Cengiz Çavuşoğlu

Tüberkülozun
Moleküler Epidemiyolojisi
Prof. Dr. Cengiz ÇAVUŞOĞLU
Ege Üniversitesi Tıp Fakültesi
Tıbbi Mikrobiyoloji AD
Bornova, İZMİR
Tüberküloz (TB)
Robert Koch
Rudolf Virchow
24 Mart 1882 akşamı, Berlin Fizyoloji Derneği
Die Aetiologie der Tuberkulose
TB ve Konak Genetiği
• İkizler üzerine yapılan çalışmalarda tüberküloz hastalığının
genetik bir bileşeni olduğunu gösteren bulgular elde edilmiştir.
• Siyah ırkın hastalığa daha duyarlı olduğu ileri sürülmektedir.
John Keats
• Tedavi edilmeyen TB hastalarının
• ~ 1/3’ü 1 yıl içinde
• ~ 1/2’i 5 yıl içinde ölmektedir.
Frederic Chopin
• Beş yılda sağ kalanların
• ~%60’ında spontan remisyon görülmektedir.
• ~%40’ı basili çıkarmaya devam etmektedir.
E. Roosevelt
TB ve Konak Genetiği
Aimée Dubuc de Rivery
(Nakşidil Sultan)
II. Mahmut
Abdülmecit
• TB poligenik, kompleks bir hastalıktır.
• TB duyarlılığın genetik komponenti birçok gene dağılmış gibi görünmektedir.
• Bazı genlerdeki polimorfizmlerin TB’ye duyarlılıkla ilişkili olabilir.
• HLA
• HLAII DQB1*0503 artmış TB riskiyle ilişkili
• NRAMP1 (SLC11A1)
• MBL, VDR TLR 2, IFNG, IFNGR
• NOS2A, SP110, CCL2, CD209
TB, Konak Genetiği ve Çevre
Doğal seçilim sonucunda TB’ye dirençli insan
topluluğu oluşması
Yaşam koşullarındaki düzelme ve daha iyi
beslenme TB ölüm oranlarında azalmaya
yol açmıştır
TB ve Mikrobiyoma
Oksijen basıncı
pH
Isı
Besin yoğunluğu
Yaş
Doğum şekli
İmmünogenetik
Ağız hijyeni
Mukosiliyer temizleme
Aspirasyon
Çevre
İklim
Yaşanan yer
Ev hayvanları
• Sağlıklı mikrobiyoma doğal immün sistem ve
olgunlaşması için gereklidir
İlaçlar
Beslenme
Sigara
optimal T hücre alt grubu
• Bağırsak ve akciğer mukozası arasında bir ilişki olduğuna inanılmaktadır
• Bağırsak ve akciğer mukozası tek bir aerodijestif sistem gibi fonksiyon görüyor
olabilir
İnsan, Basil ve Evrim
İnsan, Basil ve Evrim
Mitokondriyal Havva
Tüberküloidal Havva
İnsan, Basil ve Evrim; Beijing ailesi
13.-15. yüzyılda
Cengiz Han döneminde
Moğol istilasıyla
İnsan, Basil ve Evrim; Beijing B0/W148 (Beijing kalashnikov)
•IS6110-RFLP
•Multipleks PCR
•Batı Sibirya’da ortaya çıktı
•1960’dan sonra Avrupa Rusya’sına yayıldı
•Orta Asya’da az
TB ve Bakteri Genetiği
• Beijing B0/W148
–Artmış virülans
–Artmış bulaşıcılık
–Daha yüksek oranda MDR/XDR
–Daha yüksek oranda ekstratorasik TB ile ilişkili
TB ve Bakteri Genetiği
•“Modern” veya “eski” suşlara maruz kalan bireyler arasında
bulaşma açısından bir fark yok
•“Modern” suşlarla enfekte olanlarda
–Aktif TB gelişme riski daha yüksek
–Virülans daha yüksek
–Latentlik ise daha kısa
•Avro-Amerikan hattında yer alan “modern” suşlar daha seyrek
olarak ekstrapulmoner TB’ye yol açıyor
Sistem Epidemiyolojisi
Moleküler epidemiyoloji
Hastalıkların
etiyolojisine,
dağılımına ve
önlenmesine etkisi olan
genetik veya
çevresel risk faktörlerini
moleküler düzeyde
araştıran bir bilim dalıdır
• Konak ve patojen çeşitliliğinin etkisini,
• İnsan demografisindeki sosyo ekonomisindeki değişimleri
• Çevresel faktörlerin tümünü birlikte göz önünde bulunduran
• Geniş çaplı, çok merkezli, prospektif boylamsal çalışmalara ihtiyaç vardır.
