Elazığ Yöresinde Pnömonili Sığır Akciğerlerinde Respiratorik Koronavirüs Viral Antijenlerinin İmmunohistokimya ve Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PCR) ile Belirlenmesi
Volume 37, Issue 3
October 2023 · Pages 217-221
Elazığ Yöresinde Pnömonili Sığır Akciğerlerinde Respiratorik Koronavirüs Viral Antijenlerinin İmmunohistokimya ve Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PCR) ile Belirlenmesi
Determination of Respiratory Coronavirus Viral Antigens by Immunohistochemistry and Polymerase Chain Reaction (PCR) in Cattle Lungs with Pneumonia in Elazığ Region
Songül ÇERİBAŞI1, Hasan ABAYLI2, Ali Osman ÇERİBAŞI1, Kezban ŞAHNA2
2Fırat Üniversitesi, Veteriner Fakültesi, Viroloji Ana Bilim Dalı, Elazığ, TÜRKİYE
Bu çalışmada Elazığ bölgesindeki sığırlardan alınan pnömonili akciğer örneklerinde histopatolojik, immunohistokimyasal ve Reverz transkriptaz-polimeraz zincir reaksiyonu (RT-PCR) yöntemleriyle Sığır Koronavirüs (BCoV)’un varlığı ve yaygınlığının tespiti amaçlanmıştır. Makroskobik olarak pnömoni bulgusu gösteren 363 adet sığır akciğerlerinden alınan doku örnekleri histopatolojik olarak incelendi. Mikroskobik olarak intersitisyel pnömoni tespit edilen akciğerlerde; interalveoler septumlarda kalınlaşma, mononüklear hücre infiltrasyonu, bronş epitelinde deskuamasyon, bronşiyoalveolar lenfoid doku (BALT) hiperplazisi, bronşiolitis obliterans ve sinsityal hücre formasyonları kaydedildi. İntersitisyel pnömoni olarak değerlendirilen akciğerlere immunohistokimyasal ve PCR analizleri uygulandı. İmmunohistokimyasal olarak BCoV viral antijenlerine 24 akciğerde rastlandı. Viral antijenlere bağlı spesifik boyanma daha yoğun olarak bronş ve bronşiyol epitelinde, peribronşiyoalveolar lenfoid dokuda, daha az olmak üzere ise intersitisyel bölgedeki mononüklear hücrelerde, interalveolar boşluktaki makrofaj ve sinsityal hücrelerde ve bronşiyol lümenindeki hücresel eksudatta tespit edildi. Yine sadece intersitisyel pnömoni örneklerinde gerçekleştirilen PCR analizlerinde klinik örneklere ait amplikonlarda pozitiflik saptanmadı. Her reaksiyonda BCoV pozitif kontrollerine ait amplikonlarda beklenen büyüklükte DNA fragmentleri görüldü (406 bç uzunlukta).
In this study, it was aimed to determine the presence and prevalence of Bovine Corona Virus (BCoV) by histopathological, immunohistochemical and Reverse-transcription-polymerase chain reaction (PCR) methods in the lung samples with pneumonia taken from cattle in the Elazig region. Tissue samples taken from 363 cattle lungs showing signs of pneumonia macroscopically were examined histopathologically. In the lungs with microscopic interstitial pneumonia; Thickening of the interalveolar septum, mononuclear cell infiltration, desquamation of the bronchial epithelium, bronchioalveolar lymphoid tissue (BALT) hyperplasia, bronchiolitis obliterans and syncytial cell formations were recorded. Immunohistochemical and PCR analyzes were performed on the lungs that were evaluated as interstitial pneumonia. Immunohistochemically, BCoV viral antigens were detected in 24 lungs. Specific staining due to viral antigens was detected more intensely in the bronchi and bronchiolar epithelium, peribronchioalveolar lymphoid tissue, and to a lesser extent in mononuclear cells in the interstitial region, macrophage and syncytial cells in the interalveolar space, and cellular exudate in the bronchiolar lumen. No positivity was detected in the amplicons of clinical samples in PCR analyzes performed only on interstitial pneumonia samples. DNA fragments of the expected size (406 bp in length) were seen in the amplicons of the BCoV positive controls in each reaction.
