Orientador: Maria Rita Donalísio Cordeiro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-25T18:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nasser_JeanetteTrigo_D.pdf: 2786033 bytes, checksum: 23750912bc3968b79d7338c17041b9d5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A Febre Maculosa Brasileira (FMB) é uma zoonose de caráter emergente, causada pela bactéria Rickettsia rickettsii do Grupo da Febre Maculosa (GFM), notificada principalmente na região Sudeste do Brasil, destacando-se pela sua alta letalidade. O presente trabalho tem como objetivo estudar o perfil epidemiológico e a distribuição espacial dos casos de FMB e características dos programas de controle municipais na Região Metropolitana de Campinas (19 municípios) no período de 1998 a 2012. Para este fim foram utilizadas informações sobre os casos notificados de FMB e os respectivos locais prováveis de infecção (LPI) obtidas na base de dados do Sistema de Informação sobre Agravos Notificáveis (SINAN), de fichas de investigação epidemiológicas disponibilizados pelo Grupo de Vigilância Epidemiológica (GVE) - Campinas e Superintendência de Controle de Endemias regional ¿ SUCEN - Campinas, relatórios oficiais complementados por informações de técnicos que participaram da investigação dos casos. Variáveis sócio-demográficas e epidemiológicas foram estudadas. Estes dados foram georreferenciados mediante a coleta de coordenadas geográficas com auxílio do Google Earth. Datum: WGS 84 Projeção: UTM. Foram identificadas áreas com maior concentração de casos (clusters) nos municípios da região por meio do estimador de densidade kernel. O município de Valinhos tem se destacado no período pela alta densidade de casos, daí a escolha por estudar seu padrão epidemiológico e a distribuição espacial de casos. Identificou-se uma tendência à urbanização da FMB, a presença frequente da capivara como hospedeiro primário no município e a constante proximidade dos LPIs à coleções hídricas. Foi descrita a atuação dos municípios da Região Metropolitana de Campinas e suas dificuldades no enfrentamento dessa enfermidade por meio da aplicação de um questionário durante a entrevista aos municípios e visita às equipes locais / Abstract: Brazilian Spotted Fever (BSF) is an emerging zoonosis caused by the bacterium Rickettsia rickettsii that belongs to the Spotted Fever Group (SFG), notified mainly in Southeast region, Brazil with a high rate of lethality. This paper aims on the study the epidemiological profile and the spatial distribution of BSF cases and the characteristics of the municipal control programs in the Metropolitan Region of Campinas (19 cities) in the period 1998-2012. For this purpose,,it was used reported cases information of BSF and its likely sites of infection obtained in the database of Notifiable Diseases Information System (SINAN) , epidemiological investigation files available by Epidemiological Surveillance Group - GVE Campinas and Superintendence of Control of regional endemics ¿ SUCEN ¿ Campinas and official reports complemented by technicians who participated in the investigation of cases. Social-demographic and epidemiological variables were studied. These data were geocoded by geografic coordinates with assistance of Google Earth. Datum: WGS 84 Projection: UTM. Areas with the highest concentration of cases (clusters) in municipalities in the region were identified by kernel density estimator. The municipality of Valinhos, starting from the last half of the period, has been highlighted by the density of cases. It was the rason to choose this municipalits to study its epidemiological pattern and the spatial distribution of cases. It was observed an urbanization trend of BSF, the frequent presence of capybara as primary host in the area and the constant proximity of likely sites of infections to water sources. It was described the control actions of the municipalities of the Metropolitan Region of Campinas and their difficulties in facing this disease by visiting the health services and applying of a questionnaire during interviews / Doutorado / Epidemiologia / Doutora em Saúde Coletiva

Rickettsia rickettsii é uma bactéria Gram-negativa, intra-celular obrigatória, causadora de uma grave riquetsiose em humanos, chamada no Brasil de Febre Maculosa Brasileira (FMB). Os carrapatos vetores de R. rickettsii para humanos, conhecidos até o momento no Brasil são Amblyomma cajennense e Amblyomma aureolatum. O presente estudo avaliou o tempo mínimo de parasitismo de A. aureolatum (ninfas não-alimentadas, machos adultos em jejum e pré-alimentados), infectadas por R. rickettsii, para que ocorra a transmissão da bactéria para o hospedeiro vertebrado. Para a produção de ninfas infectadas, foi mantida uma colônia de carrapatos em laboratório, infectados por R. rickettsii através de infestação em cobaias (Cavia porcellus) inoculadas por essa bactéria (Cepa Taiaçu). Para os experimentos com as ninfas de A. aureolatum, dividiram-se as cobaias em dez grupos de duas, sendo essas infestadas com dez ninfas cada uma. Após 2 horas da infestação (fixação da primeira ninfa), o primeiro grupo (G1) teve todas suas ninfas removidas. Após 4 horas de infestação, um segundo grupo (G2) de cobaias teve todas suas ninfas removidas de forma semelhante. Este procedimento foi repetido com os demais grupos, cada um em um determinado número de horas após a infestação: após 6 (G3), 8 (G4), 12 (G5), 18 (G6), 24 (G7), 36 (G8) e 48 (G9) horas. Para um último grupo (G10), as ninfas foram deixadas em parasitismo até seu desprendimento natural (cerca de 10 dias). Os experimentos realizados com carrapatos machos adultos em jejum seguiram os mesmos períodos utilizados para as ninfas, para fixação e retirada de carrapatos, assim como o número de cobaias. Nos experimentos com carrapatos machos adultos previamente alimentados - 48 horas em coelhos (Oryctolagus cuniculus), utilizaram-se os períodos de fixação e retirada de carrapatos idênticos aos experimentos anteriores, e além desses foi necessária a utilização de períodos