Toxoplasma gondii en cerdos domésticos: estudios epidemiológicos comparados en España y Cuba

Abstract

La toxoplasmosis es una enfermedad zoonótica de distribución e importancia mundial. Dicha enfermedad es causada por el parásito protozoario Toxoplasma gondii, única especie del género Toxoplasma. Este parásito puede infectar a la mayoría de los animales de sangre caliente, incluidos los seres humanos y el ganado. Alrededor de un tercio de los seres humanos están infectados crónicamente con T. gondii. La mayoría de las infecciones parecen ser asintomáticas en personas inmunocompetentes, pero la toxoplasmosis puede ser mortal para el feto y adultos inmunocomprometidos. Además, se ha sugerido una asociación entre la toxoplasmosis y los trastornos neuropsiquiátricos, incluida la esquizofrenia. Toxoplasma gondii es un importante patógeno transmitido por los alimentos. El consumo de productos cárnicos crudos o poco cocidos que contienen quistes tisulares se considera una de las principales vías de transmisión de T. gondii a nivel mundial. En este sentido, la carne de cerdo es una de las principales fuentes de toxoplasmosis humana en algunos países, porque rara vez se han aislado parásitos viables de la carne de res ode pollos criados en interiores. Las preocupaciones públicas asociadas con T. gondii indican claramente la necesidad de realizar investigaciones epidemiológicas en animales que puedan utilizarse como fuente de alimento. Además, la caracterización genética de T. gondii que infecta a los animales destinados a la producción de alimentos es importante para comprender la epidemiología, los patrones de transmisión y los mecanismos de la enfermedad. Los cerdos son importantes para la economía de muchos países. España es el segundo productor de carne de cerdo de la Unión Europea (UE) y el cuarto a nivel mundial. El cerdo ibérico es una raza autóctona de la Península Ibérica derivada del Sus mediterraneus con un hábitat característico denominado “dehesa” formado por dehesas mediterráneas de encinas y alcornoques. Los cerdos ibéricos representan alrededor del 11 % de la producción porcina española y, según los registros nacionales de 2019, aproximadamente el 80 % de la población porcina ibérica española se encuentra en el suroeste de España. El cerdo ibérico se cría de forma extensiva hasta el final de la ceba (normalmente más de 14 meses de edad) y comparte su hábitat y recursos naturales con especies domésticas y salvajes simpátricas. Este proyecto de tesis doctoral está compuesto por tres estudios. El primero de ellos fue diseñado y ejecutado en España, y el resto de los estudios fueron diseñados y realizados en Cuba. El objetivo del primer estudio fue determinar la seroprevalencia, los factores de riesgo y la distribución espacial de T. gondii en piaras extensivas de cerdo ibérico en España. Se colectaron sueros de 2245 cerdos ibéricos procedentes de 114 piaras entre 2015 y 2017, y se analizaron mediante un kit de ELISA comercial. La prevalencia individual aparente de anticuerpos contra T. gondii fue del 24,1 % (542/2245) y la seroprevalencia real estimada fue del 24,3 % (IC95 %: 22,5 – 26,1). Se detectó seropositividad en el 86,0 % (98/114; IC95 %: 77,4–91,1) de 114 hatos analizados. Un modelo de regresión logística multinivel mostró que la infección por T. gondii era significativamente más frecuente en cerdas que en cerdos de engorde (OR: 2,6; IC95 %: 1,5–4,8) y en rebaños con más de tres gatos en comparación con los que no tenían gatos (OR: 2,9; IC95 %: 1,1-8,7). Nuestros resultados indican una distribución generalizada pero heterogénea de T. gondii en piaras de cerdo ibérico de cría extensiva, lo que puede tener importantes implicaciones para la salud pública a través del consumo de productos