Molecular and serological evidence for the circulation of the tick symbiont Midichloria (Rickettsiales: Midichloriaceae) in different mammalian species

Abstract

BackgroundThe Midichloriaceae is a novel family of the order Rickettsiales, that encompasses intracellular bacteria associated with hard ticks (Ixodidae) and other arthropods. The most intensively investigated member of this family is Midichloria mitochondrii, a symbiotic bacterium of the sheep tick Ixodes ricinus, characterized by the capacity of multiplying inside the mitochondria. A recent study suggested that these bacteria might be inoculated into the human host during the tick bite. The purpose of this study was to determine the potential infectivity of Midichloria bacteria for non-human animals exposed to the risk of tick bite.MethodsBlood from horses, cattle, sheep and dogs exposed to the risk of tick bite was included in this study. DNAs were extracted, and amplified using 16S ribosomal RNA primers conserved in the Midichloria genus. Furthermore, sera from dogs exposed to the risk of tick bite were analyzed in order to evaluate the presence of antibodies against the recombinant flagellar protein (rFliD) from M. mitochondrii using an ELISA test.ResultsHere we present two lines of evidence that support the possibility that bacteria from the genus Midichloria are inoculated into vertebrate hosts during a tick bite: (i) a direct evidence, i.e. the detection of circulating DNA from bacteria related with M. mitochondrii, in the blood of vertebrates exposed to tick parasitism; (ii) a further indirect evidence, i.e. the presence of antibodies against an antigen from M. mitochondrii in dogs exposed to the risk of tick bite. It is interesting to note that variability was detected in the Midichloria gene sequences recovered from positive animals, and that some of these sequences were identical to those generated from tick-associated Midichloria.ConclusionsBased on the results, and on the overall information so far published on the genus Midichloria, we suggest that these bacteria are likely to represent a novel group of vector-borne agents, with the potential of infecting mammalian hosts. Whether inoculation of Midichloria bacteria could cause a true infection and pathological alteration in mammalian hosts is still to be determined. Surely, results emphasize the relevance of Midichloria bacteria in investigations on tick immunology and tick-bite markers.

«candidatus Midichloria Mitochondrii»: A New Member of Order Rickettsiales, Endosymbiont of Ixodes Ricinus Tick

“…При выявлении «Candidatus M. mitochondrii» в слюнных железах I. ricinus бактерия содер-жит жгутик и, возможно, вертикально пере-дается позвоночным хозяевам [9]. Доказатель-ством инокулятивной передачи бактерий рода Midichloria во время присасывания I. ricinus может являться детекция 16S рРНК близ-кородственных «Candidatus M. mitochondrii» бактерий в крови позвоночных: косуль, ло-шадей, крупного рогатого скота, овец и со-бак [3,41]. Выявление в ИФА (ELISA) антител к рекомбинантному жгутиковому флагелли-ну (rFliD) «Candidatus M. mitochondrii» в сы-воротках крови человека и собак указывает на его попадание в организм млекопитающих [3,19].…”

“…Доказатель-ством инокулятивной передачи бактерий рода Midichloria во время присасывания I. ricinus может являться детекция 16S рРНК близ-кородственных «Candidatus M. mitochondrii» бактерий в крови позвоночных: косуль, ло-шадей, крупного рогатого скота, овец и со-бак [3,41]. Выявление в ИФА (ELISA) антител к рекомбинантному жгутиковому флагелли-ну (rFliD) «Candidatus M. mitochondrii» в сы-воротках крови человека и собак указывает на его попадание в организм млекопитающих [3,19]. Предполагается, что жгутик может играть активную роль в инвазии «Candidatus M. mitochondrii» в митохондрии клетки хо-зяина и сбрасываться впоследствии бактери-ей, внедрившейся в периплазму по аналогии с Bdellovibro bacteiovorus [30].…”

“…В свете имеющихся на сегодняшний день знаний о «Candidatus M. mitochondrii», бакте-рию следует рассматривать как пакет анти-генов, инокулированных в организм челове-ка и животных, после присасывания клеща I. ricinus [3]. «Candidatus M. mitochondrii» имеет гены, ко-дирующие поверхностные белки: фактор сбор-ки белка наружной мембраны BamA, предше-ственник поверхностного антигена; компо-ненты жгутика, включая крючок, филамент и базальное тело [38].…”

“…Возможность трансмиссии клещами пред-ставителей рода «Candidatus Midichloria» мле-копитающим продемонстрирована секвени-рованием семи вариантов последовательно-сти гена 16S рРНК в 26 (16,66%) пробах при исследовании в ПЦР образцов цельной крови 156 животных (лошадей, коров, овец и со-бак) с высоким риском присасывания клещей из различных регионов Италии [3]. Связь этих генотипов с иксодовыми клещами подтверж-дена их кластеризацией в филогенетическом древе с последовательностями изолятов, ранее генотипированных в иксодовых клещах.…”

Emerging Horizons for Tick-Borne Pathogens: From the ‘One Pathogen–one Disease’ Vision to the Pathobiome Paradigm

“…Use of molecular probes specific for this alphaproteobacteria have demonstrated their presence in almost 100% of I. ricinus females derived from natural populations [50], but also in other tick species [51]. Furthermore, M. mitochondri has recently been implicated as a potential vertebrate pathogen [52].…”