Fasciola gigantica of Ruminants: The phylogenetic analysis based on COX1 sequences

Document Type: Infectious agents- Diseases- Surgery

Authors

Department of Parasitology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran-Iran

Abstract

BACKGROUND: Fasciola species are parasitic trematode with world wide distribution that infects wild and domesticated herbivores, particularly ruminants. The aim of the present study was to investigate the intra species variations of F. gigantica, from goats and buffalos isolates in two common geographic climates of Iran. METHODS: Fasciola species were collected from goat, buffalo, sheep, and cattle in different regions. Cytochrome c oxidase I (COX1) of mitochondrial DNA (mt-DNA) was amplified from individual trematodes by polymerase chain reaction (PCR), using universal primers, and the amplicons were consequently sequenced and sequencing data were analyzed, using Clutal W software against the GenBank database. RESULTS: A monomorphic DNA segment of approximately 499bp was seen in Fasciola isolates. The results of the amino acid sequence alignment defined strictly conserved amino acid residues in buffalo isolates of F. gigantica and partially conserved residues for goat isolates of F. gigantica. There are four tandem amino-acid replacements in the goat isolates at the position of 135-138, where Leucine (L), F (Phenylalanine), T (Threonine), and D (Aspartate) sequences changed into S (Serine), L (Leucine), H (Histidine), and L (Leucine), respectively. Furthermore, a replacement in the sequence of amino acid was found in isolates from buffalo at the position of 154, where Serine (S) was transformed into Leucine (L). CONCLOUSION: The findings our study indicate that the variants of goat and buffalo can be responsible for persistence of Fasciola infection in the endemic areas of Iran. It seems that biological differences could be occurred by considering a variety of F. gigantica-hosts in Iran. Thus, suitable approaches are required for effective treatments and useful control strategies.

Keywords


Article Title [Persian]

فاسیولا ژیگانتیکا نشخوارکنندگان: تجزیه و تحلیل شجره‌شناسی بر اساس ترادف COX1

Authors [Persian]

  • بهنام مشگی
  • زهرا جهانی
  • نرگس امینی نیا
گروه انگل شناسی دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران (قطب علمی بومسازگان و تغییرات فراساختاری در کرمها)
Abstract [Persian]

زمینه مطالعه: گونه‌های فاسیولا بعنوان ترماتودهای دیژنه‌آ با پراکندگی جهانی توصیف شده که باعث آلوده شدن علفخواران بخصوص نشخوارکنندگان می‌شوند. هدف از بررسی حاضر تنوع درون گونه‌ای فاسیولا ژیگانتیکا از دو جدایه بز و گاومیش، مربوط به دو منطقه جغرافیایی ایران بود. روش کار: جمع‌آوری نمونه‌ها در بررسی کشتارگاهی از دو منطقه تهران و گیلان انجام گرفت. نمونه‌ها بر اساس مشخصات ریختی بصورت اولیه و براساس کلید تشخیص شناسایی گردید. در بخش مولکولی، واکنش زنجیره‌ای پلیمراز به منظور تکثیر توالی ژن COX1انجام شد و محصول PCR پس از خالص‌سازی، تعیین توالی گردید و درخت شجره‌ایی ترسیم شد. ترادف اسیدهای آمینه نیز صورت پذیرفت. سپس ترادف‌های حاصل با استفاده از نرم افزارهای مربوط تحت تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج: الگوی PCR در همه جدایه‌ها با وجود باندی به اندازه 499 جفت باز قابل تشخیص بود. نتایج تعیین توالی اسیدهای آمینه مشخص کرد، بین دو جدایه بز و گاومیش از این حیث اختلاف وجود دارد. در جدایه بز 4 اسیدآمینه از شماره 135 تا 138 بترتیب شامل لوسین، فنیل‌آلانین، ترئونین و اسپارتات به سرین، لوسین، هیستیدین و لوسین تغییر پیدا کرده‌اند. علاوه بر این در اسیدآمینه شماره 154 جدایه گاومیش لوسین جایگزین سرین شده است. نتیجه‌گیری نهایی: نتایج بدست آمده نشان داد که جدایه‌های بز و گاومیش می‌توانند مسؤل بقا ابتلا به فاسیولا در مناطق بومی آلودگی باشند. بنظر می‌رسد تنوع موجود بین فاسیولا ژیکانتیکا و میزبان می‌تواند منجر به اختلافات زیستی در انگل گردد و لذا رهیافت‌های مناسبی بعنوان سیاست‌های کنترلی و درمانی مورد نیاز است.

Keywords [Persian]

  • COX1
  • فاسیولا ژیگانتیکا
  • شجره شناسی
  • نشخوارکنندگان
  • ترادف
 

 

Agatsuma, T., Arakawa, Y., Iwagami, M., Honzako, Y., Cahyaningsih, U., Kang, S.Y., Hong, S.J. (2000) Molecular evidence of natural hybridization between Fasciola hepatica and F. gigantica. Parasitol Int. 49: 231-238. ##

Amer, S., Dar, Y., Ichikawa, M., Fukuda, Y., Tada, C., Itagaki, T., Nakai, Y. (2011) Identification of Fasciola species isolated from Egypt based on sequence analysis of genomic (ITS1 and ITS2) and mitochondrial (NDI and COI) gene markers. Parasitol Int. 60: 5-12.##

