Globally, vector borne diseases cause more than a million deaths each year and more than a billion infections in humans. Ticks are of big medicinal importance since they can transmit pathogens that can cause serious infections. Some recently discovered pathogens that can cause infections in humans are Anaplasma phagocytophilum (A. phagocytophilum) that can cause human granulocytic anaplasmosis (HGA) and Candidatus Neoehrlichia mikurensis (N. mikurensis) that can cause Neoehrlichiosis. It is still widely unknown how prevalent these pathogens are, if ticks can be infected with both of these pathogens and if these pathogens can be transovarially transmitted from adult female to egg and larvae. This study aims to screen for these pathogens in collected ticks from southern Sweden and to detect eventual co-infections and transovarial transmission. A real-time qPCR assay targeting the 16S rRNA gene of N. mikurensis and other Anaplasmataceae was applied on 1356 Ixodes ricinus (I. ricinus) ticks collected from 5 sites in southern Sweden. Positive samples were subjected to Sanger sequencing. A. phagocytophilum occurred in 4.64 % of the ticks, N. mikurensis occurred in 1.33 % of the ticks and also Rickettsia was found to occur in 6.27 % of the ticks. No co-infection was detected. Some samples of tick larvae showed positive results after qPCR, indicating transovarial transmission, but none of the sequences were readable.

Amblyomma cajennense é a principal espécie de carrapato incriminada na transmissão de Rickettsia rickettsii, agente etiológico da febre maculosa brasileira (FMB), no Brasil e outros países da América do Sul. O presente trabalho foi realizado com a finalidade de avaliar e quantificar a ocorrência das transmissões transovariana e transestadial de R. rickettsii em A. cajennense, verificando o efeito da infecção nos parâmetros biológicos do carrapato, e finalmente, a capacidade de larvas, ninfas e adultos transmitirem a bactéria para vertebrados. Para tal, cobaias (Cavia porcellus) infectadas experimentalmente com R. rickettsii foram infestadas com larvas e ninfas, para alimentação dos adultos de A. cajennense foram utilizados coelhos infectados. A biologia desses carrapatos expostos à R. rickettsii foi acompanhada até a geração seguinte de ninfa. Amostras de cada estágio evolutivo (larva, ninfa, adulto, ovo, larva, ninfa) foram testadas por PCR em tempo real para determinar a freqüência de carrapatos infectados por Rickettsia. Também foram quantificadas as transmissões transovariana e transestadial de R. rickettsii no carrapato A. cajennense. Cobaias e coelhos não infectados, utilizadas para infestação de cada um dos estágios parasitários do carrapato, foram avaliadas clinicamente e por sorologia, a fim de verificar a ocorrência da transmissão de R. rickettsii para esses animais. Em todas as infestações com carrapatos expostos previamente a R. rickettsii dentro de uma mesma geração, os animais adoeceram com febre alta (temperatura retal >40oC), lesão escrotal e alta letalidade, indicando a transmissão transestadial de R. rickettsii nos carrapatos, sendo esta confirmada por PCR e sorologia dos animais. Quanto à transmissão transovariana, esta ocorre em baixa quantidade nos grupos GL (infectado na fase de larva) e GN (infectado na fase de ninfa), pois das 12 cobaias (seis do grupo GL e seis do grupo GN), apenas três apresentaram sinais clínicos, e somente uma veio a óbito. Um total de oito animais foram positivos à RIFI (reação de imunofluorescência indireta), porém destes, seis apresentaram títulos baixos, entre 128 e 512, provavelmente devido a um pequeno desafio imunológico. As cobaias infestadas com larvas oriundas de fêmeas pertencentes ao grupo GA (infectado na fase adulta) não se apresentaram clinicamente alteradas nem sorologicamente reativas. Sugerindo que transmissão transovariana no grupo GA seja algo raro, pois apesar da progênie de uma das fêmeas ter sido positiva à PCR, nenhuma das cobaias infestadas com larvas ou ninfas de segunda geração manifestou quaisquer evidências do contato com