A Comparison of Biosurfactant Production Between Clinical and Environmental Exophiala Isolates

Klinik ve Çevresel Exophiala İzolatlarında Biyosurfaktan Üretiminin Karşılaştırılması

Abstract

Black yeast in the genus Exophiala are able to grow in hydrocarbon-contaminated environments and are pathogenic in immunosuppressed hosts. The biosurfactant produced by Exophiala species may be associated with strain pathogenicity by changing the hydrophobicity. The aim of this study was to prove the hypothesis that biosurfactant production in Exophilia strains isolated from clinical samples is lower than the strains isolates from toxic (dishwasher and railway sleepers) environments. A total of 122 Exophiala isolates 108 environmental (isolated from 82 dishwashers and 36 railway sleepers) and 14 clinical isolates confirmed by molecular tests were included in the study. Biosurfactant activity was tested by the drop collapse method, in which the surface of a microtiter plate well was evaluated for the presence of a biosurfactant, and by the oil spreading technique on crude oil. An open source analyses program, ImageJ®, was used for crude oil spreading technique data. A clear surface zone that differs more than two standard deviations from the mean size was accepted as a positive result. Among the 122 Exophiala species, 11 (9.0%) and 10 (8.2%) strains showed biosurfactant activity by the drop collapse test and oil spreading method, respectively. An acceptable relation was found between the drop collapse test and oil spreading method (Cohen κ coefficient= 0.30). Despite the presence of isolates showing biosurfactant activity, no statistically significant difference was detected between Exophiala strains (p= 0.72). The biosurfactant levels of environmental isolates were higher than the isolates obtained from the patients (p= 0.03). The highest biosurfactant level was observed in one Exophiala phaeomuriformis strain isolated from a dishwasher. There was no difference between the biosurfactant levels of the dishwasher and railway sleeper isolates (p= 0.66). Biosurfactant production may be a more important determinant of virulence in Exophiala species than expected. In this study, biosurfactant activity was higher in environmental isolates compared to the clinical isolates. Consensus of multiple biosurfactant screening protocols may clarify why environmental Exophiala species are less virulent. Further studies should evaluate biosurfactant activity in additional clinical Exophiala isolates. The biosurfactant activity of more Exophiala isolates obtained from patients should be investigated with further planned studies.

Özet

Exophiala cinsi esmer mantarlar hidrokarbon ile kontamine ortamlarda kolonize olabilmekte ve bağışıklık sistemi baskılanmış insanlarda hastalık oluşturabilmektedirler. Exophiala türlerinde biyosurfaktan üretimi, değişen hücre hidrofobisitesinin, izolatların patojen hale dönüşmesiyle ilişkili olabilmektedir. Bu çalışma, klinik örneklerden elde edilen Exophiala izolatlarında biyosurfaktan üretiminin, toksik ortamlardan (bulaşık makinesi ve demiryolu traversleri) elde edilen çevresel izolatlara göre daha düşük olduğu hipotezini kanıtlamak amacıyla yapılmıştır. Çalışmada, moleküler yöntemlerle tanımlanmış, 108’i çevresel (82’si bulaşık makinesi, 36’sı demiryolu traversi) ve 14’ü klinik örneklerden elde edilen toplam 122 Exophiala izolatı incelenmiştir. Biyosurfaktan aktivitesi, biyosurfaktan varlığının göstergesi olarak mikrotitrasyon plağının yüzeyinde yağa damlatma testi ve ham petrol üzerine yağ yayılımı yöntemiyle araştırılmıştır. Ham petrol kullanılarak yapılan yağ yayılım testi verileri, bilgisayarda açık kaynak kodlu ImageJ programıyla değerlendirilmiştir. Test edilen izolatların tamamında +2 standart sapmadan daha yüksek ölçülen temiz yüzey alanı pozitif sonuç olarak kabul edilmiştir. Araştırma kapsamında incelenen 122 Exophiala izolatının 11 (%9.0)’i yağa damlatma yöntemiyle, 10 (%8.2)’u yağ yayılım testiyle biyosurfaktan aktivitesi göstermiştir. Yağa damlatma yöntemi ile yağ yayılım testleri arasında kabul edilebilir seviyede uyum saptanmıştır (Cohen κ değeri= 0.30). Biyosurfaktan aktivitesi gösteren izolatların varlığına rağmen, Exophiala türleri arasında istatistiksel olarak fark saptanmamıştır (p= 0.72). Çevresel izolatların biyosurfaktan düzeyleri hastalardan elde edilen izolatlardan daha yüksek bulunmuştur (p= 0.03). En yüksek biyosurfaktan aktivite düzeyi, bulaşık makinesinden izole edilen bir Exophiala phaeomuriformis izolatında görülmüştür. Bulaşık makinelerinden elde edilen izolatlar ile demiryolları traverslerinden elde edilen izolatlar arasında biyosurfaktan üretme düzeyleri bakımından fark saptanmamıştır (p= 0.66). Biyosurfaktan üretimi, Exophiala türlerinde virülansın beklenenden daha önemli bir göstergesi olabilir. Sunulan araştırmada, çevresel izolatlardaki biyosurfaktan aktivitesi, klinik örneklerden elde edilen izolatlardan daha yüksek bulunmuştur. Biyosurfaktan tarama protokolleri üzerinde anlaşmaya varılması, çevresel Exophiala izolatlarının neden daha az virülansa sahip oldukları hakkında yardımcı olabilir. Planlanacak ileri çalışmalarla, hastalardan elde edilen daha fazla sayıda Exophiala izolatının biyosurfaktan aktivitesi araştırılmalıdır.