Yanıt bekleyen soru(lar)
• Bakterinin genotipi
• Bakterinin ilaç direnci
• Konağın HLA tipi
• Konağın etnik kökeni
• Konağın mikrobiyomu
• Konağın belirli genlerindeki gen polimorfizmleri
• Konağın inflamasyonla ilişkili miRNA ve mRNA ekspresyonları
• Konağın çevresel ve demografik özellikleri
• Konağın bağışıklık durumu
• ile enfeksiyonun şekli ve klinik seyri arasında bir ilişki var mı?
Genotiplendirme
•Spoligotiplendirme
•MIRU-VNTR
•IS6110-RFLP
• Spoligotiplendirme
A
B
C
1
2
3
4
5
777777477760771
777777477760771
400037777413771
400037777413771
000000004020771
• MIRU-VNTR
A
B
C
1
2
3
4
5
212512511332
212512511332
124325153225
124325153225
113326153222
• IS6110-RFLP
A
B
C
1
2
3
4
5
• A ve B cluster (küme) C bağımsız
• Kümeleşme oranı:
• Yüksek kümeleşme oranı
• Devam eden enfeksiyon zinciri, yeni bulaşma
• Gençlerde yüksek kümeleşme oranı
• Düşük kümeleşme oranı
• Eski enfeksiyonun reaktivasyonu
• Yaşlılarda düşük kümeleşme oranı
Ayırım gücü
• IS6110-RFLP ≥ 24 MIRU-VNTR > Spoligotiplendirme
• IS6110-RFLP ≈ 24 MIRU-VNTR + Spoligotiplendirme
Kolaylık
• Spoligotiplendirme > 24 MIRU-VNTR > IS6110-RFLP
PGG-temelli
LSP-temelli hatlar
SITVITWEB ailesi [hat (lineage), clade]
MIRU-VNTR plus ailesi
TbD1 deles.
(Sreevatsan,1997)
(Gagneux, 2006)
(Demay, 2012)
(Allix-Béguec, 2008)
(Brosch, 2002)
PGG1
Hat 5 (West-African-1)
AFRI-2
West-African-1
Hat 6 (West-African-2)
AFRI-1
West-African-2
Ancient
Hat 1 (Indo-Oecanic)
EAI3-IND, EAI2-Manilla, EAI1-SOM, EAI6-BGD1, EAI5
EAI
(Eski; Kadim)
Hat 2 (East-Asian)
Beijing
Beijing
Hat 3 (East-African Indian)
CAS1-Delhi
Delhi/CAS
T1 (53)
Ghana
LAM1, LAM3, LAM9, T5-RUS1
LAM
S
S
H1, H2 (2), H3 (50)
Haarlem
X1
X
LAM7-TUR
TUR
T2 (52, 125), T (78)
Uganda-I
T2 (135, 420)
LAM10-CAM
Uganda-II
Cameroon
H4 (35, 262)
Ural
H4 (127)
New-I
PGG2 ve PGG3
Hat 4 (Euro-American)
Modern
TB-Lineage: An online tool for classification and analysis of strains of Mycobacterium tuberculosis complex, Infection, Genetics and Evolution, 2012, 789–797
http://www.miru-vntrplus.org
Aktaş E, 2003-2005
B.Karadeniz (128 izolat)
1. 53; T1 (%22)
2. 41; LAM7-TUR (%14)
3. 50 ; H3 (% 8)
4. 42; LAM9 (%5)
5. 47; H1 (% 5)
Çavuşoğlu C, 2009-2013
Ege Bölgesi (330 izolat)
1. 53; T1 (%26)
2. 41; LAM7-TUR (%8)
3. 50 ; H3 (% 6)
4. 284; T1 (% 5)
5. 4; UNKNOWN (%3)
Kısa Ö, 2002-2005
Türkiye (114 izolat)
1. 53; T1 (%27)
2. 41; LAM7-TUR (%8)
3. 118; T1 (%7)
4. 50 ; H3 (% 5)
5. 42; LAM9 (%4)