menores de fixação de A. aureolatum, variando entre um minuto e uma hora. As cobaias foram avaliadas clinicamente todos os dias, e sacrificadas 21 dias após a infestação. Amostras de sangue foram colhidas e testadas para presença de anticorpos anti-R. rickettsii. Carrapatos retirados das cobaias de todos os grupos foram testados por PCR, a fim de se certificar que estavam infectados por R. rickettsii. De acordo com os resultados obtidos, ninfas não alimentadas de carrapatos A. aureolatum, infectados por R. rickettsii, necessitam realizar o repasto sanguíneo por um período mínimo de 12 horas, para que ocorra a transmissão da bactéria ao hospedeiro vertebrado; carrapatos adultos não alimentados, infectados por R. rickettsii, necessitam realizar o repasto sanguíneo por um período mínimo de 10 horas, para que ocorra a transmissão da bactéria ao hospedeiro vertebrado; e carrapatos adultos infectados por R. rickettsii e pré-alimentados em coelhos por 48 horas, necessitam realizar o repasto sanguíneo por um período mínimo de 10 minutos, para que ocorra a transmissão da bactéria ao hospedeiro vertebrado, utilizando-se cobaias como modelo experimental. / Rickettsia rickettsii is the causative agent of the most severe rickettsiosis, known in Brazil as Brazilian Spotted Fever (BSF). Tick vectors of R. rickettsii to humans in Brazil are Amblyomma cajennense and Amblyomma aureolatum. The present study determined the minimum feeding period required for A. aureolatum-infected unfed nymphs, unfed adults, and fed adults to transmit infective forms of R. rickettsii to naïve guinea pigs. For this purpose, we used nymphs and adults of a laboratory colony of A. aureolatum, previously shown to be 100% infected by R. rickettsii strain Taiaçu. Infected nymphs were allowed to infest 10 groups of hosts, each containing 2 guinea pigs, with each individual guinea pig receiving 10 infected. After two hours of parasitism (counting from the moment when the first infected nymph attached to the skin), this group had all infected nymphs manually removed and saved for further molecular analysis. After 4 hours of infection, guinea pigs of a second group had all their nymphs similarly removed. This procedure was repeated with the other groups, each at a given number of hours after infestation: 6, 8, 12, 18, 24, 36, and 48h. For an additional group, nymphs were allowed to complete feeding period (96-120h). In another experiment, this whole procedure was performed with adult ticks, being one infected male tick per naïve guinea pig. In a third experiment, adult male ticks were pre-fed on rabbits for 48h before allowing to feed on naive guinea pigs for 1, 3, 5, 10, 20, 40 or 60 minutes, and then for 2 to >48h. Clinical signs and rectal temperature were evaluated daily in each guinea. Blood samples were collected at 21 days after infestation, and tested for presence of anti-R. rickettsii antibodies. All removed ticks in all groups showed to contain rickettsial DNA by PCR. According to the results, unfed nymphs of R. rickettsii-infected A. aureolatum ticks must feed for a minimum of 12 hours to transmit the bacterium to the vertebrate host; unfed R. rickettsii-infected adult ticks must feed for a minimum of 10 hours for transmission to occur, while previously fed adult ticks must feed for a minimum of 10 minutes to transmit R. rickettsii to vertebrate hosts, using guinea pigs as experimental model.

There are a huge number of pathogens with multi-component transmission cycles, involving ampli_er hosts, vectors, complex pathogen life cycles and particular environmental conditions. These complex systems present challenges in terms of modeling and policy development. The deadliest tick-borne infectious disease in the world, the Brazilian Spotted Fever (BSF), is a relevant example of that. The current increase of human cases of BSF has been associated with the presence and expansion of capybaras Hydrochoerus hydrochaeris, amplifer host for the agent Rickettsia rickettsii and primary host for the tick vector Amblyomma sculptum. The objective of this thesis was to analyze the dynamics of the FMB with the purpose of providing bases for the planning of strategies focused on the prevention of human cases. We proposed diferent approaches to evaluating: i) the contribution of hosts and vectors in the transmission of BSF, ii) potential risk areas and anthropogenic parameters associated with the occurrence of human cases, iii) the pattern and the spatial propagation velocity of BSF, and iv) climatic and landscape factors that could be related to the distribution of the vector. The proposed approaches elucidated how BSF control and prevention strategies can be focused on the management of amplifier hosts populations. We found that geographical barriers generated, for example, by areas of riparian reforestation, could prevent the spatial spread of BSF, since a positive association between the occurrence of human cases and the increment of sugarcane crop was determined, as well as a higher propagation velocity of BSF in places with higher carrying capacity. This thesis was interdisciplinary and required, on one hand, expertise in biology, computational epidemiology, mathematics and statistics and on the other hand, a datarich environment such as the Laboratory of Parasitology of the VPS/FMVZ/USP. The results of this thesis can be usefulness in the planning of public health policies related to the prevention of BSF. Furthermore, this work will open the path to further mathematical and computational studies focused on the dynamics and prevention of other vector-borne infectious diseases. / Existe um grande número de agentes patogênicos com ciclos de transmissão complexos, envolvendo hospedeiros amplificadores, vetores e condições ambientais particulares. Esses sistemas complexos apresentam desafios quanto a modelagem e desenvolvimento de políticas públicas. A Febre Maculosa Brasileira (FMB) é a doença transmitida por carrapatos mais letal do mundo e é um claro exemplo de um sistema complexo. O aumento atual de casos