Canine brucellosis is a zoonotic disease, caused by Brucella canis, which is the main cause of abortion and infertility in dogs. This study had the objective to investigate a B. canis outbreak in a breeding kennel, to describe a multistep approach to characterize the B. canis isolates obtained, and to identify B. canis proteins specifically reacting with antibodies from naturally infected dogs. The kennel was located in São Paulo, SP, Brazil. At the time of sampling, in 2014, the kennel comprised 17 adult Pug dogs. Blood samples were used both to isolate the bacteria and to detect Brucella spp. DNA by the polymerase chain reaction. Serum samples were used to detect antibodies against B. canis using an immunocromatographic test, the rapid slide agglutination test with or without 2-mercaptoethanol and two ELISA kits. The Brucella isolates were characterized through the classical bacteriological tests, mass spectrometry and whole genome sequencing. The total protein content of Brucella isolates was extracted and separated using one and two-dimension polyacrylamide gel electrophoresis (1D and 2D, respectively), and then tested against sera collected from bacteremic, non-bacteremic and non-B. canis infected dogs using western immunoblotting. The reacting protein spots were identified using matrix-assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS). Vaginal discharge, abortion, stillbirth, conception failure and general lymphadenopathy were the clinical signs found in the infected dogs. Gram-negative, coccoid rod-shaped bacteria were isolated from 24 blood samples. Antibodies against B. canis were detected in all dogs at least once by the performed serological tests. Mass spectrometry analysis assigned all isolates to the genus Brucella. The phenotypic data clearly identified the isolates as B. canis with only slight differences in phage typing patterns. The 2D separated protein spots were identified by MALDI-TOF MS as 93 different proteins, out of them, 19 were identified in infected dogs (during the bacteremic and non-bacteremic phases of the infection) and were not identified in non-infected dogs. These proteins have the potential to be used as antigens in serological tests in an attempt to improve the diagnosis of the infection, since a reliable diagnosis is an essential measure for the control and prevention of canine brucellosis. The multistep approach using classical microbiological methods, mass spectrometry and whole genome sequencing allowed the characterization of the B. canis with high discriminatory power, which may be useful for outbreak investigations. / A brucelose canina é uma doença zoonótica, causada pela Brucella canis, que é uma das principais causas de abortamentos e infertilidade em cães. O objetivo deste estudo foi investigar um surto de B. canis em um canil, caracterizar os isolados de Brucella obtidos e identificar proteínas de B. canis reagentes especificamente a anticorpos de cães naturalmente infectados. O canil é localizado em São Paulo, SP, Brasil e no momento da amostragem, em 2014, o canil era composto por 17 cães adultos da raça Pug. Amostras de sangue foram utilizadas tanto para isolar as bactérias quanto para detectar o DNA de Brucella spp. pela reação em cadeia pela polimerase. Amostras de soro foram utilizadas para detectar anticorpos contra B. canis nos soros dos cães, utilizando um teste imunocromatográfico, o teste de soroaglutinação rápida em placa com ou sem 2-mercaptoetanol e dois kits de ELISA. Os isolados foram caracterizados pelos métodos bacteriológicos clássicos, espectrometria de massa e pelo sequenciamento do genoma completo. O conteúdo proteico total dos isolados de B. canis foi extraído e as proteínas separadas por eletroforese em gel de poliacrilamida de uma e duas dimensões (1D e 2D, respeectivamente), sendo então testadas frente aos soros dos cães infectados (com ou sem bacteremia) e não infectados, utilizando Western Immunoblotting. Os spots proteicos reagentes foram identificados usando espectrometria de massa por ionização/dessorção a laser assistida por matriz (MALDI-TOF MS). Secreção vaginal, aborto, natimorto, falha na concepção e linfoadenopatia foram os sinais clínicos observados nos cães infectados. Coco-bacilos gram-negativos foram isolados em 24 amostras de sangue. Anticorpos contra B. canis foram observadas em todos os cães, em pelo menos uma amostragem, pelos testes sorológicos empregados. A MS atribuiu todos os isolados ao gênero Brucella. Os dados fenotípicos identificaram claramente B. canis com apenas pequenas diferenças nos padrões de lise por fagos. Os spots de proteínas, separados por 2D, foram identificados por MALDI-TOF MS como 93 diferentes proteínas, dentre elas, 19 foram identificadas em cães infectados (com ou sem bacteremia) e não foram identificadas nos cães não infectados. Tais proteínas são candidatas a serem utilizadas como antígenos para o aprimoramento do sorodiagnóstico, uma vez que a existência de um diagnóstico confiável constitui uma medida essencial para o controle e a prevenção da brucelose canina. A abordagem múltipla utilizada, envolvendo métodos microbiológicos clássicos, espectrometria de massa e sequenciamento completo do genoma bacteriano possibilitou a caracterização dos isolados de B. canis com elevado poder discriminatório, o que pode auxiliar em investigações de surtos.

