KUŞ GRİBİ (AVIAN INFLUENZA) VİRÜSÜNDE MUTASYON

Transkript

1 AKTÜEL Adnan SERPEN* KUŞ GRİBİ (AVIAN INFLUENZA) VİRÜSÜNDE MUTASYON Geçtiğimiz yıl ve birkaç hafta önce yaşanan Kuş Gribi (A.I.) her ne kadar atlatılmış gibi görülse de hastalığın dünya üzerindeki yayılışı bütün dünyayı ve dolayısıyla ülkemizi tehdit etmeye devam ediyor. Bu nedenle Kuş Gribi (A.I.) konusunda kimsenin fazla iyimser davranarak rehavete kapılma lüksü bulunmamaktadır. Virüsun sürekli değişime uğramasının yaratabileceği global nitelikteki bir salgın hastalık ihtimaline karşı dünyaca ünlü bir finans kuruluşu insandan insana bulaşma olasılığının dünya finans çevrelerinde büyük bir tehdit oluşturması nedeniyle bunun yaratacağı sonuçları tespit edebilmek amacıyla dünya çapındaki kuruluşlarını seferber ederek çok sayıda uzmanın katılımıyla oluşturulan araştırmacı grubuna bir rapor hazırlatmıştır. Bu araştırma raporu sonuçlarına göre analistlerin oluşturduğu senaryolarda küresel bir salgının 2008 yılında gerçekleşme ihtimalinin oldukça yüksek olduğu vurgulanmaktadır. Yine bilim adamları, uzmanlar; Kuş Gribi (A.I.) ile ilgili yazdıkları makalelerinde kuş gribi virüsünün yeniden yapılanma özelliğinden dolayı yeni bir pandeminin çok yakında kaçınılmaz olduğu fikrinde birleşerek, kuş gribi virüsünün bir influenza pandemisi yaratabileceğini ileri sürmektedirler (3,4,7,11). Endonezya da meydana gelen Kuş Gribi (A.I.) vakaları sanki bu rapor ve açıklamaları doğrular niteliktedir; çünkü virüs ciddi bir şekilde mutasyona uğramaktadır. Virüsa karşı alınan tedbirlerin etkisiz kalmasında da, virüsün sahip olduğu hızlı mutasyon kabiliyetinin büyük etkisi vardır. * Veteriner Hekim, [[email protected]], İzmir. Değişim evrenin temel yasasıdır ve evrende yer alan virüsler değişime en müsait mikroorganizmalar arasında yer alırlar. Bu virüslerden en önemlisi H5N1 Kuş Gribi virüsüdür. H5N1 de görülen değişiklikler ve bu değişikliklerin epidemiyolojisi Virüslerde meydana gelen değişiklikler; genetiğe bağlı genotipik değişiklikler ve genetiğe bağlı olmayan nongenotipik ya da fenotipik değişiklikler olmak üzere ikiye ayrılır. A) Genotipik değişiklikler: Bir hücrenin genetik özelliğini belirleyen determinantların tümüne o hücrenin genotipi adı verilir. Genotipdeki değişiklikler doğrudan doğruya virüsün nükleikasitlerine bağlı değişmeler olup mutasyon ve virüslerarası etkileşim sonucunda oluşurlar. Bu değişiklikler de kendi arasında ikiye ayrılır. a) Mutasyon DNA daki gen yapısını oluşturan nükleotid çiftlerinin sıralanmasında veya yapısında oluşan ve bu yüzden imal edilecek olan proteinin yapısını ve dolayısıyla işlevini değiştirici nitelikteki sürekli değişikliğe mutasyon ; mutasyon sonucunda ortaya çıkan yeni ve değişik tip canlıya ise mutant denir. Virüslerdeki mutasyon olayı temel oluşumu bakımından diğer mikroorganizmalarda görülen mutasyonlardan önemli bir ayırım göstermezler. Virüslerde meydana gelen mutasyonlar ya doğal olarak kendiliğinden ortaya çıkar veya mutagenetik etki yapan etmenlerin etkisi sonucunda meydana gelir. Bu değişiklikler içinde en sık görüleni Cilt: 78 Sayı: 1 Yıl:

