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 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.