızlı ve ayıncı bir yöntem olan RAPD-PCR, S.
aureus
suşlarını içeren pekçok bakterial türlerinin genetik parmakizini Çıkarmak içinbaşarılıbirşekilde uygulanmıştır(Maslow ve ark., 1993; Matthews ve ark., 1994; van Belkum ve ark., 1995).
Türkiye'de de S.
aureus
suşlarınınizolasyonu,ta-nımlanması ve karakterizasyonu konusunda birçok
çalışmalaryürütülmektedir (Gündüz ve Ok, 2000; Ha-dimli ve ark., 2001; Rişvanlı ve Kalkan, 2002; Berber ve ark., 2003). S.
aureus
suşlarının tanımlanması ve karakterizasyonu endüstriyel ve bilimsel açıdangit-GelişTarihi :22.03.2005 @:[email protected]
ı. Selç.u~Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü, KONYA 2.Gazı Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi,Biyoloji Bölümü, ANKARA 3.Selçuk Üniversitesi Veteriner Fakültesi. Biyoloji AnabilimDalı,KONYA
ARSLAN,AÇiK,UÇAN
tikçe dahafaZıaönem kazanmakta ve sonyıllarda bu amaçla kullanılmaya başlanan ONA'ya dayalı m0-lekuler yöntemler son derece güvenilir,basit vepahalı olmayan yöntemlerolarak deQeı1endirilmektedir. Ge-leneksel
y
önterraere
yapılan çalışmalann yanı sıra moleküler düzeydeyapılanaraştınna sonuçlannınen-dOstriyeyansıtılmaçabalan da sOnnektedir (Manhews
ve ark.,1994, Tenover ve ark, 1994).
Bu çalışmanın amacı mastilisli ineklerden izole edilen
S
.
aureus
veS
.
i
nformedius
suşlan arasındaki genetik uzaklıklann RAPO·PeR yöntemi ile 00-linenmesidir.Materyal veMetot
Stafilokoksuşları: Çalışmada, dahaönce Konya
Bölgesindenmastitisliinek sOlierinden izole ve iden-tifiyeedilenve -20°C'de saklanan 23 S.
aureus
suşu ve 7 S.inf
ermed
ius
suşu kullanıklı. Suşlann saflıkkontrolleri
%
7 koyunkanlı agarda (BloOOAgar Base,Oxoid)yapıklı.
RAPD-PCR Analizi: S.
aureu
s
ve S.informad
ius
suşlarını n toplam ONA ızolasyonlan Coates ve ark. (1991)'a göreyapılmıştır.Ekje edilenONA'larrastgele primerler (OPERON teknolojiler) kullanılarak RAPO· PCRişlemlerinetabitutulmuştur (Açıkve arx., 1997). Elde edilen PCR ürünlerinin analizleri %2'lik agarozjel elektrotcrezl ile gerçekleştirilmiştir (Maniatis ve
atk.,1982).
Genetik Uzaklık Analizi: Elde edilenPCR
ürün-lerine aitjellerüzerinde her birsuşa ail DNA bantlan birbir1eriyle karşılaştınlarak bantlann vanlQı ve
yok-luQuna göre,sırasıyla 1 ve O olaraksayılmıştır.
pop.
GEN bilgisayarprogramı kullanılaraksuşlar arasındakigenelik uzaklıklar hesaplanmış ve genetik uzaklık dendrogramı yapılmıştır(Nei, 1972)
Bulgular
Bu çalışmada RAPO-PCR, mastitis1i ineklerden
izole edilen 23
S
.
aureus
ve 7S.
i
nfermedius
i zo-Iatlarının genetikakraballQını belir1emek için bir araçolarakkullanılmıştır.
