Anaplasmosis bovina en la era genómica

Itzel Amaro Estrada.
Rosa Estela Quiroz Castañeda.
Sergio Darío Rodríguez Camarillo.
Fernando Martínez Ocampo.

La anaplasmosis bovina es una enfermedad de importancia en el sector pecuario. Como parte de la investigación para el desarrollo de vacunas y métodos de diagnóstico eficaces, se han determinado y analizado las secuencias genómicas (composición de ADN) de cepas de A. marginale recolectadas en diferentes estados del país.

A nivel mundial se producen anualmente alrededor de 67 millones de carne de bovino y durante el 2019, México se posicionó como el sexto productor de carne de res, aportando 2’027,634 toneladas del cárnico, lo que representa un valor de 139,612 millones de pesos. Las cifras mencionadas reflejan la importancia económica de los bovinos en la economía del país, más aún si a esa consideración se suman los 2 millones 564 mil cabezas de ganado productoras de leche de bovino(1).

En años recientes se ha reportado un incremento promedio de poco más del 1% en el inventario de bovinos destinados a la producción de leche o carne en canal(1), que propician un aumento en la producción y por lo tanto una importante derrama económica en el sector pecuario.

Anaplasmosis bovina en la era genómica Anaplasmosis bovina era genomica 2Sin embargo, hay diversos factores que afectan a este sector y entre las enfermedades que frenan el crecimiento de la producción, dificultan los programas de mejoramiento genético y representan un alto riesgo en la movilización de ganado bovino, se encuentra la anaplasmosis bovina(2).

En México es causada por Anaplasma marginale (A. marginale), una bacteria intracelular obligada, es decir, que necesita de una célula huesped para reproducirse, y que se aloja en el borde interno de los eritrocitos bovinos. Las formas más comunes de transmisión son a través de vectores biológicos, identificando a la garrapata Rhipicephalus microplus como el principal, transmisión vertical de madre a cría y menos frecuente pero posible, la transmisión vertical(3). Además, la transmisión mecánica por fomites contaminados o insectos hematófagos es muy relevante y contribuye a la propagación de la bacteria.

La manifestación de la enfermedad va desde formas subclínicas hasta la rápida evolución y la muerte del bovino a los pocos días post-infección; los principales signos incluyen fiebre, anemia, debilidad, ictericia, abortos en vacas gestantes, falta de apetito y disminución en la producción de leche. Una vez manifestada la enfermedad, el tratamiento consiste en la administración de antibióticos (principalmente tetraciclinas) cuyo éxito depende del estado de salud del bovino y lo avanzado de la infección; desafortunadamente, en varios casos, aun después de la recuperación, los animales permanecen como portadores de A. marginale, lo que los convierte en un riesgo para otros bovinos susceptibles(4).

Aunque no se cuenta con cifras oficiales actualizadas sobre los costos de tratamientos y pérdidas por anaplasmosis bovina, se calcula que en México las cuantiosas pérdidas económicas derivadas de los tratamientos y muertes de bovinos por anaplasmosis bovina podrían verse reducidas utilizando métodos profilácticos(2-5). Sin embargo, en México no hay vacuna comercial disponible para el control de esta enfermedad.

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Han sido varios los esfuerzos enfocados al desarrollo de vacunas, pero hasta la fecha solo hay posibilidad de acceder a inmunógenos de aplicación regional, que requieren tiempo de elaboración y son de alto costo en comparación con vacunas contra otras enfermedades. La dificultad para obtener un inmunoprofiláctico efectivo es debida en gran medida a la diversidad y variabilidad genética del agente causal. Se han reportado decenas de cepas de A. marginale distribuidas en el país(6). Utilizando técnicas moleculares, como la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR por sus siglas en inglés) y la secuenciación de los productos amplificados, las cepas han sido clasificadas de acuerdo a la composición de la región variable de uno de sus genes (msp1a)(6-7). Sin embargo, esta caracterización es limitada y no permite conocer todas las diferencias que parecen impedir que un inmunógeno dirigido contra una cepa pueda no ser igual de efectivo contra otra.

Gracias a nuevas tecnologías (secuenciación de nueva generación y ciencias ómicas) se logró determinar la composición genómica de A. marginale, y desde el año 2005 en que se reportó el genoma de la cepa St. Maries(8), ha aumentado el conocimiento sobre la bacteria. Sin embargo, no se contaba con información de cepas mexicanas. Recientemente se reportaron los genomas de siete cepas de A. marginale que fueron recolectadas de bovinos infectados provenientes de seis diferentes estados (Aguascalientes, Hidalgo, Estado de México, Morelos, Veracruz y Yucatán)(9-10).