Resumo: Com a crescente disponibilidade das biotécnicas de reprodução animal, o comércio dos produtos envolvidos com essas práticas também está em expansão, oferecendo a possibilidade de melhoria dos índices zootécnicos às produções de bovinos. Porém deve-se levar em consideração que há riscos sanitários em práticas como a inseminação artificial caso não se realize o controle do material biológico utilizado. Dentre os agentes infecciosos que podem estar presentes no sêmen e passíveis de serem transmitidos por esse estão a leptospirose e a brucelose, enfermidades responsáveis por grandes perdas reprodutivas e econômicas na bovinocultura mundial. Este projeto teve como objetivos detectar molecularmente esses patógenos em amostras de sêmen bovino provenientes de centrais de comercialização brasileiras, utilizando um kit comercial para extração de DNA ("RTP Bacteria DNA Mini Kit" (Invitek®), aperfeiçoá-lo para a extração de DNA bacteriano a partir de sêmen e avaliar sua aplicabilidade à rotina laboratorial. O DNA bacteriano foi extraído e quantificado por eletroforese em gel de agarose. Pretendeu-se também realizar reação em cadeia da polimerase (PCR) utilizando os "primers" B4 e B5 para amplificação do DNA de Brucella spp. e os "primers" Lep 1 e Lep 2 para Leptospira spp. O kit de extração foi otimizado com sucesso, e todas as 96 amostras examinadas foram negativas para qualquer DNA bacteriano. Os resultados podem ser úteis para estabelecer alternativas de controle sanitário em touros doadores de sêmen e permitir o fornecimento de material genético livre de patógenos, aumentando o "status" sanitário da reprodução de bovinos no Brasil / Abstract: With the increasing disponibility of animal reproduction biotechniques, trading of products involved with these activities is also in expansion offering improving possibilities in zootecnic indexes of bovine herds. However, considerations should be taken about sanitary risks in practices like artificial insemination if any control is applied to this biological material. Among infectious agents that could be present and transmitted by semen are leptospirosis and brucellosis, diseases that are responsible for numerous reproductive and economic losses in world's cattle culture. The goals of this project were to molecularly detect these pathogens in bovine semen samples from Brazilian artificial insemination centers using a commercial kit for DNA extraction (RTP Bacteria DNA Mini Kit (Invitek®), to improve it for extracting bacterial DNA from semen and to analyze its applicability in laboratory routine. Bacterial DNA was extracted and quantified by agarose gel electrophoresis. We also intended to realize polymerase chain reaction (PCR) using primers B4 and B5 for amplification of Brucella spp. DNA and primers Lep 1 e Lep 2 for Leptospira spp. DNA. The extraction kit was successfully optimized and all of 96 examined samples were negative for any bacterial DNA. Results could be useful to establish alternative measures of sanitary control in semen donors and to allow the supplying of genetic material free of pathogens, increasing sanitary status of bovine reproduction in Brazil / Orientador: Raul José Silva Gírio / Coorientadora: Fernanda Senter Magajevski / Banca: Luis Antonio Mathias / Banca: Vera Cláudia Lorenzetti Magalhães Cursi / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-07-27Bitstream added on 2014-06-13T20:35:27Z : No. of bitstreams: 1 blankenheim_tm_me_jabo.pdf: 1604167 bytes, checksum: 4a1bd2c15849129ba10ee344bb637ad3 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O trabalho teve como objetivo analisar a resposta sorológica induzida pela vacinação com a dose padrão de 60-120x109 organismos da amostra B19 de Brucella abortus em bezerras da raça Tabapuã, com idade entre 3 e 8 meses, pelos testes sorológicos preconizados pelo Programa Nacional de Controle e Erradicação da Brucelose e Tuberculose (PNCEBT) para diagnóstico da brucelose bovina. Foram examinadas amostras de soro sanguíneo de 72 animais em quatro provas sorológicas: antígeno acidificado