humanos de BSF tem sido associado à presença e expansão de capivaras Hydrochoerus hydrochaeris, hospedeiros amplificadores do agente Rickettsia rickettsii e hospedeiros primários do carrapato vetor Amblyomma sculptum. O objetivo desta tese foi analisar a dinâmica da FMB com o propósito de fornecer bases para o delineamento de estratégias de prevenção de casos em humanos. Diferentes abordagens foram propostas para avaliar: i) a contribuição específica de hospedeiros e vetores na transmissão da FMB, ii) os parâmetros antropogênicos associados com a ocorrência dos casos e potenciais áreas de risco, iii) o padrão e a velocidade de propagação espacial e da doença, e iv) os fatores climáticos e paisagísticos que poderiam estar relacionados à distribuição do vetor. Os modelos propostos elucidaram que as estratégias de controle e prevenção da FMB podem estar focadas em práticas de manejo das populações de hospedeiros amplificadores. Uma vez que uma associação positiva entre ocorrência de casos humanos e o incremento de cultura de cana-de-açúcar foi determinada, assim como uma maior velocidade de propagação da FMB em locais com alta quantidade desta cultura, barreiras geográficas geradas, por exemplo, por zonas de reflorestamento ciliar, poderiam impedir a disseminação da FMB. Esta tese foi interdisciplinar e exigiu, por um lado, conhecimentos em biologia, epidemiologia computacional, matemática e estatística e, em contrapartida, um ambiente rico em dados biológicos como o Laboratório de Parasitologia do VPS/USP. Os resultados desta tese poderão ser utilizados na planificação de políticas de saúde pública enfocadas à prevenção da FMB. Complementarmente, este trabalho abrirá o caminho para futuros estudos matemáticos e computacionais orientados no estudo da dinâmica e prevenção de outras doenças infecciosas transmitidas por vetores.

O carrapato Amblyomma cajennense é o principal vetor da bactéria Rickettsia rickettsii, agente etiológico da febre maculosa brasileira (FMB). Os estágios imaturos destes artrópodes apresentam uma baixa especificidade para os hospedeiros, o que aumentam as chances de parasitismo em humanos. Nos anos de 2011 e 2012, a vigilância epidemiológica da FMB registrou 140 casos confirmados e letalidade de 50 por cento , a maior incidência desde a regulamentação da notificação compulsória no Estado de São Paulo, em 2001. Além disso, estudos indicam uma tendência de aumento de expansão geográfica e de número de casos da doença. A fim de aplicar medidas de controle para a FMB, a determinação de quais são os animais hospedeiros para as fases imaturas do carrapato é importante para identificar as fontes de infecção de bactérias. Entre a literatura científica não havia estudos sobre esse escopo para carrapatos da América do Sul. Neste estudo, uma abordagem para a detecção de hábito alimentar de A. cajennense foi padronizada. Resumidamente, as amostras de sangue foram coletadas a partir das seguintes espécies animais: frango, capivara, codorna, cavalo, cobaia, coelho, cachorro e um camundongo silvestre. Em seguida, o DNA foi extraído a partir destas amostras e, depois, testado para a amplificação por PCR utilizando-se três pares de diferentes oligonucleotídeos iniciadores para mamíferos, três para aves e cinco para os dois grupos de animais, além de oligonucleotídeos iniciadores específicos desenhados para roedores cricetídeos. Os genes alvos 12S rDNA, cyt b e COI resultou em positivo para a detecção de fragmentos de DNA. Por PCR foi testado posteriormente em laboratório repastos de carrapatos. Carrapatos adultos de A. cajennense que foram alimentados em coelhos quando larvas e ninfas tiveram o intestino extraído e processado para o isolamento de DNA que foi submetido à amplificação por PCR. Foi possível identificar a espécie hospedeira em 66,7 por cento dos carrapatos testados. O sequenciamento de DNA e a comparação das sequências consenso com todas as sequências do banco de dados (GenBank) permitiu a identificação em nível de espécie (coelho), com base em 98 por cento de similaridade. / The tick Amblyomma cajennense is the main vector of the bacterium Rickettsia rickettsii, the etiological agent of brazilian spotted fever (BSF). The subadult stages of this arthropod present a low specificity for hosts, which increases the chances of parasitism in humans. In the years of 2011 and 2012, the BSF epidemiological surveillance recorded 140 confirmed cases and 50 per cent case-letality rate, the highest incidence since the regulation of the compulsory notification in the State of São Paulo, in 2001. Furthermore, studies indicate an increase trend for geographical expansion and number of cases of the disease. In order to apply control measures for BSF, the determination of which is the vertebrate hosts for the immature stages of the tick is important to identify the sources of infection of bacteria. Among the scientific literature there was no studies on this scope for ticks of South America. In this study, it was standardized a approach for detection of feeding habits of A. cajennense. Briefly, blood samples were collected from the following animal species: chicken, capybara, quail, horse, guinea pig, rabbit, dog and a wild mouse. Then, DNA was extracted from these samples and afterwards tested for PCR amplification using three different pairs of primers for mammals, three for birds, and five for both groups of animals in addition to a specific designed primers for cricetidae rodents. The target gene 12S rDNA, cyt b and COI resulted in positive for detection of DNA fragments. PCR was tested thereafter on laboratory fed ticks. Adult A. cajennense ticks that were fed on rabbits as larvae and nymphs had the midguts extracted and processed for DNA isolation and underwent PCR amplification. It was possible to identify the host species on 66,7 per cent of tested ticks. The DNA sequencing and comparison of the consensus sequences of all the database sequences (GenBank) allowed the identification at the species level (rabbit), based on 98 per cent similarity.

