Development and evaluation of a recombinant DNA vaccine candidate expressing porcine circovirus 2 structural protein

Porcine circovirus 2 (PCV2) is generally associated with the porcine circovirosis syndrome, which is considered an important disease of swine and has potentially serious economic impact on the swine industry worldwide. This article describes the construction of a recombinant plasmid expressing the PCV2 structural protein and the evaluation of cellular and humoral immune responses produced by this recombinant vaccine in BALB/c mice. The vaccine candidate was obtained and analyzed in vivo, in an effort to determine the ability to induce a specific immune response in mice. DNA was extracted from a Brazilian PCV2 isolate and the gene coding for Cap protein was amplified by PCR and inserted into an expression plasmid. Groups of BALB/c mice were inoculated intra-muscularly and intradermally in a 15-day interval, with 100 µg and 50 µg of the vaccine construct, respectively. Another group was inoculated intramuscularly with 100 µg of empty plasmid, corresponding to the control group. Seroconversion and cellular response in BALB/c mice were compared and used for vaccine evaluation. Seroconversion was analyzed by ELISA. After a series of 3 immunizations the spleen cells of the immunized animals were used to perform lymphocyte proliferation assays. Seroconversion to PCV2 was detected by ELISA in the animals inoculated with the vaccine construct when compared with control groups. Lymphocyte proliferation assays showed a stronger cell proliferation in the inoculated animals compared with the control group. Thus, the vaccine candidate construct demonstrated to be able to induce both humoral and cellular responses in inoculated mice.

An enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) for the detection of IgM antibodies against Leishmania chagasi in dogs

Visceral leishmaniasis is an emergent zoonosis with an increasing number of new cases in Brazil where the domestic dog is an important parasite reservoir in the infectious cycle of Leishmania chagasi. An enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), based upon the use of a total soluble antigenic preparation of L. chagasi, was adapted for the detection of IgM antibodies in the serum of infected dogs. Optimal dilutions of the antigen, using positive and negative reference sera, were determined by checkboard titrations. The specificity and sensitivity of the ELISA were 100 %. A total of 110 serum samples were taken from dogs in Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil, and examined for anti-L. chagasi IgM antibody by ELISA and indirect fluorescent antibody test (IFAT). About 25% (n=27) of all the dogs tested were found serologically positive for L. chagasi by IFAT, while 89.09% (n=98) were seropositive by ELISA. The results obtained by ELISA and IFAT were significantly different (P<0.01). The combined use of ELISA and IFAT is recommended in order to enable veterinary services to more efficiently detect canine visceral leishmaniasis.

Detection of Pneumocystis in lungs of bats from Brazil by PCR amplification

Pneumocystis has been isolated from a wide range of unrelated mammalian hosts, including humans, domestic and wild animals. It has been demonstrated that the genome of Pneumocystis of one host differs markedly from that of other hosts. Also, variation in the chromosome and DNA sequence of Pneumocystis within a single host species has been observed. Since information about the occurrence and nature of infections in wild animals is still limited, the objective of this work was to detect the presence of Pneumocystis sp. in lungs of bats from two states from Brazil by Nested-PCR amplification. The bats, captured in caves and in urban areas, were obtained from the Program of Rabies Control of two States in Brazil, Mato Grosso and Rio Grande do Sul, located in the Mid-Western and Southern regions of the country, respectively. DNAs were extracted from 102 lung tissues and screened for Pneumocystis by nested PCR at the mtLSU rRNA gene and small subunit of mitochondrial ribosomal RNA (mtSSU rRNA). Gene amplification was performed using the mtLSU rRNA, the primer set pAZ102H - pAZ102E and pAZ102X - pAZY, and the mtSSU rRNA primer set pAZ102 10FRI - pAZ102 10R-RI and pAZ102 13RI - pAZ102 14RI. The most frequent bats were Tadarida brasiliensis (25), Desmodus rotundus (20), and Nyctinomops laticaudatus (19). Pneumocystis was more prevalent in the species Nyctinomops laticaudatus (26.3% = 5/19), Tadarida brasiliensis (24% = 6/25), and Desmodus rotundus (20% = 4/20). Besides these species, Pneumocystis also was detected in lungs from Molossus molossus (1/11, 9.1%), Artibeus fimbriatus (1/1, 100%), Sturnira lilium (1/3, 33.3%), Myotis levis (2/3, 66.7%)and Diphylla ecaudata (1/2, 50%). PCR products which could indicate the presence of Pneumocystis (21.56%) were identified in DNA samples obtained from 8 out of 16 classified species from both states (5 bats were not identified). This is the first report of detection of Pneumocystis in bats from Brazil.

