Investigation of Salmonella serotype Enteritidis isolates by plasmid profile analysis and pulsed field gel electrophoresis

Salmonella serotip Enteritidis izolatlarının plazmid profil analizi ve “pulsed field” jel elektroforezi ile incelenmesi

EBRU US,Birsel ERDEM,FAZIL ALPER TEKELİ,Devran ÇERÇEKER,Begüm SARAN,Mehseti BAYRAMOVA,Fikret ŞAHİN

Abstract

In this study a total of 122 Salmonella serotype Enteritidis stock strains selected from the culture collection of Enterobacteriaceae Laboratory of Ankara University Faculty of Medicine, Department of Medical Microbiology, were investigated by plasmid profile analysis with the method defined by Kado and Liu and pulsed field gel electrophoresis (PFGE) according to World Health Organization protocols using SpeI and XbaI macrorestriction enzymes, for better understanding of the molecular epidemiology of S. Enteritidis. The study strains were selected from a collection of previously isolated epidemic (n= 13) and sporadic (n= 109) strains (103 stool, 16 blood and one each bile, urine and cerebrospinal fluid) obtained from 10 different cities after the year 2000. PFGE patterns were analyzed with Gene Directory software (Syngene, UK) and a similarity index was determined by using Dice coefficient and the unweighted pair group method with mathematical averaging (UPGMA). Plasmid-carrying 110 (90%) strains that harbored 1-4 plasmids with sizes ranging from 2.0 to 100 kb were separated into patterns more than 14 (p1-p14). A total of 85 (69.7%) isolates harbored the 57 kb plasmid solely or in combination with other plasmids. By PFGE, 11 distinct patterns were shown with each enzyme SpeI and XbaI. S. Enteritidis strains after digestion with macrorestriction enzyme SpeI generated 11 different PFGE patterns (A to K), whereas XbaI generated also 11 different PFGE patterns (a to k). PFGE pattern A consisted of 93 strains (76.2%) after digestion with macrorestriction enzyme SpeI, while PFGE pattern a consisted 53 (43.4%) and PFGE pattern b 42 strains (34.4%) after digestion with macrorestriction enzyme XbaI. Using two macrorestriction enzymes two PFGE cluster profiles Aa (50 strains, 40.9%) and Ab (42 strains, 34.4%) were found to be predominating among 17 different PFGE clusters. Our results confirmed the clonal nature of S. Enteritidis strains in Turkey. The use of two enzymes in PFGE analysis appeared to increase the discriminatory power of PFGE, leading to greater diversity among strains. PFGE analysis performed by SpeI and XbaI enzymes combined with plasmid profiling could be established as a useful tool for detection of genetic relationship between isolates.

Özet

Bu çalışmada, Salmonella serotip Enteritidis’in moleküler epidemiyolojisinin aydınlatılması amacıyla, Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, Enterobakteri Laboratuvarının kültür koleksiyonlarından seçilen 122 Salmonella Enteritidis suşu, Kado ve Liu yöntemine göre plazmid profil analizi (PPA) ile ve Dünya Sağlık Örgütü protokollerine göre, SpeI ve XbaI enzimleri kullanılarak “pulsed field” jel elektroforezi (PFGE) ile incelenmiştir. Çalışmaya dahil edilen suşlar, 2000 yılından sonra 10 farklı ildeki klinik mikrobiyoloji laboratuvarında, salgın (n= 13) ve sporadik (n= 109) olgulara ait klinik örneklerden (103 dışkı, 16 kan ve birer adet safra, idrar ve beyin omurilik sıvısı) izole edilen suşlardır. PFGE ile elde edilen bant sayı ve ilişkileri GeneDirectory (Syngene, İngiltere) jel analiz programı kullanılarak; küme analizi Dice benzerlik katsayısı ve UPGMA (Unweighted Pair Group Method Average) ilişki kuralı parametreleriyle değerlendirilmiştir. Çalışmada, plazmid taşıyan 110 (%90) suşun, büyüklükleri 2.0 ile 100 kb arasında değişen 1-4 plazmid taşımakta olduğu ve 14’ten fazla plazmid profili (p1-p14) gösterdiği belirlenmiştir. Seksen beş (%69.7) izolatın, 57 kb büyüklüğündeki plazmidi tek olarak ya da başka plazmidlerle birlikte bulundurduğu izlenmiştir. PFGE yönteminde SpeI ve XbaI enzimleri ile 11’er farklı PFGE modeli elde edilmiş; SpeI ile oluşan modeller A-K; XbaI ile oluşanlar a-k şeklinde adlandırılmıştır. SpeI ile model A’da 93 (%76.2) suşun; XbaI ile model a’da 53 (%43.4) ve model b’de 42 (%34.4) suşun kümelendiği belirlenmiştir. İki enzim birlikte değerlendirildiğinde ortaya çıkan 17 farklı PFGE kümesi içinde, suşların çoğunluğunun Aa (50 suş, %40.9) ve Ab (42 suş, %34.4) kümelerinde toplandığı görülmüştür. PFGE yönteminde SpeI ve XbaI enzimlerinin birlikte kullanılması ile ayırım gücünün arttığı belirlenmiş ve bulgularımız Türkiye’de dolaşımdaki S. Enteritidis izolatlarının çoğunluğunun benzer PFGE modelleri gösteren suşlar olduğunu ortaya çıkarmıştır. Bu nedenle S. Enteritidis suşlarının PFGE ile araştırılması durumunda, en azından plazmid profil analizi gibi bir başka yöntemle beraber uygulanması, izolatların ilişkilerini ortaya çıkarmak için daha yararlı olacaktır.