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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Alejandro Ramirez Hernandez
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Labruna, Marcelo Bahia (President)
González, Juan David Rodas
Santos, Adriano Pinter dos
Souza, Celso Eduardo de
Szabo, Matias Pablo Juan
Title in English
Experimental infection of Capybaras (Hydrochoerus hydrochaeris) with an Amblyomma sculptum-derived strain of Rickettsia rickettsia
Keywords in English
Brazilian spotted fever
Ixodidae
Rickettsiaceae
Rocky mountain spotted fever
Ticks
Abstract in English
Brazilian Spotted Fever (BSF) is recognized as the most lethal tick-borne disease in Brazil and other countries in the western hemisphere. Rickettsia rickettsii is its etiological agent, and in its natural history, ticks and mammals perform an essential epidemiologic role. In southeastern Brazil, Amblyomma sculptum is the main incriminated vector and capybaras have been recognized as amplifier hosts. Previous studies have comproved that capybaras are susceptible to infection with R. rickettsii and that develop a rickettsemia of sufficient length to infect naïve A. sculptum ticks. These studies used for infection a strain of R. rickettsii isolated from Amblyomma aureolatum ticks (strain Taiaçu) without performing subsequent infection challenges in immune animals. Herein, we present the results of an experimental study infecting capybaras with a R. rickettsii -strain isolated from A. sculptum (strain Itu) identifying clinical, haematological and pathological features, rickettsemic period and subsequent transmission of R. rickettsii to susceptible A. sculptum tick populations with a sequential analysis of their vectorial competence; also, we performed subsequent infections to evaluate the mentioned variables in immune or convalescent animals. Five capybaras, from two non-endemic regions in São Paulo state, were infected with R. rickettsii (strain Itu) through tick infestations with infected A. sculptum adults. Rectal temperature and clinical signs were registered during a 30-day following period and skin and blood samples collected, each two days, for guinea pig inoculation, DNA extraction, haematology and immunofluorescence antibody test (IFA). Also, capybaras were infested with non-infected A. sculptum ticks (nymphs and adults) in two feeding chambers (one to feed with infected adults and another to feed separated from infected adults), which were further collected, incubated and posteriorly used for infestation of susceptible rabbits and DNA extraction. These procedures were repeated during subsequent capybara infections. During primoinfection, four out of five capybaras presented clinical signs and two died, showing vascular gross lesions at necropsy. Based on guinea pig inoculation, rickettsemia was present in all capybaras with a mean duration of 9.2 days (range: 6-12 days). Rickettsia DNA was amplified in blood and skin samples from capybaras and some hematologic variables (PCV, and leucocyte count) were altered during infection. All individuals presented serological responses and maintain antibody titres during the following period (307-555 days) and, in convalescent capybaras, antibodies were detected before each subsequent infection. In those animals, no clinical signs nor rickettsemia were detected after each infection challenge. Samples of ticks collected during primoinfection of all capybaras amplified Rickettsia DNA with infectious rates of 4.6-30.0% and 5.0-100.0% in molted nymphs and adults, respectively. Also, after infestations with these ticks, rabbits presented clinical signs and serologic reactivity. By contrast, ticks collected during subsequent capybara infections did not amplify Rickettsia DNA and rabbits infested with them did not exhibited clinical signs nor antibody response. Notably, a batch of ticks collected from capybara 5, during the second infection, that fed adjacent with infected adults, amplified Rickettsia DNA, suggesting a probable R. rickettsii non-systemic horizontal transmission. In conclusion, in the present study it was corroborated capybara susceptibility to infection with R. rickettsii (strain Itu) and similar infection variables when comparing with strain Taiaçu. However, new clinical and tick transmission patterns were registered in first- infected and immune animals.