Epidemiological survey on Mycoplasma gallisepticum and M. synoviae by multiplex PCR in commercial poultry

Mycoplasmas are important avian pathogens, which cause respiratory and joint diseases that result in large economic losses in Brazilian and world-wide poultry industry. This investigation regarding the main species of mycoplasmas, Mycoplasma gallisepticum (MG) and M. synoviae (MS), responsible for the above mentioned conditions, was carried out through PCR Multiplex analysis. One thousand and forty-six (1,046) samples of tracheal swabs and piped embryos were collected from 33 farms with laying hens, breeders, broilers or hatchery, located in the Brazilian states of São Paulo, Paraná and Pernambuco, where respiratory problems or drops in egg production had occurred. The MG and MS prevalence on the farms was 72.7%. These results indicated (1) high dissemination of mycoplasmas in the evaluated farms, with predominance of MS, either as single infectious agent or associated with other mycoplasmas in 20 farms (60.6%), and (2) an increase of MS and decrease of MG infection in Brazilian commercial poultry.

Diversidade genotípica de rotavírus suínos no Estado de São Paulo

Rotavírus é uma das causas mais comuns de diarréia tanto em humanos quanto em diferentes espécies animais. Foi conduzido um estudo transversal a partir de 144 amostras fecais diarréicas colhidas de leitões, provenientes de 16 criações comerciais distribuídas por 10 municípios do Estado de São Paulo, Brasil, com o objetivo de se detectar a ocorrência de rotavírus e realizar sua caracterização molecular quanto seus genotipos G e P. Um total de 43 amostras (29,86%) foram positivas para rotavírus por Eletroforese em Gel de Poliacrilamida (PAGE) e ELISA, num esquema de triagem em paralelo. A caracterização mediante reações do tipo nested-multiplex RT-PCR demonstrou que, isoladamente, o genotipo P[6] foi o mais frequente, detectado em 25,58% das amostras, seguido pelo P[1] (11,63%) e P[7] (9,3%). Infecções concomitantes de genotipos P[6]+P[7] (9,3%), P[1]+P[6] (4,65%), P[1]+P[6]+P[7] (2,33%) foram também observadas. Analogamente, o genotipo G[5] foi detectado em 30,23% das amostras, seguido pelo G[10] (20,93%) e G[6] (4,65%) e G[5]+G[10] (18,6%). O genotipo G[5]P[6] foi o mais frequente (11,63%), porém outras combinações e amostras não tipificáveis também foram observadas. Considerando-se a diversidade de rotavírus suínos encontrada na população estudada, medidas profiláticas específicas devem levar em conta, para sua efetividade, o grau de proteção cruzada entre os genotipos presentes nas formulações vacinais e aqueles que realmente são circulantes numa região.

