Moghadam A, Nazarian S. Genotyping of Clinical Isolates of Salmonella enterica serovar Typhimurium from Medical Centers of Kerman Province Using ERIC-PCR Method. Qom Univ Med Sci J 2018; 12 (1) :44-53
URL:
http://journal.muq.ac.ir/article-1-1263-fa.html
مقدم ابوالفضل، نظریان شهرام. ژنوتایپینگ جدایههای بالینی سالمونلا انتریکا سرووار تایفی موریوم مراکز درمانی استان کرمان، با استفاده از روش ERIC-PCR. مجله دانشگاه علوم پزشکی قم. 1397; 12 (1) :44-53
URL: http://journal.muq.ac.ir/article-1-1263-fa.html
1- دانشگاه تهران
2- دانشگاه جامع امام حسین(ع) ، nazarian56@gmail.com
متن کامل [PDF 824 kb]
(1214 دریافت)
|
چکیده (HTML) (5471 مشاهده)
متن کامل: (1929 مشاهده)
مقدمه
سالمونلوز، یکی از مهمترین بیماریهای باکتریایی رودهای است که توسط گونههای سالمونلا ایجاد شده و در سرتاسر جهان میلیونها انسان و حیوان را درگیر میکند (1،2). گونه سالمونلا انتریکا دارای 6 زیرگونه شامل: سالمونلا آریزونا (arizonae)، انتریکا (Enterica)، دیآریزونا (Diarizonae)، سالامی (Salamae)، هوتنا (Houtenae) و ایندیکا (Indica) میباشد (3). در این میان، سالمونلا انتریکا سرووار تایفی موریوم عامل بروز سالمونلوز غیرحصبهای یا همان گاستروانتریت است. از ویژگیهای مهم این سرووار، توانایی آن در باقیماندن به شکل غیرقابل تکثیر و زنده به مدت طولانی در محیط و نمونههای غذایی است (4). استفاده نادرست از آنتیبیوتیکها منجر به گسترش مقاومت به داروهای ضدمیکروبی در انسان میشود. این مسئله باعث پیدایش سویههایی از سالمونلا انتریکا با مقاومت چندگانه شده است (3،4). بهمنظور نظارت مؤثر و کنترل
سالمونلا، داشتن اطلاعات دقیق در مورد گوناگونی ژنتیکی و تایپینگ سویههای مختلف این باکتری، ضروری است. مطالعات اولیه اپیدمیولوژیک با روشهای فنوتیپیک ازجمله سروتایپینگ، بیوتایپینگ و بررسی الگوهای مقاومت آنتیبیوتیکی انجام میشد. روشهای فنوتیپیک زمانبر و پرهزینه بوده و بههمین علت، دارای ارزش محدودی است و قدرت افتراقدهی بین سویههایی که ارتباط بسیار نزدیکی باهم دارند را ندارد (7-5). روشهای مولکولی برای شناسایی و طبقهبندی میکروبها، در مدت زمان کوتاهتر و با انعکاس روابط فیلوژنی بین جدایههای مختلف، میتواند آنها را در گروههای خاص قرار دهد. در حال حاضر از روشهای مولکولی متعددی برای بررسی و تفریق سویههای سالمونلا استفاده میشود. تایپینگ براساس
REP-PCR
(Repetitive Extragenic Elements) روشی معتبر، تکرارپذیر و سریع بوده و از قدرت تفکیک بالایی در میان جدایههای باکتریها برخوردار است (8). سه گروه از توالیهای تکرارشونده پراکنده در ژنوم باکتریها بهنامهای REP، BOX و ERIC در بررسی تنوع، شناسایی گونهها و زیرگونهها کاربرد داشته و استفاده از آنها رو به فزونی است. الگوی ژنومی بهدستآمده بهوسیله روشهای BOX-PCR، REP-PCR و ERIC-PCR برای جدایهها و پاتوارها، اختصاصی عمل کرده و تایپینگ حاصل از rep-PCR ابزار تشخیصی مناسبی بهمنظور گروهبندی، شناسایی و بررسی سیر تکاملی پاتوارها میباشد (9). توالیهای ERIC در واقع توالیهای 124-127bp هستند که واجد یک ناحیه معکوس تکرارشونده مرکزی حفاظتشده بوده و به شکل خارج ژنی در ژنوم باکتریهای رودهای قرار دارند. پرایمرهای مورد استفاده در ERIC-PCR، مکمل این توالیها میباشد و برای ژنوتایپینگ باکتریهای گرم منفی رودهای مانند گونههای سالمونلا بهکار میرود. این روش، یک روش ارزشمند و کارا جهت تایپینگ مولکولی سویههای مربوط به جنس سالمونلا ارزیابی شده است (12-10).