R. rickettsii. Paralelamente, carrapatos não expostos a R. rickettsii (grupo controle GC) foram mantidos nas mesmas condições dos carrapatos infectados, para avaliar a existência de um possível efeito deletério da infecção por R. rickettsii na biologia do carrapato, os quais foram evidenciados com a maior mortalidade de larvas infectadas do grupo GL na primeira e na segunda gerações, além de alterações nos parâmetros biológicos das fêmeas ingurgitadas dos grupos expostos a R. rickettsii. Os resultados encontrados comprovam que a R. rickettsii é maléfica ao A. cajennense, bem como a existência de transmissão transestadial e transmissão transovariana, porém esta ultima em baixa quantidade. Isto ressalta a importância de hospedeiros amplificadores e de outros carrapatos na epidemiologia da Febre Maculosa Brasileira. / Amblyomma cajennense is the main tick species incriminated in the transmission of Rickettsia rickettsii, the etiological agent of Brazilian spotted fever, in Brazil and in other South American countries. The present work aimed to evaluate and quantify the transovarial and transstadial of R. rickettsii in A. cajennense, verifying the effect of the infection on biological parameters of the tick, and finally, to evaluate the capacity of larvae, nymphs, and adults to transmit the bacterium to vertebrates. For these purposes, guinea pigs (Cavia porcellus), experimentally infected with R. rickettsii, were artificially infested with uninfected larvae and nymphs, while adult ticks were allowed to infest experimentally-infected rabbits (Oryctolagus cuniculus). The biology of these R. rickettsii-exposed ticks was accomplished until the next generation of nymphs, always having samples of each developmental stage (F1 larva, nymph, and adult, and F2 egg, larva, and nymph) tested by real-time PCR to determine the frequency of infected ticks. In parallel, uninfected control ticks were exposed simultaneous to the same protocols. Infested guinea pigs and rabbits were evaluated clinically and for serology, to verify the occurrence of transmission of R. rickettsii to these animals. In all infestations with ticks previously exposed to R. rickettsii, within the same generation, there were infested animals that presented high fever (rectal temperature >40oC), scrotal lesion, and high lethality, indicating transstadial transmission of R. rickettsii in the ticks, confirmed by PCR on ticks and serology of the animals. Regarding transovarial transmission, it occurred at low levels in females that had been exposed to R. rickettsii during the larval stage (GL) and during the nymphal stage (GN), since only 3 out of 12 guinea pigs (six from GL, and six from GN) infested with F2 larvae presented clinical alterations, with a single lethality. However, eight animals became seropositive by IFA (immunofluorescence assay), from which six had low titers anti-R. rickettsii, between 128 and 512, possibly due to weaker immunological challenges. Guinea pigs exposed to larvae derived from GA females (exposed to R. rickettsii during the adult stage) did not ´present any clinical alteration nor became serologically positive, indication that transovarial transmission is rare in this group. Despite of a single progeny that became PCR-positive, out of others that were all negative, no guinea pig infested with F2 larvae or nymphs from GA females showed evidence that they were in contact with R. rickettsii, similarly to the control group. In relation to a possible effect of R. rickettsii in the tick survival and developmental, there were a higher mortality of infected larvae from the GL group in both first and second laboratory generations, and lower reproductive performance of engorged females from the infected groups. The results show that R. rickettsii has deleterious effects to A. cajennense. There are both trasstadial and transovarial transmissions of R. rickettsii in A. cajennense, however transovarial transmission is at low rates, highlighting the importance that amplifier hosts and other tick species should have in the epidemiology Brazilian spotted fever.