2 ilaçlara karşı oluşan dirençtir. Virüslerdeki mutasyon olayının bir çeşidi de koşullara bağlı olarak oluşan öldürücülük mutasyonu (contidional-lethal mutation)dur. Virüslerde mutasyona yol açan mutajenler kendi aralarında üçe ayrılır: 1) Eşletilmekte olan DNA nın purin ve pirimidin bazlarının yerine geçerek mutasyon yapan baz analogları, 2) DNA nın yapısını kimyasal olarak bozan maddeler, 3) DNA bazlarını yerlerinden atan kimyasal maddeler. b) Virüslerarası etkileşime bağlı genotipik değişiklikler Aynı konak içinde çoğalmakta olan iki ayrı virüs arasında oluşabilecek etkileşim, virüslerarası etkileşime bağlı genotipik değişiklikler meydana getirebilir. Bu etkileşim iki ayrı virüsün nükleik asitlerinin arasında genom parçacıklarının karşılıklı olarak ya da tek yönlü aktarımı şeklindedir. Bu ilişkiler esnasında meydana gelebilecek muhtemel sonuçlar şunlardır: 1) Rekombinasyon; aynı hücre içinde ikisi de aktif olan iki virüs nükleik asidi bulunduğu zaman gerçekleşebilir. Bu gibi olaylar en çok RNA virüslerinden İnfluenza ve DNA virüslerinden Herpes virüslerinde görülür. İnfluenza virüsünün RNA sı birkaç segmentten meydana gelmiştir ve aynı hücre içinde bulunan iki farklı İnfluenza virüsü üreme anında RNA parçaları koparak karşılıklı değişim ile çaprazlaşırlar. Ortaya çıkan bu yeni virüs genetik olarak değişmeyen ve kendisine özgü karakterleri olan bir influenza virüsü olup kendisini oluşturan ana virüslerden bazı değişik karakter gösterir. H5N2 suşu H5N1 ve H3N2 virüs suşlarının rekombinasyonu sonucunda meydana gelmiştir. 2) Özelliklerinin kurtarılması; bir tanesi herhangi bir nedenle inaktive olarak üreme yeteneğini kaybetmiş, diğeri aktif iki virüsün aynı konak hücre bulunması halinde meydana gelen bir biyolojik olaydır. Bu olayda inaktive olmuş virüsün nükleik asidinden bir parça aktif olan virüsün nükleik asidine aktarılarak eklenir. Bu gelişme sonucunda üremekte olan aktif virustan yeni oluşan döllerde inaktif virüsün bazı özellikleri ortaya çıkar ve böylece inaktif virüse ait bazı özellikler kurtarılmış olur. Bu tip değişimler yine İnfluenza virüslerinde karşımıza çıkmaktadır. 3) Üretici reaktivasyon; aynı konak hücre içinde ikisi de inaktif olmuş ve üreme özelliklerini kaybetmiş iki virüs parçacığı arasında oluşan bir etkileşimdir. Zarara uğrayan iki nükleik asit arasında oluşan bir rekombinasyon ile ortaya yeni bir genomun çıkması, aktivite ve üreme özelliği kazanmasıdır. Ortaya çıkan yeni genom genetik bakımdan değişmez özellikte olup yeni özellikler taşır. B) Genotipik olmayan değişiklikler; İki virüs arasında etkileşim söz konusudur, ancak virüslerin nükleik asitleri arasında bir çaprazlaşma ve yeni bileşimler söz konusu değildir. Bu değişiklik çevre koşullarının da etkisine bağlı olarak meydana gelir; sürekli değildir. Meydana gelen bu değişiklik beş şekilde ortaya çıkar (2,9,14,12,15): 1- Fenotipik karışma, 2- Genotipik karışma, 3- Arttırıcı etki, 4- Tamamlayıcı etki, 5- İnterferans tır. Tüm bu açıklamalar doğrultusunda influenza virüsünde antijenik değişim başlıca hemaglütinin (HA), daha az oranda nöraminidaz (NA) larda görülür. Virüste iki çeşit genomik