در مباحث اپیدمیولوژی، اهمیت تیپبندی سویههای میکروبی در بررسی کانون مشترک بیماری، بررسی انتشار عفونت از یک بیمار به بیمار دیگر، افتراق سویههای اندمیک از سویههای اپیدمیدهنده عوامل میکروبی، تعیین الگوی مقاومت و حساسیت آنتیبیوتیکی میباشد. در انتخاب روش یا روشهای تیپبندی باید به قدرت تیپبندی، تکرارپذیری، قدرت افتراقدهی، سادگی روش، وسعت کاربرد، سرعت انجام و سادگی تفسیر روش توجه کرد (13). روشهای تایپینگ مولکولی، ازجمله ERIC-PCR میتواند جهت مطالعات اپیدمیولوژیک بهمنظور بررسی منبع بروز آلودگی، تنوع ژنتیکی و ارتباط آن با پراکندگی جغرافیایی و مقاومت دارویی سویههای جداسازیشده، مورد استفاده قرار گیرد (14).
این پژوهش با هدف بررسی ژنوتایپینگ سویههای سالمونلا تایفی موریوم از منابع انسانی که میتواند در مطالعات اپیدمیولوژیک نقش مهمی داشته باشد، انجام شد تا از نتایج حاصله برای مطالعات و بررسیهای تکمیلی ژنوتاتیپی در آینده و اتخاذ سیاستهای پیشگیرانه و کنترلی مناسب استفاده گردد.
روش بررسی
در این مطالعه توصیفی (از بهمنماه سال 1393 تا مردادماه سال 1394)، 891 نمونه مدفوع و خون از بیماران مبتلا به اسهال حاد مراجعهکننده به مراکز درمانی و بیمارستانهای مختلف کرمان گرفته شد. نمونهها برای شناسایی جنس سالمونلا با روشهای استاندارد سرولوژی و باکتریولوژی در محیط راپاپورت واسیلیادیس (ساخت مرک آلمان) در مجاورت یخ به آزمایشگاه میکروبشناسی منتقل شدند. کشت اولیه و افتراقی بر روی نمونهها در محیطهای انتخابی مانند سالمونلا - شیگلا (SS) آگار، بیسموت سولفیت آگار، صورت گرفت. محیطهای کشت بهمدت 24 ساعت در دمای 37 درجه سانتیگراد انکوبه شدند. با تستهای بیوشیمیایی و محیطهای افتراقی مانند TSI، MR-VP، لیزین آیرون آگار، سیمون سیترات و اوره (ساخت مرک آلمان)، کلنیهای مشکوک به سالمونلا جداسازی و پس از انجام آزمونهای افتراقی مذکور، آزمونهای سروتایپینگ با آنتیسرمهای O و H انجام شد (15). واکنش آگلوتیناسیون بهعنوان واکنش مثبت ثبت گردید، سپس با استفاده از روشهای استاندارد باکتریولوژیک، باکتریها در محیط LB براث کشت داده شدند. بهمنظور استخراج DNA، از روش CTAB (CetylTrimethylAmmonium Bromide) استفاده شد. تککلنی از باکتریها انتخاب و به 5 میلیلیتر از محیط مایع LB منتقل گردید، سپس در دمای 37 درجه سانتیگراد و سرعت چرخش 150 دور در دقیقه تا رسیدن OD کشت سلولی به 7/0، نگهداری شد. رسوب حاصل از سانتریفوژ شامل 5/1 میلیلیتر از سوسپانسیون سلولی در 567 میکرولیتر بافر TE و 30 میکرولیتر از بافر SDS10% یکنواخت گردید. در ادامه، 3 میکرولیتر از آنزیم Proteinase K به آن اضافه و پس از بههم زدن بهمدت 1 ساعت در 37 درجه سانتیگراد نگهداری شد. به نمونه حاصل 100 میکرولیتر نمک NaCl 5 مولار و 80 میکرولیتر محلول CTAB/NaCl اضافه و