30
adet primerdenenmiş ve en iyi M13 primeri polimotnzmgöstermiştir. M13 primerive dioer 9 rastgele primer (LA13, LA12, opi18, sc1023, opb08,
A2.,
B16, 86, B7) ile yapılan RAPO -PeR sonuçlanndan (şekil 1 a,b) elde edilen dend -rograma gOre(Şekil 2) 4 ana küme eldeedilmiştir. Kü -menin biri 6 alt gruptanoluşmuştur. Bu grubun birini S.imetmeaius
3 ve S.informed
i
us
13suşlan binikteoluştururken, S.
infermedius
73 ve S.i
ntermed
i
us
67
ayn ayrı başka grupları oluşturmuştur. OiQer3 S.in-termedius
suşu (16, 71 ve 65)ise S.au
reus
suşlan ile yakın akrabalık göstererek bir grup içinde yer a l-mışlardır. Enyüksekakrabalık derecesi%
91.30 olur -ken S.aureus
5 ve S.aureus
68,S.aureus
119veS.aureus
120,S.i
ntermedius
3 ve S.i
ntermed
i
us
13,S.aureus
8 ve S.aureus
14suşları tamamen birbiri ileaynı bulunmuştur, Endüşük akrabalıkderecesiise
%
0.44olarak bulunurkenS.aureu
s
21,S.aure
us
22 ve S.aureus
26 dioergruplara en uzaksuşlarolarakbu -lunmuştur. DNA bantlan 200 bp ile 1500 bp ara-sındaki büyüklüklerde~işmiştir. Özellikle M13 pn -meri ve dioer9 primerin S1afilokok suşlarının ayırımı
MastitisHİneklerde nİzoleEdilenS.Aureus•••
(') (j)
....
(y') ~'"
....
N N .2....
....
....
~ "o "o ~ "o <il 41 41 41 41 "-il
E E E E ıv "- li 4; li.!
-'" ::J C:6
c c
.
.,
.
..,.
..,
ii) ii)Şekilla-b:Rastgele primerler ile RAPO-PCRsonuçları (DNALadder plus:3000,2000, 1500, 1200, 1031,900,800,700, 600,500,400,300,200,100bp) ...- s ..ı.reus21
...-
s
3Utô?us22 ...- saıx~ U324 ...- S.'fIIetm~diu373 ...- S",ıem>€dus67 ...- Saıırros75 ...--- ----i ...- Saııeu"60 .--_ _- "aıxws59 ...-_ _ S l1l.reUs40 Saureus21 Ssıseus12 Saıx"".LO S.eıxeus5 S aureus 69 ,.- S.'lIem"d,us76 L-- - - i . - - - - -S ;,lIermedilJs71 .--_ _S,mermedılS65 S"ı.reus124 S eureus123 Saıxeus121 S.aureos119 S ..ı.reus120 Sffllem>€dL'I53 S'rI/~iusl3 ...-_ _-':i ...u..41 S.aureos64 Saureus 24 Saı.re1J<f17 Saurt'IJs8 SaUtt'IJs14ARSLAN,AÇiK.UÇAN
Tartışma
Epidemiyolojik çalışmalar
inek
mastitislerindekiS
.
aUf9US suşJannın far1dıhlda.rgOsterdiQini
ortaya
koymuştur. Davidson (1961), HoIrroerg (1974) ve
Kapur
ve
aıK. 'nın (1995) yaptı~ı çahşmaJatsonucu
lazia sayıdafar1d1 bakteriyel tipler varolmasına ra
o-men
çOOU
enfeksiyondansıruru sayıda tıMSOIUJW
OIdUOU
belirlenmiştir.Birtakıminsanve
hayvandOQaI
populasyonununyapısı ve genetik çeşitlilik üzerine
çaı'şrna!ar.
çOQU
tu/Ün doQada Idonland,~,"ıgös.
termektedir.
S
.
aureus'un do{Jal populasyonlanüze-rine çalışmalarda önemli derecede genetik
he-ıercjeree
old
UCU
saptarvnlştır (Selandar ve Musser,1990;
Whittam,
1995). Çeşitli çalışmalarda mastitisliirekerdençok az sayıda
S
.
au
reus
genotipler1 Izoleedilmiştir. Bu genotipikçeşitlili~in az olmasını da şu
üç
muhtemelaçıklamaya ba~lamıştır,E
n
muhtemelolanı S,
aureus'u
n
çiftlikdeki hayvanlar arasındaya.yılması ve patojeninbulaşlClhOI yüzünden oluşu, bir
d~ri mastitise
sebep
olma yeteneQi vesonuncusu
ise suş1ann bütünüyle far1d1 olmaması günürTıOzde
mevcut
metotlan kullanarak
yeterli bir şekildeay-nlamamasıdır(Matthews
ve
ark.,1994;
Lamve
aıK..1996:
4Jman
vearx.,
1996).My11ys ve
ar1<.