tamponado (AAT), teste de soroaglutinação lenta juntamente com o teste de 2-mercaptoetanoll (2-ME), reação de fixação de complemento (RFC) e teste de polarização fluorescente (TPF), o qual foi interpretado de duas formas: ponto de corte variável e ponto de corte fixo. As amostras de soro sanguíneo foram colhidas imediatamente antes da vacinação, e após 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300, 330 e 360 dias. Foi calculada a especificidade dos testes, e os resultados foram comparados pelo indicador kappa e pelo teste ² de McNemar. O TPF apresentou especificidade mais elevada do que os outros testes nas amostras colhidas dos 30 aos 90 dias após a vacinação, mas com o passar do tempo a diferença entre a especificidade do TPF e a dos outros testes diminuiu. Aos 270 dias de vacinação, observou-se especificidade de 93,74% no AAT, no 2-ME e na RFC. No TPF com ponto de corte variável a especificidade foi 87,5%, e com ponto de corte fixo foi 100,0%. Foi possível concluir que o TPF apresentou maior capacidade de discriminação dos títulos de anticorpos vacinais logo após a vacinação, quando comparado com os outros testes preconizados pelo PNCEBT, apresentando-se, portanto, como uma ferramenta útil para o diagnóstico da brucelose bovina, além de ser de execução fácil e rápida / The study aimed to analyze the antibody response induced by vaccination with the standard dose of 60-120x109 organisms of Brucella abortus strain 19 in Tabapuã heifers, aged between 3 and 8 months, by serological tests recommended by the National Program for Brucellosis and Tuberculosis Control and Eradication (PNCEBT) for the diagnosis of bovine brucellosis. Serum samples of 72 animals were examined by four serological tests: rose Bengal test (RBT), standard agglutination test with the 2-mercaptoetanol (2-ME) test, complement fixation test (CFT) and fluorescence polarization assay (FPA), which was interpreted in two ways: variable cutoff and fixed cutoff. Heifers were bled immediately prior to vaccination, and after 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300, 330 and 360 days. Specificity of the tests were calculated, and the results were compared using the kappa statistic and the McNemar's ² test. The FPA had a higher specificity than the other tests on the samples collected from 30 to 90 days after vaccination, but over time this difference decreased. At 270 days of vaccination, the specificity of RBT, 2-ME and RFC was 93.74%. The specificity of the FPA with variable cutoff was 87.5%, and with fixed cutoff was 100.0%. It was concluded that FPA had a higher discrimination ability for vaccination antibody titers shortly after vaccination, when compared with other tests recommended by the PNCEBT, and is a useful tool for the diagnosis of bovine brucellosis, besides being easy and quick to perform

Orientador: Luis Antonio Mathias / Coorientador: Raphaella Barbosa Meirelles Bartoli / Banca: Samir Issa Samara / Banca: Anna Monteiro Correia Lima Ribeiro / Resumo: O trabalho teve como objetivo analisar a resposta sorológica induzida pela vacinação com a dose padrão de 60-120x109 organismos da amostra B19 de Brucella abortus em bezerras da raça Tabapuã, com idade entre 3 e 8 meses, pelos testes sorológicos preconizados pelo Programa Nacional de Controle e Erradicação da Brucelose e Tuberculose (PNCEBT) para diagnóstico da brucelose bovina. Foram examinadas amostras de soro sanguíneo de 72 animais em quatro provas sorológicas: antígeno acidificado tamponado (AAT), teste de soroaglutinação lenta juntamente com o teste de 2-mercaptoetanoll (2-ME), reação de fixação de complemento (RFC) e teste de polarização fluorescente (TPF), o qual foi interpretado de duas formas: ponto de corte variável e ponto de corte fixo. As amostras de soro sanguíneo foram colhidas imediatamente antes da vacinação, e após 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300, 330 e 360 dias. Foi calculada a especificidade dos testes, e os resultados foram comparados pelo indicador kappa e pelo teste ² de McNemar. O TPF apresentou especificidade mais