Os carrapatos Rhipicephalus (Boophilus) microplus e Haemaphysalis longicornis são ectoparasitas hematófagos que infestam bovinos. O uso de vacinas anticarrapato tem mostrado ser uma estratégia alternativa promissora para o controle desses parasitos. As glutationa-S-transferases (GSTs) pertencem a uma família de enzimas multifuncionais presentes em organismos animais e vegetais, e, entre suas funções, pode-se destacar o transporte intracelular, a participação em processos digestivos, a síntese de prostaglandinas, a detoxificação de substâncias tóxicas e a proteção contra o estresse oxidativo. Em trabalhos anteriores, verificou-se em camundongos que a GST de H. longicornis (rGST-Hl) é mais imunogênica que a GST de R. microplus (rGST-Bm). O objetivo do presente estudo foi investigar a proteção cruzada conferida pela imunização de bovinos com a rGST-Hl frente a uma infestação de R. microplus. Por Western blot, verificou-se que os bovinos vacinados com a rGST-Hl apresentaram um aumento nos níveis de anticorpos anti-rGST-Hl, os quais foram capazes de reconhecer a GST-Bm nativa de extratos de larva, ovário e glândula salivar. Posteriormente, os bovinos foram infestados com 20.000 larvas de R. microplus. O percentual de proteção conferido foi calculado em função da variação entre os grupos tratados e controle, em relação ao número e peso de carrapatos que terminaram a alimentação, a capacidade de postura e a fertilidade dos ovos. O grupo dos bovinos vacinados com rGST-Hl mostrou uma redução de 53% e 52% no número e no peso de teleóginas, respectivamente. A postura de ovos e a eclodibilidade apresentaram uma redução no grupo vacinado de 0,6% e 8%, respectivamente. A eficácia total contra a infestação de R. microplus foi de 57%, quando comparado ao grupo controle. / The ticks Rhipicephalus (Boophilus) microplus and Haemaphysalis longicornis are hematophagous ectoparasites that infest bovines. Vaccine has been considered one of the most promising methods for the control of these parasites. Glutathione Stransferases (GSTs) enzymes are present in animal and vegetal organisms and are important in intracellular transport, digestive process, synthesis of prostaglandins, detoxification and protection against oxidative stress. In a previous study with mice we showed that H. longicornis GST (rGST-Hl) is more immunogenic than R. microplus GST (rGST-Bm). The objective of the present study was to investigate the crossprotection against R. microplus infestation in bovine vaccinated with rGST-Hl. By Western blot, the immunized bovines showed an increase in antibodies anti-rGST-Hl. The native GST-Bm in larvae, ovary and salivary gland were recognized by sera of bovines immunized with rGST-Hl, indicating that the antibodies induced by rGST-Hl immunization recognize native R. microplus GSTs. The bovines were challenged with 20,000 larvae of R. microplus. Protection was calculated by variation in number and weight of fully engorged ticks, egg laying capacity and egg fertility. The bovines vaccinated with rGST-Hl showed a reduction of 53% and 52% in number and weight of engorged ticks, respectively. Egg laying capacity and egg fertility of ticks from vaccinated bovines were respectively 0.6% and 8% lower, as compared to ticks from control animals. The overall efficacy ratio against R. microplus was 57.03%, as compared with the control group.