değişiklik görülmektedir. İnfluenza tip-a virüslerinin yüzey glikoproteinlerinde (HA ve NA) nokta mutasyonların gelişmesiyle benzer, ancak farklı bir suşun oluşması (antijen sürüklenmesi- antigenic drift Şekil 1.) ve yüzey glikoproteinlerinde büyük bir değişmenin olması halinde tümüyle yeni bir virüsün şekillenmesi (antijen kayması- antigenic shift ) olasıdır. Viral genomda spontan mutasyon sonucunda HA ve NA da bir veya iki aminoasitte minör değişiklik oluşur ki antijenik drift sonucunda epidemiler meydana gelir. Antijenik 8 Cilt: 78 Sayı: 1 Yıl: 2007

3 shift (Şekil 2) olarak adlandırılan değişimde ise viral segmentlerde değişiklik söz konusu olup bunun sonucunda antijenik değişiklik olması halinde ise, yeni bir alt tip oluşur. Meydana gelen bu antijenik shift ile pandemi dediğimiz ortalığı kasıp, kavuran salgınlar ortaya çıkar ki 20.yy da insanlarda İnfluenza tip-a virüsünden meydana gelen salgınlar antijenik shift sonucunda ortaya çıkan yeni virüs tiplerine bağlı pandemi vakalarıdır. Şekil 1: By Andrew-Kuş Gribi virüsü antigenik drift oluşumu (12 ). Şekil 2: By Andrew-Kuş Gribi virüsü antigenik Shift in oluşumu (12). Antigenik Shift sonucunda ortaya çıkan bu yeni virüs tiplerine bağlı pandemi vakalarında çok sayıda insan hayatını kaybetmiştir yıllarında meydana gelen pandemi, insan ve kanatlılarda hastalığa neden olan üç kanatlı virüsun PB1, HA ve NA larının yeniden yapılanması sonucunda gelişen yeni alt tip ile oluştuğu saptanmıştır yılları arasında oluşan Hong Kong gribine neden olan H3N2 ye bağlı pandeminin de, insan ve kanatlılarda hastalığa neden olan iki kanatlı virüs genine ait PB1 ve HA nın yeniden yapılanması sonucunda ortaya çıkmıştır. Bu pandemi Hong Kong da başlamış ve daha sonra ABD ye sıçrayarak yayılmıştır. Bu suşların yüksek mutasyon kabiliyeti nedeniyle dolaşımları sırasında sık ve kalıcı antijen değişiklikleri oluşabilmektedir. Bu nedenle insanlara uygulanmakta olan grip aşılarında her yıl düzenlemeler yapılması gerekmektedir. İnfluenza virüsündeki bu gelişmeler nedeniyle WHO (Dünya Sağlık Örgütü), 1947 yılında başlattığı Küresel Grip Programı nı kesintisiz devam ettirmektedir. H7N7 suşu LPAI V [(Low Pathogenic Avian Influenza Virus) Düşük Patojeniteli Kuş Gribi Virüsü] olmasına rağmen 2003 yılında Hollanda yı etkilemiş ve bu sırada hayvanlarla uzun süreli temas halinde olan bir veteriner hekim de bu suşa bağlı meydana gelen enfeksiyon sonucunda hayatını kaybetmiştir yılından günümüze kadar dünyada kanatlılardan insanlara geçen Kanatlı Avian İnfluenza Virüs enfeksiyonlarında dikkate değer artışlar ve ölümcül vakaların meydana gelmesi nedeniyle AIV yakından gözlemlenmeye başlamıştır. Bu gözlemler sonucunda, Asya ve Avrupa daki yüksek patojeniteli (HPAI) H7N7 ve H5N1 ile düşük patojeniteli (LPAI) H9N2 AIV tarafından oluştuğu saptanmıştır. H9N2 virüsü ise direkt olarak insanı enfekte edebilmektedir yılında Rusya da patlak veren ve dünyaya yayılan Grip Hastalığının etkeninin 60 yıl önceki AIV ile aynı antijenik yapıda olduğu saptanmış ve etkenin H1N1 olduğu görülmüştür. Her 10 yılda bir değişime uğrayan ve dünyanın değişik yerlerinde