Title in Portuguese
Infecção experimental de Capivaras (Hydrochoerus hydrochaeris) com uma cepa de Rickettsia rickettsii derivada de Amblyomma sculptum
Keywords in Portuguese
Carrapatos
Febre maculosa brasileira
Febre maculosa das montanhas Rochosas
Ixodidae
Rickettsiaceae
Abstract in Portuguese
A Febre Maculosa Brasileira (FMB) é reconhecida como a doença transmitida por carrapatos com maior letalidade no Brasil e outros países do hemisfério ocidental. Rickettsia rickettsii é seu agente etiológico e, na sua história natural, os carrapatos e mamíferos cumprem um papel essencial. No sudeste brasileiro, Amblyomma sculptum é o principal vetor incriminado e as capivaras têm sido reconhecidas como hospedeiros amplificadores. Estudos prévios têm comprovado que as capivaras são suscetíveis à infecção com R. rickettsii e apresentam uma rickettsemia prolongada que possibilita a infecção de populações de A. sculptum suscetíveis. Os estudos citados, usaram na infecção, uma cepa de R. rickettsii isolada de carrapatos Amblyomma aureolatum (cepa Taiaçu), sem executar novos desafios de infecção em animais imunes. No presente trabalho, apresentamos os resultados de uma infecção experimental de capivaras com uma cepa de R. rickettsii isolada de carrapatos A. sculptum (cepa Itu) identificando variáveis clínicas, hematológicas e patológicas, o período de rickettsemia e a subsequente transmissão de R. rickettsii a populações de carrapatos A. sculptum suscetíveis, com uma análise sequencial da sua competência vetorial. Adicionalmente, foram executados desafios posteriores para estudar os parâmetros citados em animais imunes ou convalescentes. Cinco capivaras, de duas áreas não endêmicas no estado de São Paulo, foram infectadas com R. rickettsii (cepa Itu) através de infestações com carrapatos A. sculptum infectados. A temperatura retal e os sinais clínicos foram avaliados por um período de acompanhamento de 30 dias e amostras de pele e sangue foram coletadas a cada dois dias, para inoculação de cobaias, extração de DNA, hematologia e reação de imunofluorescência indireta (RIFI). Adicionalmente, as capivaras também foram infestadas com carrapatos A. sculptum não infectados (ninfas e adultos) em duas câmaras de alimentação (uma junto com os adultos infectados e a outra separados dos adultos infectados), os quais foram posteriormente coletados, incubados e usados para infestar coelhos suscetíveis e para extração de DNA. Estes procedimentos foram repetidos através de infecções subsequentes nas capivaras. Na primoinfecção, quatro de cinco capivaras apresentaram sinais clínicos e duas delas morreram, exibindo lesões macroscópicas vasculares durante a necropsia. Baseando-se na inoculação das cobaias, houve rickettsemia em todas as capivaras com uma duração média de 9,2 dias (intervalo: 6-20 dias). DNA de Rickettsia foi amplificado em amostras de sangue e pele das capivaras e algumas variáveis hematológicas (hematócrito e contagem de leucócitos) se alteraram durante a infecção. Todos os indivíduos apresentaram respostas sorológicas, mantiveram títulos de anticorpos durante o período de acompanhamento (307-555 dias) e, nos animais convalescentes, anticorpos foram detectados prévio a cada desafio ulterior. Em aquelas capivaras, não foram registrados nem sinais clínicos nem rickettsemia depois de cada um dos desafios. As amostras de carrapatos coletadas durante a primoinfecção, de todas as capivaras, amplificaram DNA de Rickettsia com taxas de infecção de 4,6-30% para ninfas e 5,0-100.0% para adultos. Adicionalmente, depois das infestações com estes carrapatos, os coelhos apresentaram sinais clínicos e reação sorológica. Pelo contrário, carrapatos coletados durante os desafios posteriores não amplificaram DNA de Rickettsia e os coelhos infestados com estes não exibiram sinais clínicos nem resposta de anticorpos. Salienta-se que um lote de carrapatos coletados da capivara 5, durante a segunda infeção, que se alimentaram junto com os adultos infectados, amplificaram DNA de Rickettsia, sugerindo uma provável transmissão horizontal não sistêmica. Em conclusão, no presente estudo foi corroborada a susceptibilidade das capivaras à infecção com R. rickettsii (cepa Itu) e a apresentação de variáveis de infecção similares quando comparada com a cepa Taiaçu. Não obstante, novas características clínicas e de infecção de carrapatos foram registradas em animais primo-infectados e imunes.
 
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Publishing Date
2019-10-16
 
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