THE EVALUATION OF CULTURE AND POLYMERASE CHAIN REACTION IN LABORATORY DIAGNOSI OF PERTUSSIS

Year 2020, Volume: 21 Issue: 1, 6 - 11, 16.01.2020

Emek Türkekul Şen , Selin Nar Ötgün Orhan Saylı Berrin Esen , Rıza Durmaz

https://doi.org/10.18229/kocatepetip.532372

Cited By: 1

Abstract

OBJECTIVE: Pertussis is an acute respiratory tract infection caused by Bordetella pertussis that can affect a susceptible individual of all ages. It is known that the specificity of culture method, which is the gold standard in laboratory diagnosis, is very high but its sensitivity is affected by various factors and it results in a long time. Therefore, the application of molecular-based methods, which give rapid results in the laboratory diagnosis of pertussis, is becoming more and more important. In the light of these developments, the aim of this study was to evaluate the culture, laboratory-made conventional polymerase chain reaction (PCR) and commercial real-time PCR (Light Cycler) methods for laboratory diagnosis of pertussis.

MATERIAL AND METHODS: A total of 240 nasopharyngeal swab specimens from probable pertussis cases were included in the study from May 2011 to November 2011 in National Reference Laboratory for Respiratory Pathogens. Dacron tipped, flexible body, sterile swabs and charcoal Amies transport media (Transwab Pernasal, MW173C, Medical Wire & Equip. Co. Ltd, UK) were used for clinical sampling and delivery to the laboratory. The presence of Bordetella pertussis in clinical samples was investigated by culture, laboratory made conventional PCR and commercial real-time PCR (Light Cycler, Roche, Germany) method.

RESULTS: B. pertussis was recovered in 18 (7.5%) of the clinical specimens by culture. Specific gene segments were detected in 59 (24.6%) of 240 samples by laboratory-made conventional PCR method, and 89 (37%) by the commercial real-time PCR (Light Cycler) method. The presence of B. pertussis genes was shown in culture negative clinical specimens by conventional PCR in 43 samples (17.9%) and Light Cycler PCR in 71 samples (%29.6).

CONCLUSIONS: PCR methods were observed to yield consistent results especially in cases where specific antibiotic treatment was applied before the clinical sample was taken, and in cases where B. pertussis lost its viability in the specimens, due to inappropriate transport conditions. In conclusion, it was concluded that the culture method should be applied together with PCR method and the findings should be evaluated together with epidemiological and clinical features of the patient.

Keywords

Pertussis, laboratory diagnosis, culture, polymerase chain reaction

BOĞMACA HASTALIĞININ LABORATUVAR TANISINDA KÜLTÜR VE POLİMERAZ ZİNCİR REAKSİYONUNUN DEĞERLENDİRİLMESİ

Abstract

ÖZ

AMAÇ: Boğmaca her yaştaki duyarlı bireyi etkileyebilen, Bordetella pertussis’in neden olduğu akut bir solunum sistemi enfeksiyonudur. Laboratuvar tanıda altın standart olan kültür yönteminin özgüllüğünün çok yüksek olduğu ancak duyarlılığının çeşitli faktörlerden etkilendiği ve uzun sürede sonuçlandığı bilinmektedir. Bu nedenle boğmacanın laboratuvar tanısında daha hızlı sonuç veren moleküler tabanlı yöntemlerin uygulanması her geçen gün daha önem kazanmaktadır. Sözkonusu gelişmeler ışığında bu çalışmada boğmaca hastalığının laboratuvar tanısında kültür, laboratuvar yapımı konvansiyonel polimeraz zincir reaksiyonu (PZR) ve ticari kökenli gerçek zamanlı PZR (Light Cycler) yöntemlerinin değerlendirilmesi amaçlandı.