poco cocidos o mal curados derivados del cerdo. En Cuba, anticuerpos anti-T. gondii se han encontrado en pacientes humanos con síndrome de inmunodeficiencia adquirida y retinocoroiditis en mujeres embarazadas, también, en recién nacidos y donantes de sangre. Asimismo, se ha informado seropositividad en animales domésticos, incluidos gatos y perros en este país. Sin embargo, la información sobre T. gondii en cerdos domésticos en Cuba es muy escasa. El único estudio previo en esta especie se realizó en la provincia de Ciego de Ávila (Centro de Cuba) entre 1980 y 2002. Por lo tanto, el objetivo del segundo estudio fue estimar la seroprevalencia actual y factores de riesgo asociados a T. gondii en cerdos en la región mayor productora de carne de cerdo en Cuba. Se analizaron muestras de suero de 420 cerdos, incluidas 210 cerdas y 210 lechones posdestetados, para detectar anticuerpos contra T. gondii utilizando un kit comercial de ELISA. Se detectaron anticuerpos anti-T. gondii en 56 animales (13,3 %, IC del 95 %: 10,1–16,6). Un modelo generalizado de estimación de ecuaciones reveló que los factores de riesgo asociados con una mayor seropositividad en los cerdos fueron la altitud (mayor en la ubicación de la granja a < 250 m sobre el nivel del mar (msnm) versus ≥ 250 msnm) y la edad (mayor en las cerdas en comparación con los lechones después del destete). Los resultados indicaron que este parásito protozoario se encuentra ampliamente distribuido en las granjas porcinas del área de estudio, lo cual es un problema de salud pública ya que el consumo de productos cárnicos de cerdo crudos o poco cocidos que contienen quistes tisulares se considera una de las principales vías de transmisión de T. gondii a nivel mundial. Además, se deben implementar medidas de control para reducir el riesgo de exposición a T. gondii de los cerdos en Cuba. La carne de cerdo es la más consumida en Cuba, y hasta donde sabemos, no existen investigaciones previas sobre caracterización genética de T. gondii en Cuba. Los principales objetivos de nuestro tercer estudio fueron determinar la seroprevalencia de T. gondii en cerdos sacrificados destinados al consumo humano y caracterizar genéticamente las cepas de T. gondii que infectan a dichas especies hospederas en Cuba. Se determinó la seroprevalencia en 450 muestras de suero de cerdos sacrificados en la provincia de Villa Clara mediante un kit comercial de ELISA. Se detectaron anticuerpos anti-T. gondii en 100 animales (22,2 %, IC 95 %: 18,5–26,2). Se realizó una PCR convencional del marcador 529RE de T. gondii en corazones y tejidos diafragmáticos de todos los cerdos seropositivos por ELISA. Se detectó ADN de Toxoplasma gondii en cuatro individuos. Además, se realizó una caracterización genética de las muestras de ADN positivas mediante herramientas de tipificación multilocus PCRRFLP y multilocus de secuencias. El análisis molecular reveló cuatro perfiles genéticos diferentes que eran combinaciones de alelos tipo I, II, III y u-1, lo que sugiere la circulación de genotipos no clonales de T. gondii en cerdos domésticos en Cuba. Nuestros resultados indican que T. gondii está ampliamente distribuido en cerdos sacrificados en este país, lo que podría tener implicaciones importantes para la salud pública. Hasta donde sabemos, este es el primer reporte de caracterización genética de T. gondii en Cuba. Aunque preliminares, los resultados sugieren una alta diversidad genética de T. gondii en la región de estudio. Se necesitan más estudios basados en el aislamiento del parásito para identificar definitivamente los genotipos circulantes y caracterizar la virulencia de las cepas detectadas en cerdos en Cuba, y evaluar el riesgo de transmisión zoonótica de los productos porcinos en este país.

