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.

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.

Evaluación de la reacción en cadena de la polimerasa para el diagnóstico de la brucelosis en un rebaño lechero infectado con Brucellaspp / Assessment of polymerase chain reaction (PCR) to diagnose brucellosis in a Brucella infected herd

Para el diagnóstico de la brucelosis bovina en muestras de sangre y/o leche, se comparó la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) con el aislamiento in vitro de Brucella abortus, las pruebas serológicas defijación del complemento (FC) e inmunoenzimáticas de competición (ELISA-C) en suero e indirecto (ELISA-I) en leche. Se analizaron muestras de vacas lecheras de un rebaño infectado “A”, vacunadas con B. abortus cepa 19 antes de los 8 meses de edad y revacunadas con B. abortus cepa RB51 como adultas (n= 99) y de otro “B”, libre de brucelosis (n=100), como control. En A, la PCR identificó 14 vacas infectadas con B. abortus: nueve con cepa silvestre y cinco con cepa silvestre y RB51. No se identificó B. abortus cepa 19. El biotipo 1 se aisló en un caso. Las 14 vacas infectadas con la cepa silvestre resultaron positivas en las tres pruebas serológicas. En B, por PCR no se identificó Brucella. Las pruebas serológicas mostraron una sensibilidad del 100% respecto de PCR. La especificidad para FC, ELISA-C y ELISA-I fue del 100%, 99% y 95%, respectivamente. Se concluye que la PCR sería útil como complemento de las pruebas serológicas o cuando no hay un resultado concluyente.

The diagnosis of bovine brucellosis using PCR in blood and milk samples from two dairy herds were compared to in vitro isolation, complement fixation test (CF), competitive ELISA (C-ELISA) in serum, and indirect ELISA (I-ELISA) in milk. Samples were obtained from 99 cows vaccinated with Brucella abortus strain 19, from a naturally infected herd (A), whose cows were also vaccinated with B. abortus strain RB51 as adults, and 100 from brucellosis free herd (B). In herd A, PCR identified 14 B. abortus infected cows: nine infected with wild type, and five with wild type and RB51, B. abortus S 19 was not identified. B. abortus biotype 1 was isolated from one cow. All cows infected with a wild strain of B. abortus were positive in serologic tests. Brucella was not found in herd B using PCR. Serological test showed 100% sensitivity related to PCR. The specificity for CF, C-ELISA and I-ELISA was 100%, 99% and 95% respectively. PCR could be useful to identify Brucella biotypes and to complement serologic tests.