Rapid detection of bovine coronavirus by a semi-nested RT-PCR

Bovine coronavirus (BCoV) is a member of the group 2 of the Coronavirus (Nidovirales: Coronaviridae) and the causative agent of enteritis in both calves and adult bovine, as well as respiratory disease in calves. The present study aimed to develop a semi-nested RT-PCR for the detection of BCoV based on representative up-to-date sequences of the nucleocapsid gene, a conserved region of coronavirus genome. Three primers were designed, the first round with a 463bp and the second (semi-nested) with a 306bp predicted fragment. The analytical sensitivity was determined by 10-fold serial dilutions of the BCoV Kakegawa strain (HA titre: 256) in DEPC treated ultra-pure water, in fetal bovine serum (FBS) and in a BCoV-free fecal suspension, when positive results were found up to the 10-2, 10-3 and 10-7 dilutions, respectively, which suggests that the total amount of RNA in the sample influence the precipitation of pellets by the method of extraction used. When fecal samples was used, a large quantity of total RNA serves as carrier of BCoV RNA, demonstrating a high analytical sensitivity and lack of possible substances inhibiting the PCR. The final semi-nested RT-PCR protocol was applied to 25 fecal samples from adult cows, previously tested by a nested RT-PCR RdRp used as a reference test, resulting in 20 and 17 positives for the first and second tests, respectively, and a substantial agreement was found by kappa statistics (0.694). The high sensitivity and specificity of the new proposed method and the fact that primers were designed based on current BCoV sequences give basis to a more accurate diagnosis of BCoV-caused diseases, as well as to further insights on protocols for the detection of other Coronavirus representatives of both Animal and Public Health importance.

Detecção do Grupo Mycoplasma mycoides por imunoperoxidase indireta (IPI) e PCR-REA em conduto auditivo de bovinos

O Grupo Mycoplasma mycoides (GMM) foi diagnosticado por PCR-REA e imunoperoxidase indireta (IPI) em amostras de lavados de conduto auditivo de bovinos no Estado do Rio de Janeiro, Brasil. 60 bovinos foram selecionados aleatoriamente. As lavagens foram feitas com uso de seringas estéreis contendo um volume de 60 mL de solução salina tamponada (PBS pH 7.2). As amostras obtidas foram estocadas em glicerol (1:2) e congeladas a 20ºC até uso. Estas amostras foram diluídas até 10-5 e repicadas em meio Hayflick modificado, sólido e líquido, sendo incubados a 37ºC por 48-72 horas. As placas foram mantidas em microaerofilia e observadas diariamente, para visualização das colônias típicas em “ovo-frito”. Das 60 amostras cultivadas, 48 (80,00%) foram positivas para Mycoplasma spp. A prevalência obtida para o GMM na IPI foi de 20,0% (12/60) enquanto na PCR-REA foi de 41,7% (25/60). Das cepas tipificadas pela IPI 58,3% (7/12) foram M. mycoides subsp. mycoides LC e 41,7% (5/12) foram M. capricolum. Na PCR-REA o grupo M. mycoides foi confirmado pela visualização de um amplicon de 785bp, compatível com este grupo. O valor encontrado no teste Kappa para associação entre estes testes foi de 0,14 (P>0,05. Na clivagem do produto da PCR com a enzima de restrição AluI, de cepas de referências e dos isolados de ouvido os fragmentos obtidos foram de 81, 98, 186 e 236pb, mas não de 370pb, que é específica para o agente da Pleuropneumonia Contagiosa Bovina. A presença de espécies de micoplasmas no conduto auditivo de bovinos assintomáticos representa um risco para propagação de Mycoplasma spp. entre rebanhos bovinos no Brasil.

Detection and dynamics of porcine circovirus 2 shedding in semen using conventional and real-time PCR

The dynamics of porcine circovirus type 2 (PCV2) shedding in semen of naturally infected boars was studied. Semen was collected serially each 15 or 20 days during 62 days from 5 boars from a herd and from 11 boars from an artificial insemination center. All boars were positive for PCV2 DNA by nested polymerase chain reaction of raw semen in at least two sampling dates, and most of them had detectable shedding in all sampling dates. Real-time quantitative PCR was performed in 23 samples. All samples showed low amounts of PCV2 DNA, ranging from 98 to 652 PCV2 copies/mL. No differences between the frequencies of PCV2 DNA shed in semen were found considering herds and age of boars. PCV2 shedding in the semen can occur continuously or intermittently up to 60 days in naturally infected boars at 12 to 42 months old in absence of PCV2 clinical signs. These results demonstrate sporadic and long-term shedding patterns of low amounts of PCV2 DNA in semen from naturally infected boars.

