Cobalt deficiency in cattle and its impact on production / Deficiência de cobalto em bovinos e seu impacto na produção

Two outbreaks of cobalt deficiency in beef cattle were diagnosed in Midwestern Brazil. We discuss the clinical, epidemiological, pathological features, therapeutic measures, and impact aspects of the production system associated with these outbreaks occurring outbreaks in two farms of extensive cattle raising-system in the state of Mato Grosso do Sul. Seven affected cattle were euthanized and necropsied. Tissues for histopathology and microelements dosage were secured. At Farm A, 3100 cattle of all ages got sick, and 396 died; at Farm B, 148 were affected, and 110 died. In both farms, cattle were fed the same mineral supplement. The main clinical signs were weight loss and weakness, even though a good supply of forage was available in the paddocks. Many cattle stop grazing and chew at tree barks, wood chips from fence posts, and bones. In addition to the deaths, there was a compromised growth, and the reproductive rates fell sharply. The necropsied cattle were thin, with rough hair coat and pale mucous membranes. The liver was diffusely orange and showed a lobular pattern. The bone marrow was gelatinous and diffusely yellow. Histological changes included hemosiderosis in the liver and spleen, hepatocellular vacuolar degeneration, and myeloid and erythroid hypoplasia of the bone marrow. In the white matter of four cattle's brains, the myelin sheath was markedly distended (spongy degeneration). Proliferative parasitic abomasitis was observed in three cattle. The presumptive diagnosis was based on the association of the clinical picture, the necropsy findings, and the ruling out of other possible causes. The diagnosis was confirmed by the favorable response to treatment with cobalt and vitamin B12 orally and by mineral supplementation.(AU)

Dois surtos de deficiência de cobalto em bovinos de corte foram diagnosticados. Os aspectos clínicos, epidemiológicos, anatomopatológicos, terapêuticos e impactos no sistema de produção são descritos e discutidos. Os surtos ocorreram em duas fazendas de criação extensiva estado de Mato Grosso do Sul, Centro-Oeste brasileiro. Sete bovinos afetados foram eutanasiados e necropsiados. Na necropsia foram colhidas amostras para exames histopatológicos e dosagem de microelementos. Na Fazenda A, 3100 bovinos de todas as idades adoeceram e 396 morreram e na Fazenda B, 148 bovinos adoeceram e 110 morreram. Ambas as fazendas utilizavam o mesmo suplemento mineral. Os principais sinais clínicos observados foram emagrecimento e fraqueza, apesar da boa oferta de forragem nos piquetes, muitos bovinos deixaram de pastejar e comiam cascas de árvores, madeira das porteiras e ossos. Além das mortes, tiveram crescimento comprometido e os índices reprodutivos tiveram queda acentuada. Os bovinos necropsiados estavam magros, com os pelos arrepiados e mucosas pálidas. O fígado estava difusamente alaranjado e com evidenciação do padrão lobular. A medula óssea estava de consistência gelatinosa e difusamente amarelada. Alterações histológicas incluíam degeneração vacuolar hemossiderose que era moderada no fígado e marcada no baço. Hipoplasia mieloide e eritoide era vista na medula óssea. Na substância branca do encéfalo de quatro bovinos, a bainha de mielina estava marcadamente distendida (degeneração esponjosa). Abomasite parasitária proliferativa foi observada em três bovinos. O diagnóstico presuntivo baseou-se na associação do quadro clínico, nos achados de necropsia e na eliminação de outras possíveis causas. O diagnóstico foi confirmado pela resposta favorável ao tratamento com cobalto e vitamina B12 por via oral, e a suplementação mineral.(AU)

Teste intradérmico com proteínas recombinantes de Mycobacterium bovis como antígenos em Cavia porcellus / Skin test with recombinant protein of Mycobacterium bovis as antigen in Cavia porcellus