SITVITWEB
1. 53; T1 (%19.4)
2. 41; LAM7-TUR; (%17.9)
3. 50; H3; (% 6.1)
4. 284; T1 (%5)
5. 4; UNKNOWN (%2.6)
Durmaz R, 2000-2004
D.Anadolu (145 izolat)
1. 41; LAM7-TUR (% 24)
2. 53; T1 (%23)
3. 284; T1 (%6)
4. 50; H3 (%6)
5. 62; H1(% 4)
1. 53; T1 (%25)
2. 41; LAM7-TUR (% 9)
3. 284; T1 (%7)
4. 7; T1 (%4)
5. 86; T(% 4)
Otlu B, 2001-2005
D.Anadolu (220 izolat)
Dirençli suşlar
Türkiye’de
Beijing suşu prevalansı %0.5-3.2
SITVITWEB
1. 53; T1 (%19.4)
2. 41; LAM7-TUR; (%17.9)
3. 50; H3; (% 6.1)
4. 284; T1 (%5)
5. 4; UNKNOWN (%2.6)
Türkiye’deki MDR suşlarının spoligotip dağılımları ile duyarlı suşların spoligotip
büyük oranda benzerlik gösteriyor
Dirençli suşlar
• İstanbul 2002-2005 n=4069
– Beijing genotipi prevalansı % 1.1 (46/4069)
• İstanbul 2002-2005 MDR n=510
– Beijing genotipi prevalansı %3.7 (19/510)
– Tüm suşların %12.5’i (510/4069) MDR
– Beijing suşlarının %41.3’ü (19/46) MDR
– 19 suşun 10’u eski Sovyetler Birliği ülke vatandaşı
Koksalan OK et al. JIUATLD 2006;10:469-72
• Beijing genotipinin tamamına yakını MDR
• Türkiye’deki Beijing genotipine ait suşlarda MDR oranı daha yüksek
1. 125 (%15.3)
2. 53; T1 (%14.8)
3. 34; S (% 8.6)
4. 47; H1 (%6.7)
5. 284; T1 (%5.7)
1. 1; Beijing (%41.9)
2. 52 (%8.6)
3. 53; T1 (% 6)
4. 1381 (%5.1)
5. 42; LAM9 (%3.4)
1. 53; T1 (%19.4)
2. 41; LAM7-TUR (%17.9)
3. 50; H3 (%6.1)
4. 284; T1 (%5)
5. 4; UNKNOWN (%2.6)
1. 1; Beijing (%21.3)
2. 602 (%7.7)
3. 1457 (% 5.5)
4. 53; T1 (%4.4)
5. 254 (%3.3)
1. 1; Beijing (%74.3)
2. 42; LAM9 (%5.7)
3. 35 (% 4.3)
4. 254 (%2.9)
5. 495; (%2.9)
1. 53; T1 (%19.4)
2. 41; LAM7-TUR; (%17.9)
3. 50; H3; (% 6.1)
4. 284; T1 (%5)
5. 4; UNKNOWN (%2.6)
S.ARABİSTAN
1. 53; T1 (%28.5)
2. 50; H3; (% 6.9)
3. 353 (%4.9)
4. 137; X2 (%4.2)
5. 59 (%3.5)
1. Delhi/CAS (%29.4)
2. EAI (%23.8)
3. Ghana (53; T1) (%13)
4. Haarlem (%8.6)
5. 1; Beijing (%4.7)
1. 309; CAS1/Delhi (%6.3)
2. 1144; T1 (%6.3)
3. 26; CAS1/Delhi (%4.4)
4. 3346; T1 (%4.1)
5. 25; CAS1/Delhi (%3.7)
1. 127 (%31.7)
2. 53; T1 (%7.2)
3. 1; Beijing (% 4.4)
4. 26; CAS1/Delhi; (%4.4)
5. 656 (%4.4)
• Molecular Epidemiology and Genotyping of Mycobacterium tuberculosis Isolated in Baghdad, BioMed Research International, 2014
• Tuberculosis Transmission among Immigrants and Autochthonous Populations of the Eastern Province of Saudi Arabia, PLOS ONE, 2013
Öneriler-1
• Ülkemize özgü (yerli) suşlar ayrıntılı olarak araştırılmalı
Öneriler-1
• Ülkemize özgü (yerli) suşlar ayrıntılı olarak araştırılmalı