بهمدت 15 دقیقه در 65 درجه سانتیگراد گرمادهی شد. حذف پروتئینها با افزودن فنل – کلروفرم - ایزو آمیل الکل (به نسبت 25/24/1) انجام گرفت. اسید نوکلئیک موجود در نمونه با استفاده از ایزوپروپانل و استات سدیم 3 مولار ترسیب داده شد. رسوب حاوی DNA بعد از شستوشو با اتانول 70%، در 20 میکرولیتربافر TE حل گردید. جهت حذف RNA، از RNase A (با غلظت 20 میلیگرم برمیلیلیتر) استفاده شد. برای اندازهگیری غلطت نمونههای استخراجشده، از دستگاه نانودراپ و طول موج 260 و 280 نانومتر استفاده
گردید. به این منظور، ابتدا دستگاه با الکل نانودراپ تمیز شد، سپس از آب مقطر یا بافر TE بهعنوان بافر شاهد برای صفر کردن دستگاه استفاده شد. یک میکرولیتر از نمونه استخراجشده بر روی دستگاه قرار گرفت و غلطت آن را در طول موج 260 و 280 نانومتر بررسی گردید.
جهت انجام واکنش PCR (طبق بررسیهای بهعملآمده و مرور مطالعات انجامشده قبلی توسط سایر محققین)، جفت پرایمرهای اختصاصی برای شناسایی سالمونلا تایفی موریوم انتخاب شدند (جدول شماره 1).
جهت اطمینان از عملکرد پرایمرهای مورد استفاده، با استفاده از نرمافزارOligo نسخه 5، برخی ویژگیهای پرایمرها مانند میزان GC، دمای Tm، احتمال تشکیل لوپ و جفتشدگی بررسی گردید. پرایمرها توسط شرکت سینا کلون سنتز شدند.
جهت اطمینان از صحت عملکرد PCR، از سالمونلا تیفی موریوم ATCC 14028 بهعنوان کنترل مثبت و از اسینتو باکتر بومانیATCC 19606 بهعنوان کنترل منفی استفاده شد. بهمنظور بهینهسازی روش PCR، مقادیر و غلظتهای مختلف MgCl2، dNTPs و DNA ژنومی، همچنین دماهای مختلف برای مرحله اتصال پرایمرها مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت، واکنش PCR در حجم نهایی 25 میکرولیتر شامل: بافر 2 میکرولیتر PCR (10X)، 2/0 میلیمول dNTPs، پرایمرها هرکدام 5/0 میکرومول و 1 واحد آنزیم Taq پلیمراز، 2 میلیمول MgCl2، 150 نانوگرم DNA الگو و 5/10 میکرولیتر آب مقطر استریل صورت گرفت.
واکنش PCR با 35 سیکل شامل: مرحله واسرشت در درجه حرارت 95 درجه سانتیگراد، بهمدت 40 ثانیه؛ مرحله اتصال پرایمر در درجه حرارت 56 درجه سانتیگراد، بهمدت 45 ثانیه؛ مرحله تکثیر در درجه حرارت 72 درجه سانتیگراد، بهمدت 1 دقیقه و در انتها مرحله تکثیر نهایی در دمای 72 درجه سانتیگراد بهمدت 10 دقیقه انجام شد.
6 میکرولیتر محصول PCR به همراه 1 میکرولیتر بافر 6X بر روی ژل آگارز 5/1% ساختهشده با بافر TAE 1X بارگذاری ، بهمدت 40 دقیقه در ولتاژ 120 ولت الکتروفورز گردید، سپس با رنگ اتیدیوم برماید، رنگآمیزی و در نهایت، زیر نور ماوراءبنفش مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه، سویههای شناساییشده سالمونلا تیفی موریوم با استفاده از آزمایش ERIC-PCR تایپینگ شدند. توالی پرایمرهای مورد استفاده برای این آزمایش طبق جدول شماره 1 بود.
