Intestinal parasite infections in a rural community of Rio de Janeiro (Brazil): Prevalence and genetic diversity of Blastocystis subtypes.

BACKGROUND: Intestinal parasitic infections are considered a serious public health problem and widely distributed worldwide, mainly in urban and rural environments of tropical and subtropical countries. Globally, soil-transmitted helminths and protozoa are the most common intestinal parasites. Blastocystis sp. is a highly prevalent suspected pathogenic protozoan, and considered an unusual protist due to its significant genetic diversity and host plasticity. METHODOLOGY/MAIN FINDINGS: A total of 294 stool samples were collected from inhabitants of three rural valleys in Rio de Janeiro, Brazil. The stool samples were evaluated by parasitological methods, fecal culture, nested PCR and PCR/Sequencing. Overall prevalence by parasitological analyses was 64.3% (189 out of 294 cases). Blastocystis sp. (55.8%) was the most prevalent, followed by Endolimax nana (18.7%), Entamoeba histolytica complex (7.1%), hookworm infection (7.1%), Entomoeba coli (5.8%), Giardia intestinalis (4.1%), Iodamoeba butchilii (1.0%), Trichuris trichiura (1.0%), Pentatrichomonas hominis (0.7%), Enterobius vermicularis (0.7%), Ascaris lumbricoides (0.7%) and Strongyloides stercoralis (0.7%). Prevalence of IPIs was significantly different by gender. Phylogenetic analysis of Blastocystis sp. and BLAST search revealed five different subtypes: ST3 (34.0%), ST1 (27.0%), ST2 (27.0%), ST4 (3.5%), ST8 (7.0%) and a non-identified subtype. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: Our findings demonstrate that intestinal parasite infection rates in rural areas of the Sumidouro municipality of Rio de Janeiro, Brazil are still high and remain a challenge to public health. Moreover, our data reveals significant genetic heterogeneity of Blastocystis sp. subtypes and a possible novel subtype, whose confirmation will require additional data. Our study contributes to the understanding of potential routes of transmission, epidemiology, and genetic diversity of Blastocystis sp. in rural areas both at a regional and global scale.

Caracterização molecular de isolados de Blastocystis sp. de origem humana e animal

Blastocystis sp. é considerado o parasito mais frequentemente encontrado no trato gastrointestinal humano. Elevados percentuais de prevalência são observados nos países em desenvolvimento, atingindo até 100%. Este parasito também tem sido isolado em aves, anfíbios, répteis, insetos e mamíferos. Análises moleculares parciais do gene SSU-RNAr evidenciaram a existência de 17 subtipos, dos quais 10 (ST1-ST9, ST12) são encontrados na população humana e de animais (exceto o ST9). Os demais subtipos são encontrados exclusivamente em animais. Atualmente, poucos estudos sobre a diversidade genética de Blastocystis sp. foram realizados no Brasil. Sendo assim, o presente estudo teve como objetivo caracterizar os isolados de Blastocystis sp. de origem humana e de animais e avaliar o desempenho das reações em cadeia da polimerase (PCR) com alvos dirigidos para regiões parciais do gene SSU-RNAr, espaçador transcrito interno 1-2 e para SSU-RNAr da organela mitocôndria-like na identificação dos subtipos de Blastocystis sp. Para tanto, foram utilizadas as técnicas de cultivo in vitro, PCR seguido de sequenciamento, PCR subtipo específico, ferramenta BLAST e análise filogenética. Um total de 848 amostras de fezes foram submetidas ao cultivo in vitro. Das 309 (194 de humanos e 115 de animais) amostras positivas na cultura, somente 241 foram amplificadas e sequenciadas por meio da PCR/sequenciamento para o alvo SSU-RNAr. Destas, 191 (139 humanos e 52 animais) sequências foram identificadas como os seguintes subtipos: ST1, ST2, ST4, ST5 e ST8 por meio da pesquisa pela ferramenta BLAST e pela análise filogenética. O ST de um isolado não foi identificado nas análises. Entre as demais sequências, 22 apresentaram picos sobrepostos no eletroferograma e 27 apresentaram uma baixa resolução Para a análise comparativa entre os alvos foram utilizadas 61 amostras previamente identificadas pelo alvo SSU-RNAr. Destas, foram obtidas 59 sequências para o alvo MLO-DNAr, das quais identificamos os ST1-5, ST7, ST8 e 27 para o alvo ITS1-2. Quando comparamos os resultados obtidos com os alvos SSU-RNAr e MLO-DNAr observamos que 17 isolados apresentaram resultados discordantes quanto à identificação dos STs. Além disso, 16 isolados foram caracterizados somente pelo MLO-DNAr, em decorrência da falta de êxito da PCR ou pela baixa resolução das sequências. Em relação ao alvo ITS1-2 não foi possível comparar os resultados, tendo em vista que existem apenas as sequências dos ST1-ST3 e ST7 depositadas no banco público de DNA. As sequências obtidas para este alvo servirão apenas para aumentar o banco dados. Os resultados obtidos neste estudo revelaram a ocorrência de uma grande diversidade de subtipos de Blastocystis sp. na amostragem estudada, tanto em hospedeiros humanos quanto em animais. Quanto ao ST não identificado, recomenda-se o sequenciamento total do gene SSU-RNAr para confirmar a existência de um novo ST. O ST4 foi identificado pela primeira vez na população brasileira, bem como a identificação de STs em diferentes hospedeiros animais na amostragem analisada. Em relação a análise de variabilidade genética dos STs, foi possível observar que os ST1 e ST3 apresentaram a maior distância genética intra-subtipos, compreendendo 8% e quase 10%, respectivamente seguidos pelo ST2 com proximamente 5%. Os demais subtipos (ST4-ST9), a divergência genética foi inferior a 5%. Ao analisar as 17 cópias do gene 18S de um isolado do ST7 comparando as diferentes regiões que são utilizadas na literatura, verificamos que a variabilidade genética varia de 1 a 3,5%. Desta forma, este estudo contribui para compreensão da epidemiologia molecular e para a diversidade genética de Blastocystis sp. em escala regional e global.