Thesis (Ph.D.). / Written for the Dept. of Microbiology and Immunology. Title from title page of PDF (viewed 2009/06/11). Includes bibliographical references.

Descrevem-se os aspectos epidemiológicos e clínico-patológicos da paratuberculose em um rebanho de búfalos no Município de Guaíba no Rio Grande do Sul. A propriedade possuía cento e noventa e quatro búfalos principalmente da raça mediterrâneo e destinava-se a produção de leite e carne. No período de abril de 2009 a setembro de 2010 seis búfalos apresentaram diarreia crônica intermitente, perda de peso e apetite normal. Na neccropsia observaram-se vasos linfáticos proeminentes no mesentério e na mucosa do intestino. Os linfonodos mesentéricos estavam moderadamente aumentados, com áreas escuras entremeadas com focos multinodulares brancacentos, principalmente na região cortical. A mucosa do intestino se encontrava espessa e cerebriforme. Ao exame histológico, desde o duodeno até o intestino grosso havia infiltrado composto principalmente por macrófagos epitelióides e, em menor escala, linfócitos, plasmócitos e células gigantes tipo Langhans. Outros achados observados foram dilatação dos vasos linfáticos, linfangite granulomatosa e linfangiectasia. Nos linfonodos mesentéricos verificaram-se lesões histológicas semelhantes. A coloração de Ziehl-Neelsen e a imuno-histoquimica revelaram bacilos álcool-ácido resistentes no interior de macrófagos, de células gigantes de Langhans e livres na mucosa e submucosa do intestino e dos linfonodos mesentéricos. Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis foi isolado em cultivo bacteriano de amostras de fezes, raspado de mucosa intestinal e de linfonodos mesentéricos. A identificação do agente foi realizada pela técnica de PCR IS900. Foi realizado, também, levantamento sorológico de 136 búfalos da propriedade através da técnica de ELISA, na qual foram observados 15,45 % reagentes. O diagnóstico da paratuberculose foi baseado nos dados clínicopatológicos, sorologia, isolamento e identificação do agente. / It´s described the epidemiologic, clinical and pathologic aspects of paratuberculosis in a bubaline herd in Guaiba city, southern Brazil. The property had one hundred and ninety animals for milk and meet production. Six adults Mediterranean breed bubalines showed chronic intermittent diarrhea, lost of weight and normal appetite. At necropsy, the lymphatic vessels were prominent in the serosa, the mesenteric lymphnodes were slightly enlarged with dark areas interwoven by multinodular white spots mainly in the cortical region. The intestine mucosa were thickened and of corrugated aspect. The microscopic exam revealed severe diffuse granulomatous inflammation, marked dilatation of the lymphatic vessels, granulomatous lymphangitis and lymphangioectasia from the duodenum to the large bowl. The mesenteric lymphnodes showed similar histological lesions. Acid-fast bacilli in macrophages, in Langhans giant cells and freely in the mucosa and submucosa of the small intestine and lymphnodes were shown at Ziehl-Neelsen staining and immunohistochemistry. Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis was isolated through bacterial cultivation of samples taken from feces, intestinal mucosa, mesenteric lymphnodes, and identified through IS900 PCR. In addition, a serologic survey was performed in the property by ELISA test. 15.45 percent of the animals reacted positive to the test. The diagnosis of paratuberculosis was based on clinical, pathological and epidemiological data, serology exam, bacterial isolation and identification of the agent.

