Zoonotic variants of Bartonella henselae circulating among clinical patient and blood donor cats in central-western Brazil

Abstract

Bartonella spp. apresenta uma preocupação significativa para a saúde global, sendo que Bartonella henselae representa uma das espécies mais prevalentes implicadas em várias doenças humanas. Estudos anteriores exploraram a possível transmissão de Bartonella spp. por transfusões de sangue em humanos, ressaltando sua relevância zoonótica. Embora vários estudos tenham mostrado a ocorrência generalizada de B. henselae em gatos do Brasil, a diversidade genética deste agente zoonótico permanece em grande parte desconhecida. O presente estudo teve como objetivo investigar a ocorrência e a diversidade genética de B. henselae em amostras de sangue de gatos domésticos coletadas em clínicas veterinárias e de doadores de sangue felinos do centro-oeste do Brasil, utilizando técnicas sorológicas, microbiológicas e moleculares. Amostras de soro foram submetidas à Reação de Imunofluorescência Indireta (RIFI) para investigar a frequência de anticorpos IgG anti-B. henselae na população de gatos estudada. Um ensaio de PCR em tempo real quantitativa (qPCR) baseado na região do rRNA 16-23S (ITS) foi utilizado para a detecção molecular de Bartonella spp. em amostras de sangue, tanto antes quanto após incubação em um meio pré-enriquecido para Bartonella Alpha Proteobacteria Growth Medium (BAPGM), assim como para confirmar a identidade das colônias isoladas em ágar de chocolate. Anticorpos IgG anti-Bartonella sp. foram detectados em 60,75% (96/158) das amostras de soro (33/67 gatos de clínicas veterinárias; 63/91 doadores de sangue). Na qPCR, 32% (32/100) e 46% (46/100) dos gatos de clínicas veterinárias e doadores de sangue, respectivamente, foram positivos para Bartonella spp. Após a incubação das amostras de sangue em meio líquido BAPGM, 61 amostras (78,20%) que mostraram-se previamente negativas na qPCR para sangue, tornaram-se positivas na qPCR para Bartonella spp. DNA da Bartonella e soropositividade para o antígeno de B. henselae foram detectados simultaneamente em 25,3% (40/158) dos gatos. Três cepas de B. henselae foram isoladas com sucesso, sendo duas originárias de gatos amostrados em clínicas veterinárias e uma de um doador de sangue felino. Multi-locus Sequencing Typing (MLST) revelou a ocorrência das variantes zoonóticas de B. henselae Sequencing Typing (ST)1, ST2 e ST5. O presente estudo mostrou, pela primeira vez, a ocorrência de Bartonella spp. em doadores de sangue felinos na América do Sul, destacando os potenciais riscos de transmissão de variantes zoonóticas de B. henselae por transfusão de sangue para gatos. Foi observada uma maior ocorrência de Bartonella spp. entre os doadores de sangue felinos. Como 25.95% (9/41) das amostras de soro de gatos doadores positivos para Bartonella spp. na qPCR mostraram-se negativas na RIFI para B. henselae, a sorologia não pode ser usada para verificar a exposição/infeção por Bartonella em doadores de sangue felinos. Este é o primeiro relato de uma variante zoonótica de B. henselae (ST5) em doadores de sangue felinos. ST2 é documentado pela primeira vez em gatos no continente americano.

Bartonella spp. present a significant global health concern, with Bartonella henselae emerging as one of the most prevalent species implicated in several human diseases. Previous studies have explored the potential transmission of Bartonella via blood transfusions in humans, underscoring the zoonotic relevance. Although several studies have shown the widespread occurrence of B. henselae in cats from Brazil, the genetic diversity of this zoonotic agent remains largely unknown. The present study aimed to investigate the occurrence and genetic diversity of B. henselae in blood samples from domestic cats sampled in veterinary clinics and cat blood donors from central-western Brazil, using serological, microbiological and molecular techniques. Serum samples were subjected to Indirect Fluorescence Antibody Test (IFAT) to investigate the frequency of IgG antibodies in the cat population studied herein. A real-time quantitative real-time PCR (qPCR) assay for Bartonella spp. targeting the 16-23S rRNA (ITS) region was used for molecular detection of Bartonella spp. in blood samples both before and after incubation in a pre-enrichment Bartonella Alpha Proteobacteria Growth Medium (BAPGM), as well as to confirm the identity of colonies isolated onto chocolate agar. Antibodies anti-Bartonella sp. were detected in 60.75% (96/158) of the serum samples (33/67 cats from veterinary clinics; 63/91 blood donors). In qPCR, 32% (32/100) and 46% (46/100) cats from veterinary clinics and cat blood donors were positive for Bartonella spp. After incubating blood samples in BAPGM liquid medium, 61 samples (78.20%) previously negative in blood-qPCR turned out positive in the qPCR for Bartonella spp.. Bartonella spp. DNA and seropositivity for B. henselae antigen were concurrently detected in 25.3% (40/158) of the cats. Three B. henselae strains were successfully isolated, two originating from cats sampled in veterinary clinics, and one from a cat blood donor. Multi-locus Sequencing Typing (MLST) revealed the occurrence of the B. henselae zoonotic variants Sequence Type (ST)1, ST2 and ST5. The present study showed, for the first time, the occurrence of Bartonella spp. in cat blood donors in South America, highlighting the potential risks of transmission of zoonotic B. henselae variants by blood transfusion to cats. Higher occurrence of Bartonella spp. was observed among cat blood donors. Since 25.95% (9/41) of the serum samples from Bartonella qPCR-positive blood donors cat showed to be negative in the IFAT for B. henselae, serology cannot be used to check the Bartonella exposure/infection in cat blood donors. This is the first report of a zoonotic B. henselae variant (ST5) in cat blood donors. ST2 is documented for the first time in cats in the American continent.