elevada do que os outros testes nas amostras colhidas dos 30 aos 90 dias após a vacinação, mas com o passar do tempo a diferença entre a especificidade do TPF e a dos outros testes diminuiu. Aos 270 dias de vacinação, observou-se especificidade de 93,74% no AAT, no 2-ME e na RFC. No TPF com ponto de corte variável a especificidade foi 87,5%, e com ponto de corte fixo foi 100,0%. Foi possível concluir que o TPF apresentou maior capacidade de discriminação dos títulos de anticorpos vacinais logo após a vacinação, quando comparado com os outros testes preconizados pelo PNCEBT, apresentando-se, portanto, como uma ferramenta útil para o diagnóstico da brucelose bovina, além de ser de execução fácil e rápida / Abstract: The study aimed to analyze the antibody response induced by vaccination with the standard dose of 60-120x109 organisms of Brucella abortus strain 19 in Tabapuã heifers, aged between 3 and 8 months, by serological tests recommended by the National Program for Brucellosis and Tuberculosis Control and Eradication (PNCEBT) for the diagnosis of bovine brucellosis. Serum samples of 72 animals were examined by four serological tests: rose Bengal test (RBT), standard agglutination test with the 2-mercaptoetanol (2-ME) test, complement fixation test (CFT) and fluorescence polarization assay (FPA), which was interpreted in two ways: variable cutoff and fixed cutoff. Heifers were bled immediately prior to vaccination, and after 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300, 330 and 360 days. Specificity of the tests were calculated, and the results were compared using the kappa statistic and the McNemar's ² test. The FPA had a higher specificity than the other tests on the samples collected from 30 to 90 days after vaccination, but over time this difference decreased. At 270 days of vaccination, the specificity of RBT, 2-ME and RFC was 93.74%. The specificity of the FPA with variable cutoff was 87.5%, and with fixed cutoff was 100.0%. It was concluded that FPA had a higher discrimination ability for vaccination antibody titers shortly after vaccination, when compared with other tests recommended by the PNCEBT, and is a useful tool for the diagnosis of bovine brucellosis, besides being easy and quick to perform / Mestre

A ovinocultura é um sistema de criação muito antigo em nosso país e ainda continua apresentando uma série de problemas que dificultam a produção econômica desses animais e necessitam de urgentes soluções. Visando minorar estes prejuízos esta pesquisa foi idealizada com o intuito de realizar um estudo minuncioso das principais enfermidades reprodutivas parasitárias e bacterianas. Todos os animais foram submetidos ao exame clínico geral e específico do sistema reprodutor e colheram-se amostras de soro, sêmen, abortamentos, lóquios, secreções, fezes e zaragatoa prepucial e vaginal dependendo da enfermidade a ser estudada. Não foi possível o isolamento nos fetos de nenhum agente etiológico. Conclui-se que a toxoplasmose é a enfermidade de maior importância nos rebanhos de estado de São Paulo e a de maior fator de risco em casos de abortamentos, a neosporose estaria relacionada principalmente com animais que apresentam repetição de cio, leptospirose foi observado em baixa titulação e a mais prevalente foi a Leptospira australis sorovar australis proveniente de animais silvestres, a campilobacteriose e a brucelose são as duas enfermidades da reprodução com menor ocorrência no estado. Foi isolado o primeiro caso de endometrite no Brasil por Histophilus somni. Foi isolado o primeiro caso de orquite por Actinobacillus seminis no estado de São Paulo. / Sheep industry is a traditional system in Brazil and presents a series of issues that complicate economical exploitation and urgently need solution. In order to reduce losses this research was idealized to carefully study the major bacterial and parasitary reproductive diseases. All animals were submitted to a general and specific reproductive system clinical examination. Blood, semen, abortions, lochia, vaginal discharges, feces, and preputial/vaginal