Aspectos clínico-patológicos e controle da paratuberculose em rebanho bovino leiteiro

A paratuberculose ou doença de Johne é uma enterite granulomatosa causada por Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis. Descrevem-se os aspectos epidemiológicos, clínico-patológicos e laboratoriais da paratuberculose em rebanho bovino leiteiro no município de Rio Claro, região Sul do Estado do Rio de Janeiro. No período de 2006 a 2009, oito vacas adultas da raça Girolanda apresentaram diarreia crônico-intermitente e perda progressiva de peso. À necropsia, observaram-se linfonodos mesentéricos aumentados de volume e úmidos ao corte, vasos linfáticos subserosos das alças intestinais proeminentes, serosa do intestino com aspecto anelado e cerebroide e a mucosa espessada, pregueada e com aspecto microgranular. À microscopia havia, desde o duodeno até o reto, inflamação granulomatosa difusa, marcada dilatação dos vasos linfáticos no ápice das vilosidades, linfangiectasia e linfangite granulomatosa na submucosa, muscular e serosa. A inflamação granulomatosa também foi vista nos linfonodos mesentéricos. A coloração de Ziehl-Neelsen revelou variável quantidade de bacilos álcool-ácido resistentes no interior de macrófagos, de células gigantes de Langhans e livres na mucosa e submucosa dos intestinos delgado e grosso e em linfonodos mesentéricos. Em alguns animais, a lâmina própria da mucosa, principalmente do jejuno e íleo exibia acentuada hipertrofia. Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis foi isolado em cultivo bacteriano de Herrold com micobactina, a partir de amostras de fezes, de raspado de mucosa intestinal e de leite e identificado pela técnica de PCR IS900. Através da avaliação sorológica semestral, foram analisadas 298 vacas do mesmo rebanho a partir de três anos de idade, observou-se cerca de 40% de animais reagentes ao teste ELISA indireto no período estudado. O diagnóstico da paratuberculose foi baseado nos dados clínico-patológicos, na sorologia, no isolamento e identificação do agente através de cultivo bacteriano e PCR IS900. Após implementação de medidas de controle, tais como eliminação de animais doentes, abate seletivo dos animais soropositivos, separação dos bezerros ao nascer e utilização de banco de colostro, observou-se, nos três anos de estudo, diminuição da ocorrência de casos clínicos no rebanho, de seis casos por ano para cerca de um caso por ano.

Uso de PCR e sequenciamento do rDNA 16S para identificação de bactérias do gênero Staphylococcus isoladas de mastite bovina

O objetivo deste trabalho foi identificar espécies de Staphylococcus (n=100) isoladas de mastite em rebanhos bovinos do Estado de Minas Gerais. Para esta finalidade foram utilizadas reações de PCR empregando oligonucleotídeos iniciadores descritos anteriormente para amplificar genes específicos de S. aureus (femA), S. intermedius (rDNA 16S) e S. hyicus (rDNA 16S-23S) e o sequenciamento do rDNA 16S. De acordo com as reações de PCR, 83 isolados foram identificados como S. aureus, 13 isolados como S. intermedius, dois como S. hyicus e dois isolados não foram identificados. Foram submetidos ao sequenciamento do rDNA 16S seis isolados identificados como S. aureus e os 17 restantes. Os seis isolados identificados como S. aureus confirmaram essa identificação. Dos outros 17 isolados, 13 foram identificados como S. chromogenes e quatro como S. hyicus, com similaridade igual ou superior a 99%. Baseando-se nos resultados da reação de PCR do gene femA e do sequenciamento do rDNA 16S, foram identificados 83 S. aureus, 13 S. chromogenes e quatro S. hyicus. Neste estudo os oligonucleotídeos iniciadores empregados na reação de PCR para S. intermedius não foram específicos, pois amplificaram também S. chromogenes; e os empregados na reação de PCR para S. hyicus não foram sensíveis, pois falharam na identificação de dois isolados de S. hyicus. A identificação definitiva das duas últimas espécies somente foi possível pelo sequenciamento do rDNA 16S.