Os carrapatos Rhipicephalus (Boophilus) microplus e Haemaphysalis longicornis são ectoparasitas hematófagos que infestam bovinos. O uso de vacinas anticarrapato tem mostrado ser uma estratégia alternativa promissora para o controle desses parasitos. As glutationa-S-transferases (GSTs) pertencem a uma família de enzimas multifuncionais presentes em organismos animais e vegetais, e, entre suas funções, pode-se destacar o transporte intracelular, a participação em processos digestivos, a síntese de prostaglandinas, a detoxificação de substâncias tóxicas e a proteção contra o estresse oxidativo. Em trabalhos anteriores, verificou-se em camundongos que a GST de H. longicornis (rGST-Hl) é mais imunogênica que a GST de R. microplus (rGST-Bm). O objetivo do presente estudo foi investigar a proteção cruzada conferida pela imunização de bovinos com a rGST-Hl frente a uma infestação de R. microplus. Por Western blot, verificou-se que os bovinos vacinados com a rGST-Hl apresentaram um aumento nos níveis de anticorpos anti-rGST-Hl, os quais foram capazes de reconhecer a GST-Bm nativa de extratos de larva, ovário e glândula salivar. Posteriormente, os bovinos foram infestados com 20.000 larvas de R. microplus. O percentual de proteção conferido foi calculado em função da variação entre os grupos tratados e controle, em relação ao número e peso de carrapatos que terminaram a alimentação, a capacidade de postura e a fertilidade dos ovos. O grupo dos bovinos vacinados com rGST-Hl mostrou uma redução de 53% e 52% no número e no peso de teleóginas, respectivamente. A postura de ovos e a eclodibilidade apresentaram uma redução no grupo vacinado de 0,6% e 8%, respectivamente. A eficácia total contra a infestação de R. microplus foi de 57%, quando comparado ao grupo controle. / The ticks Rhipicephalus (Boophilus) microplus and Haemaphysalis longicornis are hematophagous ectoparasites that infest bovines. Vaccine has been considered one of the most promising methods for the control of these parasites. Glutathione Stransferases (GSTs) enzymes are present in animal and vegetal organisms and are important in intracellular transport, digestive process, synthesis of prostaglandins, detoxification and protection against oxidative stress. In a previous study with mice we showed that H. longicornis GST (rGST-Hl) is more immunogenic than R. microplus GST (rGST-Bm). The objective of the present study was to investigate the crossprotection against R. microplus infestation in bovine vaccinated with rGST-Hl. By Western blot, the immunized bovines showed an increase in antibodies anti-rGST-Hl. The native GST-Bm in larvae, ovary and salivary gland were recognized by sera of bovines immunized with rGST-Hl, indicating that the antibodies induced by rGST-Hl immunization recognize native R. microplus GSTs. The bovines were challenged with 20,000 larvae of R. microplus. Protection was calculated by variation in number and weight of fully engorged ticks, egg laying capacity and egg fertility. The bovines vaccinated with rGST-Hl showed a reduction of 53% and 52% in number and weight of engorged ticks, respectively. Egg laying capacity and egg fertility of ticks from vaccinated bovines were respectively 0.6% and 8% lower, as compared to ticks from control animals. The overall efficacy ratio against R. microplus was 57.03%, as compared with the control group.

O carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus é um ectoparasito hematófago que infesta os rebanhos bovinos de regiões tropicais e subtropicais, e é um dos principais causadores de prejuízos econômicos à pecuária. O principal método de controle baseia-se no uso de acaricidas. No entanto, devido à crescente preocupação com os problemas criados pela poluição química do meio ambiente, ao alto custo e toxicidade das drogas e ao aparecimento de carrapatos resistentes aos acaricidas, métodos alternativos para o controle do R. microplus devem ser encontrados. Um dos métodos alternativos estudados é o uso de vacinas. As glutationa S-transferases (GST) são enzimas que estão presentes em organismos animais e vegetais e entre suas funções podem-se destacar transporte intracelular, participação em processos digestivos, síntese de prostaglandinas, e detoxificação de substâncias tóxicas e proteção contra estresse oxidativo. Neste estudo foi analisada a resposta imunológica comparativa de camundongos para a GST de R. microplus (GST-Bm) e para a GST de Haemaphysalis longicornis (GST-Hl). Ambas as proteínas foram expressas em Escherichia coli linhagem AD494, e purificadas por cromatografia de afinidade por glutationa utilizando a coluna GSTrap FF. Para verificar a imunogenicidade das proteínas, foram utilizados 25 camundongos Balb/c divididos em 12 grupos. As condições testadas foram as inoculações das proteínas GST-Bm e GST-Hl com os adjuvantes Montanide, saponina ou sem adjuvantes. Camundongos controle foram inoculados com extrato de E. coli ou somente com os adjuvantes. Foi coletado sangue de todos os animais com intervalos de sete dias durante 70 dias. Os soros foram analisados por ELISA para acompanhar a cinética da produção de anticorpos de todos os animais imunizados. Os camundongos inoculados com GST-Hl emulsificada com Montanide mostraram aumento dos níveis de anticorpos a partir do dia 21. O nível máximo de anticorpos foi detectado no dia 42, e diminuiu após o dia 56. Todos os outros animais não apresentaram aumento nos níveis de anticorpos. / Rhipicephalus (Boophilus) microplus tick is a hematophagous ectoparasite that infests cattle in tropical and subtropical regions and is one of the principal causes of economic losses in the cattle farm. The principal method of control is the use of acaricides. However, due to increased worry about environmental chemical pollution, high costs and drugs toxicity and the selection of ticks resistant to acaricides, alternative methods for R. microplus control should be developed. One of these methods is vaccination. Glutathione S-transferases (GSTs) enzymes are present in animal and vegetal organisms and the functions are intracellular transport, participation in digestive process, synthesis of prostaglandins and detoxification of toxic substances and protection against oxidative stress. In this study the immunological response of mice inoculated with R. microplus GST (GST-Bm) and with Haemaphysalis longicornis GST (GST-Hl) was analysed. Both proteins were expressed in Escherichia coli strain AD494 and were purified by affinity chromatography using GSTrap FF columm. To verify the protein immunogenicity, 25 Balb/c mice divided into 12 groups were used. The tested conditions were inoculation of GST-Bm, GST-Hl proteins with Montanide and saponin adjuvants or without adjuvant. Control mice were inoculated with E. coli extract or the adjuvant alone. Blood from all animals were collected with intervals of seven days during seventy days, the sera were analyzed by ELISA to verify the kinetic of antibodies production of all immunized animals. Mice inoculated with GST-Hl emulsified with Montanide showed an increase in the antibodies levels from day 21. The maximum level of antibodies was detected on day 42 and decreased after day 56. The other animals did not show an increase in antibodies levels.