This study aimed to evaluate the ability of nymphs of Amblyomma ovale naturally infected with Rickettsia parkeri (Atlantic Forrest strain) in transmitting it to Cavia porcellus (guinea pigs), and analyze the infection in these animals. A total of 26 guinea pigs divided into three groups were used: G1 - 10 guinea pigs infested with nymphs of uninfected A. ovale; G2 - 10 guinea pigs infested with nymphs of A. ovale naturally infected with R. parkeri (Atlantic Forrest strain) and G3 - 6 uninfected guinea pigs. A tick infestation chamber was fixated on the animals, where 25 nymphs of A. ovale, either infected or not, were placed. In the first study, the vector competence of A. ovale nymphs in the transmission of R. parkeri (Atlantic Forrest strain) for C. porcellus (animals of G1 and G2) was evaluated. After the period of parasitism, engorged nymphs were collected and stored in a B.O.D incubator. To assess the anti-Rickettsia spp antibodies, blood was collected at 7, 14, 21 and 28 days post infestation (DPI) being evaluated by indirect immunofluorescence assay (IFA). To identify the multiplication of Rickettsia in the tissue from guinea pigs a polymerase chain reaction was carried out at 7, 10, 14 and 28 DPI. To verify the vector competence of nymphs, parasite periods, the percentage of molting, transstadial survival and IFA were analyzed. The average period of parasitism in G1 was 6.6 days and 6 days in G2. The average percentage of molting (nymph to adult) was 95%. In G2, the survival of transstadial Rickettsia was confirmed in 100% (PCR) and 80% (hemolymph test) of adults. In serological analysis, 100% of G1 animals were seronegative and 80% were seropositive in G2. No riquetsial DNA was detected in the tissues of animals. In the second study, the profile of experimental infection caused by rickettsia in guinea pigs (animals from G1, G2 and G3) were analyzed, seeking to identify the clinical, histopathological and hematological profile. Blood samples for hematological analyzes were performed in the same periods of the previous study and the collection of tissue for histopathological analyzes, occurred at 10 and 28 DPI. In serology, animals from G1 and G3 were negative and 80% of the G2 positive. The observed hematological results were: G1 - leukopenia at 7 DPI, increased total plasma proteins (TPP) and decreased platelets at 7, 14 and 21 DPI, G2: leukocytosis, neutrophilia and monocytosis at 7 DPI, increased platelets at 14 DPI and decreased PPT at 21 DPI. Histopathology observed: G1 - diffuse splenic hemosiderosis at 28 DPI (20%), G2 - diffuse splenic hemosiderosis at 10 DPI (10%), diffuse pulmonary congestion at 10 and 28 DPI (30%) and multifocal splenic follicular hyperplasia at 28 DPI (20%); G3 - diffuse pulmonary congestion at 10 DPI (33%). It was concluded that nymphs of A. ovale presented vector competence in the transmission of R. parkeri (Atlantic Forrest strain) to guinea pigs, being possible to determine an acute infection of subclinical character in these hosts. / Este estudo teve como objetivos avaliar a capacidade de ninfas de Amblyomma ovale naturalmente infectadas com Rickettsia parkeri (cepa Mata Atlântica) em transmiti-la para Cavia porcellus (cobaios) e, analisar a infecção nestes animais. Utilizou-se 26 cobaios divididos em três grupos: G1 - 10 cobaios infestados com ninfas de A. ovale não infectadas, G2 - 10 cobaios infestados com ninfas de A. ovale naturalmente infectadas com R. parkeri (cepa Mata Atlântica) e G3 - 6 cobaios não infestados. Foi fixada uma câmara de infestação de carrapatos nos animais onde foram colocadas 25 ninfas de A. ovale infectadas ou não, de acordo com o grupo. No primeiro estudo foi avaliado a competência vetorial de ninfas de A. ovale na transmissão de R. parkeri (cepa Mata Atlântica) para C. porcellus (animais do G1 e G2). Após o período do parasitismo, as ninfas ingurgitadas foram coletadas e armazenadas em estufa B.O.D. Para a pesquisa de anticorpos anti-Rickettsia spp., coletou-se soros sanguíneos aos 7, 14, 21 e 28 dias pós infestação (DPI) sendo avaliados por meio de reação de imunofluorescência indireta (RIFI). Para a identificação da multiplicação desta riquétsia nos tecidos dos cobaios foi realizada a reação em cadeia da polimerase aos 7, 10, 14 e 28 DPI. Para verificar a competência vetorial das ninfas, analisaram-se os períodos parasitários, o percentual de ecdise, a sobrevivência transestadial e a RIFI. O período médio de parasitismo no G1 foi de 6,6 dias e, de 6 dias no G2. O percentual médio de ecdise (ninfa para adulto) foi de 95%. No G2, a sobrevivência desta riquétsia de forma transestadial foi confirmada em 100% (PCR) e 80% (teste de hemolinfa) dos adultos. Na análise sorológica, 100% dos animais do G1 foram soronegativos e 80% do G2 soropositivos. Não foi detectado o DNA riquetsial nos tecidos dos animais. No segundo estudo, avaliou-se o perfil da infecção experimental causada por esta riquétsia nos cobaios (animais do G1, G2 e G3), buscando identificar as alterações clínicas, perfil hematológico e histopatológico. As coletas sanguíneas para análises hematológicas foram realizadas nos mesmos períodos do estudo anterior e, as coletas de tecidos para análises histopatológicas, ocorreram aos 10 e 28 DPI. Na sorologia, os animais do G1 e G3 fora negativos e, 80% dos animais do G2 positivos. Os resultados hematológicos observados foram: G1 - leucopenia aos 7 DPI, aumento de proteínas plasmáticas totais (PPT) e diminuição de plaquetas aos 7, 14 e 21 DPI; G2: leucocitose, neutrofilia e monocitose aos 7 DPI, aumento de plaquetas aos 14 DPI e diminuição de PPT aos 21 DPI. Na análise histopatológica observou-se: G1 - hemossiderose difusa esplênica aos 28 DPI (20%); G2 - hemossiderose difusa esplênica aos 10 DPI (10%), congestão difusa pulmonar aos 10 e 28 DPI (30%) e hiperplasia folicular multifocal esplênica aos 28 DPI (20%); G3 - congestão difusa pulmonar aos 10 DPI (33%). Concluiu-se que ninfas de A. ovale apresentaram competência vetorial na transmissão de R. parkeri (cepa Mata Atlântica) para cobaios, sendo possível determinar uma infecção aguda de caráter subclínico nestes hospedeiros.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-09-26Bitstream added on 2014-06-13T20:11:23Z : No. of bitstreams: 1 joannitti_lhl_me_botfmvz.pdf: 455360 bytes, checksum: 4044b52961df74bb28c54c70cdc6dca2 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / A Febre Maculosa Brasileira (FMB) é causada por bactérias do gênero Rickettsia e é uma zoonose de grande importância em Saúde Pública. Transmitida por carrapatos do gênero Amblyomma sp., é uma riquetsiose de ocorrência reconhecida no país. Casos humanos têm sido descritos desde a década de 20, principalmente na região sudeste do país. Sua ocorrência vem aumentando progressivamente nos últimos anos e já abrange grande parte do território nacional. Entretanto há pouca informação sobre a epidemiologia da doença em áreas não endêmicas, o que pode ser explicado por falhas no diagnóstico e subnotificação. Com letalidade de até 80% em casos não tratados, a doença é considerada um desafio do ponto de vista clínico, pois exige precocidade no diagnóstico e tratamento adequado. A doença passou a ser de notificação compulsória no estado de São Paulo a partir de 2002. De 2003 a 2008 foram confirmados 240 casos de FMB em seres humanos em território paulista, com 71 óbitos e letalidade que variou de 21,9% a 40,0%. Com o objetivo de iniciar estudos da vigilância da FMB no município de Botucatu, Estado de São Paulo, considerada área não endêmica, foram colhidas amostras de sangue de cães que vieram para campanha anual de vacinação antirrábica no ano de 2009, através de adesão voluntária dos proprietários. As amostras de um total de 640 cães foram encaminhadas ao Centro de Controle de Zoonoses no município de São Paulo (CCZ/SP) e processadas pela técnica de reação de imunofluorescência indireta, que é considerada padrão para diagnóstico sorológico da FMB. Dentre as amostras analisadas, seis apresentaram reagentes para a FMB frente à técnica realizada, resultado este, que contribuirá de forma a consubstanciar informações junto aos órgãos de saúde do município, servindo para futuras estratégias de controle e prevenção desta enfermidade / Brazilian spotted fever (BSF) is caused by bacteria of the genus Rickettsia and is a zoonosis of great importance in public health. Transmitted by Amblyomma sp., is a recognized rickettsial disease occurring in the country. Human cases have been described since the '20s, especially in the southeast of the country. Its occurrence has been increasing steadily in recent years and now covers much of the country. However there is little information on the epidemiology of the disease in non-endemic areas, which can be explained by failures in diagnosis and underreporting. With a fatality rate of up to 80% in untreated cases, the disease is considered a challenge from a clinical standpoint, it requires early diagnosis and appropriate treatment. The disease became notifiable in the state of São Paulo from 2002. From 2003 to 2008 were 240 confirmed cases of BSF in humans in the state territory, with 71 deaths and mortality rates ranged from 21.9% to 40.0%. In order to initiate studies of BSF surveillance in Botucatu, São Paulo, considered non-endemic area, blood samples were collected from dogs that came to the annual campaign rabies vaccination in 2009, through the voluntary owners. Samples from a total of 640 dogs were sent to the Zoonosis Control Center in São Paulo (CCZ / SP) and processed by the technique of indirect immunofluorescence, which is considered standard for serological diagnosis of BSF. Among the samples analyzed, six-reactive to the front of the BSF technique performed, a result which will help to substantiate the information from health agencies in the city, serving for future strategies for control and prevention of this disease

Orientador: José Rafael Modolo / Coorientador: Cassiano Victória / Banca: Luis Carlos de Souza / Banca: Samir Issa Samara / Resumo: A Febre Maculosa Brasileira (FMB) é causada por bactérias do gênero Rickettsia e é uma zoonose de grande importância em Saúde Pública. Transmitida por carrapatos do gênero Amblyomma sp., é uma riquetsiose de ocorrência reconhecida no país. Casos humanos têm sido descritos desde a década de 20, principalmente na região sudeste do país. Sua ocorrência vem aumentando progressivamente nos últimos anos e já abrange grande parte do território nacional. Entretanto há pouca informação sobre a epidemiologia da doença em áreas não endêmicas, o que pode ser explicado por falhas no diagnóstico e subnotificação. Com letalidade de até 80% em casos não tratados, a doença é considerada um desafio do ponto de vista clínico, pois exige precocidade no diagnóstico e tratamento adequado. A doença passou a ser de notificação compulsória no estado de São Paulo a partir de 2002. De 2003 a 2008 foram confirmados 240 casos de FMB em seres humanos em território paulista, com 71 óbitos e letalidade que variou de 21,9% a 40,0%. Com o objetivo de iniciar estudos da vigilância da FMB no município de Botucatu, Estado de São Paulo, considerada área não endêmica, foram colhidas amostras de sangue de cães que vieram para campanha anual de vacinação antirrábica no ano de 2009, através de adesão voluntária dos proprietários. As amostras de um total de 640 cães foram encaminhadas ao Centro de Controle de Zoonoses no município de São Paulo (CCZ/SP) e processadas pela técnica de reação de imunofluorescência indireta, que