Amor, N., Halajian, A., Farjallah, S., Merella, P., Said, K., Slimane, B.B. (2011) Molecular characterization of Fasciola spp. from the endemic area of northern Iran based on nuclear ribosomal DNA sequences. Exp Parasitol. 128: 196-204.##

Ashrafi, K., Massoud, J., Holakuei Naieni, K., Mahmoodi, M., Jo-Afshani, M.A., Valero, M.A., Fuentes, M.V., Khoubbane, M., Artigas, P., Bargues, M.D., Mas-Coma, S. (2004) Evidence suggesting that Fasciola gigantica might be the most prevalent causal agent of fascioliasis in the endemin province of Guilan, northern Iran.  Iran J Public Health. 33: 31-37. ##

Ashrafi, K., Valero, M.A., Panova, M., Periago, M.V., Massoud, J., Mas-Coma, S. (2006) Phenotypic analysis of adult of Fasciola hepatica, Fasciola gigantica and intermediate forms from the endemic region of Guilan, Iran. Parasitol Int. 55: 249-260. ##

Choi, I.W., Kim, H.Y., Quan, J.H., Ryu, J.G., Sun, R., Lee, Y.H. (2015) Monitoring of Fasciola species contamination in water dropwort by COX I mitochondrial and ITS-2 rDNA sequencing analysis. Korean J Parasitol. 53: 641-645.##

Cwiklinski, K., Allen, K., LaCourse, J., Williams, D.J., Paterson, S., Hodgkinson, J.E. (2015) Characterisation of a novel panel of polymorphic microsatellite loci for the liver fluke, Fasciola hepatica, using a next generation sequencing approach. Infect Genet Evol. 32: 298-304.##

Eslami, A., Hosseini, S.H., Meshgi, B. (2009) Animal Fasciolosis in North of Iran. Iran J Pub Health. 38: 132-135.##

Eslami, A., Ranjbar-Bahadori, Sh., Eskandari, A., Sedaghet, R. (2004) Prevalence and pathology of camel fasciolosis in Iran. J Vet Res, University of Tehran. 58: 97-100. ##

Farjallah, S., Ben-Slimane, B., Piras, C.M., Amor, N., Garippa, G., Merella, P. (2013) Molecular characterization of Fasciola hepatica from Sardinia based on sequence analysis of genomic and mitochondrial gene markers. Exp Parasitol. 135: 471-478. ##

Furst, T., Keiser, J., Utzinger, J. (2012) Global burden of human food-borne trematodiasis: a systematic review and meta-analysis. Lancet Infect Dis. 12: 210-221. ##

Huang, W.Y., He, B., Wang, C.R., Zhu, X.Q. (2004) Characterization of Fasciola species from Mainland China by ITS2 ribosomal DNA sequence. Vet Parasitol. 120: 75-83.##

Hosseini, S. H., Meshgi, B., Abbassi, A., Eslami, A. (2012) Animal fascioliasis in coastal regions of the Caspian Sea, Iran. Iran J Vet Res. 13: 64-67.##

Itagaki, T., Kikawa, M., Sakaguchi, K., Shimo, J., Terasaki, K., Shibahara, T., Fukuda, K. (2005) Genetic characterization of parthenogenic Fasciola sp. in Japan on the basis of the sequences of ribosomal and mitochondrial DNA. Parasitology. 131:679-685.##

Liu, G.H., Gasser, R.B., Young, N.D., Song, H.Q., Ai, L., Zhu, X.Q. (2014) Complete mitochondrial genomes of the ‘intermediate form’ of Fasciola and Fasciola gigantica, and their comparison with F. hepatica. Parasit Vectors. 31: 150. ##

Meshgi, B., Eslami, A., Shayan, P. (2007) Evaluation of Dot-ELISA for serodiagnosis of fasiolosis in naturally infected sheep. J Appl Anim Res. 31: 89-91. ##

Moazeni, M., Sharifiyazdi, H., Izadpanah, A. (2012) Characterization of Fasciola hepatica genotypes from cattle and sheep in Iran using cytochrome C oxidase gene (CO1). Parasitol Res. 110: 2379-2384.##

Semyenova, S.K., Morozova, E.V., Chrisanfova, G.G., Gorokhov, V.V., Arkhipov, I.A., Moskvin, A.S., Movsessyan, S.O., Ryskov, A.P. (2006) Genetic differentiation in eastern European and western Asian populations of the liver fluke, Fasciola hepatica, as revealed by mitochondrial NDI and COI genes. J Parasitol. 92: 525-530.##

Sharifiyazdi, H., Moazeni, M., Rabbani, F. (2011) Molecular characterization of human Fasciola samples in Guilan province, Northern Iran on the basis of DNA sequences of ribosomal and mitochondrial genes. Comp Clin Pathol. 10: 1193-1198. ##

Zhao, G.H., Li, J., Mo, X.H., Li, X.Y., Lin, R.Q., Zou, F.C., Weng, Y.B., Song, H.Q., Zhu, X.Q. (2012) The second transcribed spacer rDNA sequence: an effective genetic marker for inter-species phylogenetic analysis of trematodes in the order Strigeata. Parasitol Res. 10: 210-215. ##

Zhao, G.H., Mo, X.H., Zou, F.C., Li, J., Weng, Y.B., Lin, R.Q., Xia, C.M., Zhu, X.Q. (2009) Genetic variability among Schistosoma japonicum isolates from different endemic regions in China revealed by sequences of three mitochondrial DNA genes. Vet Parasitol. 162: 67-74.  ##