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FIGURA 1. Representación circular de la comparación de genomas de Anaplasma marginale. Se muestran seis cepas recolectadas en Estados Unidos (A y B), Australia (C y D), Brasil (E y F) y cinco de cepas mexicanas recolectadas en Aguascalientes (G), Hidalgo (H), Morelos (I), y Veracruz (J y K)(10). Los colores de mayor intensidad significan que esas regiones son de secuencia idéntica en comparación con la cepa St. Maries (A). Las zonas claras o con poco color representan mayor cantidad de cambios en las secuencias. Se indica el tamaño del genoma de la cepa St. Maries, que es de 1 millón 197 mil 687 pares de base (pb).

En la figura 1 se muestra una representación de seis genomas de cepas recolectadas en Brasil, Estados Unidos y Australia, y de cinco de cepas mexicanas que fueron reportadas por investigadores del INIFAP(10). Los colores de mayor intensidad indican que esas regiones son de secuencia idéntica en comparación con la cepa St. Maries, representada en la imagen con un anillo interior de color negro. La mayor parte del genoma se encuentra totalmente conservado entre las cepas mexicanas (100% de identidad), y solo unas pocas regiones se visualizan con áreas claras, que indican una identidad igual o menor al 50%. De acuerdo a los análisis de secuencias de ADN y de aminoácidos, se confirma que las cepas mexicanas son altamente conservadas entre sí y más cercanas a las cepas brasileñas que a las norteamericanas.

Según la experiencia en el uso de inmunógenos de forma heteróloga (como protección contra cepas distintas a las utilizadas en el proceso de preparación), refleja que a pesar de ser poca la diferencia entre los genomas de cepas mexicanas, es suficiente para evadir la respuesta inmune protectora generada hacia el inmunógeno aplicado. La diversidad impacta no solo en aspectos inmunológicos, sino que permite diferentes características, por ejemplo, distintos grados de virulencia(9-10). Contar con información sobre cepas mexicanas de A. marginale, es un importante hito en la generación de conocimiento sobre la bacteria y su fisiología.

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Además, abre la puerta a nuevas propuestas para el desarrollo de vacunas o métodos de diagnóstico, lo que permitiría en el mediano plazo, un eficiente control de la anaplasmosis bovina en el país, principalmente en aquellas regiones en donde las moscas y garrapatas representan un constante riesgo de infección.

1. Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera. 2020. Panorama Agroalimentario-2020. Secretaría de Agricultura y Desarrollo Rural. https://nube.siap.gob.mx/gobmx_publicaciones_siap/pag/2020/Atlas-Agroalimentario-2020. Consultado el 29/octubre/2021.

2. Rodríguez SD., et al. 2009. Molecular epidemiology of bovine anaplasmosis with a particular focus in Mexico. Infect Genet Evol 9:1092–1101.

3. Amaro-Estrada I., et al. 2020. Transmisión de Anaplasma marginale por larvas no alimentadas de garrapata Rhipicephalus microplus bajo condiciones experimentales. Rev. mex. de cienc. pecuarias 11(1):116-131.

4. Kocan KM., et al. 2010. The natural history of Anaplasma marginale. Vet Parasitol 10;167(2-4):95-107.

5. Rodríguez Camarillo, SD., et al. 2003. Inmunología e inmunoprofilaxis de la anaplasmosis bovina. Ciencia veterinaria 9:124-164.

6. Jiménez-Ocampo, et al., (2012). Diversidad genética de la región variable de los genes msp1a y msp4 en cepas de Anaplasma marginale de México. Rev Mex Cienc Pecu, 3(3): 373–387.

7. Quiroz-Castañeda RE., et al. 2016. Anaplasma marginale: Diversity, Virulence, and Vaccine Landscape through a Genomics Approach. Biomed Res Int. 2016:9032085.

8. Brayton KA., et al. 2005. Complete genome sequencing of Anaplasma marginale reveals that the surface is skewed to two superfamilies of outer membrane proteins. Proc Natl Acad Sci U S A. Jan 18;102(3):844-9.

9. Martínez-Ocampo F, et al. 2019. Draft Genome Sequences of Anaplasma marginale Strains MEX-15-099-01 and MEX-31-096-01, Two Mexican Isolates with Different Degrees of Virulence. Microbiol Resour Announc. Nov 7;8(45):e01184-19.
10. Martínez-Ocampo F, et al. 2020. Whole-Genome Sequencing of Mexican Strains of Anaplasma marginale: An Approach to the Causal Agent of Bovine Anaplasmosis. Int J Genomics. Apr 14;2020:5902029.

Artículo publicado en Los Porcicultores y su Entorno Diciembre- Enero 2022

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