é considerada padrão para diagnóstico sorológico da FMB. Dentre as amostras analisadas, seis apresentaram reagentes para a FMB frente à técnica realizada, resultado este, que contribuirá de forma a consubstanciar informações junto aos órgãos de saúde do município, servindo para futuras estratégias de controle e prevenção desta enfermidade / Abstract: Brazilian spotted fever (BSF) is caused by bacteria of the genus Rickettsia and is a zoonosis of great importance in public health. Transmitted by Amblyomma sp., is a recognized rickettsial disease occurring in the country. Human cases have been described since the '20s, especially in the southeast of the country. Its occurrence has been increasing steadily in recent years and now covers much of the country. However there is little information on the epidemiology of the disease in non-endemic areas, which can be explained by failures in diagnosis and underreporting. With a fatality rate of up to 80% in untreated cases, the disease is considered a challenge from a clinical standpoint, it requires early diagnosis and appropriate treatment. The disease became notifiable in the state of São Paulo from 2002. From 2003 to 2008 were 240 confirmed cases of BSF in humans in the state territory, with 71 deaths and mortality rates ranged from 21.9% to 40.0%. In order to initiate studies of BSF surveillance in Botucatu, São Paulo, considered non-endemic area, blood samples were collected from dogs that came to the annual campaign rabies vaccination in 2009, through the voluntary owners. Samples from a total of 640 dogs were sent to the Zoonosis Control Center in São Paulo (CCZ / SP) and processed by the technique of indirect immunofluorescence, which is considered standard for serological diagnosis of BSF. Among the samples analyzed, six-reactive to the front of the BSF technique performed, a result which will help to substantiate the information from health agencies in the city, serving for future strategies for control and prevention of this disease / Mestre

Rickettsia rickettsii é uma bactéria Gram-negativa, intra-celular obrigatória, causadora de uma grave riquetsiose em humanos, chamada no Brasil de Febre Maculosa Brasileira (FMB). Os carrapatos vetores de R. rickettsii para humanos, conhecidos até o momento no Brasil são Amblyomma cajennense e Amblyomma aureolatum. O presente estudo avaliou o tempo mínimo de parasitismo de A. aureolatum (ninfas não-alimentadas, machos adultos em jejum e pré-alimentados), infectadas por R. rickettsii, para que ocorra a transmissão da bactéria para o hospedeiro vertebrado. Para a produção de ninfas infectadas, foi mantida uma colônia de carrapatos em laboratório, infectados por R. rickettsii através de infestação em cobaias (Cavia porcellus) inoculadas por essa bactéria (Cepa Taiaçu). Para os experimentos com as ninfas de A. aureolatum, dividiram-se as cobaias em dez grupos de duas, sendo essas infestadas com dez ninfas cada uma. Após 2 horas da infestação (fixação da primeira ninfa), o primeiro grupo (G1) teve todas suas ninfas removidas. Após 4 horas de infestação, um segundo grupo (G2) de cobaias teve todas suas ninfas removidas de forma semelhante. Este procedimento foi repetido com os demais grupos, cada um em um determinado número de horas após a infestação: após 6 (G3), 8 (G4), 12 (G5), 18 (G6), 24 (G7), 36 (G8) e 48 (G9) horas. Para um último grupo (G10), as ninfas foram deixadas em parasitismo até seu desprendimento natural (cerca de 10 dias). Os experimentos realizados com carrapatos machos adultos em jejum seguiram os mesmos períodos utilizados para as ninfas, para fixação e retirada de carrapatos, assim como o número de cobaias. Nos experimentos com carrapatos machos adultos previamente alimentados - 48 horas em coelhos (Oryctolagus cuniculus), utilizaram-se os períodos de fixação e retirada de carrapatos idênticos aos experimentos anteriores, e além desses foi necessária a utilização de períodos menores de fixação de A. aureolatum, variando entre um minuto e uma hora. As cobaias foram avaliadas clinicamente todos os dias, e sacrificadas 21 dias após a infestação. Amostras de sangue foram colhidas e testadas para presença de anticorpos anti-R. rickettsii. Carrapatos retirados das cobaias de todos os grupos foram testados por PCR, a fim de se certificar que estavam infectados por R. rickettsii. De acordo com os resultados obtidos, ninfas não alimentadas de carrapatos A. aureolatum, infectados por R. rickettsii, necessitam realizar o repasto sanguíneo por um período mínimo de 12 horas, para que ocorra a transmissão da bactéria ao hospedeiro vertebrado; carrapatos adultos não alimentados, infectados por R. rickettsii, necessitam realizar o repasto sanguíneo por um período mínimo de 10 horas, para que ocorra a transmissão da bactéria ao hospedeiro vertebrado; e carrapatos adultos infectados por R. rickettsii e pré-alimentados em coelhos por 48 horas, necessitam realizar o repasto sanguíneo por um período mínimo de 10 minutos, para que ocorra a transmissão da bactéria ao hospedeiro vertebrado, utilizando-se cobaias como modelo experimental. / Rickettsia rickettsii is the causative agent of the most severe rickettsiosis, known in Brazil as Brazilian Spotted Fever (BSF). Tick vectors of R. rickettsii to humans in Brazil are Amblyomma cajennense and Amblyomma aureolatum. The present study determined the minimum feeding period required for A. aureolatum-infected unfed nymphs, unfed adults, and fed adults to transmit infective forms of R. rickettsii to naïve guinea pigs. For this purpose, we used nymphs and adults of a laboratory colony of A. aureolatum, previously shown to be 100% infected by R. rickettsii strain Taiaçu. Infected nymphs were allowed to infest 10 groups of hosts, each containing 2 guinea pigs, with each individual guinea pig receiving 10 infected. After two hours of parasitism (counting from the moment when the first infected nymph attached to the skin), this group had all infected nymphs manually removed and saved for further molecular analysis. After 4 hours of infection, guinea pigs of a second group had all their nymphs similarly removed. This procedure was repeated with the other groups, each at a given number of hours after infestation: 6, 8, 12, 18, 24, 36, and 48h. For an additional group, nymphs were allowed to complete feeding period (96-120h). In another experiment, this whole procedure was performed with adult ticks, being one infected male tick per naïve guinea pig. In a third experiment, adult male ticks were pre-fed on rabbits for 48h before allowing to feed on naive guinea pigs for 1, 3, 5, 10, 20, 40 or 60 minutes, and then for 2 to >48h. Clinical signs and rectal temperature were evaluated daily in each guinea. Blood samples were collected at 21 days after infestation, and tested for presence of anti-R. rickettsii antibodies. All removed ticks in all groups showed to contain rickettsial DNA by PCR. According to the results, unfed nymphs of R. rickettsii-infected A. aureolatum ticks must feed for a minimum of 12 hours to transmit the bacterium to the vertebrate host; unfed R. rickettsii-infected adult ticks must feed for a minimum of 10 hours for transmission to occur, while previously fed adult ticks must feed for a minimum of 10 minutes to transmit R. rickettsii to vertebrate hosts, using guinea pigs as experimental model.

O carrapato Amblyomma cajennense é o principal vetor da bactéria Rickettsia rickettsii, agente etiológico da febre maculosa brasileira (FMB). Os estágios imaturos destes artrópodes apresentam uma baixa especificidade para os hospedeiros, o que aumentam as chances de parasitismo em humanos. Nos anos de 2011 e 2012, a vigilância epidemiológica da FMB registrou 140 casos confirmados e letalidade de 50 por cento , a maior incidência desde a regulamentação da notificação compulsória no Estado de São Paulo, em 2001. Além disso, estudos indicam uma tendência de aumento de expansão geográfica e de número de casos da doença. A fim de aplicar medidas de controle para a FMB, a determinação de quais são os animais hospedeiros para as fases imaturas do carrapato é importante para identificar as fontes de infecção de bactérias. Entre a literatura científica não havia estudos sobre esse escopo para carrapatos da América do Sul. Neste estudo, uma abordagem para a detecção de hábito alimentar de A. cajennense foi padronizada. Resumidamente, as amostras de sangue foram coletadas a partir das seguintes espécies animais: frango, capivara, codorna, cavalo, cobaia, coelho, cachorro e um camundongo silvestre. Em seguida, o DNA foi extraído a partir destas amostras e, depois, testado para a amplificação por PCR utilizando-se três pares de diferentes oligonucleotídeos iniciadores para mamíferos, três para aves e cinco para os dois grupos de animais, além de oligonucleotídeos iniciadores específicos desenhados para roedores cricetídeos. Os genes alvos 12S rDNA, cyt b e COI resultou em positivo para a detecção de fragmentos de DNA. Por PCR foi testado posteriormente em laboratório repastos de carrapatos. Carrapatos adultos de A. cajennense que foram alimentados em coelhos quando larvas e ninfas tiveram o intestino extraído e processado para o isolamento de DNA que foi submetido à amplificação por PCR. Foi possível identificar a espécie hospedeira em 66,7 por cento dos carrapatos testados. O sequenciamento de DNA e a comparação das sequências consenso com todas as sequências do banco de dados (GenBank) permitiu a identificação em nível de espécie (coelho), com base em 98 por cento de similaridade. / The tick Amblyomma cajennense is the main vector of the bacterium Rickettsia rickettsii, the etiological agent of brazilian spotted fever (BSF). The subadult stages of this arthropod present a low specificity for hosts, which increases the chances of parasitism in humans. In the years of 2011 and 2012, the BSF epidemiological surveillance recorded 140 confirmed cases and 50 per cent case-letality rate, the highest incidence since the regulation of the compulsory notification in the State of São Paulo, in 2001. Furthermore, studies indicate an increase trend for geographical expansion and number of cases of the disease. In order to apply control measures for BSF, the determination of which is the vertebrate hosts for the immature stages of the tick is important to identify the sources of infection of bacteria. Among the scientific literature there was no studies on this scope for ticks of South America. In this study, it was standardized a approach for detection of feeding habits of A. cajennense. Briefly, blood samples were collected from the following animal species: chicken, capybara, quail, horse, guinea pig, rabbit, dog and a wild mouse. Then, DNA was extracted from these samples and afterwards tested for PCR amplification using three different pairs of primers for mammals, three for birds, and five for both groups of animals in addition to a specific designed primers for cricetidae rodents. The target gene 12S rDNA, cyt b and COI resulted in positive for detection of DNA fragments. PCR was tested thereafter on laboratory fed ticks. Adult A. cajennense ticks that were fed on rabbits as larvae and nymphs had the midguts extracted and processed for DNA isolation and underwent PCR amplification. It was possible to identify the host species on 66,7 per cent of tested ticks. The DNA sequencing and comparison of the consensus sequences of all the database sequences (GenBank) allowed the identification at the species level (rabbit), based on 98 per cent similarity.

