Identification of Brucella abortus biovar 4 of bovine origin in Colombia / Identificación de Brucella abortus biovar 4 de origen bovino en Colombia

The objective of this study was to identify twelve Brucella abortus isolates of bovine origin from the department of Nariño in Colombia up to the biovar level. These isolates are included in the collection of the Germplasm Bank of Microorganisms of Animal Health Interest -Bacteria and Virus (BGSA-BV). The identification was carried out through conventional methods such as macro and microscopic morphological descriptions, enzymatic activity, biochemical profile, substrate use and sensitivity to dyes. Complementary genotypic characterization was carried out using multiplex PCR for B. abortus, Brucella melitensis, Brucella ovis, and Brucella suis-Erytritol (AMOS-ERY-PCR), RFLP-IS711, by southern blot hybridization, as well as by the multiple locus variable number of tandem repeat analysis (MLVA) using the ery gene and the insertion sequence IS711 and variable number of tandem repeats (VNTR) as molecular markers. The results of the phenotypic and molecular characterization allowed to identify twelve isolates as B. abortus biovar 4 as well as to differentiate field from vaccine strains. This is the first study on the phenotypic and molecular identification of B. abortus isolates in Colombia. It was concluded that the phenotypic and molecular identification of twelve isolates as B. abortus biovar 4 could be achieved using conventional and molecular techniques with enough resolution power. The identification of these isolates to the biovar level in taxonomic and epidemiological terms will allow the use of this genetic resource as reference strains in future research. This finding constitutes the basis for identifying biotypes not previously reported in the country that might be useful to support brucellosis survey programs in Colombia.

El objetivo de este estudio fue identificar 12 aislamientos de Brucella abortus de origen bovino procedentes del departamento de Narino, Colombia, hasta la descripción de biovar. Estos aislamientos conforman la colección del Banco de Germoplasma de Microorganismos de Interés en Salud Animal, Bacterias y Virus. La identificación se hizo mediante métodos convencionales, como la descripción morfológica macro y microscópica de actividad enzimática, de perfiles bioquímicos, de utilización de sustratos y de sensibilidad a colorantes. Se hizo una caracterización genotipica complementaria mediante PCR múltiple para Brucella abortus, Brucella melitensis, Brucella ovisy Brucella suis-eritritol (AMOS-ERY-PCR); RFLP-/S7II; hibridación Southern blot y análisis multi-locus de repeticiones en tándem de número variable (MLVA), empleando como marcadores moleculares el gen ery, la secuencia de inserción /S711 y el número variable de repeticiones en tándem (VNTR). Los resultados de la caracterización fenotípica y molecular permitieron identificar 12 aislamientos de campo como B. abortus biovar 4 y diferenciar cepas de campo de cepas vacunales. Este es el primer estudio de identificación fenotípica y molecular de aislamientos de B. abortus en Colombia. Por su importancia taxonómica y epidemiológica, la identificación de estos aislamientos hasta el nivel de biovar permitirá disponer de recursos genéticos que se pueden emplear como cepas de referencia en futuras investigaciones. Estos resultados pueden considerarse como una base para la identificación de biotipos no reportados en el país y podrán ser utilizados en programas de monitoreo y vigilancia de la brucelosis bovina en Colombia.

Different resistance patterns of reference and field strains of Brucella abortus

The aim of this study was to evaluate the growth of the B. abortus reference strains and field isolates on media containing different inhibitor agents. Reference strains were seeded on tryptose agar containing: i-erythritol (1.0 mg/mL), fuchsin (20 μg/mL and 80 μg/mL), thionin (2.5 μg/mL and 10 μg/mL), rifampicin (200 μg/mL) and safranin O (200 μg/mL). Field isolates were tested only on media containing i-erythritol, rifampicin and thionin. Furthermore, each suspension was also inoculated on tryptose agar incubated in air, to test its ability to grow without CO2. Sensitivity to fuchsin was similar among reference strains evaluated. Growth of S19, 544 and 2308 but not RB51 were inhibited on media containing rifampicin. Medium with safranin O showed no inhibition for RB51, 544 and 2308, but it partially inhibited the S19 growth as well as medium containing i-erythritol. Treatment/control growth ratio for 2308 on tryptose agar containing thionin (2.5 μg/mL) was approximatelly 1.0, whereas S19 and RB51 showed 0.85 and 0.89 ratios, respectively. Growth of 544, S19 and RB51 but not 2308 was completely inhibited on medium with thionin (10 μg/mL). All field strains grew on medium containing i-erythritol, but were completelly inhibited by rifampicin. With exception of A1 (B. abortus biovar 3) all field isolates grew on medium with thionin, although some strains showed a treatment/control growth ratio of 0.75–0.80 (10 μg/mL). These results showed that tryptose agar with thionin, i-erythritol or rifampicin could be useful for differentiating vaccine, challenge and field strains of B. abortus.

Detección de un complejo clonal con el genotipo de Brucella abortus biovariedad 2 como fundador en aislamientos de B. abortus de Argentina / Detection of a clonal complex with Brucella abortus biovar 2 genotype as founder in B. abortus isolates from Argentina

Brucella abortus es el agente causal de la brucelosis bovina, enfermedad zoonótica que se encuentra ampliamente distribuida en el mundo. Actualmente existen ocho biovariedades de B. abortus. En Argentina se encuentra con mayor frecuencia la biovariedad 1, pero también se suele aislar la biovariedad 2, que es más patogénica que la anterior. Resulta necesario contar con métodos de tipificación que tengan la resolución suficiente para permitir el seguimiento epidemiológico de los brotes de brucelosis y de los programas de control de la enfermedad. Debido a la gran homogeneidad genética que existe entre las distintas especies del género Brucella, ha sido dificultoso el desarrollo de herramientas moleculares para realizar el análisis epidemiológico de los aislamientos. La publicación del genoma de varias especies de Brucella facilitó el diseño de estas herramientas. El objetivo del presente trabajo fue emplear un esquema de análisis multilocus de VNTR en aislamientos de Argentina obtenidos en nuestro laboratorio. De los 56 aislamientos analizados se obtuvieron 47 perfiles genotípicos diferentes. El empleo de este esquema permitió asignarles a dichos aislamientos la biovariedad correspondiente. A través del análisis goeBURST se pudo relacionar a todos los genotipos entre sí, y además, proponer al genotipo de la biovariedad 2 como fundador.