(1997) masıdisi...._
izoleedilen
S
.
aureus
suşıarıru RAPD-PCR.ri-botiplendirme ve biyotip&endirme ile karakterize
et
-ırVşIerdir.
Bu
çalışma,S
.
aureus
suşları tar1d1za-manıarda alınan aynı
Iobtan,
erdekte IobdakiviraaIls
suşlann devamhhOınl doOn.ıIamak
ve
teşmme-totlannın ayırma gücünü karşılaştımısk amacıyla. ya.
pılmıştır. Bütün yöntemler kunanılarak (ticari
di
·
agnostik testleri hariç)
S
.
Bureus'
un
suşlantanımlanmıştır. Bunun sonucu olarak da
S.
au
reus
enfeksiyonlann ın kronikdo{ıası nedeniyleo~inaJsuşlar d~işmeden kaldlQı Için suşların tamamen
bir-birininaynı olduQu gözlenmlştlr, Moleküleryöntemler
deaynı sonuçları vennlştir. Moleküleryöntemler1e40
suş 6 lar1d1 genotipe aynlmışnr. Biyotiplendjrme kıs
men RAPOve ribotjplendirme ile aynı sonuçlan
ver-miştir (Mytlys ve ark.. 1997). Lipman ve ark'mn
(1996) S.
aureus
mastrosinin epidemiyolojikça-Iışmasını yapmak
için
bir sürününineiderinin memebezierinden izole edilen
S
.
a
ureus
suş!annın iş-kilerini
beUrIemek
amacıyla yapıılda" çalışmada,_
meme bezinden iz~
edilen
ıocem71
S.a
ureus
suşu tanımlanmış ve SlbtipIendirilrriştir. S.
aureus
suştan arasında farkl ıllO I belirlemek için kunanılan
yOnIeıner, çeş;tli primer korrbinasyorlan kullan'larak PCR
lo
çofjaItıid,ktansonra DNApofomorfizm~ ve ıa; tiplendimıesl yap'lmıştır.SUn:i
çaı,şrna!a"nda~S.
aureus
salgınına başlıca bir S.aureus
suşununsebep
oId~unubulmJşlardır(upmanve.r1<..
1996).Farld,tenotiplergene
ikle,
dol)nJIuOu
vetutaı1,Iı~,zayıf moı1okljik.kühürelve biyokimyasal teknikleri
kul·
ianarak izoIatlannteşhmn ve akrabah"ının genetik
olarak
daha
azolan izoIaUan lçennektedir (tOOOS ve ScIıIei1er. 1981).onasanya
ve.r1<.
(2003)'00"yap-bldançalışmada S.
aureus
suşIa"nda~ genebkçe-ŞiUiIi(ıin tanı'"'"' laı1dı
konak
_~ izoiallan"kökenine ve rrotantıann c:::ıiuşuna dayandırmaldadır.
RADPmar1aı1an,S.
aureus
izo&atlanarasındaki konakorijini,
rn.ıtasyon ve genetik varyasyon arasındakirniıtemel akrabalıOI gOsteımiştir ve aynı zamanda
pannakizl
ve
teşhis potansiyelini de göstermiştir.RAPOneelde edilenDNAbantlan trp,populasyon
bi-yolojisive epidemiyolojialanlanndapratik biranlama
sahip örneklerdir. Spesifik
D
NA
bantlan konak ori-jlnleri, mutasyon ve virulans genleri ile ilişkiliol-maktadır(WelshveMCCletland,1990).
Moleküler epidemiyolojik metottannfaydası.
bu
metotlann ayınna
g
OCO
ve
çoOa.ltma yeteneklerinegOre
deOer1endirilmesidir. RAPD-PCR'lnayırma gCıcOçok
daha
fazla plimer uygulanarak geliştirilebiljr.RAPD-PCR'lnbir dezavantajifar1d1 laboratuar
ve
fark-lı tekrisyenlere göre ço,lattma yeıeneo; scooçanrnn
deOişildikgOsIermesl ve reaksiyon şartla"nda~
de-Qişikliklere duyarlı oluşudur (Aarestrupve
are,
1995;w~Uams
ve ark.
.