Amblyomma cajennense é a principal espécie de carrapato incriminada na transmissão de Rickettsia rickettsii, agente etiológico da febre maculosa brasileira (FMB), no Brasil e outros países da América do Sul. O presente trabalho foi realizado com a finalidade de avaliar e quantificar a ocorrência das transmissões transovariana e transestadial de R. rickettsii em A. cajennense, verificando o efeito da infecção nos parâmetros biológicos do carrapato, e finalmente, a capacidade de larvas, ninfas e adultos transmitirem a bactéria para vertebrados. Para tal, cobaias (Cavia porcellus) infectadas experimentalmente com R. rickettsii foram infestadas com larvas e ninfas, para alimentação dos adultos de A. cajennense foram utilizados coelhos infectados. A biologia desses carrapatos expostos à R. rickettsii foi acompanhada até a geração seguinte de ninfa. Amostras de cada estágio evolutivo (larva, ninfa, adulto, ovo, larva, ninfa) foram testadas por PCR em tempo real para determinar a freqüência de carrapatos infectados por Rickettsia. Também foram quantificadas as transmissões transovariana e transestadial de R. rickettsii no carrapato A. cajennense. Cobaias e coelhos não infectados, utilizadas para infestação de cada um dos estágios parasitários do carrapato, foram avaliadas clinicamente e por sorologia, a fim de verificar a ocorrência da transmissão de R. rickettsii para esses animais. Em todas as infestações com carrapatos expostos previamente a R. rickettsii dentro de uma mesma geração, os animais adoeceram com febre alta (temperatura retal >40oC), lesão escrotal e alta letalidade, indicando a transmissão transestadial de R. rickettsii nos carrapatos, sendo esta confirmada por PCR e sorologia dos animais. Quanto à transmissão transovariana, esta ocorre em baixa quantidade nos grupos GL (infectado na fase de larva) e GN (infectado na fase de ninfa), pois das 12 cobaias (seis do grupo GL e seis do grupo GN), apenas três apresentaram sinais clínicos, e somente uma veio a óbito. Um total de oito animais foram positivos à RIFI (reação de imunofluorescência indireta), porém destes, seis apresentaram títulos baixos, entre 128 e 512, provavelmente devido a um pequeno desafio imunológico. As cobaias infestadas com larvas oriundas de fêmeas pertencentes ao grupo GA (infectado na fase adulta) não se apresentaram clinicamente alteradas nem sorologicamente reativas. Sugerindo que transmissão transovariana no grupo GA seja algo raro, pois apesar da progênie de uma das fêmeas ter sido positiva à PCR, nenhuma das cobaias infestadas com larvas ou ninfas de segunda geração manifestou quaisquer evidências do contato com R. rickettsii. Paralelamente, carrapatos não expostos a R. rickettsii (grupo controle GC) foram mantidos nas mesmas condições dos carrapatos infectados, para avaliar a existência de um possível efeito deletério da infecção por R. rickettsii na biologia do carrapato, os quais foram evidenciados com a maior mortalidade de larvas infectadas do grupo GL na primeira e na segunda gerações, além de alterações nos parâmetros biológicos das fêmeas ingurgitadas dos grupos expostos a R. rickettsii. Os resultados encontrados comprovam que a R. rickettsii é maléfica ao A. cajennense, bem como a existência de transmissão transestadial e transmissão transovariana, porém esta ultima em baixa quantidade. Isto ressalta a importância de hospedeiros amplificadores e de outros carrapatos na epidemiologia da Febre Maculosa Brasileira. / Amblyomma cajennense is the main tick species incriminated in the transmission of Rickettsia rickettsii, the etiological agent of Brazilian spotted fever, in Brazil and in other South American countries. The present work aimed to evaluate and quantify the transovarial and transstadial of R. rickettsii in A. cajennense, verifying the effect of the infection on biological parameters of the tick, and finally, to evaluate the capacity of larvae, nymphs, and adults to transmit the bacterium to vertebrates. For these purposes, guinea pigs (Cavia porcellus), experimentally infected with R. rickettsii, were artificially infested with uninfected larvae and nymphs, while adult ticks were allowed to infest experimentally-infected rabbits (Oryctolagus cuniculus). The biology of these R. rickettsii-exposed ticks was accomplished until the next generation of nymphs, always having samples of