There are a huge number of pathogens with multi-component transmission cycles, involving ampli_er hosts, vectors, complex pathogen life cycles and particular environmental conditions. These complex systems present challenges in terms of modeling and policy development. The deadliest tick-borne infectious disease in the world, the Brazilian Spotted Fever (BSF), is a relevant example of that. The current increase of human cases of BSF has been associated with the presence and expansion of capybaras Hydrochoerus hydrochaeris, amplifer host for the agent Rickettsia rickettsii and primary host for the tick vector Amblyomma sculptum. The objective of this thesis was to analyze the dynamics of the FMB with the purpose of providing bases for the planning of strategies focused on the prevention of human cases. We proposed diferent approaches to evaluating: i) the contribution of hosts and vectors in the transmission of BSF, ii) potential risk areas and anthropogenic parameters associated with the occurrence of human cases, iii) the pattern and the spatial propagation velocity of BSF, and iv) climatic and landscape factors that could be related to the distribution of the vector. The proposed approaches elucidated how BSF control and prevention strategies can be focused on the management of amplifier hosts populations. We found that geographical barriers generated, for example, by areas of riparian reforestation, could prevent the spatial spread of BSF, since a positive association between the occurrence of human cases and the increment of sugarcane crop was determined, as well as a higher propagation velocity of BSF in places with higher carrying capacity. This thesis was interdisciplinary and required, on one hand, expertise in biology, computational epidemiology, mathematics and statistics and on the other hand, a datarich environment such as the Laboratory of Parasitology of the VPS/FMVZ/USP. The results of this thesis can be usefulness in the planning of public health policies related to the prevention of BSF. Furthermore, this work will open the path to further mathematical and computational studies focused on the dynamics and prevention of other vector-borne infectious diseases. / Existe um grande número de agentes patogênicos com ciclos de transmissão complexos, envolvendo hospedeiros amplificadores, vetores e condições ambientais particulares. Esses sistemas complexos apresentam desafios quanto a modelagem e desenvolvimento de políticas públicas. A Febre Maculosa Brasileira (FMB) é a doença transmitida por carrapatos mais letal do mundo e é um claro exemplo de um sistema complexo. O aumento atual de casos humanos de BSF tem sido associado à presença e expansão de capivaras Hydrochoerus hydrochaeris, hospedeiros amplificadores do agente Rickettsia rickettsii e hospedeiros primários do carrapato vetor Amblyomma sculptum. O objetivo desta tese foi analisar a dinâmica da FMB com o propósito de fornecer bases para o delineamento de estratégias de prevenção de casos em humanos. Diferentes abordagens foram propostas para avaliar: i) a contribuição específica de hospedeiros e vetores na transmissão da FMB, ii) os parâmetros antropogênicos associados com a ocorrência dos casos e potenciais áreas de risco, iii) o padrão e a velocidade de propagação espacial e da doença, e iv) os fatores climáticos e paisagísticos que poderiam estar relacionados à distribuição do vetor. Os modelos propostos elucidaram que as estratégias de controle e prevenção da FMB podem estar focadas em práticas de manejo das populações de hospedeiros amplificadores. Uma vez que uma associação positiva entre ocorrência de casos humanos e o incremento de cultura de cana-de-açúcar foi determinada, assim como uma maior velocidade de propagação da FMB em locais com alta quantidade desta cultura, barreiras geográficas geradas, por exemplo, por zonas de reflorestamento ciliar, poderiam impedir a disseminação da FMB. Esta tese foi interdisciplinar e exigiu, por um lado, conhecimentos em biologia, epidemiologia computacional, matemática e estatística e, em contrapartida, um ambiente rico em dados biológicos como o Laboratório de Parasitologia do VPS/USP. Os resultados desta tese poderão ser utilizados na planificação de políticas de saúde pública enfocadas à prevenção da FMB. Complementarmente, este trabalho abrirá o caminho para futuros estudos matemáticos e computacionais orientados no estudo da dinâmica e prevenção de outras doenças infecciosas transmitidas por vetores.