Estrutura e dinâmica genética das populações de Echinococcus vogeli e Echinococcus oligarthrus (Cestoda: Taeniidae)

Abstract

A taxonomia dos cestóides do gênero Echinococcus está submetida a constante revisão. Dez espécies são atualmente aceitas para Echinococcus, duas delas são o Echinococcus oligarthrus, agente causador da equinococose unicística, e o Echinococcus vogeli, agente causador da equinococose policística e que parece ser a espécie mais patogênica do gênero. Existem haplótipos que ainda não foram determinados como espécies e permanecem dentro da categoria de variantes genéticas. Atualmente, os estudos genéticos em Echinococcus concentram-se na análise do DNA mitocondrial, um genoma que não recombina, de rápida evolução, e de herança materna na maioria dos animais. Além disso, esses estudos têm se concentrado em E. granulosus e E. multilocularis, usando uma ou poucas amostras de Echinococcus neotropical. Este estudo teve como objetivo analisar, utilizando sequências nucleares, a composição genética das duas espécies neotropicais, visando colaborar para a compreensão dos processos evolutivos do gênero Echinococcus e, consequentemente, contribuir para o correto manuseio do parasito nas regiões afetadas. No total, foram utilizados 45 isolados para extração de DNA e subsequentes análises, 38 E. vogeli, 4 E. oligarthrus, 1 E. granulosus, 1 E. ortleppi e 1 E. multilocularis. As espécies foram determinadas a partir da amplificação e análise da sequência parcial (366 pb) do gene mitocondrial da citocromo-oxidase (cox1). Para os 45 isolados, 6 diferentes alvos nucleares (P-29, EG10, AG4, Ir, Er e TGF) foram amplificados por PCR e os diferentes genótipos foram selecionados através da técnica de SSCP. Os loci mais polimórficos encontrados em E. vogeli foram Ag4 e E10, ambos com 2 alelos, e nos loci Ir, Er, P-29 e Tgf, com um alelo. E. oligarthrus tem alelos exclusivos para cinco dos seis loci nucleares analisados; contudo, o alelo T2, do locus Tgf, também está presente em seis isolados de E. vogeli. O fluxo gênico entre as metapopulações de E. vogeli das duas áreas geográficas parece ser restrito. Além disso, o fluxo gênico entre a população de E. oligarthrus e as demais populações é restrito. A AMOVA revelou que o nível mais significante de variabilidade genética ocorre dentro das metapopulações, o segundo nível mais significativo foi encontrado entre as metapopulações dentro das suprapopulações do Acre e Pará. Os isolados amostrados no estado do Acre parecem formar um “cluster” distinto. Além disso, foi possível verificar que os isolados de E. vogeli amostrados no estado do Pará também tendem a constituir um “cluster” único, mas de forma menos uniforme. Os 11 haplótipos mitocondriais de E. vogeli constituem um grupo monofilético e distinto de E. oligarthrus e das demais espécies do gênero.

Cestodes of the genus Echinococcus are subjected to a constant taxonomic revision. Ten species are currently accepted for the genus Echinococcus, two of them are Echinococcus oligarthrus, the agent of unicystic echinococcosis and Echinococcus vogeli, the agent of polycystic echinococcosis, which seems to be one of the most pathogenic species of Echinococcus. There are haplotypes that have not been determined as species and remain within the genetic variants category. Currently, the genetic studies on Echinococcus have focused on the analysis of mitochondrial DNA, a non-recombining, fast evolving and maternally inherited genome in most animals. Besides, these studies have been concentrated in the E. granulosus and E. multilocularis, using one or few samples from neotropical Echinococcus. This study aimed to analyze, using nuclear sequences, the genetic composition of the two neotropical species, which may support the understanding of evolutionary processes on the genus Echinococcus and, consequently, will contribute to the correct handling of the parasite in the affected regions. A total of 45 isolates were used for DNA extraction and further analyses, 38 E. vogeli, 4 E. oligarthrus, 1 E. granulosus, 1 E. ortleppi and 1 E. multilocularis. The species were determined by amplification and sequence analysis of a partial sequence (366 bp) of the mitochondrial cytochrome oxydase 1 gene (cox1). For the 45 isolates, 6 different nuclear targets (P-29, Eg10, Ag4, Ir, Er and Tgf) were amplified by PCR and the genotypes were screened by SSCP technique. In E. vogeli, the most polymorphic loci found were Ag4 and E10, both with 2 alleles, and the Ir, Er, P-29 and Tgf loci with 1 allele. E. oligarthrus has exclusive alleles for five of the six analyzed nuclear loci. However, the allele T2, from Tgf locus, is also present in six E. vogeli isolates. The gene flow between the metapopulations of E. vogeli seems to be restricted. In addition, the gene flow between the E. oligarthrus population and the other populations of E. vogeli is restricted. The AMOVA revealed that the most significant level of genetic variability occurs within metapopulations, and the second most significant level of variability was found among metapopulations within suprapopulations of Acre and Pará. Isolates sampled in Acre seems to form a distinct cluster. Furthermore, it was possible to verify that the E. vogeli isolates sampled in Pará also are likely to form a single "cluster", but less uniform. The 11 mitochondrial haplotypes of E. vogeli constitute a monophyletic group and distinct from E. oligarthrus and other Echinococcus species.