Genetic diversity of Anaplasma marginale in calves under natural transmission conditions in the Northeast region of Pará / Diversidade genética de Anaplasma marginale em bezerros sob condições de transmissão natural na região Nordeste do Pará

The objective of the present study was to detect the genetic diversity of Anaplasma marginale strains in naturally infected calves from a rural property located in the northeastern region of the state of Pará, Eastern Amazon, which has a history of mortality due to anaplasmosis. Fourteen calves positive for A. marginale were selected using a semi-nested polymerase chain reaction for the target msp1α gene, with asymptomatic (n=3) and symptomatic (n=11) infections. After sequencing the samples, two genotypes were verified in the E and C regions and the structures in tandem repeats were determined. Nine different strains were found: eight related to the E genotype (α-ß-ß-Γ = one animal, asymptomatic; 16-F-17-F-F = two animals, symptomatic; α-ß-F-F-F-F = one animal, asymptomatic; 31-62-62-61 = one animal, symptomatic; τ-10-3 = three animals, two symptomatic and one asymptomatic; α-ß-ß-ß = one animal, symptomatic; τ-22 -13-18 = two animals, both symptomatic; ß-ß-ß-BRA1-31 = two animals, both symptomatic), and one related to genotype C (23-24-25-31-27-27 = one animal, asymptomatic). Genotype E was predominant in 92.86% of the samples (13/14), followed by genotype C (7.14%). This study made it possible to detect the genetic diversity of A. marginale in calves from the selected dairy farm, in addition to identifying the BRA1 sequence in the animals of the present study, which was recently diagnosed in Minas Gerais, demonstrating the dispersion of A. marginale strains in herds from different Brazilian states. Genetic diversity of A. marginale was observed in both symptomatic and asymptomatic calves. There were no significant differences when clinical signs were compared to the genotype verified in the infected animals. The prevalence of pathogenicity was not observed.

O objetivo do presente trabalho foi detectar a diversidade genética de cepas de Anaplasma marginale em bezerros naturalmente infectados oriundos de uma propriedade rural localizada na região nordeste do estado do Pará, Amazônia Oriental, a qual apresentava histórico de mortalidade devido à anaplasmose. Foram selecionados 14 bezerros positivos para A. marginale pela técnica de semi-nested PCR (nPCR) para o alvo no gene msp1α, com infecção assintomática (n=3) e sintomáticos (n=11). Após o sequenciamento das amostras foram verificados dois genótipos nas regiões E e C, e determinadas as estruturas em tandem repeats. Nove diferentes estirpes foram encontradas, sendo oito relacionadas ao genótipo E (α-ß-ß-Γ = um animal, assintomático; 16-F-17-F-F = dois animais, sintomáticos; α-ß-F-F-F-F = um animal, assintomático; 31-62-62-61 = um animal, sintomático; τ-10-3 = três animais, dois sintomáticos e um assintomático; α-ß-ß-ß = um animal, sintomático; τ-22-13-18 = dois animais, sintomáticos; ß-ß-ß-BRA1-31 = dois animais, sintomáticos) e uma relacionada ao genótipo C (23-24-25-31-27-27 = um animal, assintomático). O genótipo E foi predominante em 92,86% das amostras (13/14), seguido pelo genótipo C (7,14%). O estudo possibilitou a detecção da diversidade genética de A. marginale em bezerros dessa propriedade leiteira, além de identificar a sequência BRA1 nos animais do presente estudo, a qual foi diagnosticada recentemente em Minas Gerais, o que demonstra a dispersão das estirpes de A. marginale nos rebanhos de diferentes estados brasileiros. A diversidade genética de A. marginale foi observada tanto em bezerros sintomáticos quanto em assintomáticos e não houve diferença significativa quando se comparou os sinais clínicos ao genótipo verificado no animal infectado, não observando a prevalência de patogenicidade de estirpes.