swabs were collected according to the studied disease. It was not possible to isolate any etiological agent from aborted fetuses. The conclusion was that toxoplasmosis was the major disease on São Paulo herds and has the biggest risk factor in abortions, neosporosis would be related to animals that present heat repetition, leptospirosis was observed with low antibodies titles and the most prevalent was Leptospira australis sorovar australis arising from wild animals, campilobacteriosis and brucellosis are both the reproductive diseases with the lowest occurrence in the state. The first endometritis case caused by Histophilus somni. In Brazil was isolated. The first orchitis case caused by Actinobacillus seminis in São Paulo state was isolated.

A brucelose é uma doença altamente contagiosa, responsável por grandes prejuízos econômicos e de saúde pública. É causada por bactérias do gênero Brucella, cujas espécies e seus biovares costumam ser caracterizados pelo isolamento e identificação de características fenotípicas da colônia. Dificuldades como, o perigo na manipulação dos microrganismos, processos laboriosos de tipificação, demora na obtenção de resultados e a instabilidade de características fenotípicas ou isolamento de linhagens atípicas dificultam a tipificação e encorajaram a busca de técnicas mais sensíveis e específicas, como a PCR, que resolveria as dificuldades e facilitaria a investigação epidemiológica dos casos humanos e animais. Diversas análises e o sequenciamento de determinados genes e do genoma completo de algumas espécies, demonstraram a existência de polimorfismos únicos no DNA das brucelas, que podem ser utilizados na sua identificação. Baseado nas dificuldades de identificação e na descoberta de polimorfismos únicos no DNA bacteriano das espécies, nosso objetivo foi desenvolver primers específicos para identificação de seis espécies do gênero B. abortus, B. melitensis, B. suis, B. canis, B. ovis e B. neotomae, e padronizar PCRs que permitissem identificá-las com maior sensibilidade e rapidez. Tentamos caracterizar marcadores moleculares para o desenho de primers espécie-específicos, através da amplificação randômica e clonagem dos fragmentos específicos, sem resultados satisfatórios. Apenas um primer para B. abortus foi conseguido quando foram analisados os polimorfismos já descritos na literatura. Assim, realizou-se o alinhamento múltiplo das sequências dos cromossomos I e II das espécies de Brucella, que permitiu a identificação de vários eventos polimórficos específicos para cada espécie, dos quais foram escolhidas regiões potenciais para o desenho de sete primers (dois para B. canis, B. melitensis e B. ovis, e outro para B. canis/B. suis) que tiveram sua especificidade analítica verificada com o programa Primer BLAST e testada nas 18 cepas de referência de Brucella, compreendendo a B. abortus, B. melitensis, B. suis e seus biovares, além da <iB. canis, B. ovis e B. neotomae, e em 231 isolados de campo, incluindo B. abortus, B. canis e B. suis. Os testes de especificidade dos primers resultaram na amplificação do fragmento esperado de quase todas as cepas de referência e de campo, exceto para o primer de B. canis e o de B. canis/B. suis. Estes resultados sugerem que os marcadores desenhados são promissores na diferenciação das espécies. / Brucellosis is responsible for great economic losses and serious impact on public health. This infectious disease is caused by bacteria of the genus Brucella, whose species and their respective biovars are often characterized by isolation and identification of differences in phenotypic tests. The complex and laborious process of Brucella typing, comprising the danger in handling of microorganisms, delay in obtaining results and instability of phenotypic characteristics or isolation of atypical strains, stimulated the search for more sensitive and specific techniques such as PCR. This technique would facilitate the epidemiological investigation of human and animal cases. Several analyses even as sequencing of certain genes and the complete