Mycobacterium avium kompleksa baktēriju daudzveidības salīdzinājums Latvijā atrastajos cilvēku un cūku izolātos

Abstract

Mycobacterium avium kompleksa (MAC) baktērijas dažkārt tiek izolētas no Latvijas plaušu slimniekiem kā fons tuberkulozes saslimšanām. Atšķirībā no tuberkulozes MAC slimnieku epidemioloģiskā izsekošana Latvijā netiek veikta. Tomēr literatūrā tiek minēts, ka kopīgs infekcijas avots var tikt atrasts vidē. Līdztekus tiek uzskatīts, ka oportūnistiskā patogēna Mycobacterium avium (M. avium) genotipi ir ārkārtīgi stabili vidē. Šie secinājumi ir izdarīti no MIRU-VNTR genotipēšanas – metodes, kuru salīdzinoši stipri ietekmē homoplāzijas efekti. Tomēr vēl jorojām MIRU-VNTR neaizstājama metode daudzu lēni augošu un monomorfisku mikroorganismu pētījumos. Kaut arī līdz šim nekad nav veikta izvērsta homoplāzijas efektu ietekme uz tuvradniecīgām MIRU-VNTR genotipu populācijām, šis rādītājs var būtiski ietekmēt genotipēšanas rezultātu interpretāciju. Šajā darbā ar IS 1245 RFLP un MIRU-VNTR genotipēšanu ir izpētīta MAC izolātu ģenētiskā daudzveidība starp 43 cūkās un cilvēkos izolētiem paraugiem, salīdzināta genotipu izplatība starp abām izolātu grupām un novērtēta iespēja Latvijā ieviest epidemioloģisku izsekošanu slimniekiem ar konstatētu MAC infekciju. Tāpat šajā darbā ir novērtēta MIRU-VNTR homoplāzijas saistība ar filoģenētiskās radniecības pakāpi, izmantojot teorētisko klonālās ekspansijas modeli, kas imitē M. avium MIRU-VNTR genotipu evolūciju. Šī pētījuma rezultāti liecina, ka pastāv augsta M. avium genotipu līdzības pakāpe starp laikā un telpā nodalītiem izolātiem, liecinot par iespējamu kopīgu infekcijas avotu. Klonālās ekspansijas simulācijās ir novērots, ka pastāv oscilācijas starp filoģenētiski tuvradniecīgiem genotipiem, kas ir jāņem vērā rezultātu interpretēšanā. Teorētisko rezultātu ticamību apstiprina arī sistemātiski analizēti literatūras dati un Latvijā iegūto eksperimentalo izolātu dati. Nākotnē ir jāievieš epidemioloģiskā informācija par pacientiem ar MAC infekcijām un jāveic genotipēšana pēc papildus marķieriem, lai noteiktu iespējamo infekcijas avotu plaušu slimību pacientu vidū gan starp cilvēkiem, gan starp cūku fermām. Šī pētījuma teorētiskie rezultāti ir jāņem vērā, interpretējot MIRU-VNTR genotipēšanas datus ne tikai globālu datu analīzē, bet arī ģeogrāfiski un laikā ierobežotos pētījumos.

Mycobacterium avium complex (MAC) bacteria get occasionally isolated from lung disease patients in Latvia. Unlike tuberculosis, no epidemiological follow-up is done for patients which are identified with non-tuberculous mycobacterial diseases. Despite of this, it has been reported in other studies that a common source of infection can be found in the environment. It is also estimated that genotypes of the Mycobacterium avium (M. avium) species are extremely stable in the environment. Nevertheless, genotyping by eight MIRU-VNTR loci is a useful tool for investigating the genetic diversity of these microorganisms. The major drawback of this method is considerable effect of homoplasy, which may compromise epidemical analysis in global scale. However, until now, no extensive investigation has been performed for clarifying the effects of homoplasy among closely related samples in local scale. The aim of this study consists of two parts. First - to investigate the genetic variability of MAC isolates from human and pig hosts in Latvia, to compare their epidemiological patterns and to evaluate opportunity of introducing epidemiological follow-ups, targeted to patients with MAC disease. Second - to evaluate the level of relatedness of the homoplasic MIRU-VNTR genotypes in a simulated population which mimics M. avium clonal expansion. The results of this study suggest that a common source of MAH infection can exist among patients in Latvia. Additional genotyping and information about patients is needed to further evaluate relatedness of isolates and to pinpoint the possible source of infection. It is observed from clonal expansion simulations that strong oscillations are observed in genotypes among recently diverged individuals. The credibility of these results is also confirmed by experimental results from MAC isolates in Latvia as well as the data from literature. The results of our study should be considered for evaluating credibility of MIRU-VNTR genotyping patterns not only in global scale, as believed before, but also for performing geographically restricted research.