Introduction
Sığır koronavirüsü (BCoV), Coronaviridae ailesinde yer alan bir lipid zarfa sahip, tek sarmallı, pozitif duyarlı ve en büyük RNA genomuna sahip bir patojendir[1]. BCoV’un fekal-oral ve solunum yoluyla bulaştığı, buzağılarda diyare, sığırlarda hemorajik ishal ile karakterize kış dizanterisi ve özellikle çeşitli yaş grubu besi sığırlarında solunum yolu enfeksiyonları şeklinde 3 farklı sendromdan sorumlu olduğu bildirilmiştir[2,3]. Son yıllarda insan ve hayvanlarda (yarasa, misk kedisi, rakun köpeği) enterik ve respiratorik enfeksiyonlarla ilişkili şiddetli akut solunum sendromu (SARS‐CoV‐2) ve Orta Doğu respiratorik sendromlarına (MERS) neden olan yeni korona virüs tipleri keşfedilmiştir[4-6].Solunum sisteminde BCoV ilk defa 1993 yılında izole edilmiş ve nakil sonrası ortaya çıktığı bildirilmiştir[3,7]. BCoV'lar, enfekte sürülerde taşıyıcı hayvanların varlığı nedeniyle dünya genelinde yüksek bir prevalansa sahiptir [8,9]. BCoV üst solunum sistemi, akciğer ve bağırsak epitelini enfekte ederek, enterik form fekal-oral yolla, respiratorik form solunum yolu ile bulaşmaktadır[10-14]. Ek olarak, BCoV besi sığırlarında düşük büyüme performansına, Sığırların respiratorik hastalık kompleksi (BRDC) ile buzağılarda ölüme bağlı önemli ekonomik kayıplara ve hayvan refahının azalmasına neden olur[2,3,8,15]. Koronovirüs enfeksiyonlarında klinik olarak; ateş, ishal, rinitis, dispne, anoreksi, öksürük ve süt veriminde azalma bildirilmiştir[12,13,16,17]. BCoV ile enfekte sığırlarda makroskobik olarak kranial akciğer loblarında konsolidasyon, fibrinli plöritis ile trakea mukozasında peteşiyal kanama ve mukopurulent eksudat meydana geldiği saptanmıştır[18]. Mikroskobik olarak BCoV’ün solunum yollarında; trake epitelinde nekroz ve deskuamasyon, akciğerde bronşioler mononükleer hücre infiltrasyonu, BALT hiperplazisi, bronş ve bronşiol epitelinde nekroz ile karakterize intersitisyel veya fibrinonekrotizan pnömoni oluşumuna öncülük ettiği ortaya konmuştur [3,18-21].
Elazığ yöresindeki sığırlarda pnömoniye neden olan BCoV’e yönelik daha önceden yapılmış serolojik, immunohistokimyasal (IHC) ve PCR temelli bir çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışma ile Elazığ yöresindeki sığır pnömonilerinde BCoV’lerin tespiti, yaygınlığı ve bu etkenin rol oynadığı pnömonilerde histopatolojik, immunmohistokimyasal ve PCR bulguların ortaya konulması amaçlanmıştır.
Material and Method
Araştırma ve Yayın Etiği: Fırat Üniversitesi Hayvan Deneyleri Yerel Etik Kurulu Başkanlığı tarafından 04/01/2017 tarih ve Karar No:01 ile çalışmanın mezbaha materyali ve ölü hayvan dokusu ile çalışıldığı için Etik Kurul Onayı almasına gerek olmadığı bildirilmiştir.Elazığ bölgesinde yerel bir mezbahadan toplanılan 2054 sığır akciğeri incelendi. Makroskobik incelemede pnömoni bulgusu gösteren 363 adet sığır akciğerinden alınan doku örnekleri 2 parçaya ayrılarak bir kısmı histopatolojik ve immünohistokimyasal inceleme için tespit solüsyonuna alındı; diğer kısmı ise PCR analizleri için -80⁰C dondurucuda depolandı. Yüzde 10’luk tamponlu formaldehitte tespit edilen dokulardan parafin bloklar hazırlanarak, 5 mikron kalınlığında alınan kesitler Hematoksilen-Eosin yöntemi ile boyandı. Kesitler ışık mikroskobunda incelenerek histopatolojik bulgulara göre; intersitisyel, fibrinli, kataral-purulent ve granulomatöz olarak sınıflandırıldı. Sınıflandırma sonunda sadece intersitisyel pnömoni olarak değerlendirilen akciğerlere viral antijenlerin tespiti amacıyla RT-PCR deneyleri ve immunohistokimyasal boyama yapıldı.