Öneriler-1
• Ülkemize özgü (yerli) suşlar ayrıntılı olarak araştırılmalı
•
•
•
•
•
•
•
SIT 284
%3.3 Irak
%2.2 İran
%1.5 S.Arabistan
%3.5 Türkiye
%5.7 Bulgaristan
%2.8 Yunanistan
Öneriler-2
• Dışarıdan gelen (yabancı; allopatrik) suşlar ve yaratabilecekleri
potansiyel tehlikeler dikkatle izlenmeli
• Sosyal kaynaşma ve bir arada yaşama
bulaşmada önemli
– Almanya 451 MDR (2001)
• Beijing suşu % 58.3
– Almanya doğumlularda
• MDR %0.5, kümeleşme %20
– Eski Sovyet doğumlularda
• MDR %8.5, kümeleşme %65
– Alman populasyona bulaşma yok
Kubica T, Rüsch-Gerdes S, Niemann S. 2004. Int. J. Tuberc. Lung Dis. 8:1107–1113
http://www.pasteur-guadeloupe.fr
Öneriler-2
• Dışarıdan gelen (yabancı; allopatrik) suşlar ve yaratabilecekleri
potansiyel tehlikeler dikkatle izlenmeli
• Sosyal kaynaşma ve bir arada
yaşama bulaşmada önemli
– Ev hizmetlerinde çalışan Filipinli ve
Endonezyalılar
Hatlar
Suudi (%)
Göçmen (%)
– Hac ziyareti bulaşma için artmış risk
yaratıyor
Delhi/CAS
33.3
26.7
Ghana (53; T1)
14.3
12.7
– Genç
yaşlarda
yabancı
enfeksiyon oranı daha yüksek
EAI
13.3
30.9
Haarlem
11.4
6.7
Beijing
5.2
8.6
suşlarla
– Kümeleşme oranı <15 yaş %43.1, >60 yaş
%12.5
Tuberculosis Transmission among Immigrants and Autochthonous Populations of the Eastern Province of Saudi Arabia, PLOS ONE, 2013
Currrent trends of Mycobacterium tuberculosis molecular epidemiology in Saudi Arabia and associated demographical factors. Infect Genet Evol. 2013
Öneriler-2
• Dışarıdan gelen (yabancı; allopatrik) suşlar ve yaratabilecekleri
potansiyel tehlikeler dikkatle izlenmeli
• Hac ziyaretinden dönenler
• Göçler
– Irak
CAS1/Delhi
Beijing
LAM10-CAM
EAI
– Suriye
– Eski Sovyet Cumhuriyetleri
• Şu an için önemli bir sorun gibi görünmüyor
Beijing
Beijing B0/W148
Öneriler-3
• Hayvan tüberkülozu etkeni M.tuberculosis kompleks üyelerinin tüberküloz
epidemiyolojisindeki yeri belirlenmeli
– M.bovis
• EÜTF 2009-2014; 8 insan ve 4 hayvan izolatı
• Tümü SIT 685 (BOV)
• İstanbul; 47 insan izolatı (M.bovis + M.capra)
• 15 izolat SIT 685 (BOV) (Köksalan OK kişisel görüşme)
• Aşıya bağlı (M.bovis BCG) tüberkülozlar belirlenmeli
– EÜTF 2009-2014; 15 BCG bovis izolatı, 1 suş RIF dirençli
• Tüberküloz dışı mikobakteri enfeksiyonlarıyla ilgili veriler tutulmalı
Kaynaklar
1. Comas, I. ve Gagneux, S. 2011. “A role for systems epidemiology in tuberculosis research” Trends in Microbiology, 19(10), 492–500.