each developmental stage (F1 larva, nymph, and adult, and F2 egg, larva, and nymph) tested by real-time PCR to determine the frequency of infected ticks. In parallel, uninfected control ticks were exposed simultaneous to the same protocols. Infested guinea pigs and rabbits were evaluated clinically and for serology, to verify the occurrence of transmission of R. rickettsii to these animals. In all infestations with ticks previously exposed to R. rickettsii, within the same generation, there were infested animals that presented high fever (rectal temperature >40oC), scrotal lesion, and high lethality, indicating transstadial transmission of R. rickettsii in the ticks, confirmed by PCR on ticks and serology of the animals. Regarding transovarial transmission, it occurred at low levels in females that had been exposed to R. rickettsii during the larval stage (GL) and during the nymphal stage (GN), since only 3 out of 12 guinea pigs (six from GL, and six from GN) infested with F2 larvae presented clinical alterations, with a single lethality. However, eight animals became seropositive by IFA (immunofluorescence assay), from which six had low titers anti-R. rickettsii, between 128 and 512, possibly due to weaker immunological challenges. Guinea pigs exposed to larvae derived from GA females (exposed to R. rickettsii during the adult stage) did not ´present any clinical alteration nor became serologically positive, indication that transovarial transmission is rare in this group. Despite of a single progeny that became PCR-positive, out of others that were all negative, no guinea pig infested with F2 larvae or nymphs from GA females showed evidence that they were in contact with R. rickettsii, similarly to the control group. In relation to a possible effect of R. rickettsii in the tick survival and developmental, there were a higher mortality of infected larvae from the GL group in both first and second laboratory generations, and lower reproductive performance of engorged females from the infected groups. The results show that R. rickettsii has deleterious effects to A. cajennense. There are both trasstadial and transovarial transmissions of R. rickettsii in A. cajennense, however transovarial transmission is at low rates, highlighting the importance that amplifier hosts and other tick species should have in the epidemiology Brazilian spotted fever.

Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 adrianomondini_tese.pdf: 12162182 bytes, checksum: fe0a4d238020f614624084ebb47e1011 (MD5) Previous issue date: 2010-03-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Dengue belongs to the Flavivirus genus and is the most common arboviral infection worldwide. It can be caused by four antigenically different serotypes (DENV 1-4). These serotypes are transmitted mainly by the bite of Aedes aegypti mosquitoes. The vector is widely associated with human activity and the influence of organized social space favors the interaction among vector, virus and man, making populated areas sources of dengue dispersion. In this study, we performed a molecular, spatial and temporal study of DENV transmission through positive samples of blood and infected mosquitoes captured in São José do Rio Preto/SP in a period of four years. Material and Methods: Serum samples of patients presenting dengue like symptoms and pools of mosquitoes had their viral RNA extracted and were tested by Multiplex- RT-PCR with Flavivirus generic primers based on non-structural protein (NS5) in the first round, followed by Nested assays with species-specific primers for the identification of DENV 1-3, yellow fever virus, Saint Louis encephalitis virus (SLEV) among others. Positive samples were analyzed spatially and phylogenetically. Results and Discussion: We analyzed 613 blood samples for four years: 199 in 2006, 94 in 2007, 313 in 2008 and 10 in 2009. The positivity was high in 2006 and 2007, with 106 and 51 infected patients, respectively. The major dengue serotype circulating during the 2006 and 2007 epidemics was DENV-3 and few cases of DENV-2, which is an indication of its recent introduction in the municipality. We also reported the first outbreak of SLEV in Brazil in 2006. Among DENV patients in 2008, only seven were infected by DENV-3 and 90 were infected by DENV-2, suggesting the reemergence of this serotype. We detected