İmmunohistokimyasal (IHC) Yöntem: IHC boyamada Avidin-Biotin Peroksidaz Kompleks (ABC) metodu, ilgili firmanın yöntemine göre uygulandı (Ultravision Detection System, Antipolyvalent, HRP/DAB, Thermo Sciencific, Cat No: TP-015-HD) . Parafin kesitler polylisinli lamlara alındıktan sonra 1 gece oda ısısında kurutan kesitler ksilol ve alkol serilerinden geçirilerek deparafinize ve dehidre edildi. Antijenik reseptörlerin açığa çıkarılması için 0.01 M sodyum sitrat içerisinde 20 dk inkube edilerek daha sonra PBS ile yıkanıp endojen peroksidaz aktivitesini engellemek için metil alkol ile hazırlanan %3 hidrojen peroksit içerisinde 10 dk inkübasyona bırakıldı. Nonspesifik bağlanmaları engellemek amacıyla %1 normal keçi serumunda 1 saat bekletildi. Ardından kesitler; üretici firma prosedürüne göre PBS ile anılan primer antikor (Monoklonal Mouse Bovine Korona virüs antikoru, Katalog No: BC6-4A, RTI Reagents) ile 1 gece süre ile 4⁰C’de inkübe edildi. Tekrar PBS’de yıkanan kesitler Biotinlenmiş sekonder antikor (Thermo Sciencific, Cat No: TP-015-BN) damlatılarak 10 dk sürede bekletildi. Ardından dokular PBS ile yıkanarak ve Streptavidin peroksidaz (Thermo Sciencific, Cat No: TS-015-HR) ile 10 dk süre ile muamele edildi. Renk ortaya çıkarıcı substrat olarak DAB (3,3'-Diaminobenzidine) (Thermo Sciencific, Cat No: TA-001-HCX) kullanıldı. Bu solüsyon kesitler üstüne uygulandıktan sonra renk değişikliği oluşmaya başladığı anda reaksiyon durdurularak, Mayer Hematoksilen ile 2 dk boyandıktan sonra alkol ve ksilol serilerinden geçirilerek entellan ile lamel kapatılarak ışık mikroskobunda incelendi.
RT-PCR Bulgularının Değerlendirilmesi: Örnekler: Histopatolojik olarak interstisyel pnömoni olarak değerlendirilen akciğer doku örneklerinde BCoV nükleik asitleri reverz transkriptaz-PCR yöntemi ile araştırıldı
RNA Ekstraksiyonu: Dokularından RNA ekstraksiyonu yapmak için Invitrogen doku RNA Ekstraksiyon kiti TRIzol (Katalog no: 15596026, Thermo Fisher, MA, ABD) kullanıldı ve kitin talimatı doğrultusunda RNA izolasyonları gerçekleştirildi.
Viral RNA’lardan komplementer DNA (cDNA) elde etmek amacıyla RevertAid First Strand cDNA kiti (Thermo Scientific, Almanya) kullanıldı ve üretici firmanın önerdiği şekilde yapıldı.
RT-PCR: BCoV için Cho ve ark.[2]’nın bildirdiği primerler ve yöntem, kullanılarak gerçekleştirildi (Tablo 1). PCR sonrası elde edilen ürünler agaroz jel elektroforez işlemine tabi tutulup UV ışık altında 406 bp büyüklüğündeki bantlar BCoV pozitif olarak değerlendirildi.
IHC ile intersitisyel pnömoni olarak değerlendirilen 159 akciğer dokusundan; BCoV viral antijenlerine 24 (%15) akciğerde rastlandı. Viral antijenlerin genellikle lezyonlu alanlarda bulunduğu dikkati çekti. Viral antijenlere bağlı spesifik boyanma daha yoğun olarak bronş ve bronşiyol epiteli ile peribronşiyoler lenfoid dokuda dikkati çekti (Şekil 2A). Daha az olarak ise intersitisyel bölgedeki mononüklear hücrelerde, alveolar makrofaj ve bronşiyol lümenindeki hücresel eksudatta tespit edildi (Şekil 2B). Perivasküler mononüklear hücre infiltrasyonları ile bronşiyal bez epitelinde immunopozitivite mevcuttu. Ayrıca bronşiyol ve alveol lümenlerindeki sinsityal hücrelerde de pozitif boyanmalara rastlandı (Şekil 2C). Hafif şiddette BCoV pozitifliğine ise bronşa ait kıkırdak dokuda dikkati çekti.