Experimental infection by Anaplasma marginale in buffaloes and cattle: clinical, hematological, molecular and pathological aspects / Infecção experimental de Anaplasma marginale em búfalos e bovinos: aspectos clínicos, hematológicos, moleculares e patológicos

The study aimed to evaluate and compare the clinical, laboratory and pathological aspects of buffalo and bovine experimentally infected with AmRio 2 strain of Anaplasma marginale. Four Murrah buffaloes and four crossbred cattle were used in the experiment, which two animals of each species were splenectomized. Strain AmRio 2 of A. marginale was inoculated in all experimental animals. Clinical exams, Packed Cell Volume (PCV), blood counts, blood smears, rickettsemia, necropsy and histopathology were performed in all cases. Semi-Nested-PCR (snPCR) for the msp5 and snPCR for the msp1α target gene for identification of A. marginale in blood samples from animals was done. From positive samples for msp1α snPCR, samples were analyzed for the amino acid sequences of this gene. Two splenectomized cattle presented apathy, pale mucous membranes, jaundice, hyperthermia, and severe anemia. The remaining experimental animals did not show clinical signs. The rickettsemia in all animals was less than 1%. The mean PCV of the splenectomized cattle was below 20% at two-time points after infection. On the blood count, the main changes were observed in splenectomized calves and were characterized by a decrease in red blood cells, hemoglobin, PCV and platelets (p <0.05). All animals presented leukocyte elevation by increased lymphocytes, however, with no significant difference. The average prepatent period was two days in all the animals. The average incubation period in cattle that became ill was 25.5 days, and death occurred, on average, 63 days after inoculation of the strain. The necropsy findings were characterized by pale carcass, ascites, enlarged liver, distended gallbladder, and thick bile. Histopathological findings included infiltration of macrophages and lymphocytes in various organs, hepatic sinusoidal dilatation, and necrosis of the large intestine. In snPCR for the msp5 gene, 100% of the animals were positive in at least one evaluation. And in the snPCR for the infection of the msp1α target gene was also found in all animals in at least one sample evaluated. However, sequencing revealed only five animals, including the bovine which died, with a similarity of the amino acid sequences with AmRio 2 strain of A. marginale. It is concluded that the splenectomized cattle died due to anaplasmosis caused by the inoculated strain and the buffalo were more resistant compared to cattle. Buffaloes can be an alternative to cattle rearing in areas with a high occurrence of clinical cases of anaplasmosis.(AU)

O estudo teve como objetivo avaliar e comparar os aspectos clínicos, laboratoriais e patológicos de búfalos e bovinos infectados experimentalmente com estirpe AmRio 2 de Anaplasma marginale. Para isso, foram utilizados quatro bubalinos Murrah e quatro bovinos mestiços, sendo dois animais de cada espécie, esplenectomizados. Estirpe AmRio 2 de A. marginale foi inoculada em todos os animais. Foram realizados exames clínicos, hematócrito, hemograma, esfregaço sanguíneo com avaliação de riquetsemia, necropsia e histopatologia, além de, Semi-Nested-PCR (snPCR) para o gene alvo msp5 e snPCR para o gene alvo msp1α para identificação de A. marginale nas amostras de sangue dos ruminantes. A partir das amostras positivas na snPCR msp1α, foram selecionadas amostras para análise das sequências de aminoácidos deste gene. Dois bovinos esplenectomizados apresentaram apatia, mucosas pálidas, icterícia, hipertermia e anemia severa. O restante dos animais não apresentou sintomatologia clínica. A riquetsemia em todos os animais foi menor que 1%. A média do hematócrito dos bovinos esplenectomizados esteve abaixo de 20% em dois momentos após infecção. Ao hemograma, as principais alterações observadas foram nos bovinos esplenectomizados e caracterizaram-se por redução de hemácias, hemoglobina, hematócrito e plaquetas (p<0,05). Todos os animais apresentaram elevação de leucócitos por aumento de linfócitos, porém, sem diferença significativa. O período pré-patente médio foi de dois dias em todos os animais. O período de incubação médio nos bovinos que adoeceram foi de 25,5 dias e estes morreram em média 63 dias após inoculação da estirpe. Os achados de necropsia caracterizaram-se por carcaça pálida, ascite, aumento de volume do fígado, vesícula biliar distendida e bile espessa. À histopatologia, verificou-se infiltração de macrófagos e linfócitos em diversos órgãos, dilatação dos sinusoides hepáticos e necrose do intestino grosso. A snPCR para o gene msp5, revelou 100% dos animais positivos em pelo menos um momento de avaliação. E na snPCR para o gene alvo msp1α também verificou-se infecção em todos os animais em pelo menos uma amostra avaliada. Entretanto, o sequenciamento revelou apenas cinco animais, incluindo os bovinos que morreram, com similaridade das sequências de aminoácidos com estirpe AmRio 2 de A. marginale. Conclui-se que os bovinos esplenectomizados morreram em virtude de anaplasmose provocada pela estirpe inoculada e os bubalinos foram mais resistentes em comparação aos bovinos. Finalmente, os búfalos podem ser uma alternativa à criação de bovinos em áreas com alta ocorrência de casos clínicos de anaplasmose.(AU)