GEREÇ VE YÖNTEM: Çalışmaya Mayıs 2011 ile Kasım 2011 tarihleri arasında Ulusal Solunum Yolu Patojenleri Referans Laboratuvarı’na gelen 240 olası boğmaca vakasına ait nazofarinks sürüntü örnekleri dahil edildi. Klinik örnek alınması ve laboratuvara ulaştırılması için Halk Sağlığı Müdürlüklerine daha önceden Ulusal Solunum Yolu Patojenleri Referans Laboratuvarı tarafından gönderilen, Dacron uçlu, esnek gövdeli, steril eküvyon çubukları ile kömürlü Amies transport besiyerleri (Transwab Pernasal, MW173C, Medical Wire & Equip. Co. Ltd, UK) kullanıldı. Laboratuvara gelen klinik örneklerde Boğmaca hastalığı etkeni Bordetella pertussis’in varlığı; kültür, laboratuvar yapımı konvansiyonel PZR ve ticari kökenli gerçek zamanlı PZR (Light Cycler, Roche, Germany) yöntemi ile incelendi.

BULGULAR: Klinik örneklerin 18’inin (%7.5) kültüründe B. pertussis üredi. Laboratuvar yapımı konvansiyonel PZR yöntemiyle 240 örneğin 59’unda (%24.6), ticari kökenli gerçek zamanlı PZR (Light Cycler) yöntemiyle 89 örnekte (%37) spesifik gen bölgeleri saptandı. Kültürde üreme olmayan örneklerin 43’ünde (%17.9) konvansiyonel PZR ile, 71’inde ise (%29.6) “Light Cycler” PZR ile B. pertussis genlerinin varlığı gösterildi.

SONUÇ: Özellikle klinik örnek alınmadan önce spesifik antibiyotik tedavisi uygulanan vakalar ile B.pertussis’in uygunsuz transport koşulları nedeniyle canlılığını kaybettiği durumlarda PZR yöntemlerinin ön plana çıktığı gözlendi. Sonuç olarak boğmacanın laboratuvar doğrulamasında kültür yöntemin PZR yöntemi ile birlikte uygulanması ve elde edilen bulguların hastanın epidemiyolojik ve klinik özellikleri ile birlikte değerlendirilmesi gerektiği kanaatine varıldı.

ANAHTAR KELİMELER: Boğmaca, laboratuvar tanı, kültür, polimeraz zincir reaksiyonu