the circulation of DENV-1 in two Abstract xxv patients in 2008 and in four patients in 2009. Nearly 1200 mosquitoes were captured from December 2007 to March 2008. We have captured 814 Aedes aegypti mosquitoes, which were divided in 463 pools. Only 3.67% of them were positive for DENV-3 and DENV-2. Pools containing only male mosquitoes were positive for DENV, indicating the presence of transovarial transmission. We obtained sequences from 82 patients among 174 blood samples. We were able to geo-code 46 sequences. The alignment generated a 399-nucleotide long dataset with 134 taxa. The phylogenetic analysis indicated that all samples were of DENV-3 and related to strains circulating on the isle of Martinique in 2000 2001. Sixty DENV-3 from São José do Rio Preto formed a monophyletic group (lineage 1), closely related to the remaining 22 isolates (lineage 2). We assumed that these lineages appeared before 2006 in different occasions. The possibility of inferring the spatio-temporal dynamics from genetic data has been generally little explored, and it may shed light on DENV circulation. The use of both geographic and temporally structured phylogenetic data provided a detailed view on the spread of at least two dengue viral strains in a populated urban area. / Dengue pertence ao gênero Flavivirus e é a infecção por arbovírus mais comum no mundo todo. Pode ser causada por quatro sorotipos antigenicamente distintos (DENV 1-4). Estes sorotipos são transmitidos pela picada do mosquito Aedes aegypti. O vetor está amplamente associado a atividade humana e a influencia do espaço urbano favorece a interação entre o vetor, o vírus e o homem, tornando áreas populosas, grandes centros de dispersão do dengue. Neste estudo, foi realizada um estudo molecular, espacial e temporal da transmissão de DENV através de amostras positivas de sangue e de mosquitos infectados capturados em São José do Rio Preto/SP, num período de quatro anos. Materiais e métodos: Soro de pacientes apresentando sintomas de dengue e pools de mosquitos tiveram seu RNA viral extraído e foram testados por Multiplex-RT-PCR, com primers genéricos de Flavivirus baseados na proteína não estrutural 5 (NS5) numa primeiro ciclo,seguida por ensaios Nested com primers específicos para DENV, para o vírus da febre amarela, para o vírus da encefalite de Saint Louis, entre outros. As amostras positivas foram analisadas espacial e filogeneticamente. Resultados e discussão: Analisamos 613 amostras de soro durante 4 anos: 199 em 2006; 94 em 2007; 313 em 2008 e 10 em 2009. A positividade foi alta em 2006 e 2007, com 106 e 51 pacientes infectados, respectivamente. O principal sorotipo circulante durante as epidemias de 2006-2007 foi DENV-3 e poucos casos de DENV-2, o que pode ser a indicação de sua recente introdução no município. Nós também descrevemos a primeira epidemia de SLEV no Brasil em 2006. Dentre os pacientes com DENV em 2008, apenas sete estavam infectados com DENV-3 e 90 com DENV-2, sugerindo a reemergência do sorotipo. Nós Resumo xxiii detectamos a circulação de DENV-1 em dois pacientes em 2009 e em quatro pacientes em 2009. Aproximadamente 1200 mosquitos foram capturados entre Dezembro 2007 e Março de 2008. Capturamos 814 mosquitos Aedes aegypti, que foram divididos em 463 pools. Apenas 3,67% deles foram positivos para DENV-2 e DENV-3. Pools contendo apenas machos foram positivos para DENV, indicando a presença de transmissão transovariana. Nós obtivemos sequências de 82 pacientes dentre 174 amostras de sangue. Nós fomos capazes de geocodificar 46 sequências. O alinhamento gerou gerou nucleotídeos com 399 bp com 134 taxa. A análise filogenética indicou que todas as amostras foram de DENV-3 e estavam relacionadas às cepas circulantes na ilha da Martinica em 2000-2001. Sessenta pacientes com DENV- 3 de São José do Rio Preto formaram um grupo monofilético (linhagem 1), intimamente relacionado com os outros 22 isolados (linhagem 2). Nós assumimos que estas linhagens apareceram antes de 2006 em ocasiões diferentes. A possibilidade de inferir a dinâmica espaço-temporal através de dados genéticos é relativamente pouco explorada e pode esclarecer acirculação de DENV. O uso de dados filogenéticos estruturadosgeograficamente e temporalmente forneceu uma visão detalhada na dispersão de, pelo menos, duas cepas virais distintas numa área urbana.