Toxoplasmosis, a zoonotic disease of global distribution and importance, is caused by the protozoan parasite Toxoplasma gondii, the only species in the Toxoplasma genus. This parasite can infect most warm-blooded animals, including humans and livestock. Around one-third of humans are chronically infected with T. gondii. Most infections are usually asymptomatic in immunocompetent individuals, but toxoplasmosis can be fatal to the fetus and immunocompromised adults. An association between toxoplasmosis and neuropsychiatric disorders, including schizophrenia, has also been suggested. Toxoplasma gondii is an important foodborne pathogen, with the consumption of raw or undercooked meat products containing tissue cysts considered to be one of the main routes of T. gondii transmission worldwide. In some countries, pork is one of the major sources of human toxoplasmosis, as viable parasites have rarely been isolated from beef or chickens raised indoors. The public health concerns associated with T. gondii clearly indicate the need to carry out epidemiological investigations in animals that can be used as a source of food. In addition, genetic characterization of T. gondii infecting food-producing animals is important for understanding the epidemiology, transmission patterns, and mechanisms of the disease. Pigs are important to the economy of many countries. Spain is the second largest pork producer in the European Union (EU) and the fourth in the world. The Iberian pig is a native breed of the Iberian Peninsula derived from the Sus mediterraneus; its natural habitat is the dehesa, which is characterized by Mediterranean holm-oak and cork-oak pastures. Iberian pigs represent about 11 % of Spanish pork production and according to 2019 national records, approximately 80 % of the Spanish Iberian pig population is located in southwestern Spain. Iberian pigs are raised extensively until the end of the fattening period (usually over 14 months of age) and share their habitat and natural resources with sympatric domestic and wild species. This doctoral thesis project comprises three studies. The first was designed and carried out in Spain, and the other two were designed and carried out in Cuba. The aim of the first study was to determine the seroprevalence, risk factors and spatial distribution of T. gondii in extensively managed Iberian pig herds in Spain. Sera from 2245 Iberian pigs in 114 herds were collected between 2015 and 2017 and analyzed using a commercial ELISA. The apparent individual prevalence of antibodies against T. gondii was 24.1 % (542/2245) and the estimated true seroprevalence was 24.3 % (95 %CI: 22.5 – 26.1). Seropositivity was detected in 86.0 % (98/114; 95%CI: 77.4–91.1) of 114 herds analyzed. A multi-level logistic regression model showed that T. gondii infection was significantly more frequent in sows than in fattening pigs (OR: 2.6; 95 %CI: 1.5–4.8) and in herds with more than three cats compared with those with no cats (OR: 2.9; 95 %CI: 1.1–8.7). Our results indicate widespread but heterogenous distribution of T. gondii in extensively reared Iberian pig herds, which may have important public health implications through the consumption of undercooked or improperly cured pork products. In Cuba, anti-T. gondii antibodies have been found in human patients with acquired immunodeficiency syndrome and retinochoroiditis in pregnant women, as well as in neonates and blood donors. Seropositivity has also been reported in domestic animals, including cats and dogs. Nevertheless, information on T. gondii in domestic pigs in Cuba is very scarce. The only previous survey in this species was carried out in Ciego de Ávila province (Central Cuba) between 1980 and 2002. The aim of the second study therefore was to assess the current seroprevalence and risk factors associated with T. gondii in pigs in the largest pork-producing region in Cuba. Serum samples from 420 pigs, including 210 sows and 210 post-weaning pigs, were tested for antibodies against T. gondii using a commercial ELISA kit. Anti-T. gondii antibodies were detected in 56 animals (13.3%, 95% CI: 10.1–16.6). A generalized estimating equation model revealed that the risk factors associated with higher seropositivity in pigs were altitude (higher in farms located < 250 m above sea level (masl) versus ≥ 250 masl) and age (higher in sows compared to post-weaning pigs). The results indicated that this protozoan parasite was widely distributed on pig farms in the study area. This is a public health concern since the consumption of raw or undercooked pork meat products containing tissue cysts is considered to be one of the main transmission routes of T. gondii worldwide. Control measures should be implemented to reduce the risk of exposure to T. gondii in pigs in Cuba. Pork is the most consumed meat in Cuba. To our knowledge, there is no previous research on the genetic characterization of T. gondii in Cuba. The main aims of our third study were to determine the seroprevalence of T. gondii in slaughtered pigs destined for human consumption and to genetically characterize T. gondii strains infecting this host species in Cuba. Seroprevalence was determined in 450 serum samples from slaughtered pigs in Villa Clara province using a commercial ELISA kit. Anti-T. gondii antibodies were detected in 100 animals (22.2%, 95%CI: 18.5–26.2). Conventional PCR of the 529RE marker of T. gondii was performed on heart and diaphragm tissues of all ELISA-seropositive pigs. Toxoplasma gondii DNA was detected in four individuals. Further genetic characterization of the positive DNA samples was performed by multilocus PCR-RFLP and PCR-sequencing typing. Molecular analysis revealed four different genetic profiles that were combinations of type I, II, III and u-1 alleles, suggesting the circulation of non-clonal genotypes of T. gondii in domestic pigs in Cuba. Our results indicated that T. gondii was widely distributed in slaughtered pigs in this country, which could have major public health implications. To the best of our knowledge, this is the first report on the genetic characterization of T. gondii in Cuba. Although preliminary, the results suggest a high genetic diversity of T. gondii in the study region. Further studies based on isolation of the parasite are needed to definitively identify the circulating genotypes and characterize the virulence of strains detected in pigs in Cuba, and to assess the risk of zoonotic transmission from pork products in this country.