Descrevem-se os aspectos epidemiológicos e clínico-patológicos da paratuberculose em um rebanho de búfalos no Município de Guaíba no Rio Grande do Sul. A propriedade possuía cento e noventa e quatro búfalos principalmente da raça mediterrâneo e destinava-se a produção de leite e carne. No período de abril de 2009 a setembro de 2010 seis búfalos apresentaram diarreia crônica intermitente, perda de peso e apetite normal. Na neccropsia observaram-se vasos linfáticos proeminentes no mesentério e na mucosa do intestino. Os linfonodos mesentéricos estavam moderadamente aumentados, com áreas escuras entremeadas com focos multinodulares brancacentos, principalmente na região cortical. A mucosa do intestino se encontrava espessa e cerebriforme. Ao exame histológico, desde o duodeno até o intestino grosso havia infiltrado composto principalmente por macrófagos epitelióides e, em menor escala, linfócitos, plasmócitos e células gigantes tipo Langhans. Outros achados observados foram dilatação dos vasos linfáticos, linfangite granulomatosa e linfangiectasia. Nos linfonodos mesentéricos verificaram-se lesões histológicas semelhantes. A coloração de Ziehl-Neelsen e a imuno-histoquimica revelaram bacilos álcool-ácido resistentes no interior de macrófagos, de células gigantes de Langhans e livres na mucosa e submucosa do intestino e dos linfonodos mesentéricos. Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis foi isolado em cultivo bacteriano de amostras de fezes, raspado de mucosa intestinal e de linfonodos mesentéricos. A identificação do agente foi realizada pela técnica de PCR IS900. Foi realizado, também, levantamento sorológico de 136 búfalos da propriedade através da técnica de ELISA, na qual foram observados 15,45 % reagentes. O diagnóstico da paratuberculose foi baseado nos dados clínicopatológicos, sorologia, isolamento e identificação do agente. / It´s described the epidemiologic, clinical and pathologic aspects of paratuberculosis in a bubaline herd in Guaiba city, southern Brazil. The property had one hundred and ninety animals for milk and meet production. Six adults Mediterranean breed bubalines showed chronic intermittent diarrhea, lost of weight and normal appetite. At necropsy, the lymphatic vessels were prominent in the serosa, the mesenteric lymphnodes were slightly enlarged with dark areas interwoven by multinodular white spots mainly in the cortical region. The intestine mucosa were thickened and of corrugated aspect. The microscopic exam revealed severe diffuse granulomatous inflammation, marked dilatation of the lymphatic vessels, granulomatous lymphangitis and lymphangioectasia from the duodenum to the large bowl. The mesenteric lymphnodes showed similar histological lesions. Acid-fast bacilli in macrophages, in Langhans giant cells and freely in the mucosa and submucosa of the small intestine and lymphnodes were shown at Ziehl-Neelsen staining and immunohistochemistry. Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis was isolated through bacterial cultivation of samples taken from feces, intestinal mucosa, mesenteric lymphnodes, and identified through IS900 PCR. In addition, a serologic survey was performed in the property by ELISA test. 15.45 percent of the animals reacted positive to the test. The diagnosis of paratuberculosis was based on clinical, pathological and epidemiological data, serology exam, bacterial isolation and identification of the agent.

Haja vista a existência de quatro famílias de M. avium molecularmente distintas circulando na população de suínos do Sul do Brasil, a diferença de virulência constatada entre essas quatro famílias, a influência da virulência nos mecanismos de transmissão, as dúvidas existentes a respeito da existência e da importância da transmissão horizontal de M. avium em suínos e do significado desse conhecimento para o estabelecimento de métodos de controle eficientes, o presente projeto tem por objetivos: 1) Padronizar método de isolamento de micobactérias a partir de fezes suínas; 2) Caracterizar a eliminação de M.avium pelas fezes em suínos experimentalmente infectados pela via oral; 3) Verificar se existe transmissão horizontal entre suínos durante a fase de eliminação ativa, através de experimentos envolvendo infecção oral e exposição de animais contactantes; 4) Estudar, através de modelagem matemática, a dinâmica da infecção por M.avium em uma população suína. Como resultados, para cada um dos itens obteve-se: 1) Houve diferença significativa entre os protocolos de recuperação de micobactérias a partir de fezes de suínos (p< 0,05) e o método ácido com ressuspensão em solução de anfotericina B e semeadura em meio de Lowenstein-Jensen com antibióticos apresentou o maior percentual de recuperação (87%); 2) Foram constados dois períodos de eliminação fecal de MAC em suínos: um inicial, relativo à eliminação residual do inóculo, do 1º ao 4º, e um segundo, com início no 18º e término no 62º dias pós-inoculação, este último é resultado de suposta lesão aberta para a luz do intestino; 3) Cinco, dos sete animais contactantes, infectaram-se com o M.avium, estirpe PIG B e 4) A simulação matemática da doença, considerando a transmissão horizontal como mecanismo principal da ocorrência de condenações em matadouro por linfadenite granulomatosa é inconsistente com o que se observa na população. Portanto, o componente ambiental tem papel preponderante na dinâmica das infecções micobacterianas dos suínos produzidos no Brasil. / Considering four genetic distinct M. avium families within the swine population of the Southern Brazil, the virulence difference detected among them, the virulence influence on the transmission mechanisms, the current doubts concerning M. avium horizontal transmission existence and importance in swine and about its knowledge meaning in order to stablish efficient control programs, the objectives of the present study were: 1) to set in a standard mycobacterial isolation method from swine feces; 2) to characterize M. avium excretion through feces in swine infected orally; 3) to verify the existence of horizontal transmission among swine during the active elimination phase, by experiments involving oral infection and exposure of contacting animals; 4) to study, through mathematical modelling, M. avium infection dynamics in a swine population. These are the attained results for each of the items: 1) there was a significant difference (p<0.05) between the mycobacterial recovery protocols from swine feces and the acid method with suspension in amphotericin solution and inoculation in Lowenstein-Jensen media with antibiotics presented the greatest recovery percentage (87%); 2) two fecal elimination periods of M. avium in swine feces were observed: an initial one, relative to the residual elimination of the inoculum, within days 1 and 4, and a second one, starting at day 18 and ending at day 62 post inoculation - the last one results from a supposed lesion opened to the intestinal lumen. 3) Five out of seven contacting animals were infected with M. avium; 4) The mathematical simulation of the disease, considering the horizontal transmission as the major mechanism of occurrence of condemnation at slaughterhouses due to granulomatous lymphadenitis is not consistent with what is observed in the population. Therefore, the environmental component plays a preponderant role in the mycobacterial infections dynamics of swine raised in Brazil.

Tendo sido comprovada a existência da famílias molecularmente distintas de M. avium circulando em suínos de região sul do Brasil, e havendo dúvidas a respeito da importância da transmissão horizontal como mecanismo de manutenção da doença, o presente teve por objetivo estudar a virulência dessas estirpes, informação importente para o aperfeiçoamento dos métodos de controle. As estirpes emergiram do estudo caso-controle, onde as tipagens moleculares por RFLP mostraram a existência de quatro famílias de M. avium (PIG-A, B, C e D). Um estirpe representante de cada família foi inoculada pela via intra-peritoneal em 48 hamsters com uma dose de 30.000 U.F.C. por animal. Após 2, 13, 26 e 40 dias da inoculação, 12 hamsters inoculados de cada família foram anestesiados, sacrificados e os agentes foram quantificados no fígado, baço e pulmão. A presença das estirpes foi verificada no sangue e também foram realizados exames histológicos. As estipers PIG-A, B, C e D desenvolveram lesões granulomatosas no fígado e baço nos quatro tempos experimentais; disseminaram-se pela via linfo-hemática, multiplicando-se em fígado, baço e pulmão. Nos quatro tempos experimentais houve diferença entre as contagens de U.F.C./g entre os órgãos (T1: p<0,001; T2: p<0,001; T3: p<0,001 e T4: p<0,001) e as obtidas do baço foram sempre superiores às do fígado e pulmão. Nos quatro tempos experimentais houve diferença entre as contagens de U.F.C./g entre as estirpes (T1: p<0,001; T2: <0,001; T3: p<0,001 e T4: p<0,001) e foi possível construir a seguinte escala decrescente de virulência: PIG-B > PIG-A > PIG-D > PIG-C. / Given that the existence of molecularly different families of M. avium circulating in swine of the south area of Brazil has been proved, and that some doubts remain regarding the importance of the horizontal transmission as mechanism of maintenance of the disease, this work aimed to study the virulence of those strains, an important information for the improvement of the control methods. The strains emerged from a case-control study, when the RFLP molecular typification showed the existence of four families of M. avium (PIG-A, B, C and D). A strain representative of each family was inoculated by intra-peritoneal route in 48 hamsters with a dose of 30.000 C.F.U./animal. After 2, 13, 26 and 40 days post-infection, 12 inoculated hamsters of each family were anesthetized, euthanized and the bacteria were quantified in the liver, spleen and lung. The presence of the strains was verified in the blood and also histological exams were accomplished. The strains PIG-A, B, C and D developed granulomatous lesions in the liver and spleen in the four experimental times; they were disseminated by the linfo-haematic route, multiplying in liver, spleen and lung. In the four experimental times there was difference among the countings of C.F.U./g among the organs (T1: p<0,001; T2: p<0,001; T3: p<0,001 and T4: p<0,001) and that obtained of the spleen were always superiors to the one of the liver and lung. In the four experimental times there was difference among the countings of C.F.U./g among the ancestries (T1: p<0,001; T2: p<0,001; T3: p<0,001 and T4: p<0,001) and was possible to build the following order of decreasing virulence: PIG-B > PIG-A > PIG-D > PIG-C.

Descrevem-se os aspectos epidemiológicos e clínico-patológicos da paratuberculose em um rebanho de búfalos no Município de Guaíba no Rio Grande do Sul. A propriedade possuía cento e noventa e quatro búfalos principalmente da raça mediterrâneo e destinava-se a produção de leite e carne. No período de abril de 2009 a setembro de 2010 seis búfalos apresentaram diarreia crônica intermitente, perda de peso e apetite normal. Na neccropsia observaram-se vasos linfáticos proeminentes no mesentério e na mucosa do intestino. Os linfonodos mesentéricos estavam moderadamente aumentados, com áreas escuras entremeadas com focos multinodulares brancacentos, principalmente na região cortical. A mucosa do intestino se encontrava espessa e cerebriforme. Ao exame histológico, desde o duodeno até o intestino grosso havia infiltrado composto principalmente por macrófagos epitelióides e, em menor escala, linfócitos, plasmócitos e células gigantes tipo Langhans. Outros achados observados foram dilatação dos vasos linfáticos, linfangite granulomatosa e linfangiectasia. Nos linfonodos mesentéricos verificaram-se lesões histológicas semelhantes. A coloração de Ziehl-Neelsen e a imuno-histoquimica revelaram bacilos álcool-ácido resistentes no interior de macrófagos, de células gigantes de Langhans e livres na mucosa e submucosa do intestino e dos linfonodos mesentéricos. Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis foi isolado em cultivo bacteriano de amostras de fezes, raspado de mucosa intestinal e de linfonodos mesentéricos. A identificação do agente foi realizada pela técnica de PCR IS900. Foi realizado, também, levantamento sorológico de 136 búfalos da propriedade através da técnica de ELISA, na qual foram observados 15,45 % reagentes. O diagnóstico da paratuberculose foi baseado nos dados clínicopatológicos, sorologia, isolamento e identificação do agente. / It´s described the epidemiologic, clinical and pathologic aspects of paratuberculosis in a bubaline herd in Guaiba city, southern Brazil. The property had one hundred and ninety animals for milk and meet production. Six adults Mediterranean breed bubalines showed chronic intermittent diarrhea, lost of weight and normal appetite. At necropsy, the lymphatic vessels were prominent in the serosa, the mesenteric lymphnodes were slightly enlarged with dark areas interwoven by multinodular white spots mainly in the cortical region. The intestine mucosa were thickened and of corrugated aspect. The microscopic exam revealed severe diffuse granulomatous inflammation, marked dilatation of the lymphatic vessels, granulomatous lymphangitis and lymphangioectasia from the duodenum to the large bowl. The mesenteric lymphnodes showed similar histological lesions. Acid-fast bacilli in macrophages, in Langhans giant cells and freely in the mucosa and submucosa of the small intestine and lymphnodes were shown at Ziehl-Neelsen staining and immunohistochemistry. Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis was isolated through bacterial cultivation of samples taken from feces, intestinal mucosa, mesenteric lymphnodes, and identified through IS900 PCR. In addition, a serologic survey was performed in the property by ELISA test. 15.45 percent of the animals reacted positive to the test. The diagnosis of paratuberculosis was based on clinical, pathological and epidemiological data, serology exam, bacterial isolation and identification of the agent.

Dada a existência de quatro famílias molecularmente distintas de estirpes de Mycobacterium avium isoladas de suínos da região Sul do Brasil e a verificação de diferentes virulências em hamsters de um representante por família, o presente trabalho objetiva relacionar a virulência de isolados de M. avium aos seus perfis genéticos obtidos em experimentos de RFLP. Foram selecionados três representantes por família que foram inoculados pela via intraperitoneal em hamsters distribuídos em doze grupos (cada grupo recebeu uma estirpe diferente). Foi mantido um grupo controle que recebeu solução salina estéril pela mesma via. Após 16 dias da inoculação, os animais foram eutanasiados; os baços foram colhidos, pesados, macerados, suspendidos em solução salina estéril e diluídos. Cada uma das diluições foi semeada em duplicata em placas com meio de Petragnani, que foram incubadas a 37°C. Após 30 dias de incubação, foram realizadas as contagens de UFC e os resultados foram expressos em UFC de M. avium por grama de baço. As famílias genéticas apresentaram capacidade de virulência semelhante (p=0,49). As estirpes dentro das famílias PIG B e PIG D não apresentaram diferença na virulência (p=0,15 e p=0,87, respectivamente). Dentro da família PIG A, o isolado A52 foi mais virulento do que A1 e A162; a estirpe C122 se apresentou menos virulenta do que as estirpes C44 e C68 dentro da família PIG C. Independente das famílias, todos os isolados apresentaram diferenças na virulência. A estirpe A52 mostrou maior capacidade de virulência em