1993).Bu çalışmada bulunan sonuçlar diğer araş
tırmacılann bUdı..ıOU
sonuçIar1a uyun
içerisindedir.Ancak
çol<
daha
lazIap
rimer1er1e
çahşdarak sta-filokokıann ayınmıdaha
iyiolacaQı kanısındayız.Kaynaklar
~ ,F.•Wegener.H.,RosdahI,V.(1995).Evaluation
, , _and _ _ "" _ _ıog;caı
typingof5tBphy1ococcus8lJt8USisolatesfrombovinel'L'\8SO
titisinDenmark.Yel MicrobtoI.45, 139- 150.
Açık, L, Samancı,B.,
Duman..
H., ÜnaL., F. (1997). PoIy-rnorpIıismanel ptıy10genetic relalions
among
Turkishepe-cies in the genus Stetro6rgi8 (AmoryI/idac8ae)
as
de-larmnedbyRAPD-PCR,Tr.J.ofBotany.21,265-268.
Berbef,L,Cokmus,C.•
A1aIan.
E.(2003).Characterization" StBphyIococcus . . - . by SOs-PAGE " _ CeII andextracelkJlarprotens.Microbiol72:1,42-47.
Coates,P.J.,dAtdame.A.J.,Kılan,G.,Kanı1o.H.O.•
s1&-m G.(1991).sin.,ıfied_ _i'"..,.,ıy;ngthe poıy.
merasec:tıaiı reactiontoI'OlAinelyfixedperafiıvaxsedion, J.Cin.Pathol,44:115-118.
~ ı. (1961). The ~ " _
mastitis.Vet.Record.73:1015-1018.
Devriese.
LA (1984). A_ied
system lo< _Stsphyb:occus
8Ureus
strarıs isoIaled from clfferenl:n
mal _ _
J
.
APPI.
Bact
eriol 56
.
215-220
.
Mastitisliİneklerden İzoleEdilen S.Aureus..•
subklinik mastitis vakalarından mikotik etkenlerin i
zo-lasyonu, identifikasyonu ve çeşitli antimikotiklere du-yar1 l lı kların ı ntesbiti.Veterinarium,11:1-2:25-31.
Hadimli, H.H., Ateş, M., Güler, L., Kav, K., Öncel, T. (2001). Mastitislisütineklerindenizole edilenStafilokokların beta-Iaktamaz aktiviteleri ve antibiyotiklere duyar1llıkları.
Vet.BiL. Derg.,17(4):21-25.
Hajek, V.,Marsalek, E (1971). The differentiation of pat-hogenicstaphylococciand a suggestion for their taxonomic
c1assification.Zentralbl.Bakteriol. Abt.i. Orig.A 217,176 -182.
Holmberg, O.(1974). PhagetypingofStaphylococcus au
-reusstrainsisolated in Sweden from bovine milk.Aeta Vet.
Scan.16:411-412.
Kapur,V.,Sischo,W.M.,Greer,R.S.,Whiltam,T.S.,Mus -ser, J. (1995). Molecular population genetic analysis of Staphylococcusaureus recovered from cows.J.Clin.Mic
-robiol.33:376-380.
Kloos, W.E , Schleifer, KH. (1981). The genus
staph-ylococcusin theprokaryotes:A handbook on habitat,
iso-lationandidentification of baeteria.Vols.1 and 2.
Lam,T.J.G.M., Lipman, L.JA, Schukken, Y.H., Gaastra,
W.,Brand,A.(1996).Epidemiological charaeteristics of bo
-vine clinical mastilis caused by Escherichiacoliand
Staph-ylococcus aureus studied by DNA fingerprinting. Am. J.
Vet. Res., 57:39-42.
Lipman,L.JA, de Nijs,A.,Lam,T.J.G.M., Rost, JA, van Dijk,L.,Schukken,Y.H.,Gaastra,W.(1996).Genotyping
by PCR of Staphylococcus aureus strains isolated from mammary glands of cows.Vet. Microbiol.48: 51-55.
Maniatis, R.; Fritsh, EF.; Sambrook, J. (1982). In
Mo-lecular Cloning:A laboratory Manual,Cold Spring Har
-bos,New York.
Maslow, J.N., Mulligan, M.E , Arbeit, R.D. (1993).
Mo-lecular epidemiology: application of contemporary tech-niquesto the typing of microorganisms.Clin. Infect. Dise.
17:153-164.