Matched case-control study evaluating the frequency of the main agents associated with neonatal diarrhea in piglets

A case-control study was carried out in litters of 1 to 7-day-old piglets to identify the main infectious agents involved with neonatal diarrhea in pigs. Fecal samples (n=276) from piglets were collected on pig farms in the State of Rio Grande do Sul, Brazil, from May to September 2007. Litters with diarrhea were considered cases (n=129) and normal litters (n=147) controls. The samples were examined by latex agglutination test, PAGE, conventional isolating techniques, ELISA, PCR, and microscopic methods in order to detect rotavirus, bacterial pathogens (Escherichia coli, Clostridium perfringens type A and C, and Clostridium difficile), and parasites (Coccidian and Cryptosporidium spp.). Outbreaks of diarrhea were not observed during sampling. At least one agent was detected in fecal samples on 25 out of 28 farms (89.3%) and in 16 farms (57.1%) more than one agent was found. The main agents diagnosed were Coccidia (42.86%) and rotavirus (39.29%). The main agents identified in litters with diarrhea were Clostridium difficile (10.6%), Clostridium perfringens type A (8.8%) and rotavirus (7.5%); in control litters, Clostridium difficile (16.6%) and Coccidian (8.5%). Beta hemolytic Escherichia coli and Clostridium perfringens type C were not detected. When compared with controls, no agent was significantly associated with diarrhea in case litters. These findings stress the need for caution in the interpretation of laboratorial diagnosis of mild diarrhea in neonatal pigs, as the sole detection of an agent does not necessarily indicate that it is the cause of the problem.

Serological investigation and PCR in detection of pathogenic leptospires in snakes

Detection of Leptospira by PCR had not yet been described in snakes. This study investigated, by microscopic agglutination test (MAT) and PCR, the presence of antibodies to Leptospira spp. and Leptospira spp., respectively, in venomous and non-venomous wildlife and captivity snakes. All snakes were divided into three groups to be compared: Group 1 (wildlife snakes - WS); Group 2 (snakes in intensive captivity - IC), and Group 3 (collective semi-extensive captivity -CC). Of the 147 snakes studied, 52 (35.4%) were positive for leptospirosis by MAT, 8 (15.4%) belonging to Group 1 (WS), 34 (65.4%) to Group 2 (IC) and 10 (19.2%) to Group 3 (CC). Jararaca (Bothrops jararaca) presented the highest average titer (66.7%, N=22/33) among the three group studied, and Hardjo prajtino was the most prevalent serovar (88.5%, N=46/52), with titers varying from 100 to 3200. Leptospira interrogans was revealed by PCR in kidney and liver of caiçaca (Bothrops moojeni) and jararaca-pintada (Bothrops pauloensis), showing 100% and 93% identity respectively. Future studies should be carried out for better understanding of the role of snakes as a reservoir of Leptospira in nature.

Testes de ELISA e vírus-neutralização na detecção de anticorpos contra o vírus da diarréia viral bovina no leite

