Canine brucellosis in Costa Rica reveals widespread Brucella canis infection and the recent introduction of foreign strains

Abstract

Brucellosis is a prevalent disease in Costa Rica (CR), with an increasing number of human infections. Close to half of homes in CR have one or more dogs, corresponding to ∼1.4 million canines, most of them in the Central Valley within or near the cities of San José, Heredia, and Alajuela. From 302 dog sera collected from this region, 19 were positive for Brucella canis antigens, and five had antibodies against smooth lipopolysaccharide, suggesting infections by both B. canis and other Brucella species. B. canis strains were isolated in the Central Valley from 26 kennel dogs and three pet dogs, all displaying clinical signs of canine brucellosis. We detected three recent introductions of different B. canis strains in kennels: two traced from Mexico and one from Panama. Multiple locus-variable number tandem repeats (MLVA-16) and whole-genome sequencing (WGSA) analyses showed that B. canis CR strains comprise three main lineages. The tree topologies obtained by WGSA and MLVA-16 just partially agreed, indicating that the latter analysis is not suitable for phylogenetic studies. The fatty acid methyl ester analysis resolved five different B. canis groups, showing less resolution power than the MLVA-16 and WGSA. Lactobacillic acid was absent in linages I and II but present in linage III, supporting the recent introductions of B. canis strains from Mexico. B. canis displaying putative functional cyclopropane synthase for the synthesis of lactobacillic acid are phylogenetically intertwined with B. canis with non-functional protein, indicating that mutations have occurred independently in the various lineages.La brucelosis es una enfermedad prevalente en Costa Rica (CR), con un número creciente de infecciones humanas. Cerca de la mitad de los hogares de CR tienen uno o más perros, lo que corresponde a ∼1,4 millones de caninos, la mayoría de ellos en el Valle Central dentro o cerca de las ciudades de San José, Heredia y Alajuela. De 302 sueros caninos recogidos en esta región, 19 resultaron positivos a los antígenos de Brucella canis, y cinco tenían anticuerpos contra el lipopolisacárido liso, lo que sugiere infecciones tanto por B. canis como por otras especies de Brucella. En el Valle Central se aislaron cepas de B. canis en 26 perros de perrera y tres perros de compañía, todos ellos con signos clínicos de brucelosis canina. Se detectaron tres introducciones recientes de diferentes cepas de B. canis en perreras: dos trazadas desde México y una desde Panamá. Los análisis de repeticiones en tándem de número variable de locus múltiples (MLVA-16) y de secuenciación del genoma completo (WGSA) mostraron que las cepas de B. canis CR comprenden tres linajes principales. Las topologías del árbol obtenidas por WGSA y MLVA-16 sólo coincidieron parcialmente, lo que indica que este último análisis no es adecuado para los estudios filogenéticos. El análisis de ésteres metílicos de ácidos grasos resolvió cinco grupos diferentes de B. canis, mostrando un menor poder de resolución que el MLVA-16 y el WGSA. El ácido lactobacilo estaba ausente en los linajes I y II, pero presente en el linaje III, lo que apoya las recientes introducciones de cepas de B. canis procedentes de México. Las cepas de B. canis que presentan una putativa ciclopropano sintasa funcional para la síntesis del ácido lactobacilo están filogenéticamente entrelazadas con las de B. canis con proteína no funcional, lo que indica que las mutaciones se han producido de forma independiente en los distintos linajes.