Experimental infection by Anaplasma marginale in buffaloes and cattle: clinical, hematological, molecular and pathological aspects / Infecção experimental de Anaplasma marginale em búfalos e bovinos: aspectos clínicos, hematológicos, moleculares e patológicos

The study aimed to evaluate and compare the clinical, laboratory and pathological aspects of buffalo and bovine experimentally infected with AmRio 2 strain of Anaplasma marginale. Four Murrah buffaloes and four crossbred cattle were used in the experiment, which two animals of each species were splenectomized. Strain AmRio 2 of A. marginale was inoculated in all experimental animals. Clinical exams, Packed Cell Volume (PCV), blood counts, blood smears, rickettsemia, necropsy and histopathology were performed in all cases. Semi-Nested-PCR (snPCR) for the msp5 and snPCR for the msp1α target gene for identification of A. marginale in blood samples from animals was done. From positive samples for msp1α snPCR, samples were analyzed for the amino acid sequences of this gene. Two splenectomized cattle presented apathy, pale mucous membranes, jaundice, hyperthermia, and severe anemia. The remaining experimental animals did not show clinical signs. The rickettsemia in all animals was less than 1%. The mean PCV of the splenectomized cattle was below 20% at two-time points after infection. On the blood count, the main changes were observed in splenectomized calves and were characterized by a decrease in red blood cells, hemoglobin, PCV and platelets (p <0.05). All animals presented leukocyte elevation by increased lymphocytes, however, with no significant difference. The average prepatent period was two days in all the animals. The average incubation period in cattle that became ill was 25.5 days, and death occurred, on average, 63 days after inoculation of the strain. The necropsy findings were characterized by pale carcass, ascites, enlarged liver, distended gallbladder, and thick bile. Histopathological findings included infiltration of macrophages and lymphocytes in various organs, hepatic sinusoidal dilatation, and necrosis of the large intestine. In snPCR for the msp5 gene, 100% of the animals were positive in at least one evaluation. And in the snPCR for the infection of the msp1α target gene was also found in all animals in at least one sample evaluated. However, sequencing revealed only five animals, including the bovine which died, with a similarity of the amino acid sequences with AmRio 2 strain of A. marginale. It is concluded that the splenectomized cattle died due to anaplasmosis caused by the inoculated strain and the buffalo were more resistant compared to cattle. Buffaloes can be an alternative to cattle rearing in areas with a high occurrence of clinical cases of anaplasmosis.(AU)