Brucella abortus is the causative agent of bovine brucellosis, a worldwide zoonosis. Up to date, eight biovars of B. abortus have been described. In Argentina, biovar 1 is the most frequently isolated. However, biovar 2, which is more pathogenic than biovar 1, is also found. Molecular methods for subtyping isolates are necessary for allowing epidemiological surveillance and control of eradication programs. Due to the genetic homogeneity of the genus Brucella, the development of molecular typing tools has been difficult. The publication of microorganism genomes facilitates the design of this approach. The aim of this work was to employ a Multiple Locus VNTR Analysis (MLVA) scheme for strains from Argentina isolated in our laboratory. From the 56 isolates analyzed, 47 different genotypic profiles were obtained. All the strains typed as biovar 2 showed the same profile. This scheme allowed assigning each isolate to the biovar it belongs to. All the genotypes were related using the goeBURST analysis and biovar 2 was proposed as founder.

Multiplicación de Brucella abortus y producción de óxido nítrico en dos líneas celulares de macrófagos de distinto origen / Multiplication of Brucella abortus and production of nitric oxide in two macrophage cell lines of different origin

Brucella abortus es una bacteria que causa abortos e infertilidad en el ganado y fiebre ondulante en el hombre. Se multiplica en el citoplasma celular evadiendo los mecanismos de muerte intracelular. El óxido nítrico (NO) es importante en la regulación de la respuesta inmune. En el presente trabajo estudiamos la habilidad de tres cepas de B. abortus para sobrevivir intracelularmente en dos líneas celulares de macrófagos. La multiplicación de bacterias en ambas líneas celulares fue determinada a distintos tiempos en número de UFC/ml, también fue observada al microscopio de campo claro y de fluorescencia utilizando Giemsa y naranja de acridina, respectivamente. La tinción de ambas líneas celulares inoculadas con B. abortus mostró un resultado concordante con el encontrado en la determinación del número de UFC. Fue confirmada la presencia de B. abortus por microscopía electrónica. Para medir la producción de NO se utilizó el reactivo de Griess. La multiplicación de la cepa rugosa RB51 disminuyó en ambas líneas celulares y los niveles de NO fueron mayores en células inoculadas con dicha cepa que cuando fueron inoculadas con las cepas lisas (S19 y 2308). Estos resultados sugieren que probablemente la ausencia de cadena O en el lipopolisacárido afecta el crecimiento intracelular de B. abortus.

Brucella abortus is a bacterium which causes abortions and infertility in cattle and undulant fever in humans. It multiplies intracellularly, evading the mechanisms of cellular death. Nitric oxide (NO) is important in the regulation of the immune response. In the present work, we studied the ability of three B. abortus strains to survive intracellularly in two macrophage cell lines. The bacterial multiplication in both cell lines was determined at two different times in UFC/ ml units. Moreover the inoculated cells were also observed under light-field and fluorescence microscopy stained with Giemsa and acridine orange, respectively. The stain of both cellular lines showed similar results with respect to the UFC/ml determination. The presence of B. abortus was confirmed by electronic microscopy. In both macrophage cell lines inoculated with RB51, the multiplication diminished and the level of NO was higher, compared with cells inoculated with smooth strains (S19 and 2308). These results suggest that the absence of O-chain of LPS probably has affects the intracellular growth of B. abortus.

Tipificación molecular de Brucella abortus cepa 19 y su aplicación al control de biológicos / Molecular characterization of Brucella abortus strain 19 and its application for controlling biologics

Brucella abortus es el agente etiológico de la brucelosis bovina. La cepa 19, utilizada en la elaboración de vacunas, puede ser identificada a través de una deleción en la región eri asociada con la sensibilidad al eritritol. Se optimizó un ensayo de PCR para caracterizar específicamente esta cepa. El método que describimos es un procedimiento rápido para identificar B. abortus y simultáneamente diferenciar la cepa 19 de otras cepas de B. abortus biovar 1. Hemos aplicado este ensayo para la detección de la cepa 19 en vacunas contra la brucelosis bovina elaboradas en Argentina. Los resultados indican que este método podría ser útil para el seguimiento de las cepas madres y semillas utilizadas en la producción industrial de esta vacuna. Esta metodología también contribuiría a la reducción del riesgo de la infección adquirida en el laboratorio y podría aplicarse como prueba de rutina para confirmar la presencia de B. abortus en vacunas no relacionadas.

Brucella abortus is the etiological agent of bovine brucellosis. The strain 19 used in vaccine elaboration can be identified through a deletion in the eri region associated with its susceptibility to erythritol. We optimized a PCR assay for specific characterization of this strain. The method described here is a rapid procedure that enables identification of B. abortus, and simultaneous differentiation of the strain 19 from other B. abortus biovar 1 strains. We applied the assay to detect the strain 19 in vaccines against B. abortus produced in Argentina. The results show this method could be used to follow vaccine seed cultures of this strain. The methodology could also contribute to reduce the risk of a laboratory-acquired infection and could be of great help as a routine test for confirmation of B. abortus in non related vaccines.