Genetic and antigenic analysis of Babesia bigemina isolates from five geographical regions of Brazil

• Published in: Pesquisa Veterinária Brasileira Vol. 22; no. 4; pp. 153 - 160
• Main Authors: Madruga, Claudio R.(Embrapa Gado de Corte), Leal, Cássia R.B.(Universidade Católica Dom Bosco), Ferreira, Alda M.T.(Universidade Católica Dom Bosco), Araújo, Flábio R.(Embrapa Gado de Corte), Bonato, Ana L.V.(Embrapa Gado de Corte), Kessler, Raul H.(Embrapa Gado de Corte), Schenk, Maria A.M.(Embrapa Gado de Corte), Soares, Cleber O.(Embrapa Gado de Corte)
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Colégio Brasileiro de Patologia Animal - CBPA 01.10.2002; Colégio Brasileiro de Patologia Animal (CBPA)
• Subjects: antigenic polymorphism; Babesia bigemina; Brazilian isolates; genetic polymorphism; isolados brasileiros; polimorfismo antigênico; polimorfismo genético
• ISSN: 0100-736X; 0100-736X; 1678-5150
• DOI: 10.1590/S0100-736X2002000400005

A molecular epidemiological study was performed with Babesia bigemina isolates from five geographical regions of Brazil. The genetic analysis was done with random amplification of polymorphic DNA (RAPD), repetitive extragenic palindromic elements-polymerase chain reaction (REP-PCR) and enterobacterial repetitive intergenic consensus sequences-polymerase chain reaction (ERIC-PCR) that showed genetic polymorphism between these isolates and generated fingerprinting. In RAPD, ILO872 and ILO876 primers were able to detect at least one fingerprinting for each B. bigemina isolate. The amplification of B. bigemina DNA fragments by REP-PCR and ERIC-PCR gave evidence for the presence in this haemoprotozoan of the sequences described previously in microorganisms of the bacterial kingdom. For the first time it was demonstrated that both techniques can be used for genetic analysis of a protozoan parasite, although the ERIC-PCR was more discriminatory than REP-PCR. The dendogram with similarity coefficient among isolates showed two clusters and one subcluster. The Northeastern and Mid-Western isolates showed the greatest genetic diversity, while the Southeastern and Southern isolates were the closest. The antigenic analysis was done through indirect fluorescent antibody technique and Western blotting using a panel of monoclonal antibodies directed against epitopes on the merozoite membrane surface, rhoptries and membrane of infected erythrocytes. As expected, the merozoite variable surface antigens, major surface antigen (MSA)-1 and MSA-2 showed antigenic diversity. However, B cell epitopes on rhoptries and infected erythrocytes were conserved among all isolates studied. In this study it was possible to identify variable and conserved antigens, which had already been described as potential immunogens. Considering that an attenuated Babesia clone used as immunogen selected populations capable of evading the immunity induced by this vaccine, it is necessary to evaluate more deeply the cross-protection conferred by genetically more distant Brazilian B. bigemina isolates and make an evaluation of the polymorphism degree of variable antigens such as MSA-1 and MSA-2. Um estudo de epidemiologia molecular foi executado com isolados de Babesia bigemina das cinco regiões fisiográficas do Brasil. A análise genética foi feita com amplificação aleatória de DNA polimórfico (RAPD), reação da polimerase em cadeia com seqüências de elementos extragênicos repetitivos palindrômicos (REP-PCR) e reação da polimerase em cadeia com seqüências repetitivas enterobacterianas intergênicas de consenso (ERIC-PCR) que apresentaram polimorfismo genético entre os isolados e geraram marcadores. No RAPD com os oligonucleotídeos iniciadores ILO872 e ILO876, foi possível detectar pelo menos um marcador por isolado de B. bigemina. A amplificação de fragmentos de DNA de B. bigemina por REP-PCR e ERIC-PCR demonstrou a presença dessas seqüências, descritas anteriormente somente em microrganismos bacterianos, nesse hemoprotozoário, e, pela primeira vez, foi verificado que podem ser utilizadas para análise genética de um protozoário. O ERIC-PCR foi mais discriminatório que o REP-PCR. O dendograma formado com o coeficiente de similaridade entre os isolados evidenciou dois agrupamentos e um subgrupo. Os isolados do Nordeste e Centro-Oeste demonstraram maior diversidade genética, enquanto que os isolados do Sudeste e Sul foram os mais próximos. A análise antigênica foi executada por meio de imunofluorescência indireta e Western blotting usando um painel de anticorpos monoclonais direcionados a epitopos B na membrana dos merozoítos, roptries e membrana de eritrócitos infectados. Os antígenos variáveis da superfície dos merozoítos, antígeno principal da superfície do merozoíto (APSM)-1 e APSM-2 apresentaram diversidade antigênica. Entretanto, os epítopos de células B nas roptries e nos eritrócitos infectados foram conservados em todos os isolados. Nesse estudo foi possível identificar antígenos variáveis e conservados que anteriormente haviam sido descritos como potenciais imunógenos. Considerando que um clone atenuado de Babesia utilizado para imunização selecionou populações capazes de evadir a resposta imune à vacina, torna-se necessário avaliar mais detalhadamente a imunidade cruzada existente entre os isolados brasileiros mais distantes geneticamente e realizar uma avaliação do grau de polimorfismo dos antígenos variáveis APSM-1 e APSM-2.