O estudo teve como objetivo avaliar e comparar os aspectos clínicos, laboratoriais e patológicos de búfalos e bovinos infectados experimentalmente com estirpe AmRio 2 de Anaplasma marginale. Para isso, foram utilizados quatro bubalinos Murrah e quatro bovinos mestiços, sendo dois animais de cada espécie, esplenectomizados. Estirpe AmRio 2 de A. marginale foi inoculada em todos os animais. Foram realizados exames clínicos, hematócrito, hemograma, esfregaço sanguíneo com avaliação de riquetsemia, necropsia e histopatologia, além de, Semi-Nested-PCR (snPCR) para o gene alvo msp5 e snPCR para o gene alvo msp1α para identificação de A. marginale nas amostras de sangue dos ruminantes. A partir das amostras positivas na snPCR msp1α, foram selecionadas amostras para análise das sequências de aminoácidos deste gene. Dois bovinos esplenectomizados apresentaram apatia, mucosas pálidas, icterícia, hipertermia e anemia severa. O restante dos animais não apresentou sintomatologia clínica. A riquetsemia em todos os animais foi menor que 1%. A média do hematócrito dos bovinos esplenectomizados esteve abaixo de 20% em dois momentos após infecção. Ao hemograma, as principais alterações observadas foram nos bovinos esplenectomizados e caracterizaram-se por redução de hemácias, hemoglobina, hematócrito e plaquetas (p<0,05). Todos os animais apresentaram elevação de leucócitos por aumento de linfócitos, porém, sem diferença significativa. O período pré-patente médio foi de dois dias em todos os animais. O período de incubação médio nos bovinos que adoeceram foi de 25,5 dias e estes morreram em média 63 dias após inoculação da estirpe. Os achados de necropsia caracterizaram-se por carcaça pálida, ascite, aumento de volume do fígado, vesícula biliar distendida e bile espessa. À histopatologia, verificou-se infiltração de macrófagos e linfócitos em diversos órgãos, dilatação dos sinusoides hepáticos e necrose do intestino grosso. A snPCR para o gene msp5, revelou 100% dos animais positivos em pelo menos um momento de avaliação. E na snPCR para o gene alvo msp1α também verificou-se infecção em todos os animais em pelo menos uma amostra avaliada. Entretanto, o sequenciamento revelou apenas cinco animais, incluindo os bovinos que morreram, com similaridade das sequências de aminoácidos com estirpe AmRio 2 de A. marginale. Conclui-se que os bovinos esplenectomizados morreram em virtude de anaplasmose provocada pela estirpe inoculada e os bubalinos foram mais resistentes em comparação aos bovinos. Finalmente, os búfalos podem ser uma alternativa à criação de bovinos em áreas com alta ocorrência de casos clínicos de anaplasmose.(AU)

Experimental infection by Anaplasma marginale in buffaloes and cattle: clinical, hematological, molecular and pathological aspects

ABSTRACT: The study aimed to evaluate and compare the clinical, laboratory and pathological aspects of buffalo and bovine experimentally infected with AmRio 2 strain of Anaplasma marginale. Four Murrah buffaloes and four crossbred cattle were used in the experiment, which two animals of each species were splenectomized. Strain AmRio 2 of A. marginale was inoculated in all experimental animals. Clinical exams, Packed Cell Volume (PCV), blood counts, blood smears, rickettsemia, necropsy and histopathology were performed in all cases. Semi-Nested-PCR (snPCR) for the msp5 and snPCR for the msp1 target gene for identification of A. marginale in blood samples from animals was done. From positive samples for msp1 snPCR, samples were analyzed for the amino acid sequences of this gene. Two splenectomized cattle presented apathy, pale mucous membranes, jaundice, hyperthermia, and severe anemia. The remaining experimental animals did not show clinical signs. The rickettsemia in all animals was less than 1%. The mean PCV of the splenectomized cattle was below 20% at two-time points after infection. On the blood count, the main changes were observed in splenectomized calves and were characterized by a decrease in red blood cells, hemoglobin, PCV and platelets (p 0.05). All animals presented leukocyte elevation by increased lymphocytes, however, with no significant difference. The average prepatent period was two days in all the animals. The average incubation period in cattle that became ill was 25.5 days, and death occurred, on average, 63 days after inoculation of the strain. The necropsy findings were characterized by pale carcass, ascites, enlarged liver, distended gallbladder, and thick bile. Histopathological findings included infiltration of macrophages and lymphocytes in various organs, hepatic sinusoidal dilatation, and necrosis of the large intestine. In snPCR for the msp5 gene, 100% of the animals were positive in at least one evaluation. And in the snPCR for the infection of the msp1 target gene was also found in all animals in at least one sample evaluated. However, sequencing revealed only five animals, including the bovine which died, with a similarity of the amino acid sequences with AmRio 2 strain of A. marginale. It is concluded that the splenectomized cattle died due to anaplasmosis caused by the inoculated strain and the buffalo were more resistant compared to cattle. Buffaloes can be an alternative to cattle rearing in areas with a high occurrence of clinical cases of anaplasmosis.