Malthews, KR., Kumar, S.J., O'Conner, SA, Harmon, R.J.,Pankey,J.W.,Fox, L.K., Oliver, S.P.(1994).Genomic fingerprints ofStaphylococcus aureus of bovine origin by polymerase chain reaetion- based DNA fingerprinting. Epi-demiol. Infect. 112:1
n
-186.Malthews, KR., Jayarao,B.M., Oliver, S.P. (1992). Plas-mid paltem Ana/ysis of Stsphylococcus Species isolated from bovine mammary secretions. J Dairy Sci. 75(12): 3318-23.
Miles,H.,Lesser, W.,Sears.P. (1992). The economic imp-Hcations of bioengineered mastitiscontrol. J.Dairy Sci. 75: 596-905.
Musser, J.,Kapur, V., 1992.Clonal analysis of methicillin resistant Stsphylococcus aureus strains from inter-continental sources: association of the mec gene with
di-vergent phylogenetic lineages implies disseminationby
ho-rizontal transfer and recombination.J.Clin.Microbiol.30, 2058-2063.
Myllys, V., Ridell,J., Björkoth, J., Biese, 1., Pyörala, S. (1997). Persistence in bovine mastilis of Stsphylococcus
aureus clones as assessed by randem amplified po
ly-morphic DNA analysis,ribotyping and biotyping.Vet.M
ic-robiol.51:245-251.
Nei,M.(1972).Geneticdistance between population.The
AmericanNaturalist,949,283-292.
Onasanya,A.,Mignouna, H.D.,Tholtappilly, G. (2003). Ge-netic fingerprinting and phylogenetic diversity of Stap
h-ylococcus sureusisolates from Nigeria.AfrieanJ.Biotech.
2:(8), 246-250.
Rişvanlı,A.,Kalkan,C. (2002).Ineklerde Stafilokokkal ma
s-titisler üzerineçalışma.,Vet. BiL.Derg.,3-4:51-56.
Saulnier, P., Boumeix, C., Prevost, G., Andremont, A.
(1993).Random amplified polymorphic DNAassayisless discriminatory than pulsed field gel electrophoresis for
typing strains of methicillin resistant Staphylococcus au
-reus.J.Ciin.Microbiol.31,982-985.
Selander,R. K,Musser,J.M.(1990).Populationgenetics
of bacterialpathogenesis.In:Iglewski,B.H.,Clark,V.L.,
eds.Molecular basis of baeterial pathogenesis.The bac
-teria,Vol.XI San Diego:AeademicPressIne,11-36. Tenover,EC.,Arbeit,R., Archer, G.,Biddle,J.,Byme,S., Goering,R.,Hancock,G.,Herbert,GA,Hill, B.,Hollis, R., Jarvis,W.R.,Kreiswirth,B., Eisner,W.,Maslow,J.,McDo
-ugal,L.K,Miller,J.M., Mulligan,M., Ptaller,MA (1994). Comparison of traditionaland molecular methodsof typing isolates of Staphylococcus aureus. J. Clin. Microbiol.
32:407-415.
van Belkum,A.,Kluytamans,van Leeuwen,W., Bax,R.,
Quint,W.,Peters,E.,Ruit,A.,Vandenbroucke-Grauls,C.,
van den Brule,A., Koelman,H. (1995).Multicenter eva
-Iuation of arbitrarily primed PCR for typing of Staph
-ylococcus sureusstrains.J.Clin. Microbiol.33:1537-1547.
Welsh,J.,McClelland,M. (1990). Fingerprinting genomes using PCR with arbitrary·primers. Nucleic AcidsRes.24:
7213-7218.
Whiltam T. S., (1995). Genetic population structure and pathogenetics of baeteria. In: Baumberg, S., Young,
J.P.w., Wellington, E. M. H., Saunders, J. R., eds. Po
-pulation genetics of baeteria.Cambridge:Cambridge Uni
-versity Press,45-217.
Williams, J.G.,Hanafey, M.K.,Rafaiski,JA,Tingey,S.V.
(1993). Genetic analysis using random amplified poly-morphic DNA markers. Methods Enzymol. 218705-740. Zschöck, M., Sommerhauser, J., Castaneda, H. (2000).
Relatedness of Staphylococcus aureus isolates from bo-vine mammary gland suffering from mastilis in single herd. J. Dair. Rese. 67:429-435.