salgınlara neden olan İnsanlardaki Grip Virüsünün H1, H2 veya H3 antijenik yapıya sahip olduğu bilimsel olarak saptanmış bulunmaktadır. Tüm bu açıklamalar ışığında Kuş Gribinin gerek ülkemizde gerek ise dünyadaki seyri oldukça kritik bir döneme girmiş bulunmaktadır. Çünkü Kuş Gribi virüsüne ait RNA polimeraz enziminin, bir insan grip virüsünün RNA polimeraz enzimine dönüşmesi için gerekli aminoasit değişikliği sayısı 10 olup bu dönüşümü sağlayacak mutasyonların meydana gelmesi için çok uzun beklenmeyeceği, uzmanlar tarafından belirtilmektedir yılı Ocak ayı itibariyle insan ve kanatlılardan izole edilen H5N1 virüslerinde bu aminoasit mutasyonlarından 7 tanesinin gerçekleşmiş olması nedeniyle H5N1 virüsü, İnsan Virüsleriyle arasındaki farkı kapatmış bulunmaktadır. Bu nedenle H5N1 in Cilt: 78 Sayı: 1 Yıl:

4 aşması gereken çok fazla bir engelin kalmaması nedeniyle Kuş Gribine bağlı dünyada ciddi bir salgının ortaya çıkma riskinin yüksek olduğu belirtilmektedir. Ülkemizde 2006 yılının başlarında görülen vakalar ele alındığında H5N1 virüsünün polimeraz proteinlerinden PB1, PB2 ve PA nın toplam 700 ün üzerindeki aminoasitten, polimeraz geninin PB2 proteinin 627 inci pozisyondaki aminoasitlerden glutamik asit ile lyzin in yer değiştirmiştir. Bu mutasyon sonucunda virüs vücudun daha serin bir bölgesi olan burun bölgesinde daha rahat yaşayabilme özelliği kazanmıştır (5,7,9,10,11,12,15). Her yeni Kuş Gribi insan vakası, virüsün insandan insana bulaşması açısından yeni fırsatlar yaratmakta ve bu Flu Cluster in Indonesıa nedeniyle, ciddi bir salgının ortaya çıkmasını sağlayabilecek bir alt tipin gelişebilmesine olanak hazırlamaktadır. WHO yetkilileri salgın görülme olasılığının giderek arttığını belirtmektedir. Nitekim Mayıs 2006 da Endonezya da bir ailenin sekiz ferdinin Kuş Gribinden hayatını kaybetmesi AIV ünün yıkım gücünü ortaya koymaktadır. WHO Asya Bölge Sorumlusu tarafından konu ile ilgili olarak yapılan açıklamada; virüsün insandan insana geçmiş olabileceğini belirtilmiştir. Bu aile fertlerinde yapılan virüs analizlerinde, virüsün 32 kez mutasyon geçirdiği ortaya çıkmıştır. Virüsün ilk olarak ailenin 37 yaşında bir bayan ferdinden, diğer 6 ferdine bulaştığı saptanmış, ilk 2 6 vakadaki virüsler karşılaştırıldığında 1 4 kez mutasyon geçirdikleri ortaya konmuştur. İkinci jenerasyon salgını olarak adlandırılan babanın oğlundan enfekte olduğu vakada, 8 grip geninden 7. sinin 21 kez mutasyona uğradığı belirlenmiştir. Bu da virüsün insandan insana geçerken hızla değişim geçirdiği anlamına gelmektedir. Bu genetik değişim de, bundan önceki vakalarda olduğu gibi virüs tarafından kullanılmakta olan aminoasitlerde meydana gelen değişikliklerdir. Fakat pandemi için beklenen, virüsün patojenitesi üzerinde etkili olan, insandan insana geçişi etkileyen bölümlerle bağlantılı anahtar reseptördeki aminoasitlerde hiçbir değişiklik meydana gelmemiştir. Ancak uzmanlar meydana gelen bu değişikliklerin, önemli olmadığı sonucunun çıkarılamayacağını belirtmektedirler. WHO Endonezya Bölgesi Sorumlusu tarafından yapılan açıklamada; bu kadar geniş bir insan grubun bir arada olduğu