genome of some species, demonstrated the existence of polymorphisms in the DNA of Brucella, which can be used to identify them. Due to typing difficulties and discovery of single polymorphisms in DNA bacterial species, our goals were to develop specific primers for identification of six species of the genus B. abortus, B. melitensis, B. suis, B. canis, B. ovis and B. neotomae and standardize PCRs to identify them with greater sensitivity and speed. We tried to characterize species-specific molecular markers using random amplification and cloning of specific fragments to design primers, without satisfactory results. Only one primer based on polymorphisms already described in the literature was successful for B. abortus specie differentiation. Thus, we performed the multiple alignment of the complete sequences of chromosomes I and II of Brucella species. This approach allowed the identification of several specie-specific polymorphic events, from which potential regions were chosen for the design of seven primers (two for B. canis, B. melitensis and B. ovis, and one for B. canis / B. suis). The analytical specificity of all primers was verified with the Primer BLAST software. Tests with specific primers were performed on 18 reference strains of Brucella, including all the six species of the genus Brucella and 231 field strains of B. abortus, B. canis and B. suis. The PCRs showed the expected fragment amplification in almost all reference and field strains, except for the B. canis and the B. canis / B. suis primers. Ours results suggest that these PCRs are able for Brucella species differentiation.

O estudo objetivou avaliar a eficácia do programa de vacinação contra brucelose bovina no estado do Rio Grande do Sul tendo como indicador a prevalência e individualizar os fatores de risco para a doença. O Estado foi dividido em sete regiões. Para cada região foram amostradas aleatoriamente um número preestabelecido de propriedades nas quais foi testado um número também preestabelecido de fêmeas com idade igual ou superior a 24 meses, aleatoriamente selecionadas. O protocolo do sorodiagnóstico foi composto de triagem com o teste do antígeno acidificado tamponado, seguido de teste confirmatório dos sororreagentes com o teste 2-Mercaptoetanol. Nas propriedades foi aplicado um questionário epidemiológico sobre possíveis fatores de riscos associados à brucelose bovina. No estado do Rio Grande do Sul, a prevalência de focos foi de 3,54% [2,49 4,88] e a de animais 0,98% [0,57 1,57]. Nas regiões, as prevalências de focos variaram de 0,66% a 9,03% e a de animais de 0,06% a 2,03%. Rebanhos com 15 ou mais vacas, tipologia corte e compartilhamento de pastagens emergiram como fatores de risco para brucelose bovina no estado. A situação epidemiológica da brucelose bovina no Rio Grande do Sul manteve-se estável desde 2004, a despeito de boas coberturas vacinais terem sido registradas a partir de 2009. Assim, o estado deve continuar seu programa de vacinação, dando ênfase para a qualidade do processo e estimulando a utilização da vacina não indutora de anticorpos. Adicionalmente, o estado deve realizar um grande esforço de educação para que os produtores testem os animais de reprodução para brucelose antes de introduzi-los em suas propriedades e evitem o compartilhamento de pastagens entre rebanhos de condição sanitária desconhecida. / This study aimed to evaluate the effectiveness of a bovine brucellosis vaccination program in Rio Grande do Sul, with prevalence as the indicator, and to identify risk factors for the disease. The state was divided into seven regions. For each region, a predetermined number of properties were randomly sampled, in which a pre-established number of randomly selected females aged over 24 months were tested. The serodiagnosis protocol consisted of a screening test using buffered acidified antigen, followed by a confirmatory test using 2-mercaptoethanol. An epidemiological questionnaire was utilized to identify possible risk factors associated with bovine brucellosis. In the state of Rio Grande do Sul, the