O sucesso na estratégia de controle e erradicação do vírus da diarréia viral bovina (BVDV), passa necessariamente pela identificação e eliminação dos animais persistentemente infectados (PI). Como esses animais excretam continuamente o vírus em suas secreções e excreções, a prevalência de anticorpos no rebanho, frequentemente é alta e com altos títulos. Devido a essas características, amostras de tanques coletivos de leite, foram submetidas a duas técnicas sorológicas, a fim de estabelecer a mais adequada na realização de triagem de rebanhos. Para isso, 767 amostras coletivas de leite foram submetidas à análise por um kit ELISA indireto (teste referência) e pela técnica de vírus-neutralização (VNT) adaptada (teste proposto). Devido aos efeitos tóxicos do leite sobre o cultivo celular, a adaptação consistiu no aumento do volume final na etapa de incubação celular. Foram positivas, 177 e 139 amostras no ELISA e na VNT, respectivamente. Com isso, a VNT adaptada apresentou uma sensibilidade de 76,8% e uma especificidade de 99,5%. O índice Kappa (k) foi de 0,82, demonstrando uma ótima concordância entre as duas técnicas. A análise do coeficiente de correlação entre os valores de absorbância no ELISA (OD) e os títulos de anticorpos na VNT nas amostras positivas, demonstrou uma positividade moderada (r = 0,57) com p < 0,05. No entanto, várias amostras com títulos altos na VNT apresentaram ODs moderadas ou baixas. Por outro lado, algumas amostras com títulos neutralizantes baixos apresentaram ODs altas. Como a presença de animais PI é sugerida por títulos neutralizantes ≥ 80, conclui-se que a técnica de VNT adaptada é mais adequada para a realização de triagem em amostras coletivas de leite quando objetiva-se detectar rebanhos com altos títulos de anticorpos.

Pitiose em animais de produção no Pantanal Matogrossense

Realizou-se, em quatro propriedades rurais no Pantanal Matogrossense, em 2009 e 2010, um estudo clínico e epidemiológico da pitiose em bovinos e equinos. A enfermidade ocorreu predominantemente entre os meses de novembro e março, correspondendo ao período chuvoso na região. A incidência média anual foi de 0,22% e 12,5% em bovinos e equinos, respectivamente. Nos bovinos, a distribuição dos casos ocorreu no ápice das cheias e restringiu-se a novilhas de 6 a 18 meses de idade, nas quais as lesões cutâneas estiveram associadas com edemas perilesionais discretos e claudicações, mas curaram espontaneamente, em um período máximo de 90 dias. Nos equinos, a pitiose acometeu animais de ambos os sexos, de três a oito anos de idade e registrou-se um caso de reinfecção. A doença evoluiu com agravos no sítio lesional, com desenvolvimento de extenso tecido de granulação, kunkersem permeio à lesão, acentuada caquexia e mortes, as quais ocorreram entre três e sete meses após o início dos sinais. A mortalidade média foi 5,88% e a letalidade 45,45%. A confirmação do diagnóstico incluiu ELISA-teste, PCR, histopatologia (HE e Grocott) e isolamento de P. insidiosum. Na área endêmica estudada, a enfermidade não causou impacto econômico em bovinos, a despeito da evolução insatisfatória registrada na maioria dos equinos. Nesse estudo, a incidência de pitiose em equinos foi 57,23 vezes a observada em bovinos, com significância estatística. Apesar das mesmas condições ambientais, tal diferença foi provavelmente associada com susceptibilidade, comportamento e manejo das espécies nos campos alagados.

Assessing the histopathology to depict the different stages of bovine tuberculosis infection in a naturally infected herd

The standard method for detection of bovine tuberculosis (TB) is the single intradermal tuberculin test (SITT). Nevertheless, current studies suggest that a single test is not enough to detect all cattle infected by TB, particularly when animals present different stages of infection. A dairy herd comprised of 270 cows was studied and 15 were reactive to SITT plus nine inconclusive animals. Blood samples (for IFN and ELISA) were collected from these 24 cows. At 30 days after injection of PPD, all the cows that were reactive to any of the employed tests were slaughtered, and tissues were processed by Bacteriology, Histopathology (HP) and PCR. According to HP 33.4% of the animals were positive, 45.8% inconclusive and 20.8% were negative. The inconclusive samples came from IFN positive animals, signalizing recent infection. Regarding the animals that were negative to HP, all of them were identified by IFN while ELISA was negative. Immune responses are different in recent and advanced infections, what supports the identification between chronically or recently infected animals. This multidisciplinary approach is mandatory for the interpretation of the various tools that are frequently employed for the diagnosis of TB and mainly to identify all infected animals.