Potential application of new diagnostic methods for controlling bovine Tuberculosis in Brazil

Bovine tuberculosis, a chronic infection in cattle caused by Mycobacterium bovis, remains an economic and public health problem for several countries. Due to its economic impact on international trade, contagious nature, and implications for human health, global programs to eradicate the disease were implemented worldwide. Those programs are based on slaughtering PPD-reactive animals. Despite the National Programs in Brazil, complete eradication has not been achieved, and the disease remains, albeit at a lower prevalence. The central purpose of this review is to address diagnostic tests for tuberculosis. Considering the course of the infection in cattle, at least two tests, ideally complementary to one another, may be necessary for an adequate diagnosis: the first based on the cellular response, and the second capable of identifying anergic animals by detection of specific anti-M.bovis antibodies.

Estudo comparativo de métodos complementares para o diagnóstico da tuberculose bovina em animais reagentes à tuberculinização / Comparative study of complementary diagnostic methods of bovine tuberculosis on skin-test reactive cattle

A tuberculose bovina é uma enfermidade infecciosa de ocorrência mundial. O teste intradérmico é o método padrão para seu diagnóstico da tuberculose, embora possa carecer de sensibilidade e especificidade. O presente estudo teve como objetivo avaliar diferentes métodos complementares para o diagnóstico da tuberculose bovina incluindo os exames macroscópicos de tecidos, histopatológico, bacteriológico e ELISA. Um total de 97 bovinos reagentes à prova de tuberculinização foi testado, e amostras de tecidos e soro foram colhidas no momento do abate. Do total de bovinos examinados, 70 (72,16 por cento) apresentaram lesão macroscópica sugestiva de tuberculose. Na avaliação histopatológica, 63 animais (64,95 por cento) apresentaram lesão granulomatosa característica. Assim, a histopatologia concordou com a avaliação macroscópica em 92,78 por cento das amostras. Em 47 (48,45 por cento) amostras foram visualizados Bacilos Álcool Ácido Resistentes (BAAR), todas positivas à histopatologia ou à avaliação macroscópica.(ACom relação à cultura bacteriológica, foram isolados Mycobacterium bovis em apenas 11 amostras (11,34 por cento). Quanto ao desempenho do teste de ELISA, 33 (34,02 por cento) soros foram reativos. O exame macroscópico detalhado associado ao exame histopatológico, devido à sua alta especificidade, são recomendados como ferramentas complementares e podem ser utilizados para confirmar os casos duvidosos no abatedouro.

Bovine tuberculosis is an infectious disease of world-wide occurrence. The intradermal tuberculin test is the standard test for its detection, but it can lack both sensitivity and specificity. The purpose of this study was to compare the efficiency of different complementary methods for the diagnosis of bovine tuberculosis such as macroscopic, histopathological, bacteriological analysis and Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). A total of 97 skin-test reactive animals were studied, and tissues and serum samples were collected from all of them at the moment of the slaughter. Seventy animals (72.16 percent) showed macroscopic lesions suggestive of tuberculosis. At the histopathological exam, sixty three (64.95 percent) presented typical granulomatous lesions. Therefore, histopathology agreed with macroscopic inspection in 92.78 percent of the samples. Acid-fast bacilli were observed in tissues samples from 47 (48.45 percent) animals, all of them also positive either at macroscopic inspection or to histopathology. In reference to the bacterial culture, only 11 (11.34 percent) tissues samples yielded Mycobacterium bovis. Thirty three (34.02 percent) serum samples were reactive at ELISA. Detailed visual inspection as well as histopathology, due to its high specificity, are suggested as complementary tools and may be used for confirming doubtful cases of bovine tuberculosis at the slaughterhouse.

An alternative for the preadsorption step in the paratuberculosis serodiagnosis: Mycobacterium fortuitum / Mycobacterium fortuitum: uma alternativa para a etapa de pré-adsorção no sorodiagnóstico da paratuberculose

ELISAs for paratuberculosis employ a preadsorption step with Mycobacterium phlei to diminish unspecific reactions As M. fortuitum is one of the most frequent environmental mycobacteria, the purpose of this pilot study was to evaluate its use as an alternative for the preadsorption in ELISAs for paratuberculosis. Results suggest that M. fortuitum can be an alternative instead of or associated to M. phlei with comparable results (κ > 0.8) to conventional ELISAs using M. phlei as a preadsorption antigen.

Ensaios de sorodiagnóstico de paratuberculose (ELISA) utilizam Mycobacterium phlei na etapa de pré-adsorção para diminuir reações inespecíficas. Uma vez que M. fortuitum é uma das micobactérias atípicas mais isoladas no Brasil, o objetivo central deste estudo foi averiguar a possibilidade de sua utilização como antígeno da etapa de pré-adsorção destes testes. Os resultados sugerem que M. fortuitum apresentou resultados comparáveis (κ > 0.8) aos alcançados com M. phlei e que, portanto poderia ser uma alternativa ao invés ou associado a M. phlei na etapa de pré-adsorção de ELISAs para paratuberculose.