2. Coscolla, M. ve Gagneux, S. 2010. “Does M. tuberculosis genomic diversity explain disease diversity?” Drug Discovery Today Disease
Mechanisms, 7(1), e43-e59.
3. Çavuşoğlu C. 2013. “Tüberküloz”, Harrison’s Principles of Internal Medicine Türkçe, Çeviri Editörü: Biberoğlu K. İstanbul: Nobel Tıp
Kitabevleri Ltd. Şti.
4. Gagneux, S. 2012. “Host–pathogen coevolution in human”, Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological
sciences, 19, 367(1590), 850-9.
5. Moller, M., Wit, E., ve Hoal, E.G. 2010. “Past present and future directions in human genetic susceptibility to tuberculosis”. FEMS
Immunology and Medical Microbiology, 58, 3-26.
6. Portevin, D., Gagneux, S., Comas, I. ve Young D. 2011. “Human macrophage responses to clinical isolates from the Mycobacterium
tuberculosis complex discriminate between ancient and modern lineages”, PLoS Pathogens, 7(3), e1001307.
7. Winglee K, Eloe-Fadrosh E, Gupta S, Guo H, Fraser C, Bishai W. Aerosol Mycobacterium tuberculosis infection causes rapid loss of
diversity in gut microbiota. PLoS One. 2014 May 12;9(5):e97048. doi: 10.1371/journal.pone.0097048. eCollection 2014.
8. Biodiversity and Functional Genomics in the Human Microbiome. Trends Genet. 2013; 29 (1): 51-58.
9. Lung Microbiome for Clinicans. Annals ATS. 2014; 11 (1): 1008-116.
10. Microbes, Mutualistic Partnerships, Symbiosis, Dysbiosis. Turk J Immunol. 2014; 2 (3): 41-51.
11. Respiratory microbiota: addressing clinical questions, informing clinical practice. Thorax .2015; 70: 74-81.
12. The airway microbiome and disease. Chest. 2013, 144 (2): 632-637 Igor Mokrousov. Insights into the Origin, Emergence, and Current
Spread of a Successful Russian Clone of Mycobacterium tuberculosis Clin. Microbiol. Rev. 2013, 26: 342-360
13. Russian “successful” clone B0/W148 of Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype: multiplex PCR assay for rapid detection and global
screening. J. Clin. Microbiol. 2012, 50:3757–3759.
14. Igor Mokrousov, Ho Minh Ly, Tatiana Otten, et al. Origin and primary dispersal of the Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype: Clues
from human phylogeography. Genome Res. 2005 15: 1357-1364
15. Molecular Epidemiology of Tuberculosis: Current Insights, Clin Microbiol Rev, 658-685, 2006. Medical technologies in developing
countries: Issues of technology development, transfer, diffusion and use, Soc Sci Med, 769-781, 1989.
16. Comas I, Coscolla M, Luo T, Borrell S, Holt KE, Kato-Maeda M, Parkhill J, Malla B, Berg S, Thwaites G, Yeboah-Manu D, Bothamley G, Mei J,
Wei L, Bentley S, Harris SR, Niemann S, Diel R, Aseffa A, Gao Q, Young D, Gagneux S. Nat Genet. 2013 Oct;45(10):1176-82. doi:
10.1038/ng.2744. Epub 2013 Sep 1. Out-of-Africa migration and Neolithic coexpansion of Mycobacterium tuberculosis with modern
humans.
TEŞEKKÜRLER