آزمایش ERIC-PCR در حجم 25 میکرولیتر انجام شد که شامل: 1 میکرولیتر از هرکدام از پرایمرها (با غلظت 10 پیکومول برمیکرولیتر)، 10 میکرولیتر مسترمیکس Amplicon 2X، 4 میکرولیتر آب دیونیزه و 4 میکرولیتر DNA الگوی استخراجشده (150 نانوگرم) بود.
منبع
|
دمای اتصال (سانتیگراد)
|
طول قطعه (bp)
|
توالی پرایمر
|
توالی هدف
|
هدف
|
(26،25)
|
60
|
559
|
F:CGGTGTTGCCCAGGTTGGTAAT
R:ACTCTTGCTGGCGGTGCGACTT
|
Flic
|
شناسایی سالمونلا تایفی موریوم |
(27)
|
40
|
متغییر
|
F:ATGTAAGCTCCTGGGGATTCAC
R:AAGTAAGTGACTGGGGTGAGCG
|
ERIC region
|
ERIC-PCR |
واکنش PCR با 35 سیکل شامل: مرحله واسرشت در درجه حرارت 95 درجه سانتیگراد، بهمدت 40 ثانیه؛ مرحله اتصال پرایمر در درجه حرارت 40 درجه سانتیگراد، بهمدت 45 ثانیه؛ مرحله تکثیر در درجه حرارت 72 درجه سانتیگراد، بهمدت 2 دقیقه و در انتها مرحله تکثیر نهایی در دمای 72 درجه سانتیگراد بهمدت 10 دقیقه انجام شد. 6 میکرولیتر محصول PCR بر روی ژل آگارز 5/1% ساختهشده با بافر TAE 1X بارگذاری شد و بهمدت 40 دقیقه با ولتاژ 120 ولت الکتروفورز گردید، سپس با رنگ اتیدیوم برماید، رنگآمیزی و در نهایت، زیر نور ماوراءبنفش مورد بررسی قرار گرفت.
جدول شماره 1: مشخصات پرایمرهای استفادهشده
برای تجزیه و تحلیل نتایج آزمایش ERIC-PCR، از نرمافزار NTSYS استفاده گردید. مقایسه الگوهای ERIC-PCR به کمک نرمافزار NTSYS انجام شد؛ بدین صورت که وجود باند با عدد یک و عدم وجود باند با عدد صفر در یک ماتریکس کدگذاری شدند. ماتریکس ایجادشده با نرمافزار NTSYS تجزیه و تحلیل شد و دندوگرام (نشاندهنده تنوع ژنتیکی) با استفاده از ضریب تشابه جاکارد و استفاده از الگوریتم UPGMA رسم گردید.
قدرت تمایزی روش ERIC-PCR با استفاده از معادله Simpon's Index Diversity و براساس فرمول زیر به دست آمد.
در این فرمول:
N تعداد کل سویههای مورد مطالعه جهت روش ERIC-PCR؛
S تعداد تیپهای ژنتیکی محاسبهشده؛
nj تعداد سویههای متعلق به تیپ j.