Interference of tuberculosis on the performance of ELISAs used in the diagnosis of paratuberculosis in cattle

Forty-four cows from five herds infected with tuberculosis (TB) and without paratuberculosis (PTB), and 21 cows from a herd without either infection were studied. The cattle presented concordant results in both the skin test and gamma-interferon assay for TB and two commercial ELISAs for PTB. Animals were divided according to TB test results into Group A with 28 TB-infected animals, Group B with 16 TB-negative animals from infected herds, and Group C with 21 TB-negative cows from a tuberculosis-free herd (which were used as controls). Twenty of 28 animals from Group A (71.4 percent), 6/16 from Group B (37.5 percent) and none from Group C were reactive to PTB ELISAs, suggesting that these commercial kits were unable to distinguish between PTB and TB. It is proposed that natural occurring TB strongly interferes in the diagnosis of PTB and that commercial ELISAs cannot be considered reliable tools in the diagnosis of paratuberculosis in tuberculosis-infected herds.

Quarenta e quatro animais provenientes de cinco rebanhos infectados com tuberculose e livres de paratuberculose, e 21 animais provenientes de rebanhos livres de ambas as infecções foram analisados. Todos os animais foram testados para tuberculose pelo teste intradérmico de PPD-bovino e pelo ensaio comercial de Interferon-gama (IFN-gama). Para o diagnóstico de paratuberculose, dois ELISAs comerciais foram usados neste estudo. Os animais foram divididos em três grupos, de acordo com os resultados obtidos pelos testes diagnósticos para tuberculose. O grupo A foi composto por 28 animais com resultados positivos para tuberculose; o grupo B foi formado por 16 animais provenientes de rebanhos infectados com tuberculose, porém com resultados negativos nos testes diagnósticos para esta infecção. O grupo C foi composto por 21 animais provenientes de propriedades livres de ambas as doenças e que foram utilizados como grupo controle deste estudo. Vinte dos 28 animais do grupo A (71,4 por cento), 6/16 do grupo B (37,5 por cento) e nenhum animal do grupo C foram reativos aos ELISAs para diagnóstico de paratuberculose, o que demonstrou que os kits comerciais utilizados não são capazes de diferenciar entre ambas as doenças. Os resultados aqui obtidos sugerem que a ocorrência natural de tuberculose pode interferir no diagnóstico da paratuberculose e os ELISAs comerciais disponíveis não são seguros para utilização em rebanhos onde há tuberculose.

Comparison of an in-house and a commercial enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) for diagnosis of paratuberculosis

An in-house PPA-ELISA was compared to a commercial ELISA using a panel of 108 serum samples. In relation to commercial test, in-house assay presented 100 percent of sensitivity and 83.5 percent of specificity and a high concordance (kappa> 0.5), which demonstrates that the in-house assay is a valuable tool for use in developing countries.

Um teste ELISA in-house foi comparado a um teste comercial utilizando um painel de 108 soros. Em relação ao teste comercial, o ensaio in-house apresentou sensibilidade de 100 por cento, especificidade de 83,5 por cento e alta concordância (kapa>0,5), o que demonstra seu valor para uso em países em desenvolvimento.

Improvement of an in-house ELISA for bovine paratuberculosis serology in Brazil

Paratuberculose (doenca de Johne) se caracteriza por uma enterite crônica de ruminantes, causada por Mycobacterium avium subesp. paratuberculosis (Map). O padrão ouro diagnóstico da infeccão é a cultura e isolamento do microrganismo a partir de tecidos ou fezes. No entanto, seu crescimento demora de três a cinco meses e a excrecão de Map em níveis detectáveis em cultura é irregular e não ocorre durante os primeiros estágios da infeccão, o que diminui seus níveis de sensibilidade. No Brasil, existem poucos relatos de seu isolamento. Os testes imunológicos mais comuns para a identificacão da infeccão são: Fixacão de complemento, imunodifusão em gel de agarose e ensaio imunoenzimático do tipo ELISA. No Brasil, kits comerciais ELISA de diagnóstico são importados e seu uso não está ainda aprovado. O objetivo deste estudo é melhorar um ensaio ELISA-PPA in-house previamente desenvolvido (10) e determinar sua sensibilidade e especificidade. Na primeira etapa deste estudo, as alteracões do protocolo original contribuíram para diminuir as variacões encontradas entre pocos na mesma placa e entre placas em experimentos diferentes, o que demonstrou uma maior estabilidade e reprodutibilidade do teste. Na segunda etapa, um painel de 106 amostras de soros foi testado pelo protocolo modificado do ELISA-PPA para estimar seus índices de sensibilidade e especificidade. O ensaio apresentou sensibilidade de 76,9 per center e especificidade de 70,0 per center. Nosso estudo demonstrou que este ensaio pode ser recomendado como uma valiosa ferramenta para diagnóstico e controle da paratuberculose no Brasil e em outros países em desenvolvimento.