Klinik örneklerden izole edilen aspergillus suşlarında ekstraselüler elastaz, asit proteinaz ve fosfolipaz enzim aktivitelerinin araştırılması

Abstract

IV ÖZET Aspergillus cinsi mantarlar, doğada yaygın olarak bulunan, çevresel karbon ve nitrojen döngüsünde önemli roller oynayan saprofitik filamentöz mantarlardır. Bu cins, tüm dünyada bulunma sıklığı açısından hava kaynaklı konidyumlara sahip mantarlar arasında en önde yer alanlardan birisidir. Aspergillus konidyumları atmosfere yayılmakta ve konidyum çapı 2-3 um kadar küçük olanlar insanlarda akciğer alveollerine dek ulaşabilmektedir. Çevresel taramalar, insanların bir gün içinde yüzlerce A. fumigatus konidyumu solumakta olduklarını ortaya koymaktadır. Solunan Aspergillus konidyumlan, sağlıklı bireylerde solunum yolu mukozal epitelinin silyer aktivitesi ve konak savunma mekanizmaları sayesinde elimine edilmektedir. Ancak, bağışıklık sistemi baskılanmış hastalarda olduğu gibi, konak savunma sistemlerinin işlevinde aksaklıkların oluşması durumunda Aspergillus cinsi mantarlar enfeksiyonlara neden olabilmektedir. Aspergillus türlerinin enfeksiyon oluşturabilmesi için, konak dokusuna tutunmasını ve dokuya penetrasyonunu sağlayabilecek özelliklere sahip olması gerekir. Aspergillus türlerinin sorumlu olduğu klinik tabloların patogenezini aydınlatabilmek amacıyla yapılmış olan çalışmalar sonucunda, sıcaklık toleransı, gelişme hızı, konidyum boyutu, adezinler, pigment oluşturma özelliği, toksik metabolitler ve ekstraselüler enzimler olası virulans faktörleri olarak belirlenmiştir. Konak hücre membranları protein ve fosfolipidlerden oluşmaktadır. Bu nedenle Aspergillus türlerinin proteinaz ve fosfolipaz aktivitesine sahip ekstraselüler enzimleri üzerinde önemle durulmaktadır. Bu çalışmada, klinik örneklerden izole edilen A. fumigatus, A. flavus ve A. niger suşlarında ekstraselüler elastaz, asit proteinaz ve fosfolipaz enzim aktiviteleri katı besiyerleri kullanılarak araştırılmış; suşların sahip olduğu enzimatik aktiviteler ile sorumlu oldukları klinik tablolar arasındaki ilişkiler ortaya konmuştur. Çalışmaya 45 A. fumigatus, 23 A. flavus ve 5 A. niger izolatı dahil edilmiştir. A. fumigatus izolatlarının 43'ünde (%95.6), A. flavus izolatlarının ise 19'unda (%82.6) `rose bengal-elastin agar` plaklarındaelastaz aktivitesi saptanırken, A. niger suşlarında elastaz aktivitesi izlenmemiştir. A. fumigatus suşlarının 20'sinde (%44.4) sığır serum albumin ağarda asit proteinaz enzim aktivitesi gözlenirken, A. flavus ve A. niger suşlarında asit proteinaz enzim aktivitesi saptanmamıştır. Yumurta sarılı agar plaklarında A. fumigatus ve A. niger suşlarının tümünün ekstraselüler fosfolipaz enzim aktivitesine sahip olduğu gözlenirken, A. flavus suşlarında fosfolipaz aktivitesi izlenmemiştir. Çalışmaya dahil edilen suşların sahip oldukları enzimatik aktiviteler ile sorumlu oldukları klinik tablolar arasındaki ilişkiler incelendiğinde, invaziv hastalık tablolarından sorumlu olan suşların elastaz aktivite indekslerinin yüksek olduğu, ancak yüksek elastaz aktivitesine sahip her susun invaziv hastalık tablosundan sorumlu olmadığı saptanmıştır. Bunun yanısıra, yüksek fosfolipaz aktivitesine sahip olan suşların invaziv hastalık tabloları ile ilişkili olduğu, ancak invaziv hastalık tablosundan sorumlu suşların tümünde yüksek fosfolipaz aktivitelerinin izlenemediği belirlenmiştir. Ayrıca, sadece A. fumigatus izolatlarının %44.4'ünde varlığı saptanan asit proteinaz enzim aktivitesi ile suşların izole edildiği hastalardaki klinik tablolar arasında anlamlı bir ilişki bulunmadığı sunucuna varılmıştır. Anahtar sözcükler: Aspergillus, elastaz, asit proteinaz, fosfolipaz, virulans faktörü. Destekleyen kurum: Hacettepe Üniversitesi Bilimsel Araştırmalar Birimi. Proje no: 04 D 09 101 002.

VI ABSTRACT Members of the genus Aspergillus are saprophytic filamentous fungi that play an essential role in recycling environmental carbon and nitrogen. Although this species is not the most prevalent fungus in the world, it is one of the most ubiquitous of those with airborne conidia. The conidia released into the atmosphere have a diameter small enough (2 to 3 jam) to reach the lung alveoli. Environmental surveys indicate that all humans will inhale at least several hundred A. fumigatus conidia per day. In healthy individuals they are eliminated efficiently by the innate immune response. However, Aspergillus species can cause infections in man who have impaired host defense mechanisms. To invade the host, Aspergillus species must be able to adhere to and penetrate the host tissues. Much work has concentrated on the search for virulence determinants that allow the establishment of the fungus within the host and heat tolerance, growth rate, conidium size, adhesins, pigment production, toxic metabolites and extracellular enzymes are thought to be putative virulence factors of Aspergillus species. Since host cell membranes are made up of lipids and proteins, extracellular enzymes of Aspergillus species may play an important role in the invasion of host tissues. In this study, the extracellular elastinolytic proteinase (elastase), acid proteinase and phospholipase enzyme activities of clinical isolates of A. fumigatus, A. flavus and A. niger were investigated on solid media and correlation between the enzymatic activities and invasiveness of the isolates were determined. Of 45 isolates of A. fumigatus examined, 43 (95.6%) produced elastase activity on `rose bengal-elastin agar` plates. The production of elastase was observed in 19 of 23 (82.6%) A. flavus isolates. Of 5 isolates of A. niger all were negative for elastase production. There were 20 (44.4%) isolates with acid proteinase enzyme activity among A. fumigatus strains, while acid proteinase enzyme activity was not detected in A. flavus and A. niger strains on bovine serum albumin agar plates. All isolates of A.vıı fumigatus and A. niger produced phospholipase tested on egg yolk agar plates, but no phospholipase activity was determined in A. flavus strains. Higher elastase activity indices were related to invasive diseases, but not all isolates showing high elastase activity indices were associated with invasive diseases. Moreover, high phospholipase producer strains were associated with invasive diseases, but not all isolates that caused invasive diseases showed high phospholipase activities. Besides, no correlation was established between acid proteinase activity and the existing clinical picture. Key words: Aspergillus, elastase, acid proteinase, phospholipase, virulence factor. Supported by: Hacettepe University Scientific Research Unit. Project no: 04 D 09 101 002.