RESUMO: O estudo teve como objetivo avaliar e comparar os aspectos clínicos, laboratoriais e patológicos de búfalos e bovinos infectados experimentalmente com estirpe AmRio 2 de Anaplasma marginale. Para isso, foram utilizados quatro bubalinos Murrah e quatro bovinos mestiços, sendo dois animais de cada espécie, esplenectomizados. Estirpe AmRio 2 de A. marginale foi inoculada em todos os animais. Foram realizados exames clínicos, hematócrito, hemograma, esfregaço sanguíneo com avaliação de riquetsemia, necropsia e histopatologia, além de, Semi-Nested-PCR (snPCR) para o gene alvo msp5 e snPCR para o gene alvo msp1 para identificação de A. marginale nas amostras de sangue dos ruminantes. A partir das amostras positivas na snPCR msp1, foram selecionadas amostras para análise das sequências de aminoácidos deste gene. Dois bovinos esplenectomizados apresentaram apatia, mucosas pálidas, icterícia, hipertermia e anemia severa. O restante dos animais não apresentou sintomatologia clínica. A riquetsemia em todos os animais foi menor que 1%. A média do hematócrito dos bovinos esplenectomizados esteve abaixo de 20% em dois momentos após infecção. Ao hemograma, as principais alterações observadas foram nos bovinos esplenectomizados e caracterizaram-se por redução de hemácias, hemoglobina, hematócrito e plaquetas (p 0,05). Todos os animais apresentaram elevação de leucócitos por aumento de linfócitos, porém, sem diferença significativa. O período pré-patente médio foi de dois dias em todos os animais. O período de incubação médio nos bovinos que adoeceram foi de 25,5 dias e estes morreram em média 63 dias após inoculação da estirpe. Os achados de necropsia caracterizaram-se por carcaça pálida, ascite, aumento de volume do fígado, vesícula biliar distendida e bile espessa. À histopatologia, verificou-se infiltração de macrófagos e linfócitos em diversos órgãos, dilatação dos sinusoides hepáticos e necrose do intestino grosso. A snPCR para o gene msp5, revelou 100% dos animais positivos em pelo menos um momento de avaliação. E na snPCR para o gene alvo msp1 também verificou-se infecção em todos os animais em pelo menos uma amostra avaliada. Entretanto, o sequenciamento revelou apenas cinco animais, incluindo os bovinos que morreram, com similaridade das sequências de aminoácidos com estirpe AmRio 2 de A. marginale. Conclui-se que os bovinos esplenectomizados morreram em virtude de anaplasmose provocada pela estirpe inoculada e os bubalinos foram mais resistentes em comparação aos bovinos. Finalmente, os búfalos podem ser uma alternativa à criação de bovinos em áreas com alta ocorrência de casos clínicos de anaplasmose.