Bovine abortion by a vaccine strain of Bacillus anthracis

Abstract

This paper reports the abortion of a male Aberdeen Angus bovine by a vaccine strain of Bacillus anthracis, describing the pathological and microbiological findings and the genome sequence. Necropsy findings included multifocal areas of hemorrhage in different organs. Histologically, various organs showed hemorrhage, fibrin exudation, necrosis associated with countless bacillary bacterial clumps and severe neutrophilic inflammatory infiltrate. In the microbiological examination, numerous rough, nonhemolytic, gray and dry colonies with irregular edges were isolated from liver, lung and abomasum content samples. Gram staining revealed square-ended Gram-positive rods arranged in chains. B. anthracis identification was confirmed by detection of the molecular chromosomal marker Ba813. The genomes from the isolated B. anthracis (named SPV842_15) and from the isolated vaccinal strain (Brazilian vaccinal strain), which was recovered from a commercial vaccine used in the pregnant cow, were sequenced. Genomic comparisons displayed a high level of nucleotide identity in the comparisons between B. anthracis SPV842_15 and the B. anthracis Brazilian vaccinal strain (98,2%). Furthermore, in both strains, only the plasmid pX01 sequence was detected. Although, vaccination against anthrax is characterized by an elevated protective profile and very low residual virulence, immunization with Sterne strains can cause abortion in cattle, presumably by the plasmid pX01 toxins in rare or special situations.

Este trabalho relata um aborto de um bovino, macho, Aberdeen Angus, por uma cepa vacinal de Bacillus anthracis, descreve os achados patológicos, microbiológicos e o sequenciamento do genoma. Os achados de necropsia incluíram áreas multifocais de hemorragias em diferentes órgãos. Histologicamente, órgãos afetados apresentaram hemorragia, exsudação de fibrina, necrose associada a miríades bacterianas bacilares e intenso infiltrado inflamatório neutrofílico. No exame microbiológico, foram isoladas numerosas colônias rugosas, não hemolíticas, cinzas e secas, com bordas irregulares a partir de amostras de fígado, pulmão e conteúdo do abomaso. A coloração de Gram revelou bastonetes Gram-positivos dispostos em cadeias. A identificação do B. anthracis foi confirmada pela detecção do marcador cromossômico molecular Ba813. Os genomas do isolado B. anthracis (SPV842_15) e do isolado vacinal (cepa vacinal brasileira), recuperado de uma vacina comercial utilizada na vaca prenhe, foram sequenciados. Comparações genômicas mostraram um elevado nível de identidade de nucleotídeos entre B. anthracis SPV842_15 e cepa vacinal brasileira (98,2%). Além disso, em ambas as estirpes foi detectada apenas a sequência do plasmídeo pX01. Embora a vacinação contra o antraz seja caracterizada por um perfil protetor elevado e uma virulência residual muito baixa, a imunização com estirpes de Sterne pode causar aborto em bovinos, presumivelmente pelas toxinas do plasmídeo pX01 em situações raras ou específicas.