جدول شماره 2: مشخصات ایزولههای سالمونلا انتریکا سرووار تایفی موریوم
شماره سویه |
نوع نمونه |
کلاستر |
شماره سویه |
نوع نمونه |
کلاستر |
شماره سویه |
نوع نمونه |
کلاستر |
1 |
مدفوع |
E14 |
17 |
مدفوع |
E13 |
33 |
مدفوع |
E15 |
2 |
خون |
E14 |
18 |
خون |
E14 |
34 |
مدفوع |
E15 |
3 |
مدفوع |
E14 |
19 |
مدفوع |
E13 |
35 |
مدفوع |
E10 |
4 |
خون |
E14 |
20 |
خون |
E14 |
36 |
مدفوع |
E10 |
5 |
مدفوع |
E11 |
21 |
مدفوع |
E14 |
37 |
مدفوع |
E2 |
6 |
مدفوع |
E11 |
22 |
مدفوع |
E14 |
38 |
مدفوع |
E9 |
7 |
مدفوع |
E14 |
23 |
مدفوع |
E14 |
39 |
مدفوع |
E9 |
8 |
مدفوع |
E4 |
24 |
خون |
E14 |
40 |
مدفوع |
E9 |
9 |
مدفوع |
E3 |
25 |
مدفوع |
E15 |
41 |
خون |
E14 |
10 |
مدفوع |
E3 |
26 |
مدفوع |
E15 |
42 |
مدفوع |
E2 |
11 |
مدفوع |
E3 |
27 |
مدفوع |
E15 |
43 |
مدفوع |
E2 |
12 |
مدفوع |
E7 |
28 |
مدفوع |
E15 |
44 |
مدفوع |
E6 |
13 |
مدفوع |
E13 |
29 |
مدفوع |
E15 |
45 |
مدفوع |
E5 |
14 |
مدفوع |
E12 |
30 |
مدفوع |
E15 |
46 |
مدفوع |
E5 |
15 |
مدفوع |
E13 |
31 |
مدفوع |
E15 |
47 |
مدفوع |
E1 |
16 |
خون |
E12 |
32 |
مدفوع |
E15 |
48 |
مدفوع |
E8 |
شماره سویه |
نوع نمونه |
کلاستر |
شماره سویه |
نوع نمونه |
کلاستر |
شماره سویه |
نوع نمونه |
کلاستر |
1 |
مدفوع |
E14 |
17 |
مدفوع |
E13 |
33 |
مدفوع |
E15 |
2 |
خون |
E14 |
18 |
خون |
E14 |
34 |
مدفوع |
E15 |
3 |
مدفوع |
E14 |
19 |
مدفوع |
E13 |
35 |
مدفوع |
E10 |
4 |
خون |
E14 |
20 |
خون |
E14 |
36 |
مدفوع |
E10 |
5 |
مدفوع |
E11 |
21 |
مدفوع |
E14 |
37 |
مدفوع |
E2 |
6 |
مدفوع |
E11 |
22 |
مدفوع |
E14 |
38 |
مدفوع |
E9 |
7 |
مدفوع |
E14 |
23 |
مدفوع |
E14 |
39 |
مدفوع |
E9 |
8 |
مدفوع |
E4 |
24 |
خون |
E14 |
40 |
مدفوع |
E9 |
9 |
مدفوع |
E3 |
25 |
مدفوع |
E15 |
41 |
خون |
E14 |
10 |
مدفوع |
E3 |
26 |
مدفوع |
E15 |
42 |
مدفوع |
E2 |
11 |
مدفوع |
E3 |
27 |
مدفوع |
E15 |
43 |
مدفوع |
E2 |
12 |
مدفوع |
E7 |
28 |
مدفوع |
E15 |
44 |
مدفوع |
E6 |
13 |
مدفوع |
E13 |
29 |
مدفوع |
E15 |
45 |
مدفوع |
E5 |
14 |
مدفوع |
E12 |
30 |
مدفوع |
E15 |
46 |
مدفوع |
E5 |
15 |
مدفوع |
E13 |
31 |
مدفوع |
E15 |
47 |
مدفوع |
E1 |
16 |
خون |
E12 |
32 |
مدفوع |
E15 |
48 |
مدفوع |
E8 |
یافتهها
در این پژوهش از مجموع 891 نمونه مدفوع و خون بیماران مبتلا به اسهال، 48 سویه مربوط به سالمونلا تیفی موریوم بود که بهمنظور تایپینگ مولکولی بررسی شدند.
میانگین سنی افراد تحت مطالعه، 55-15 سال تعیین شد که 25 مورد مرد و مابقی زن بودند. بهطورکلی در آنالیز شکلها و دندوگرام حاصل از آنها، تمامی سویهها در سطح تشابه 63% به 15 کلاستر مجزا قابلتمایز بودند؛ بهطوریکه در گروههای E1، E4، E6، E7 و E8 هرکدام یک ایزوله، در گروههای E5،E10، E11 و E12، 2 ایزوله؛ در گروههای E2،E3 و E9، 3 ایزوله؛ در گروههای E13، 4 ایزوله؛ در گروه E14؛ 12 ایزوله و در گروه E15، 10 ایزوله قرار گرفت (جدول شماره 2).