O teste intradérmico para o diagnóstico da tuberculose bovina utiliza derivados proteicos purificados (PPD) de Mycobacterium bovis que são capazes de induzir reações de hipersensibilidade em animais infectados. No entanto, apresenta baixa especificidade devido à ocorrência de reações cruzadas com outras micobactérias. Neste sentido, o objetivo desse trabalho foi produzir proteínas recombinantes (ESAT-6, PE13, PE5 e ESX-1) de Mycobacterium bovis e avaliá-las como antígenos em teste intradérmico utilizando Cavia porcellus como modelo, e verificar se as condições empregadas na purificação (nativa ou desnaturante) interferem no desempenho antigênico dessas proteínas. As proteínas foram testadas em Cavia porcellus previamente sensibilizados com cepa M. bovis AN5 inativada, individualmente (160 µg) ou combinadas na forma de um coquetel (40 µg cada). O coquetel de proteínas induziu reações de hipersensibilidade nos animais sensibilizados significativamente superiores (p=0,002) as observadas nos animais não sensibilizados, possibilitando diferenciação. No entanto, as proteínas isoladamente não foram capazes de promover essa diferenciação. As condições de solubilização e purificação influenciaram o desempenho antigênico da proteína ESAT-6, pois, quando produzida em condição desnaturante desencadeou reações inespecíficas nos animais não sensibilizados, enquanto que aquela produzida em condições nativas e aplicada em concentrações de 6, 12, 24 e 48µg induziu reações significativas apenas nos animais sensibilizados, confirmando o seu potencial como antígeno.

The intradermal skin test for diagnosis of bovine tuberculosis has been used the purified protein derivative (PPD) of Mycobacterium bovis, that is able to induce a hypersensitivity reaction in infected animals. However, shows low specificity due to the occurrence of cross reactions with other mycobacteria. Thus, the aim of this study was to produce recombinant proteins (ESAT-6, PE13, PE5 and ESX-1) of Mycobacterium bovis and assess them as antigens in skin test using guinea pigs (Cavia porcellus) as a model, and check if the conditions employed in the purification (native or denaturing condition) interfere in the antigenic performance of these proteins. The proteins were tested in guinea pigs previously sensitized with inactivated M. bovis strain AN5, individually (160 µg/µl), or as a mixed cocktail (40 µg each). The cocktail of proteins induced hypersensitivity reactions in sensitized animals significantly (p=0.002) higher than those observed in non-sensitized animals, allowing differentiation. On the other hand, the proteins individually were not able to promote this differentiation. The conditions of solubilization and purification influenced the antigenic performance of the protein ESAT-6, since, when produced in denaturing condition triggered nonspecific reaction in non-sensitized animals. Whereas when produced under native conditions and used at concentrations (6, 12, 24 and 48µg/µl) induced a significant response only in sensitized animals, confirming its potential as antigen.

Development and assessment of a latex agglutination test based on recombinant MSP5 to detect antibodies against Anaplasma marginale in cattle

The recombinant protein MSP5 has been established as an important antigen for serological diagnosis of Anaplasma marginale by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). However, due to the high cost of specialized equipment, this technique is not accessible to all laboratories, especially in developing countries in areas where the disease is endemic. The present study describes the standardization of a latex agglutination test (LAT) to detect antibodies against A. marginale based on recombinant MSP5. Compared with indirect enzyme-linked immunosorbent assay (iELISA), the relative sensitivity and specificity of the LAT were 95.21% and 91.86% respectively, with an almost perfect agreement between tests (kappa index = 0.863). These results can be considered important for the serological diagnosis of A. marginale, as they indicate that the test represents a rapid and low cost alternative to ELISA.

Detecção de anticorpos para Anaplasma sp. em pequenos ruminantes no semi-árido do estado de Pernambuco, Brasil / Detection of antibodies against Anaplasma sp. in small ruminants from the semi-arid region against Pernambuco State, Brazil

Neste trabalho é descrita a detecção de anticorpos para Anaplasma sp. em caprinos e ovinos da região do semi-árido do Estado de Pernambuco, Brasil, utilizando-se um ensaio de imunoadsorção enzimática baseado em MSP5 recombinante de Anaplasma marginale. Foram analisados soros de 243 caprinos e 68 ovinos provenientes do município de Ibimirim, e observadas freqüências de anticorpos de 11,93 por cento (29/243) e 16,17 por cento (11/68) para caprinos e ovinos, respectivamente. A importância epidemiológica dos achados foi discutida.

This paper reports the detection of antibodies against Anaplasma sp. in goats and sheep from the semi-arid region from Pernambuco State, Brazil, using an enzyme-linked immunosorbent assay with recombinant MSP5 of Anaplasma marginale. Sera from 243 goats and 68 sheep from Ibimirim municipality were analyzed and frequencies of antibodies of 11.93 percent (29/243) and 16.17 percent (11/68) were found for goats and sheep, respectively. The epidemiological relevance of the findings was discussed.

IgG and IgG2 antibodies from cattle naturally infected with Anaplasma marginale recognize the recombinant vaccine candidate antigens VirB9, VirB10, and elongation factor-Tu

Anaplasma marginale is an important vector-borne rickettsia of ruminants in tropical and subtropical regions of the world. Immunization with purified outer membranes of this organism induces protection against acute anaplasmosis. Previous studies, with proteomic and genomic approach identified 21 proteins within the outer membrane immunogen in addition to previously characterized major surface protein1a-5 (MSP1a-5). Among the newly described proteins were VirB9, VirB10, and elongation factor-Tu (EF-Tu). VirB9, VirB10 are considered part of the type IV secretion system (TFSS), which mediates secretion or cell-to-cell transfer of macromolecules, proteins, or DNA-protein complexes in Gram-negative bacteria. EF-Tu can be located in the bacterial surface, mediating bacterial attachment to host cells, or in the bacterial cytoplasm for protein synthesis. However, the roles of VirB9, VirB10, and TFSS in A. marginale have not been defined. VirB9, VirB10, and EF-Tu have not been explored as vaccine antigens. In this study, we demonstrate that sera of cattle infected with A. marginale, with homologous or heterologous isolates recognize recombinant VirB9, VirB10, and EF-Tu. IgG2 from naturally infected cattle also reacts with these proteins. Recognition of epitopes by total IgG and by IgG2 from infected cattle with A. marginale support the inclusion of these proteins in recombinant vaccines against this rickettsia.

Trypanosoma vivax infection dynamics in a cattle herd maintained in a transition area between Pantanal lowlands and highlands of Mato Grosso do Sul, Brazil

Trypanosoma vivax outbreaks in beef cattle in the Pantanal region of Mato Grosso do Sul state, Brazil, causes relevant economical impact due to weight loss, abortion and mortality. Cattle moved from the Pantanal to adjacent areas of this ecosystem for breeding and fattening is a common feature. Therefore an epidemiological study on breeding cows in the transition area between Pantanal lowland and adjacent highlands of Mato Grosso do Sul was performed to determine the T. vivax infection dynamics and outbreak risk. Three experimental groups were formed: Group 1 consisted of cows parasitologically negative by the Woo test and in the enzyme-linked immunosorbent assay for T. vivax antibody detection (Tv-ELISA-Ab); Group 2 parasitologically negative and positive in the Tv-ELISA-Ab; and in Group 3 cows were parasitologically positive and with positive reactions in the Tv-ELISA-Ab. During 24 months, the cows' dislodgment between the above established groups was monitored by Woo test and Tv-ELISA-Ab exams. The tabanid population was also monitored and the highest number occurred during the rainy season. Although parasitemias were detected only in the first four samplings of the experimental period, the cows could be considered as trypanotolerant, because no clinical signs were observed. Despite the higher T. vivax incidence during the dry season, no disease symptoms were seen. Even though T. vivax epidemiological situation in the herd was characterized as endemic with seasonal variation, the probability of outbreaks was null within the conditions of the study.

Surtos de Trypanosoma vivax em bovinos de corte do Pantanal foram responsáveis por relevante impacto econômico, devido a perda de peso, abortos e mortalidade. Um manejo comum é o deslocamento de bovinos do Pantanal baixo para áreas adjacentes desse ecosistema para reprodução e engorda. Por essa razão, foi efetuado um estudo epidemiológico em rebanho de vacas movidas para uma área de transição entre Pantanal baixo e planalto do Estado de Mato Grosso do Sul para determinar a dinâmica de infecção do T. vivax e o risco de surto. Três grupos experimentais foram formados: Grupo 1; composto por vacas parasitologicamente negativas no teste de Woo e no exame sorológico de imunoadsorção enzimática para detecção de anticorpos contra T. vivax (Tv-ELISA-Ab); Grupo 2, vacas negativas parasitológicamente e com reação positiva no Tv-ELISA-Ab; e no Grupo 3, positivas parasitologicamente e no Tv-ELISA-Ab. Durante 24 meses o deslocamento das vacas entre esses grupos experimentais foi determinado pelo monitoramento mensal realizado pelo teste de Woo e Tv-ELISA-Ab. Durante esse período a população de tabanídeos na área experimental foi determinada e as maiores populações ocorreram no período das chuvas. Parasitemias de T. vivax foram detectadas apenas nas quatro primeiras amostragens do período experimental, apesar da elevação de incidência determinada sorológicamente tenha ocorrido no período seco do ano. Portanto, T. vivax foi endêmico no rebanho e a ausência de manifestação clínica sugere que os bovinos sejam tripanotolerantes e o risco de surto seja nulo nas condições em que o experimento foi executado, pois a manifestação clínica da doença esta associada à presença de parasitemia.

ELISA com MSP5 recombinante truncada para detecção de anticorpos contra Anaplasma marginale em bovinos / ELISA based on recombinant truncated MSP5 for detection of antibodies against Anaplasma marginale in cattle

Os objetivos deste estudo foram produzir e solubilizar a proteína MSP5 recombinante truncada de Anaplasma marginale, e avaliar seu desempenho em um ensaio de imunoadsorção enzimática indireto (ELISA) para detecção de anticorpos contra a riquétsia. O gene msp5, exceto a região N-terminal hidrofóbica, foi amplificado por PCR, clonado em plasmídeo pTrcHis-TOPO e expresso em Escherichia coli. A solubilização da proteína recombinante foi avaliada em diferentes pHs e concentrações de uréia. A sensibilidade e a especificidade do ensaio foram avaliados testando-se 66 soros de animais infectados experimentalmente com A. marginale e 96 soros negativos, com o estado de infecção destes animais confirmado por PCR. Um total de 1.666 amostras de soros bovino, provenientes do Brasil - Rio Grande do Sul (73), Mato Grosso do Sul (91), Pernambuco (86), Bahia (314) e Minas Gerais (267)-, Uruguai (32) e Costa Rica (803) foram testadas nos ELISAs com MSP5 truncada e com MSP1a recombinantes e a concordância entre os dois testes foi avaliada. O ELISA indireto com MSP5 truncada foi capaz de detectar animais infectados com 96,97 por cento de sensibilidade e 100 por cento de especificidade. Nos animais infectados experimentalmente, o ELISA detectou anticorpos do 12° até o último dia de observação (37° dia). Os ELISAs para MSP5 e MSP1a apresentaram concordância de 95,67 por cento, com índice kappa de 0,81. Os resultados discordantes apresentaram uma diferença significativa (p <0,001). Anticorpos contra A. marginale foram detectados em animais de todas as regiões estudadas. O ELISA com MSP5 recombinante truncada apresentou bom desempenho na detecção de anticorpos contra A. marginale, com alta sensibilidade e especificidade, representando uma importante ferramenta para o diagnóstico da anaplasmose bovina em estudos epidemiológicos.

The objective of this study was the production and solubilization of recombinant truncated MSP5 of Anaplasma marginale and the evaluation of its performance in an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), to detect antibodies against the rickettsia in cattle. The fragment of msp5 gene, except the hydrophobic N-terminal region, was amplified by PCR, cloned in pTrcHis-TOPO plasmid and expressed in Escherichia coli. Solubilization of the recombinant protein was evaluated in different pHs and concentrations of urea. The sensibility and specificity of the assay were evaluated with 66 sera from cattle experimentally-infected and 96 sera from cattle free of A. marginale defined by polymerase chain reaction for msp5 gene. Serum samples from 1,666 cattle from Brazil - states of Rio Grande do Sul (73), Mato Grosso do Sul (91), Pernambuco (86), Bahia (314) and Minas Gerais (267), Uruguay (32) and Costa Rica (803), were tested by ELISAs with recombinant truncated MSP5 and with recombinant MSP1a, and the agreement between both ELISAs was calculated. ELISA with recombinant truncated MSP5 protein detected infected animals with sensibility of 96.97 percent and specificity of 100 percent. In cattle experimentally-infected, the ELISA detected antibodies from the 12th day post-infection (DPI) to the end of the experiment, at the 37th DPI. The agreement between the ELISAs with truncated MSP5 and MSP1a antigens was 95.67 percent, with a kappa index of 0.81. Disagreement results showed significative difference (p <0.001). Antibodies for A. marginale were detected in animals of the all the region analyzed. The ELISA with recombinant truncated MSP5 showed a good performance in ELISA for detention of antibodies against A. marginale, with high sensitivity and specificity, representing an important tool for the diagnosis of anaplasmose bovine in epidemiological studies.