prevalence of infected herds was found to be 3.54% [2.49-4.88], and the prevalence of infected animals was 0.98% [0.57-1.57]. In assessments of specific regions, the infected herd prevalence ranged from 0.66% to 3.09%, and among the animals, from 0.06% to 2.03%. In herds comprising 15 or more cows, beef type and pasture sharing emerged as risk factors for bovine brucellosis in the state. The epidemiological status of bovine brucellosis in Rio Grande do Sul has remained unchanged since 2004, even though adequate vaccination coverage has been recorded since 2009. Thus, the state should continue its vaccination program, with emphasis on the quality of the process and on encouraging the use of non-antibody inducing vaccines. In addition, the state must make a greater effort to educate producers on the importance of testing for brucellosis in breeding animals before introducing them onto their properties, and on the importance of avoiding shared grazing among herds whose health conditions are unknown.

Brucella est l'agent causal de la brucellose, une zoonose bactérienne répandue à l'échelle mondiale. Durant les dernières années, de nouvelles souches et espèces de Brucella (dont Brucella microti) ont été isolées de l’environnement et d’animaux sauvages. Ces souches, phylogénétiquement anciennes, sont plus acido-résistantes que les espèces classiques, plus récentes et inféodées aux animaux domestiques et à l’homme. Chez Escherichia coli, le système glutamate décarboxylase (GAD) et le système glutaminase (AR2_Q), basés respectivement sur la décarboxylation du glutamate et la déamination de la glutamine, sont les systèmes d’acido-résistance (AR) les plus efficaces. Notre équipe a démontré que le système GAD (GadB et GadC) est fonctionnel seulement dans les nouvelles souches et espèces de Brucella, et participe à la réussite de l’infection des souris par voie orale. Dans cette thèse, le rôle de nouveaux facteurs et les mécanismes moléculaires impliqués dans l’acido-résistance ont été explorés. Premièrement, nous avons montré que GlsA et GadC sont les deux protéines structurales du système AR2_Q qui, avec le système GAD, joue un rôle essentiel dans l’AR de ces nouvelles souches. De plus, chez ces mêmes souches, le système uréase intervient également dans la survie en milieu acide.Nos résultats suggèrent que les systèmes GAD, AR2_Q et uréase, en fonction de la disponibilité des substrats, pourraient contribuer à améliorer l’adaptation des nouvelles espèces dans les environnements acides naturels et/ou dans le tractus gastro-intestinal de leurs hôtes. / Brucella is the etiological agent of brucellosis, a worldwide bacterial zoonosis. In the last ten years, new and atypical strains of Brucella (among which Brucella microti) were isolated from the environment and wild hosts. These strains, of ancient origin, are considered more environmental and acid resistant than classical Brucella species, which are mostly pathogenic for livestock and humans. In Escherichia coli, the glutamate decarboxylase (GAD)-dependent system and the glutaminase (AR2_Q) system, based on the decarboxylation of glutamate and on the deamination of glutamine, respectively, are most efficient in conferring acid resistance (AR). Our team has previously demonstrated that in Brucella the GAD system (GadB and GadC) is functional only in new/atypical strains and contributes to murine infection by oral route. In this thesis, novel molecular mechanisms and factors involved in specific AR of new/atypical Brucella species were explored. Firstly, we have shown that in these strains, GlsA and GadC are the two structural proteins of the AR2_Q system, which, in concert with the GAD system, plays an essential role in AR. In addition, the functionality and role of the urease system in AR was also demonstrated in these strains.Our results suggest that the GAD, AR2_Q and urease systems may participate in a better adaptation of new Brucella species to certain natural acidic habitats and/or to the gastrointestinal tract of their hosts, depending on substrate availability.

