The effect of Tween-80 on the differentiation of Trichophyton mentagrophytes and Trichophyton rubrum strains with FT-IR spectroscopy

Trichophyton mentagrophytes ve trichophyton rubrum kökenlerinin FT-IR spektroskopi ile ayrımında Tween-80 etkisi

ÇAĞRI ERGİN,MEHMET MACİT İLKİT,YAŞAR GÖK,AHMET HİLMİ ÇON,Mustafa Zafer ÖZEL,NİLGÜN KABAY,AYLİN DÖĞEN,YASEMİN BAYĞU

Abstract

Trichophyton mentagrophytes and Trichophyton rubrum, are two of the frequently identified dermatophyte species in routine microbiology laboratories. Although newer technologies may assist in species-level identification, direct application of these methods usually require improvement in order to obtain reliable identification of these species. Earlier data have shown that dermatophytes may be identified with FT-IR spectroscopy although there are some limitations. In particular, the organic bond ranges in FT-IR spectra showed more irregularity because of the eucaryotic complexity of the molds. In this study, Tween-80 which is an inorganic molecule, was added to the dermatophyte growth medium in order to investigate its effect on FT-IR spectroscopy analysis of dermatophytes. Nine reference dermatophyte strains [5 T.mentagrophytes complex (T.asteroides CBS 424.63, T.erinacei CBS 344.79, CBS 511.73, CBS 677.86, T.mentagrophytes CBS 110.65) and 4 T.rubrum complex strains with different morphotypes (T.fluviomuniense CBS 592.68, T.kuryangei CBS 422.67, T.raubitschekii CBS 102856, T.rubrum CBS 392.58)] were included in the study. All strains were cultured on Sabouraud glucose agar either with or without 1% Tween-80 for three weeks. After the incubation period, superficial scrapings from each dermatophyte colony were analyzed using FT-IR spectroscopy. All measurements were performed in transmission mode between 4400 and 400 cm−1. Numerous spectral window data were analyzed by principal component analysis and hierarchical cluste- ring was performed. The second derivations of spectral ranges revealed clear grouping of T.mentagrophytes complex and T.rubrum complex in association over five separate spectral ranges. The findings also showed that while all of the T.mentagrophytes strains contained lipid compounds in their mold structure after Tween-80 incubation (p< 0.025), T.rubrum strains did not. Based on these results, it was concluded that culture medium containing Tween-80 was sufficient to enable differentiation of T.mentagrophytes complex from T.rubrum complex by FT-IR spectroscopy. This effect might be attributed to the possible transfer of lipid compounds from culture to cell structure during growth. Further studies with the use of large number of reference strains and clinical isolates exposed to different environmental factors, such as antifungal agents and inorganic ions, are needed to support these data indicating favorable effect of Tween-80 on the differentiation of T.mentagrophytes and T.rubrum complexes by FT-IR spectroscopy.

Özet

Mikrobiyoloji laboratuvarlarında Trichophyton mentagrophytes ve Trichophyton rubrum en sık tanımlanan iki dermatofit türüdür. Her ne kadar yeni teknolojiler dermatofitlerin tür düzeyinde tanımlanmasına yardımcı olabiliyorsa da, bu yöntemlerin doğrudan uygulanmasında kabul edilebilir sonuçlar için geliştirilmelerine ihtiyaç vardır. FT-IR spektroskopisi ile yapılan önceki araştırmalar, bazı kısıtlılıklarının bulunmasıyla birlikte, bu yöntemin dermatofitlerin tanımlanmasında kullanılabileceğini göstermektedir. Küf mantarlarının ökaryotik karmaşık yapılarından dolayı özellikle FT-IR spektrumdaki organik bağ bölgesi oldukça düzensizlikler göstermektedir. Bu çalışmada, inorganik bir molekül olan Tween-80’in, dermato-fitlerin üreme ortamına ilave edilmesiyle, dermatofitlerin FT-IR spektroskopi analizine etkisi incelenmiştir. Çalışmada, toplam dokuz referans dermatofit kökeni [5 T.mentagrophytes kompleks (T.asteroides CBS 424.63, T.erinacei CBS 344.79, T.erinacei CBS 511.73, T.erinacei CBS 677.86, T.mentagrophytes CBS 110.65) ve farklı morfotipte 4 T.rubrum kompleks (T.fluviomuniense CBS 592.68, T.kuryangei CBS 422.67, T.raubitschekii CBS 102856, T.rubrum CBS 392.58)] incelenmiştir. Tüm kökenler %1 Tween-80 içeren ve içermeyen Sabouraud glukoz agarda üç hafta süreyle çoğaltılmış; inkübasyon sonunda, yüzeyden top- lanan her bir dermatofit kökeni FT-IR spektroskopisi ile incelenmiştir. Tüm ölçümler 4400 ile 400 cm−1 aralığında transmisyon modunda yapılmıştır. Çok sayıda spektral pencere bölgesi, temel bileşenler analizi ve hiyerarşik kümeleme ile incelenerek değerlendirilmiştir. T.mentagrophytes kompleks ve T.rubrum kompleks, beş farklı bölge spektrumlarının ikinci dereceden türevlerin birlikte değerlendirilmesiyle kolaylıkla ayrı olarak gruplandırılmıştır. Çalışmanın diğer bir bulgusu da, Tween-80 ile inkübasyon sonrasında tüm T.mentagrophytes kökenlerinin küf yapılarında lipid bağ bileşimlerinin saptanması olmuş (p= 0.025); bu bağlar T.rubrum kökenlerinde belirlenememiştir (p= 0.269). Sonuç olarak, T.mentagrophytes kompleks kökenlerinin T.rubrum kompleks kökenlerinden FT-IR spektroskopi ile ayrılabilmesi için, kültür ortamına Tween-80 eklenmesinin yeterli olduğu belirlenmiş; bunun nedeninin, kültür ortamından T.mentagrophytes kökenlerinin hücre yapısına geçen lipid bileşikler olduğu düşünülmüştür. Tween-80’in, T.mentagrophytes ve T.rubrum kompleks kökenlerinin FT-IR spektroskopi ile ayrımındaki bu olumlu etkisinin desteklenmesi için, gerek daha fazla sayıda referans köken, gerekse antifungal ilaçlar ve inorganik iyonlar gibi farklı çevresel etkenlerle karşılaşan klinik kökenler ile yapılacak ileri araştırmalara ihtiyaç duyulmaktadır.