relação às estirpes A1, A162, B72, C122, D242 e 243. Diferentes contagens de UFC significam diferentes capacidades de produzir infecção, ou seja, diferentes virulências. Concluiu-se que isolados de M. avium com diferentes perfis de RFLP podem apresentar diferentes virulências, independentemente de pertencerem a uma mesma família genética definida com base na similaridade dos padrões de RFLP; não houve diferença de virulência entre as quatro famílias genéticas de M. avium estruturadas com base na similaridade dos padrões de RFLP. / Knowing the existence of four molecularly distinct families of Mycobacterium avium strains isolated from swine populations of Brazil Southern and the corroboration of diverse virulence in experimentally infected hamsters by one representative of each family, this work intend to establish relation between virulence of M. avium isolates and their genetic patterns obtained in prior RFLP analyses. We selected three representatives of each family, totalizing twelve strains, which were introduced by intraperitoneal route into hamsters distributed in twelve groups (each group received a different strain). A control group was maintained and received buffer solution by the same route. Sixteen days after the inoculation, animals were euthanized and their spleens were collected, weighted, triturated, suspended in buffer solution and then diluted. Two plates containing Petragnani medium were seeded with each dilution and were incubated at 37ºC. At the 30th day, the CFU counting was performed and the results were expressed in M. avium CFU/g of spleen. All genetic families presented similar capacity of virulence (p=0,49). Strains of PIG B and PIG D families presented similar virulence within their families (respectively, p=0,15 and p=0,87). Inside the PIG A family, strain A52 was more virulent than strains A1 and A162; the strain C122 presented the lowest virulence compared with the strains C44 and C68 within the PIG C family. All strains, independent of their family, presented diverse virulence. Strain A52 was more virulent than strains A1, A162, B72, C122, D242 and D243. Distinct counting of CFU means different capacity of producing infection, i.e. diverse virulence. We concluded that, independent fo the genetic family established by similarity of RFLP patterns, M. avium isolates with diverse RFLP profiles may present different virulence; there was not difference in virulence; among all of four M. avium genetic families structured according to the similarity of RFLP patterns.

Immunological and ultrastructural changes in mononuclear cells exposed to Mycobacterium avium serovar-specific glycopeptidolipid (GPL) and the chemically derived R-lipid (lipopeptide fragment) were examined.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Memoria para optar al Título Profesional de Médico Veterinario / La Paratuberculosis es una enfermedad infecto contagiosa crónica con un largo período de incubación causada por Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (MAP), que afecta principalmente a los rumiantes, generando diarrea en algunas especies, caquexia y debilitamiento progresivo y como consecuencia, perdidas económicas en los rebaños. También infecta a animales silvestres que actuarían como posibles reservorios y se le asocia un posible potencial zoonótico, habiendo sido aislada la bacteria en algunos pacientes con la Enfermedad de Crohn, siendo el posible vehículo de infección la leche, ya que esta bacteria resistiría la pasteurización. En este estudio se trata de detectar la presencia de Mycobacterium paratuberculosis desde heces de caprinos de la región Metropolitana. Se realizaron cultivos bacteriológicos para M. paratuberculosis según recomendaciones del Australian Standard Diagnostic Techniques (ASDT) y con las modificaciones que permiten una mejor eficiencia en la recuperación de la bacteria. El medio de cultivo para aislamiento primario es el medio de Herrold con yema de huevo (HEYM) más mycobactina J. Se tuvo acceso a 10 rebaños donde se seleccionaron el número de animales en múltiplos de cinco, tratando de abarcar el 25% de la población de cada rebaño. Se recolectaron muestras directamente desde el recto, tomando 1 a 2 heces de cada caprino, que se depositaron en bolsas de plástico estéril agrupándose en “pools” de cinco animales. Para tener una mayor probabilidad de detectar rebaños caprinos infectados con MAP, se consideraron hembras mayores de un año, y en lo posible animales que hayan presentado signos de diarrea, debilitamiento, pérdida de peso progresiva, disminución de la producción láctea, etc. Se comprobó la presencia de MAP desde heces de caprinos de la Región Metropolitana en 3 rebaños de los 10 muestreados, encontrándose un 18% de los “pools” positivos a MAP. El medio HEYM más la adición de mycobactina J demostró claramente ser muy efectiva para el aislamiento del MAP a partir de muestras de heces de animales que ya estaban diseminando el microorganismo