bir vakaya daha önce rastlanmadığı belirtilmiştir. H5N1 Kuş Gribi etkeninin HA yüzey proteininin H5 tipi bugüne kadar geçirdiği mutasyonlar nedeniyle insanın akciğerleri dışında diğer doku hücrelerine de bağlanabilme özelliğini kazanmış bulunmaktadır. Endonezya daki bulaşma ve ölümler bu bilgilerle örtüşmektedir. Endonezya da 2006 yılında ortaya çıkan vakalarda boğaz ve burunda biriken virüs sayısının eski vakalara göre daha fazla olduğu gözlemlenmiştir. Hastalığın Endonezya da insandan insana bulaşmasında; damlacık enfeksiyonu da denilen, öksürme sırasında burundan ve ağızdan çıkan partiküller ile oluştuğu ifade edilmektedir. H5N1 virüsü artık hem kendi alt tipindeki virüslerden hem de diğer Kuş Gribi ve insanlarda görülen grip virüslerinden genetik madde alma gücüne erişmiştir. Bu güç öyle bir hale gelmiştir ki virüs tıpkı iyi programlanmış bir bilgisayar sistemi gibi kendi varlığına karşı oluşabilecek tehditlere karşı hassas ve etkin reaksiyon gösterecek bir şekilde harekete geçebilmekte ve canlılığını muhafaza edebilmek için değişen şartlara göre yapısındaki aminoasitlerde çok hızlı bir yapılanmaya gidebilmektedir. Bu değişim yeteneği, anatidae familyasındaki göçmen kuşlar ile dünyada milyarlarca insan arasında adeta bir satranç oyunu oynanmasına neden olmaktadır. Virüsü taşıyan her göçmen kuşun 1 gr bulaşık dışkı ile 108,7 x EID 50 (% 50 embriyo enfektif doz) miktarında virüs partikülini doğaya ve çevreye bıraktığı düşünülecek olursa, virüsün nereden, ne şekilde ve nasıl insanoğlunun karşısına çıkacabileceğini tahmin etmek ve gerekli tedbirleri almak bilim insanlarının önündeki en önemli sorunlardan biri olarak karşımıza çıkmaktadır. Anatidae(Ördekgiller) familyasından Anas platyrhynchos [(Yeşil Başlı Ördek) Şekil 3]; virüsün doğal rezervuarı olup infeksiyona dirençli olmaları, belirgin ve tipik bir hastalık tablosu göstermemeleri ve hastalık etkenini barsak florasında barındırmaları, hastalık etkenini duyarlı kanatlılara yayabilmede önem arz etmesi bakımından son derece önemlidir. 10 Cilt: 78 Sayı: 1 Yıl: 2007

5 Şekil-3: Anas platyrhynchos (13 ) yıllarında A.B.D de Virginia ve Pennsylvania da Hindi ve Tavukçuluk sektöründe yaşanan Kuş Gribi salgınında, önce düşük patojeniteli (LPAI) H5N2 düşük mortaliteli seyir göstermiş daha sonra virüsün yapısındaki patojenitesini etkileyen proteinlerdeki aminoasitlerin mutasyona uğraması sonucunda yüksek patojenite kazanıp (HPAI) kanatlılarda % 90 oranında yüksek mortaliteli bir hastalık tablosuna neden olmuştur (1,6,8,11,13,15,16). Endonezya da insandan insana geçen ve mutasyona uğrayan H5N1 virüsünün kanatlıdan insana bulaştığı sırada, bulaştığı insanda, insana özgü bir influenza virüsü ile karşılaşması ve gen transferi yoluyla pandemi yapabilecek yeni virüse dönüşmesi de A.B.D. deki vakaya bakılarak olası görülmektedir. SONUÇ Şu anda dünyayı diken üstünde tutan H5N1 AIV ile ilgili epidemiyolojik verilerin ve mevcut sekansların sınırlı olması nedeniyle genotipik ve fenotipik karşılaştırma istenilen düzeyde yapılamamaktadır. Daha geniş kaynaklı sekans analizlerine ihtiyaç vardır. Oldukça geniş yayılıma sahip (HPAI) H5N1 virüsünün alt tipleri kanatlılarda endemik bir duruma gelmiş bulunmaktadır. Yapılan çalışmalarda virusün varlığına, görece olarak birbirinden uzak sürülerde de rastlanmaktadır. Kanatlı av hayvanları, ördekgiller ve diğer yabani kuş türleri ile hindi sürüleri, kuluçkahaneler, broiler kümesleri ve diğer kanatlı endüstrisi tesislerinin arasında 1,5 km kadar bir mesafe bulunsa dahi HPAI açısından risk altında bulundukları ifade edilmektedir. Ortaya atılan iddialar, enfeksiyonun kontrol- den çıktığı andan itibaren çok vahim gelişmelere neden olabileceği üzerinedir. 2 3 Mart 2005 de Lüksemburg da yapılan bir toplantıda özellikle Asya Kökenli H5N1 alt tipi üzerinde durularak, bu alt tipin, Asya dan dünyaya yayılarak pandemi oluşturabileceğine dikkat çekilmiştir. Şu anda pandeminin oluşması için gereken üç şarttan ikisi gerçekleşmiş bulunmaktadır. UNDP-BM Kuş ve İnsan Gribi Koordinatörü Dr. David NABORRA, Türkiye de Kuş Gribi ölüm oranının Asya ülkelerinden daha düşük olmasının Kuş Gribinin tehlikesinin azaldığı şeklinde düşünülmemesi yolunda uyarmış ve yine Kuş Gribi virüsünün her an insanda salgın bir virüse dönüşebileceğini belirtmiştir. Şu anda dünya da Kuş Gribi ile mücadelede en çok üzerinde durulan konu; virüsün gen değişimi riskinin azaltılması olup bunun üzerinde odaklanılmıştır. Bu mücadeleden kimin galip çıkacağını zaman gösterecektir. Kaynaklar: 1- AK, S. (2006), Avian İnfluenza İnfeksiyonunun Dünü ve Bugünü, Cerrahpaşa Tıp Dergisi,37:67-75, İSTANBUL 2- BİLGEHAN, H. (1987),Temel Mikrobiyoloji ve Bağışıklık Bilimi.Barış Yayınları Fakülteler Kitabevi, Bornova-İZMİR 3- CITIGROUP (2005), Global Portfolio Strategist:Avian Flu A Global View For Investors 4- ÇAKIR, A. (2006), 40 Milyon Metre Kimine Kuş Gribi, kimine talih kuşu. Hürriyet İnsan Kaynakları, Sayı:545, 19 Mart ÇALANGU, S. (2005), Bir virüsün Portresi. Akşam Gazetesi Pazar Yaşam 16 Ekim 2005, İSTANBUL 6- ERAKSOY, H. (2006),Türkiye de yayılan virüs artık insanlara daha kolay bulaşıyor,bilim ve Gerçek Dergisi, Sayı: 24, İSTANBUL 7- ERGİN, S. (2006), Avian Influenza Önemi artan bir infeksiyon.i.ü.cerrahpaşa Tıp Fakültesi, Mikrobiyoloji ve Klinik Mikrobiyoloji ABD-İSTANBUL 8- ERTAN, H. ( 2006 ), Kuş gribi ve insan gribi virüslerinin dansı, H5N1 in korkutan evrimi, Bilim ve Gerçek Dergisi, Şubat 2006, Sayı: 24, İSTANBUL 9- GOETZ A.(2007)How Influenza Viruses Mutate, Flu Alert Basics-Mutation Keep the virus Dangerous, realge.com Erişim tarihi: GÜRTÜRK, S. (1977) Viroloji. A.Ü.Vet.Fak. Yayınları Yayın No:11, Ders Kitapları:4, ANKARA 11- KESKİN, Y., ÖZYARAL, O. (2006), Kuş Gribi ve Halk Sağlığı. TAF Preventive Medicine Bulletin(Türk Silahlı Kuvvetleri Koruyucu Hekimlik Bülteni.2006:5(3), ANKARA 12- Mutation of The Avian Flu Virus. org Erişim tarihi: Somçağ, S. (2005), Türkiye Kuşları, 1.Baskı, Yapı Kredi Yayınları, İSTANBUL 14- UNAT, E. K. (1985), Temel Mikrobiyoloji,Beta Basım Yayım Dağıtım A.Ş.Ekim-1985-İSTANBUL 15- WEBSTER, R. G. (1984), Avian Influenza-A Vaccine Needed, Poultry International, September-1984, WILSON, T. V. (2007), How Bird Flu Works, Avian Flu H5N1, Cilt: 78 Sayı: 1 Yıl: