Serological and molecular detection of Theileria equi in horses from Sinop, Mato Grosso state, Brazil / Detecção sorológica e molecular de Theileria equi em equinos oriundos de Sinop, Mato Grosso, Brasil

Equine piroplasmosis is the most important tick-borne disease to affect horses in Brazil. Theileria equi is one of the causative agents of equine piroplasmosis. Chronic cases are expected, in which the animals show no apparent signs of infection and remain asymptomatic but constitute a source of the infectious agent that ticks can spread. This study was conducted across 81 ranches located in the municipality of Sinop, State of Mato Grosso, Brazil. A sample calculation was performed to estimate the apparent prevalence of T. equi among horses. A total of 1,853 animals were included in the sampling analysis based on the information available from the Institute of Agricultural and Livestock Defense of Mato Grosso State. The serological analysis of 367 serum samples using an indirect enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) to detect anti-T. equi antibodies revealed that 337 animals were positive, representing a frequency of 90.70%. The molecular analysis to amplify the EMA-1 gene showed positivity in 20 of 89 tested samples. The fragments of four samples were sequenced and analyzed to determine their similarities to sequences from other species, based on sequences deposited at GenBank. All showed 100% similarity with T. equi. Our study represents the first report of T. equi antibodies among the equids in north-central region of Mato Grosso, revealing the widespread distribution of seropositive animals.

A piroplasmose equina é a doença transmitida por carrapatos mais importante em cavalos no Brasil. Theileria equi é um dos agentes causadores da piroplasmose equina. São esperados casos crônicos, nos quais os animais não apresentam sinais aparentes de infecção e permanecem assintomáticos, mas constituem uma fonte de infecção e disseminação por carrapatos. Este estudo foi realizado em 81 fazendas localizadas no município de Sinop, Estado de Mato Grosso, Brasil. Um cálculo amostral foi realizado para estimar a prevalência aparente de T. equi entre cavalos. No total, 1.853 animais foram incluídos na análise amostral com base nas informações disponíveis no Instituto de Defesa Agropecuária do Estado de Mato Grosso. A análise sorológica de 367 amostras de soro por meio de ensaio imunoenzimático indireto (ELISA) para detecção de anticorpos anti-T. equi revelou que 337 animais eram positivos, representando uma frequência de 90,70%. A análise molecular para o gene EMA-1 mostrou positividade em 20 das 89 amostras testadas. Os fragmentos de quatro amostras foram sequenciados e analisados para determinar suas semelhanças com sequências de outras espécies, a partir das sequências depositadas no GenBank. Todos mostraram 100% de similaridade com T. equi. Nosso estudo representa o primeiro relato de anticorpos contra T. equi entre os equídeos na região centro norte de Mato Grosso, revelando a ampla distribuição de animais soropositivos.

Serological and molecular detection of Theileria equi in horses from Sinop, Mato Grosso state, Brazil / Detecção sorológica e molecular de Theileria equi em equinos oriundos de Sinop, Mato Grosso, Brasil

Equine piroplasmosis is the most important tick-borne disease to affect horses in Brazil. Theileria equi is one of the causative agents of equine piroplasmosis. Chronic cases are expected, in which the animals show no apparent signs of infection and remain asymptomatic but constitute a source of the infectious agent that ticks can spread. This study was conducted across 81 ranches located in the municipality of Sinop, State of Mato Grosso, Brazil. A sample calculation was performed to estimate the apparent prevalence of T. equi among horses. A total of 1,853 animals were included in the sampling analysis based on the information available from the Institute of Agricultural and Livestock Defense of Mato Grosso State. The serological analysis of 367 serum samples using an indirect enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) to detect anti-T. equi antibodies revealed that 337 animals were positive, representing a frequency of 90.70%. The molecular analysis to amplify the EMA-1 gene showed positivity in 20 of 89 tested samples. The fragments of four samples were sequenced and analyzed to determine their similarities to sequences from other species, based on sequences deposited at GenBank. All showed 100% similarity with T. equi. Our study represents the first report of T. equi antibodies among the equids in north-central region of Mato Grosso, revealing the widespread distribution of seropositive animals.

A piroplasmose equina é a doença transmitida por carrapatos mais importante em cavalos no Brasil. Theileria equi é um dos agentes causadores da piroplasmose equina. São esperados casos crônicos, nos quais os animais não apresentam sinais aparentes de infecção e permanecem assintomáticos, mas constituem uma fonte de infecção e disseminação por carrapatos. Este estudo foi realizado em 81 fazendas localizadas no município de Sinop, Estado de Mato Grosso, Brasil. Um cálculo amostral foi realizado para estimar a prevalência aparente de T. equi entre cavalos. No total, 1.853 animais foram incluídos na análise amostral com base nas informações disponíveis no Instituto de Defesa Agropecuária do Estado de Mato Grosso. A análise sorológica de 367 amostras de soro por meio de ensaio imunoenzimático indireto (ELISA) para detecção de anticorpos anti-T. equi revelou que 337 animais eram positivos, representando uma frequência de 90,70%. A análise molecular para o gene EMA-1 mostrou positividade em 20 das 89 amostras testadas. Os fragmentos de quatro amostras foram sequenciados e analisados para determinar suas semelhanças com sequências de outras espécies, a partir das sequências depositadas no GenBank. Todos mostraram 100% de similaridade com T. equi. Nosso estudo representa o primeiro relato de anticorpos contra T. equi entre os equídeos na região centro norte de Mato Grosso, revelando a ampla distribuição de animais soropositivos.

Molecular detection and occurrence of equine theileriosis in Arabian horses in Al-Najaf province/Iraq / Detecção molecular e prevalência de teileriose equina em cavalos árabes na província de Al-Najaf/Iraque

This study was designed to detect equine piroplasmosis using the molecular technique in Al-Najaf province during the season that showed an increment in tick activities. Blood samples were collected from 110 horses with more than two signs of piroplasmosis. After DNA extraction, the product was examined by a polymerase chain reaction to amplify 18SrRNA. The results showed that the overall percentage of equine theileriosis was 38.18%. According to gender, the percentage of infection was 43.48% and 29.27% in females and males, respectively. Significant variations appeared between infected horses according to age, and the percentage of infection was 50% and 35.22% in less than 2 years and more than 2 years age, respectively. Moreover, the percentage of infection was 62.5% and 19.35% in animals with and without acariasis, respectively. Significant variations were also seen in equine theileriosis according to geographical areas, and the higher percentage was reported in Hera district (60.87%), while the lowest percentage was in the center of Al-Najaf (21.43%). This difference may be due to different distribution of vector of disease (tick), which may be the availability of the suitable weather that helped in the multiplication of the intermediate vectors. In conclusion, this study proved the variations in the occurrences of equine piroplasmosis according to gender, age, and geographical areas.(AU)

Este estudo foi desenvolvido para detectar piroplasmose equina usando a técnica molecular na província de Al-Najaf durante o período do ano com maior ocorrência de carrapatos. Foram coletadas amostras de sangue de 110 cavalos que apresentaram mais de dois sinais de piroplasmose. Após a extração do DNA, o produto foi examinado por reação em cadeia da polimerase para amplificar o 18SrRNA. Os resultados mostraram que a porcentagem geral de teileriose equina foi de 38, 18%. De acordo com o sexo, o percentual de infecção foi 43,48% e 29,27% no sexo feminino e masculino, respectivamente. Apareceram variações significativas entre os cavalos infectados de acordo com a idade, e a porcentagem de infecção foi 50% e 35,22% em menos de 2 anos e mais de 2 anos, respectivamente. Além disso, as porcentagens de infecção foram 62, 5% e 19, 35% em animais com e sem acariasis, respectivamente. Também foram observadas variações significativas na teileriose dos equídeos, de acordo com as áreas geográficas, e o maior percentual foi relatado no distrito de Hera (60, 87%), enquanto o menor percentual foi no centro de Al-Najaf (21,43%). Essa diferença pode ser devido à distribuição diferente do vetor da doença (carrapato), que pode ser a disponibilidade do clima adequado que ajuda na multiplicação dos vetores intermediários. Em conclusão, este estudo provou as variações nas ocorrências de piroplasmose eqüina de acordo com sexo, idade e áreas geográficas.(AU)

Abortion in association with transplacental Theileria equi infection in a mare from the State of Espírito Santo, southeast Brazil: case report / Aborto equino associado à infecção transplacentária de Theileria equi, Espírito Santo, Brasil: relato de caso

Equine piroplasmosis is a tick-borne disease caused by the protozoan parasites Babesia caballi and Theileria equi. We report a case of abortion in association with transplacental Theileria equi infection in a mare from the State of Espírito Santo, southeast Brazil. An apparently healthy mare aborted at the tenth month of gestation. At necropsy, the subcutaneous tissue, skeletal muscles, and visible mucosae of the aborted fetus were pale, and there was moderate hydrothorax and marked splenomegaly. Microscopic findings included splenic lymphoid hyperplasia and nephrosis. Merozoite-infected erythrocytes were found within blood vessels of all organs examined and were most numerous in the brain. DNA extracted from the spleen, liver, kidney, and thymus was used as a template for PCR. Generic primers were employed for the detection of piroplasm 18S ribosomal gene. All samples were positive for piroplasm DNA by PCR. Amplicons were purified and then sequenced. Sequencing analysis of these amplicons revealed 98% identity to T. equi sequences. Based on our findings, we suggest that abortion in this case resulted from transplacental Theileria infection.(AU)

A piroplasmose equina é transmitida por carrapatos, sendo causada pelos protozoários Babesia caballi e Theileria equi. O objetivo deste trabalho foi relatar um caso de aborto equino associado à piroplasmose fetal. Uma égua gestante, aparentemente saudável, abortou no 10º mês de gestação. Na necropsia do feto, foi observada palidez de subcutâneo, da musculatura esquelética e das mucosas visíveis, moderado hidrotórax e acentuada esplenomegalia. Histologicamente, havia hiperplasia linfoide esplênica e nefrose. Muitos merozoítos foram observados em eritrócitos nos vasos sanguíneos de todos os órgãos examinados, com maior intensidade no encéfalo. Amostras de DNA do baço, fígado, rim e timo foram utilizadas para PCR com primers genéricos para detecção de sequências do gene 18S ribossomal de piroplasmas, com resultado positivo para todas as amostras. Em seguida, os amplicons das amostras de baço foram purificados, sequenciados e, após análise, mostraram 98% de identidade com a sequência de T. equi. Portanto, as alterações microscópicas, os resultados de PCR e sequenciamento confirmam aborto associado à T. equi por transmissão transplacentária.(AU)

Frequency and factors associated with Theileria equi, Babesia caballi and Trypanosoma evansi in equids from Bahia (Northeast Brazil) / Frequência e fatores associados a Theileria equi, Babesia caballi e Trypanosoma evansi em equídeos da Bahia (Nordeste do Brasil)

Abstract The aim of this study was to determine the frequency and factors associated to Babesia caballi, Theileria equi and Trypanosoma evansi in naturally infected equids from the northeast Brazil. Blood samples from 569 equids (528 horses, 8 mules, and 33 donkeys) were collected and tested for the presence of DNA of each of these protozoan parasites by PCR. Generalized linear models were used to evaluate risk factors associated with the infection. The frequency of T. equi infection was 83.5% (475/569) - 84.3% in horses, and 73.2% in donkeys and mules. The results of the final model indicated that age (senior group) and animal species (mule and donkey group) were protective factors against this pathogen. The frequency of B. caballi infection was 24.3% (138/569) - 23.5% in horses and 34.1% in donkeys and mules. Age (adult and senior group) was considered a protective factor against B. caballi infection whereas animal species (donkey and mule group) were considered a risk factor for the infection. Trypanosoma evansi infection was not detected in any of animals. Our results suggest that equids from the area studied may be infected earlier in life with the etiological agents of equine piroplasmosis and become asymptomatic carriers.

Resumo Este estudo teve como objetivos conhecer a frequência e os fatores associados à infecção por Babesia caballi, Theileria equi e Trypanosoma evansi em equinos naturalmente infectados do nordeste do Brasil. Amostras de sangue de 569 equídeos (528 equinos, 8 muares e 33 asininos) foram coletadas e testadas para a presença do DNA destes parasitos através da PCR. Modelos lineares generalizados foram utilizados na avaliação dos fatores associados às infecções. A frequência de infecção por T. equi foi de 83,5% (475/569) -84,3% (445/528) em eqüinos e 73,2% (30/41) em asininos e muares. Os resultados do modelo final indicam idade (sênior) e espécie (muar e asinina) como possíveis fatores de proteção para este patógeno. A frequência de infecção por B. caballi foi de 24,3% (138/569) - 23,5% (124/528) em eqüinos e 34,1% (14/41) em asininos e muares. As faixas etárias (adulto e sênior) foram identificadas como possíveis fatores de proteção, e a espécie (asinina e muar) como risco para ocorrência de infecção por B. caballi. Infecções por Trypanosoma evansi não foram detectadas. Estes resultados indicam que os equídeos na região estudada se infectam precocemente com agentes da piroplasmose equina tornando-se portadores assintomáticos.

Molecular survey and genetic diversity of piroplasmids in equids from Midwestern Brazil / Levantamento molecular e diversidade genética de piroplasmídeos em equídeos do Centro-Oeste do Brasil

Abstract We evaluated the distribution of piroplasmids in equids from the Mato Grosso state in Midwestern Brazil using molecular methods and the interspecific genetic diversity. For this, 1,624 blood samples of equids from 973 farms were examined by PCR, using primer pairs that amplify a fragment of the genes rap-1 and ema-1 of Babesia caballi and Theileria equi, respectively. For molecular characterization and phylogenetic studies, 13 and 60 sequences of the rap-1 and ema-1 genes, respectively, were used to build a dendogram using maximum parsimony. B. caballi and T. equi were detected in 4.11% and 28.16% of the farms, respectively, and molecular prevalence was 2.74% for B. caballi and 25.91% for T. equi. The location of the farms and animals raised in the Pantanal ecoregion influence the probability of equids testing positive for B. caballi and T. equi . Moreover, age and herd purpose were variables significantly associated with T . equi infection. The sequences of B. caballi presented 1.95% intraspecific variability, contrasting with 2.99% in T. equi. Dendrograms for both species demonstrated the presence of subgroups with high values of support of branches. However, it is not possible to associate these groups with geographic origin and/or ecoregion.

Resumo Foi avaliada a distribuição de piroplasmídeos em equídeos do Estado de Mato Grosso, no Centro-Oeste do Brasil, utilizando-se métodos moleculares e a diversidade genética interespecífica. Para isso, 1.624 amostras de sangue de equídeos de 973 fazendas foram examinadas pela PCR, usando pares de oligonucleotídeos que amplificam um fragmento dos genes rap-1and ema-1 de Babesia caballi e Theileria equi, respectivamente. Para caracterização molecular e estudos filogenéticos, foram utilizadas 13 e 60 sequências dos genes rap-1 e ema-1, respectivamente, para construção de um dendograma utilizando máxima parcimônia. B. caballi e T . equi foram detectados em 4,11% e 28,16% das fazendas, respectivamente, e a prevalência molecular foi de 2,74% para B. caballi e 25,91% para T. equi. A localização das fazendas e animais criados na ecorregião do Pantanal influenciam a probabilidade de equídeos serem positivos para B. caballi e T. equi. Além disso, idade e propósito do rebanho foram variáveis, significativamente, associadas à infecção por T. equi. As sequências de B . caballi apresentaram variabilidade intraespecífica de 1,95%, contrastando com 2,99% em T. equi. Dendrogramas para ambas as espécies demonstraram a presença de subgrupos com altos valores de sustentação dos ramos. No entanto, não é possível associar esses grupos com origem geográfica e/ou ecorregião.

Dynamics of humoral immune response in pregnant mares and foals vaccinated with Theileria equi recombinant EMA-2 / Dinâmica da resposta imune humoral em éguas gestantes e potros vacinados com EMA-2 recombinante de Theileria equi

Theileria equi is an infectious hemoprotozoan agent of equine piroplasmosis, a disease that has severe economic and sanitary impact internationally. In addition to its common clinical features, piroplasmosis can cause gestational losses and neonatal damage, which makes neonates susceptible to this disease. The aim of this study was to evaluate the dynamics of humoral immune response to recombinant EMA-2 of T. equi in pregnant mares and foals, as well as the transfer of vaccine antibodies through the colostrum ingested by sucking foals. For vaccine production, the EMA-2 expression gene was cloned and expressed in the yeast species, Pichia pastoris. Thirty-six horses were used, of which 18 were pregnant mares and 18 were foals. The mares were divided into control and vaccinated groups, and the vaccinated group received three doses of rEMA-2 every 21 days starting at 300 days of gestation. Foals from vaccinated and control groups were evaluated until the sixth month of life. The production of antibodies by foals on the rEMA-2 vaccination schedule was also evaluated from the second month of life. Foals in the vaccinated group had received three doses of the vaccine every 21 days. The method used to evaluate serum and colostrum samples was indirect ELISA, and plates were sensitized with the rEMA-2 protein. At the end of the vaccination schedule, vaccinated mares showed a 2.3-fold increase in antibody levels when compared to baseline values. The colostrum of vaccinated mares presented antibody levels of 1.0432±0.33. Foals delivered by vaccinated mares presented levels of antibodies greater than those of foals delivered by control mares after their first time sucking (at about twelve hours after birth). Foals vaccinated in the second month of life showed an 8.3-fold increase in antibody levels when compared to baseline values. The vaccination schedule with rEMA-2 was able to stimulate humoral immunity in pregnant mares. Vaccine immunoglobins were concentrated in the colostrum of vaccinated mares and foals delivered by these mares showed an increase in serum levels of vaccine antibodies after the first-time sucking.(AU)

Theileria equi é um hemoprotozoário, agente da piroplasmose equina, doença de impacto sanitário e econômico internacional. Em éguas gestantes além da doença clínica, podem ocorrer abortos e danos ao neonato, caracterizando grande susceptibilidade à doença no período neonatal. O objetivo deste estudo foi avaliar a dinâmica da resposta imune humoral à EMA-2 recombinante de T. equi em éguas gestantes e potros, bem como a transferência de anticorpos vacinais no colostro. Foram utilizados 36 equinos, sendo 18 éguas gestantes e 18 potros. As éguas foram divididas em grupo controle e vacinado, que receberam rEMA-2 a partir dos 300 dias de gestação em três doses com intervalos de 21 dias. Para produção da vacina, o gene de expressão de EMA-2 foi clonado e a proteína expressa em Pichia pastoris. Os potros provenientes de éguas dos grupos vacinado e controle foram avaliados até o 6º mês de vida. Avaliou-se também a produção de anticorpos em potros submetidos ao esquema vacinal com rEMA-2 a partir do 2º mês de vida, que receberam três doses da vacina em intervalos de 21 dias. O método escolhido para a avaliação das amostras de soro e colostro foi ELISA indireto, com sensibilização pela proteína rEMA-2. Nas éguas gestantes vacinadas com rEMA-2 ocorreu o incremento de 2,3 vezes o valor basal ao final do esquema vacinal. O colostro de éguas vacinadas apresentou título médio de anticorpos de 1,0432±0,33, e potros provenientes de éguas vacinadas apresentaram média maior que os provenientes de éguas controle após a primeira mamada (12 horas). Os potros que passaram por esquema vacinal a partir do 2º mês de vida obtiveram incremento de 8,3 vezes o valor basal de anticorpos. O esquema vacinal com rEMA-2 foi capaz de estimular a imunidade humoral em éguas gestantes. Éguas gestantes vacinadas concentraram imunoglobulinas vacinais no colostro, e os potros provenientes destas obtiveram incremento nos níveis séricos de anticorpos vacinais após a primeira mamada.(AU)

Molecular survey and genetic diversity of piroplasmids in equids from Midwestern Brazil

Abstract We evaluated the distribution of piroplasmids in equids from the Mato Grosso state in Midwestern Brazil using molecular methods and the interspecific genetic diversity. For this, 1,624 blood samples of equids from 973 farms were examined by PCR, using primer pairs that amplify a fragment of the genes rap-1 and ema-1 of Babesia caballi and Theileria equi, respectively. For molecular characterization and phylogenetic studies, 13 and 60 sequences of the rap-1 and ema-1 genes, respectively, were used to build a dendogram using maximum parsimony. B. caballi and T. equi were detected in 4.11% and 28.16% of the farms, respectively, and molecular prevalence was 2.74% for B. caballi and 25.91% for T. equi. The location of the farms and animals raised in the Pantanal ecoregion influence the probability of equids testing positive for B. caballi and T. equi . Moreover, age and herd purpose were variables significantly associated with T . equi infection. The sequences of B. caballi presented 1.95% intraspecific variability, contrasting with 2.99% in T. equi. Dendrograms for both species demonstrated the presence of subgroups with high values of support of branches. However, it is not possible to associate these groups with geographic origin and/or ecoregion.

Resumo Foi avaliada a distribuição de piroplasmídeos em equídeos do Estado de Mato Grosso, no Centro-Oeste do Brasil, utilizando-se métodos moleculares e a diversidade genética interespecífica. Para isso, 1.624 amostras de sangue de equídeos de 973 fazendas foram examinadas pela PCR, usando pares de oligonucleotídeos que amplificam um fragmento dos genes rap-1and ema-1 de Babesia caballi e Theileria equi, respectivamente. Para caracterização molecular e estudos filogenéticos, foram utilizadas 13 e 60 sequências dos genes rap-1 e ema-1, respectivamente, para construção de um dendograma utilizando máxima parcimônia. B. caballi e T . equi foram detectados em 4,11% e 28,16% das fazendas, respectivamente, e a prevalência molecular foi de 2,74% para B. caballi e 25,91% para T. equi. A localização das fazendas e animais criados na ecorregião do Pantanal influenciam a probabilidade de equídeos serem positivos para B. caballi e T. equi. Além disso, idade e propósito do rebanho foram variáveis, significativamente, associadas à infecção por T. equi. As sequências de B . caballi apresentaram variabilidade intraespecífica de 1,95%, contrastando com 2,99% em T. equi. Dendrogramas para ambas as espécies demonstraram a presença de subgrupos com altos valores de sustentação dos ramos. No entanto, não é possível associar esses grupos com origem geográfica e/ou ecorregião.

Expressão heteróloga da EMA-2 (equi merozoite antigen) de Theileria equi em Pichia pastoris com potencial utilização em imunobiológicos / Heterologous expression of EMA-2 (equi merozoite antigen) of Theileria equi in Pichia pastoris with potential use in immunobiologics

A piroplasmose equina causada por Theileria equi acomete os equinos de forma endêmica no Brasil e em diversos outros países tropicais e subtropicais. Considerada uma das mais importantes doenças de equinos, causa danos à saúde animal e perdas econômicas. A proteína equi merozoite antigen (EMA-2) é uma das principais proteínas de superfície, expressa nos diversos estágios do ciclo do parasita, estimula resposta imune em animais infectados, tornando-se um possível candidato para utilização em diagnóstico. O gene EMA-2 foi clonado e expresso na levedura Pichia pastoris. A proteína EMA-2 recombinante (rEMA-2) foi caracterizada antigenicamente por Western Blot e por ELISA indireto, utilizando-se soro de equino positivo para theileriose. O resultado do ELISA demonstrou uma especificidade de 90,9% e sensibilidade de 83,3%, quando comparado ao padrão, sendo superior à imunofluorescência (80,6% de especificidade e 75,0% de sensibilidade), o que sugere que a rEMA-2 expressa em P. pastoris é um promissor antígeno para ser utilizado como ferramenta no imunodiagnóstico de theileriose equina.

Theileria equi, the causative agent of equine piroplasmosis, is endemic in Brazil and many other tropical and subtropical countries. It is considered one of the most important diseases of horses causing animal health problems and significant economic loss. The Protein equi merozoite antigen-2 (EMA-2) is a major surface protein that is expressed in different parasite cycle stages and induces immune response in infected animals, being a possible candidate to be used in diagnose. EMA-2 gene was cloned and expressed in the yeast Pichia pastoris, and the recombinant protein EMA-2 (rEMA-2) was characterized by Western Blot and indirect ELISA using equine positive sera. The ELISA results demonstrated a specificity of 90.9% and a sensitivity of 83.3% compared to the standard ELISA and being superior to immunofluorescence (80.6% of specificity and 75.0% of sensitivity) suggesting that the rEMA-2 expressed in P. pastoris is a promising antigen to be used as a tool in immunodiagnostic of theileriasis.