İntersitisyel pnömoni örneklerinde gerçekleştirilen PCR analizlerinde doku kesitlerinden antijenik deteksiyon testlerinin yapılması sonrasında, BCoV antijeni taşıyan dokulardan TRIzol (Thermo Fisher, MA, ABD) reagent ile kitin talimatı doğrultusunda RNA izolasyonları gerçekleştirildi. Elde edilen RNA spektrofotometrede miktarlanarak BCov spesifik primerleri ile One Step RT-PCR master miksi (Qiagen, Hilden, Almanya) içeren RT-PCR karışımında templeyt olarak kullanıldı. Deney için ısı protokolleri referansta belirtildiği gibiydi. Fırat Üniversitesi Veteriner Fakültesi Viroloji Anabilim Dalındaki pozitif kontroller ve negatif kontroller (templeytsiz PCR miks) RT-PCR aşamasında çalışmaya dahil edildi. Agaroz jel elektroforez aşamasında 100 bp DNA merdiveni (NEB, MA, ABD) ile eş zamanlı koşturulan klinik örneklere ait amplikonlarda pozitiflik saptanmadı. Her reaksiyonda BCoV pozitif kontrollerine ait amplikonlarda beklenen büyüklükte DNA fragmentleri görüldü (406 bç uzunlukta).
Histopatolojik olarak BCoV’ün; akciğerde bronşioler mononükleer hücre infiltrasyonu, bronş ve bronşiol epitelinde nekroz, sinsityal hücre formasyonları ile karakterize intersitisyel pnömoni oluşumuna öncülük ettiği, daha önce yapılan doğal ve deneysel çalışmalarda ortaya konmuştur[3,18,22,30]. Sunulan çalışmada da akciğerde benzer histolojik lezyonlara rastlanılmıştır. BRDC’nin meydana gelmesinde solunum yolunu etkileyen birden fazla virüs ve bakteriyel patojenin katkıda bulunduğu; bu sendrom için ayırıcı tanının gerekli olduğu vurgulanmıştır[7]. Sığırlarda solunum yolunu etkileyen parainfluenza tip 3, respiratorik sinsityal virüs, herpes virüs tip 1, adeno virüs gibi viral enfeksiyonlarda[31] ve insanlarda SARS‐CoV‐2 ilişkili pnömonilerde akciğerde inklüzyon cisimcikleri tespit edilmiş[5], ancak sığırlarda BCoV etiyolojili pnömoni olgularında[32] ve sunulan çalışmada inklüzyon cisimciklerine rastlanmamıştır. Bu durum solunum yolunu etkileyen diğer viral ajanlarla BCoV kaynaklı pnömonilerin ayırıcı teşhisinde kullanılabilecek bir kriter olarak değerlendirilebilir.
Daha önceki çalışmalarda; BCoV ilişkili pnömonilerde IHC olarak viral antijenlere trake, bronş, bronşiyol ve alveol epitelinde, nazal, trake ve akciğer lümenine dökülmüş dejeneratif ve nekrotik epitelde rastlanmıştır [13,19,20,32,33]. Sunulan çalışmada da IHC ile akciğer dokusunda viral antijenlere önceki çalışmalara benzer dağılım gözlenmiş; ek olarak ise peribronşiyoler lenfoid doku, bronş bez epiteli, peribroşiyal kıkırdak doku ve sinsityal hücrelerde pozitiflik tespit edilmiştir.
Sonuç olarak, Elazığ yöresindeki sığırlarda pnömoni oluşumunda BCoV antijeni varlığının göz ardı edilemeyecek kadar yüksek oranda olduğu belirlenmiş ve özellikle besi sığırlarında BRDC’e göre alınacak koruma ve tedavi tedbirleri içerisinde bu viral ajana da yer verilmesinin gerekli olduğu düşünülmüştür. Özellikle sığırlarda çok etkenli BRDC durumlarında RT-PCR yöntemi ile RNA virüs antijenlerinin ortaya konulmasındaki güçlükler göz önüne alındığında, immunohistokimyasal yöntemin BCoV ilişkili pnömonilerin teşhisinde geçerli bir metot olarak kullanılabileceği kanaatine varılmıştır.