Keywords

Boğmaca, Laboratuvar tanı, Kültür, PZR

References

• KAYNAKLAR1. Pertussis vaccines: WHO position paper. Weekly Epidemiological Record 2015;35(90): 433-460. https://www.who.int/wer/2015/wer9035.pdf?ua=1 (son erişim tarihi: 12.12.2018)
• 2. Cherry JD. Epidemic Pertussis in 2012-Resurgence of a Vaccine-Preventable Disease. New England J Medicine 2012;30:785-787.
• 3. Genişletilmiş Bağışıklama Programı Genelgesi, Sağlık Bakanlığı, Ankara-2009. http://www.saglik.gov.tr/TR/belge/1-8187/genisletilmis-bagisiklama-programi-genelgesi-2009.html (son erişim tarihi: 12.12.2018).
• 4. Boğmaca Saha Rehberi. Sağlık Bakanlığı, Ankara-2003.
• 5. Bulaşıcı Hastalıklar Sürveyans ve Kontrol Esasları Yönetmeliğinde Değişiklik Yapılmasına Dair Yönetmelik. Resmi Gazete; 02.04.2011 – 27893. http://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2011/04/20110402-3.htm (son erişim tarihi: 12.12.2018).
• 6. T.C. Sağlık Bakanlığı (Bulaşıcı Hastalıkların Sürveyansı ve Kontrolü Projesi TR0802.16-01 Avrupa Birliği ve Dünya Bankası desteği ile) (Akbaş E, Pr Danışmanı). Türkiye’de Bulaşıcı Hastalıkların Tanısında Mikrobiyoloji Laboratuvar Kapasitesi Mevcut Durum Değerlendirmesi: Anket - LabKap2012. XXXV. Türk Mikrobiyoloji Kongresi, Kuşadası, 4 Kasım 2012.
• 7. Ulusal Mikrobiyoloji Standartları, Bulaşıcı Hastalıklar Laboratuvar Tanı Rehberi, Boğmacanın Mikrobiyolojik Tanısı, B-MT-01. Türkiye Halk Sağlığı Kurumu, ISBN: 978-975-590-489-4, Sağlık Bakanlığı Yayın No: 934, 2014, Ankara.
• 8. Laboratory manual for the diagnosis of whooping cough caused by Bordetella pertussis/Bordetella parapertussis. Geneva, World Health Organization, Update 2014 (WHO/IPV/14.03). http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/127891/1/WHO_IVB_14.03_eng.pdf
• 9. van der Zee A, Schellekens JFP, Mooi FR. Laboratory Diagnosis of Pertussis. Clin Mic Rev 2015; 28(4): 1005-1026.
• 10. Guidance and protocol for the use of real-time PCR inlaboratory diagnosis of human infection with Bordetella pertussis or Bordetella parapertussis. ECDC, 2012, Stockholm, Sweden. http://ecdc.europa.eu/en/publications/Publications/Guidance-protocol-PCR-laboratory-diagnosis-bordetella-pertussis-parapertussis.pdf
• 11. Riffelmann M, Wirsing von König CH, Caro V, Guiso N; Pertussis PCR Consensus Group. Nucleic acid amplification tests for diagnosis of Bordetella infections. J Clin Microbiol 2005; 43(10): 4925-9
• 12. Loeffelholz M. Towards improved accuracy of Bordetella pertussisnucleic acid amplification tests. J Clin Microbiol 2012;50:2186–2190. http://dx.doi.org/10.1128/JCM.00612-12.
• 13. Fry NK, Duncan J, Wagner K, Tzivra O, Doshi N, Litt DJ, Crowcroft N, Miller E, George RC, Harrison TG. Role of PCR in the diagnosis of pertussis infection in infants: 5 years’ experience of provision of a same-day real-time PCR service in England and Wales from 2002 to 2007. Journal of Medical Microbiology 2009; 58, 1023–1029.
• 14. Güldemir D, Akbaş E, Nar Ötgün S, Tekin A, Esen B. Boğmacanın Moleküler Tanısı İçin Laboratuvar Yapımı Bir PCR Yönteminin Geliştirilmesi ve Optimizasyonu. Mikrobiyol Bul 2011; 45(4): 632-645.
• 15. LightMix Kit Bordetella pertussis & parapertussis (TIB MOLBIOL, Germany) Cat.-No. 40-0575-32.
• 16. Epidemiology and Prevention of Vaccine-Preventable Diseases. The Pink Book, Pertussis, 13th Edition, CDC, 2015. https://www.cdc.gov/vaccines/pubs/pinkbook/downloads/pert.pdf
• 17. Mooi FR, Van Der Maas NA, De Melker HE. Pertussis resurgence: waning immunity and pathogen adaptation—two sides of thesame coin. Epidemiol Infect 2014;142:685–694.
• 18. Gürsel D, Aslan A, Sönmez C, Koturoğlu G, Çöplü N, Kurugöl Z, Aydemir Ş. Uzamış Öksürüğü Olan Çocuklarda Kültür, Gerçek Zamanlı Polimeraz Zincir Reaksiyonu ve Seroloji ile Bordetella pertussis Enfeksiyonunun Araştırılması. Mikrobiyol Bul 2012; 46(2): 211-224.
• 19. Cengiz AB, Yildirim I, Ceyhan M, Seçmeer G, Gür D, Kara A. Comparison of nasopharyngeal culture, polymerase chain reaction (PCR) and serological test for diagnosis of pertussis. Turk J Pediatr 2009; 51(4):309-16.
• 20. Fry NK, Tzivra O, Li YT, McNiff A, Doshi N, Maple PA, CrowcroftNS, Miller E, George RC, Harrison TG. Laboratory diagnosis ofpertussis infections: the role of PCR and serology. J Med Microbiol 2004; 53:519–525.
• 21. Dragsted DM, Dohn B, Madsen J, Jensen JS. Comparison ofculture and PCR for detection of Bordetella pertussis and Bordetellaparapertussis under routine laboratory conditions. J Med Microbiol 2004; 53:749–754. http://dx.doi.org/10.1099/jmm.0.45585-0
• 22. Nikbin VS , Shahcheraghi F, Lotfi MN , Zahraei SM , Parzadeh M. Comparison of culture and real-time PCR for detection of Bordetella pertussis isolated from patients in Iran. Iranian J Microbiol 2013; 5(3):209-214.
• 23. Loeffelholz MJ, Thompson CJ, Long KS, Gilchrist MJ. Comparison of PCR, culture, and direct fluorescent-antibody testing for detection of Bordetella pertussis. J Clin Microbiol 1999; 37:2872–2876.