Os carrapatos Rhipicephalus (Boophilus) microplus e Haemaphysalis longicornis são ectoparasitas hematófagos que infestam bovinos. O uso de vacinas anticarrapato tem mostrado ser uma estratégia alternativa promissora para o controle desses parasitos. As glutationa-S-transferases (GSTs) pertencem a uma família de enzimas multifuncionais presentes em organismos animais e vegetais, e, entre suas funções, pode-se destacar o transporte intracelular, a participação em processos digestivos, a síntese de prostaglandinas, a detoxificação de substâncias tóxicas e a proteção contra o estresse oxidativo. Em trabalhos anteriores, verificou-se em camundongos que a GST de H. longicornis (rGST-Hl) é mais imunogênica que a GST de R. microplus (rGST-Bm). O objetivo do presente estudo foi investigar a proteção cruzada conferida pela imunização de bovinos com a rGST-Hl frente a uma infestação de R. microplus. Por Western blot, verificou-se que os bovinos vacinados com a rGST-Hl apresentaram um aumento nos níveis de anticorpos anti-rGST-Hl, os quais foram capazes de reconhecer a GST-Bm nativa de extratos de larva, ovário e glândula salivar. Posteriormente, os bovinos foram infestados com 20.000 larvas de R. microplus. O percentual de proteção conferido foi calculado em função da variação entre os grupos tratados e controle, em relação ao número e peso de carrapatos que terminaram a alimentação, a capacidade de postura e a fertilidade dos ovos. O grupo dos bovinos vacinados com rGST-Hl mostrou uma redução de 53% e 52% no número e no peso de teleóginas, respectivamente. A postura de ovos e a eclodibilidade apresentaram uma redução no grupo vacinado de 0,6% e 8%, respectivamente. A eficácia total contra a infestação de R. microplus foi de 57%, quando comparado ao grupo controle. / The ticks Rhipicephalus (Boophilus) microplus and Haemaphysalis longicornis are hematophagous ectoparasites that infest bovines. Vaccine has been considered one of the most promising methods for the control of these parasites. Glutathione Stransferases (GSTs) enzymes are present in animal and vegetal organisms and are important in intracellular transport, digestive process, synthesis of prostaglandins, detoxification and protection against oxidative stress. In a previous study with mice we showed that H. longicornis GST (rGST-Hl) is more immunogenic than R. microplus GST (rGST-Bm). The objective of the present study was to investigate the crossprotection against R. microplus infestation in bovine vaccinated with rGST-Hl. By Western blot, the immunized bovines showed an increase in antibodies anti-rGST-Hl. The native GST-Bm in larvae, ovary and salivary gland were recognized by sera of bovines immunized with rGST-Hl, indicating that the antibodies induced by rGST-Hl immunization recognize native R. microplus GSTs. The bovines were challenged with 20,000 larvae of R. microplus. Protection was calculated by variation in number and weight of fully engorged ticks, egg laying capacity and egg fertility. The bovines vaccinated with rGST-Hl showed a reduction of 53% and 52% in number and weight of engorged ticks, respectively. Egg laying capacity and egg fertility of ticks from vaccinated bovines were respectively 0.6% and 8% lower, as compared to ticks from control animals. The overall efficacy ratio against R. microplus was 57.03%, as compared with the control group.

O carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus é um ectoparasito hematófago que infesta os rebanhos bovinos de regiões tropicais e subtropicais, e é um dos principais causadores de prejuízos econômicos à pecuária. O principal método de controle baseia-se no uso de acaricidas. No entanto, devido à crescente preocupação com os problemas criados pela poluição química do meio ambiente, ao alto custo e toxicidade das drogas e ao aparecimento de carrapatos resistentes aos acaricidas, métodos alternativos para o controle do R. microplus devem ser encontrados. Um dos métodos alternativos estudados é o uso de vacinas. As glutationa S-transferases (GST) são enzimas que estão presentes em organismos animais e vegetais e entre suas funções podem-se destacar transporte intracelular, participação em processos digestivos, síntese de prostaglandinas, e detoxificação de substâncias tóxicas e proteção contra estresse oxidativo. Neste estudo foi analisada a resposta imunológica comparativa de camundongos para a GST de R. microplus (GST-Bm) e para a GST de Haemaphysalis longicornis (GST-Hl). Ambas as proteínas foram expressas em Escherichia coli linhagem AD494, e purificadas por cromatografia de afinidade por glutationa utilizando a coluna GSTrap FF. Para verificar a imunogenicidade das proteínas, foram utilizados 25 camundongos Balb/c divididos em 12 grupos. As condições testadas foram as inoculações das proteínas GST-Bm e GST-Hl com os adjuvantes Montanide, saponina ou sem adjuvantes. Camundongos controle foram inoculados com extrato de E. coli ou somente com os adjuvantes. Foi coletado sangue de todos os animais com intervalos de sete dias durante 70 dias. Os soros foram analisados por ELISA para acompanhar a cinética da produção de anticorpos de todos os animais imunizados. Os camundongos inoculados com GST-Hl emulsificada com Montanide mostraram aumento dos níveis de anticorpos a partir do dia 21. O nível máximo de anticorpos foi detectado no dia 42, e diminuiu após o dia 56. Todos os outros animais não apresentaram aumento nos níveis de anticorpos. / Rhipicephalus (Boophilus) microplus tick is a hematophagous ectoparasite that infests cattle in tropical and subtropical regions and is one of the principal causes of economic losses in the cattle farm. The principal method of control is the use of acaricides. However, due to increased worry about environmental chemical pollution, high costs and drugs toxicity and the selection of ticks resistant to acaricides, alternative methods for R. microplus control should be developed. One of these methods is vaccination. Glutathione S-transferases (GSTs) enzymes are present in animal and vegetal organisms and the functions are intracellular transport, participation in digestive process, synthesis of prostaglandins and detoxification of toxic substances and protection against oxidative stress. In this study the immunological response of mice inoculated with R. microplus GST (GST-Bm) and with Haemaphysalis longicornis GST (GST-Hl) was analysed. Both proteins were expressed in Escherichia coli strain AD494 and were purified by affinity chromatography using GSTrap FF columm. To verify the protein immunogenicity, 25 Balb/c mice divided into 12 groups were used. The tested conditions were inoculation of GST-Bm, GST-Hl proteins with Montanide and saponin adjuvants or without adjuvant. Control mice were inoculated with E. coli extract or the adjuvant alone. Blood from all animals were collected with intervals of seven days during seventy days, the sera were analyzed by ELISA to verify the kinetic of antibodies production of all immunized animals. Mice inoculated with GST-Hl emulsified with Montanide showed an increase in the antibodies levels from day 21. The maximum level of antibodies was detected on day 42 and decreased after day 56. The other animals did not show an increase in antibodies levels.

O carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus é um ectoparasito hematófago que infesta os rebanhos bovinos de regiões tropicais e subtropicais, e é um dos principais causadores de prejuízos econômicos à pecuária. O principal método de controle baseia-se no uso de acaricidas. No entanto, devido à crescente preocupação com os problemas criados pela poluição química do meio ambiente, ao alto custo e toxicidade das drogas e ao aparecimento de carrapatos resistentes aos acaricidas, métodos alternativos para o controle do R. microplus devem ser encontrados. Um dos métodos alternativos estudados é o uso de vacinas. As glutationa S-transferases (GST) são enzimas que estão presentes em organismos animais e vegetais e entre suas funções podem-se destacar transporte intracelular, participação em processos digestivos, síntese de prostaglandinas, e detoxificação de substâncias tóxicas e proteção contra estresse oxidativo. Neste estudo foi analisada a resposta imunológica comparativa de camundongos para a GST de R. microplus (GST-Bm) e para a GST de Haemaphysalis longicornis (GST-Hl). Ambas as proteínas foram expressas em Escherichia coli linhagem AD494, e purificadas por cromatografia de afinidade por glutationa utilizando a coluna GSTrap FF. Para verificar a imunogenicidade das proteínas, foram utilizados 25 camundongos Balb/c divididos em 12 grupos. As condições testadas foram as inoculações das proteínas GST-Bm e GST-Hl com os adjuvantes Montanide, saponina ou sem adjuvantes. Camundongos controle foram inoculados com extrato de E. coli ou somente com os adjuvantes. Foi coletado sangue de todos os animais com intervalos de sete dias durante 70 dias. Os soros foram analisados por ELISA para acompanhar a cinética da produção de anticorpos de todos os animais imunizados. Os camundongos inoculados com GST-Hl emulsificada com Montanide mostraram aumento dos níveis de anticorpos a partir do dia 21. O nível máximo de anticorpos foi detectado no dia 42, e diminuiu após o dia 56. Todos os outros animais não apresentaram aumento nos níveis de anticorpos. / Rhipicephalus (Boophilus) microplus tick is a hematophagous ectoparasite that infests cattle in tropical and subtropical regions and is one of the principal causes of economic losses in the cattle farm. The principal method of control is the use of acaricides. However, due to increased worry about environmental chemical pollution, high costs and drugs toxicity and the selection of ticks resistant to acaricides, alternative methods for R. microplus control should be developed. One of these methods is vaccination. Glutathione S-transferases (GSTs) enzymes are present in animal and vegetal organisms and the functions are intracellular transport, participation in digestive process, synthesis of prostaglandins and detoxification of toxic substances and protection against oxidative stress. In this study the immunological response of mice inoculated with R. microplus GST (GST-Bm) and with Haemaphysalis longicornis GST (GST-Hl) was analysed. Both proteins were expressed in Escherichia coli strain AD494 and were purified by affinity chromatography using GSTrap FF columm. To verify the protein immunogenicity, 25 Balb/c mice divided into 12 groups were used. The tested conditions were inoculation of GST-Bm, GST-Hl proteins with Montanide and saponin adjuvants or without adjuvant. Control mice were inoculated with E. coli extract or the adjuvant alone. Blood from all animals were collected with intervals of seven days during seventy days, the sera were analyzed by ELISA to verify the kinetic of antibodies production of all immunized animals. Mice inoculated with GST-Hl emulsified with Montanide showed an increase in the antibodies levels from day 21. The maximum level of antibodies was detected on day 42 and decreased after day 56. The other animals did not show an increase in antibodies levels.

Of the four most economically important tickborne diseases of cattle in the world, two have been identified in Virginia, occasionally as co-infections: anaplasmosis and theileriosis. The latter is caused by the emerging infectious agent, the Theileria orientalis complex, in particular the Ikeda and Chitose genotypes. These organisms are carried by the ixodid tick, Haemaphysalis longicornis, recently identified in the United States. Our work has been focused on initially identifying the protozoal organisms, crafting assays to aid in the identification of these organisms in clinically affected animals, and briefly examining the rate of co-occurrence of theileriosis and anaplasmosis. This is important, as Anaplasma marginale - the most common etiologic agent of anaplasmosis in cattle in Virginia - is treatable with a safe, effective, FDA-approved compound, whereas there is no currently approved treatment for theileriosis. Finally, we seek to contextualize theilerosis as a cause of infectious bovine anemia (IBA) and its expected economic impact on the cattle industry in Virginia. / Doctor of Philosophy / Theileriosis is a disease that infects cattle, caused by the blood parasite, Theileria orientalis, specifically two distinct genotypes of T. orientalis, Ikeda and Chitose. Theileriosis is transmitted to cattle by the Asian longhorned tick, Haemaphysalis longicornis, which was recently identified in the United States. Globally, theileriosis is one of four major tickborne diseases of cattle with significant economic importance, so the discovery of this parasite in the state of Virginia is of special importance to the cattle industry in Virginia. My work has revolved around making the initial discovery of T. orientalis Ikeda in the United States, and developing tests for cattle producers and veterinarians to use to help diagnose theileriosis in sick animals. Another tickborne disease of cattle, anaplasmosis, is caused by a bacterium, A. marginale. These two organisms have different biology, are transmitted by different ticks, and are treated differently, but cause identical clinical disease in cattle. In addition to identifying T. orientalis, we have developed a single test that can determine if sick cattle have T. orientalis or A. marginale – this is important, because the antibiotic used to treat A. marginale does not work to treat T. orientalis. In fact, there is no treatment for T. orientalis available in the United States. In addition to developing diagnostic assays, I seek to put into pathobiological, ecological, and economic context the importance of theileriosis on the cattle industry in Virginia.