Memoria para optar al Título Profesional de Médico Veterinario / En el presente estudio se describe el desarrollo y validación de un Ensayo inmunoenzimático indirecto (ELISA-I) para el diagnóstico serológico de la infección por Brucella ovis (B. ovis) en ovinos, utilizando proteínas citosólicas de Brucella abortus RB51 (B. abortus RB51) como antígeno. Se probaron dos tipos de placas de poliestireno, NUNC 69620 y NUNC Maxisorp, dos tampones de sensibilización de diferente pH con dos alternativas de conjugado, el anticuerpo monoclonal anti IgG-caprino/ovino (Sigma A9452) y la proteína G (Sigma P81170). Las concentraciones óptimas de antígeno citosólico, sueros y conjugados fueron determinadas mediante titulación del tipo checkerboard. Para la validación del ensayo se utilizaron 55 sueros de ovinos considerados como infectados/expuestos, positivos a examen clínico, a un ELISA-I comercial, a la fijación del complemento (FC) y a la prueba de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y 338 sueros de ovinos no infectados, provenientes de un rebaño ovino libre de infección, negativos a la prueba de FC. El punto de corte diagnóstico fue determinado a través del método de las características del tipo receptor-operador (ROC). El ELISA-I desarrollado con anticuerpo monoclonal como conjugado mostró mejores valores de sensibilidad (90,9%) y especificidad (95,9%). Estos resultados, a pesar de ser significativos, son deficientes para ser considerados de utilidad diagnóstica y lograr un adecuado control de la infección en rebaños ovinos. La baja sensibilidad obtenida al utilizar proteínas citosólicas como antígeno estaría relacionada con la escasa exposición al antígeno y la corta memoria inmunológica que generarían este tipo de proteínas en un animal infectado.

Livestock across the world contract several infectious diseases of both bacterial and viral origin. Swine brucellosis caused by Brucella suis and swine influenza caused by Influenza A virus affect both domestic and feral swine populations. Both the diseases have zoonotic potential to cause disease in humans with serious complications apart from inflicting huge economic losses. Infected feral swine can also act as a source of spread and outbreak where the disease is not endemic. At present, there is no vaccine available for swine brucellosis. The currently used swine influenza vaccine may not be effective against influenza strains like the recent H1N1 strain that caused a pandemic. To develop an effective bivalent vaccine for swine against these two diseases, a leucine auxotroph of the USDA approved vaccine B. abortus strain RB51 was constructed along with leuB gene complementing plasmid pNS4 to over-express antigens from Brucella and influenza. This antibiotic resistance free system over-expressed Brucella derived antigens SOD, L7/L12 and WboA in three different constructs. Against a virulent challenge of B. suis, the candidate vaccine strain over-expressing both SOD and WboA protected mice more significantly than the control group and was also found to be better protective than other candidate vaccine strains over-expressing either SOD and L7/L12 together or SOD alone. Immunoassays (ELISA) suggested that the protection afforded is Th1 type mediated immune response, as cytokine IFN-γ and IgG2a antibody sub-isotype was observed in the splenocyte culture supernatant and serum samples respectively. The strain RB51leuB platform was not expressing influenza derived antigens Hemagglutinin (HA) and Nucleoprotein (NP) when screened for expression by immunoblot. Influenza antigens, HA, NP and ectodomain of matrix protein M2e, were not found to be expressing even after optimizing their codon usage to suit Brucella tRNA preference. However, RT-PCR showed that the influenza genes mRNA were produced. In conclusion, this dissertation describes the construction of an environmentally safe antigen over-expression platform and successful employment of the system as a candidate vaccine in protecting mice against B. suis challenge. This new platform is a potential candidate for developing vaccines against other infectious diseases of livestock. This document also discusses alternate strategies for expressing influenza antigens in a Brucella platform. / Ph. D.