Results
Makroskobik olarak pnömoni bulgusu gösteren 363 adet sığır akciğerinden alınan doku örnekleri ışık mikroskobunda incelenerek histopatolojik bulgulara göre; 159 intersitisyel (%43.80), 96 fibrinli (%26.45), 87 kataral-purulent (%23.97) ve 21’i granülomatöz (%5.78) olmak üzere sınıflandırıldı. İntersitisyel pnömonilerde interalveoler septumlarda kalınlaşma (Şekil 1A), mononüklear hücre infiltrasyonu, bronş epitelinde deskuamasyon, bronşiyoalveolar lenfoid doku (BALT) hiperplazisi, bronşiolitis obliterans genel histopatolojik değişimler olarak kaydedildi (Şekil 1B). Plöritisin eşlik ettiği pnömonilerde; alveol lümenlerinin yulaf hücreleri ve fibrinli eksudat ile dolu olduğu dikkati çekti. Kronik intersitisyel pnömoni olgularında ise alveol lümenlerinde nötrofil, alveoler makrofaj ve mononüklear hücre infiltrasyonu mevcuttu. Birkaç olguda ise bronşiyol ve alveolar boşluklarda sinsityal hücre formasyonları dikkati çekti (Şekil 1C).

Discussion
Bu çalışma ile Elazığ ilindeki sığır pnömonilerinde BCoV’un varlığı ve yaygınlığı IHC ve RT-PCR yöntemleri kullanılarak araştırılmıştır. BCoV enfeksiyonları enfekte hayvan dokularında, sekresyonlarında veya dışkılarında enfektif virüs, viral antijen veya viral RNA saptanarak teşhis edildiği vurgulanmıştır[12]. BCoV ile ilişkili sindirim sistemi enfeksiyonlarında dışkı numunelerinde teşhis amacıyla en duyarlı test yöntemi RT-PCR olarak bildirilmiştir[7]. Solunum ve bağırsak dokularında viral antijenlerin tespiti amacıyla BCoV hiperimmün serumu ya da monoklonal antikorlar kullanılarak immünoflöresan veya IHC boyama yapılmaktadır[19]. Koronavirüslerin sindirim sistemine olan etkilerinin incelendiği birçok çalışma bulunmakla birlikte, IHC[19,20] ve immünofloresan[9,19,22] yöntemlerle virüsun solunum sisteminde yerleşimi gösteren çalışmalar sınırlıdır. BCoV’un sığır popülasyonlarında yüksek seropozitiflik düzeyleriyle (%82-90) seyrettiği bilinmektedir[23,24]. Ülkemizde sığırlarda BCoV enfeksiyonlarının varlığı farklı analizlerle daha önceden birçok çalışma ile ortaya konmuştur [12,25-29]. Sığırlarda BCoV seroprevalansı %4.4-100 arasında saptanırken[12,25-29], Diyarbakır ilinde 433 sığır üzerinde gerçekleştirilen bir çalışmada BCoV seropozitifliği %75.5 olarak tespit edilmiştir[24]. Sunulan çalışmada 159 intersitisyel pnömonili akciğer dokusunda %15 oranında IHC olarak BCoV antijenleri tespit edilmiştir. Diğer taraftan sığır akciğer örneklerinde RT-PCR ile yapılan virolojik analizlerde pozitif sonuç bulunamamıştır. Bu durum örneklenen hayvanlar arasında BCoV ilişkin viremi safhasında akut bir enfeksiyonun bulunmadığına yorumlanmıştır. Akut geçici doğal BCoV enfeksiyonlarında örneklerin hastalığın başlangıcında veya hemen sonrasında alınması gerektiği vurgulanmıştır[2,3]. Ek olarak Erzurum bölgesinde pnömonili sığırlardan alınan akciğer doku örneklerinde RT-PCR ile pozitiflik tespit edilmezken, nazal swab örneklerinde ise %20.4 oranında pozitiflik tespit edilmiştir[27].Tables
References
- Salmonella Isolation in Fish Obtained From Various Water Sources in Elazığ and Its Vicinity, and PCR Confirmation
- ELAZIĞ VE ÇEVRESİNDEKİ ÇEŞİTLİ SU KAYNAKLARINDAN TEMİN EDİLEN BALIKLARDAN SALMONELLA İZOLASYONU VE PCR İLE TEYİT EDİLMESİ
- OKLU KİRPİLERİN (HYSTRIX CRISTATA) BULBUS OLFAKTORYUSUNDA SOMATOSTATİN İMMUNOREAKTİVİTESİ
- The Mucosal Disease Cases Observed in Our Clinic and Confirmed with Reverse Transcription – Polymerase Chain Reaction (RT-PCR)
- KLİNİĞİMİZDE GÖZLEMLENEN REVERSE TRANSKRİPTAZ – POLİMERAZ ZİNCİR REAKSİYONU (RT-PCR) İLE DOĞRULANAN MUKOZA HASTALIĞI OLGULARI