Epidemiologia molecular, filogenia e filogeografia do Infectious bronchitis virus em um panorama global

Abstract

A criação de aves em sistemas industrializados vem adquirindo, mundialmente, características que envolvem uma elevada densidade animal, o que, consequentemente, leva ao surgimento de condições epidemiológicas capazes de predisporem ao aparecimento de problemas sanitários. Diante deste contexto, aumenta-se a preocupação com as doenças infecciosas, dentre elas, a Bronquite Infecciosa das Galinhas (BIG), cujo agente etiológico é o Infectious bronchitis virus (IBV). O presente estudo teve como objetivo reconstruir a epidemiologia molecular do IBV, por meio de análises filogenéticas e filogeográficas dos genes estruturais N e S1, para estudo da evolução viral. Estas informações são importantes para estabelecer um padrão de dispersão em um contexto histórico geográfico, entender eventos biológicos no passado relacionados à dinâmica populacional e ajudar no desenvolvimento de estratégias efetivas de controle do IBV. Para isso, foram montados dois bancos de dados com sequências moleculares completas e parciais dos genes N e S1 obtidos no GenBank. O primeiro banco de dados (IBV1) contemplou sequências completas de S1 (N=256) e N (N=154) e o segundo banco de dados (IBV2) foi montado com sequências parciais de S1 (N=390) e N (N=173). Importantes parâmetros para estudo da evolução viral foram analisados nesse trabalho para os genes S1 e N do IBV, incluindo estimativas de eventos de recombinação, taxa de mutação, pressão de seleção, dinâmica populacional e dispersão espacial. Os resultados apontam que, na ausência de uma elevada taxa de mutação e pelo fato da seleção purificadora ser a principal forma de seleção natural no IBV, o processo de recombinação tem um papel fundamental na evolução do IBV. As análises de dinâmica populacional sugerem que, até meados da década de 2000, os diferentes programas de vacinação, juntamente com os métodos de biosseguridade, foram eficazes para controlar o crescimento do tamanho efetivo populacional do IBV. Contudo, a partir de 2007, o aumento da população de variantes do IBV, pode indicar que os protocolos vacinais, usados no presente, não estão sendo mais eficazes. Os resultados das análises de dispersão viral do gene S1 e N foram analisados de forma conjunta, a fim de reconstruir um padrão de dispersão do IBV ao longo de sua história evolutiva. O ponto de origem de todas as cepas atuais do IBV foi a China que, após dispersão local, disseminou para os Estados Unidos e, por conseguinte, se dispersou para diferentes países e continentes até alcançar a ampla distribuição mundial encontrada nos dias atuais. Os principais centros de dispersão atuais do IBV foram a China, Estados Unidos, Brasil, Taiwan e Europa.

The intensification of poultry in industrial systems has acquired, worldwide, features that involve a high stock density, which, consequently, leads to the emergence of epidemiological conditions that may predispose to the appearance of health problems. Given this context, the concern with infectious diseases increases, among the diseases is the Avian Infectious Bronchitis (IB), whose etiologic agent is the Infectious bronchitis virus (IBV). This study aimed to reconstruct the molecular epidemiology of IBV through phylogenetic and phylogeographic analyzes of structural genes N and S1, to the study of viral evolution. These pieces of information are important to establish a pattern of dispersion in a geographical historical context, to understand biological events in the past related to population dynamics and to help develop effective strategies for control of IBV. To establish a better outlook for discussion of IBV molecular epidemiology, there were created two databases with complete and partial molecular sequences of genes N and S1 obtained from GenBank. The first database (IBV1) considered complete sequences of the S1 (N = 256) subunit and of the N (N = 154) gene of IBV. To increase the extension of countries from which sequences are available, a second database (IBV2) was created with partial sequences of the S1 (N = 390) gene and the N (N = 173) gene. Important parameters for the study of viral evolution were analyzed in this work for the S1 and N genes of the IBV, including estimates of recombination events, mutation rate, selection pressure, population dynamics and spatial dispersion. The results show that, in the absence of a high mutation rate and because of the purifying selection to be the main form of natural selection in IBV, the recombination process plays a key role in the evolution of IBV. The analysis of population dynamics suggest that, until the mid-2000s, the different vaccination programs, along with the biosecurity methods have been effective in controlling the growth of effective population size of the IBV. However, since 2007, the increase in the population of IBV variants may indicate that the vaccine protocols, used in the present, have not been effective anymore. The results of analyzes of the viral spread of the gene S1 and N were analyzed together, in order to reconstruct a pattern of the IBV dispersion along its evolutionary history. The point of origin of all current strains of IBV was China, which after local dispersion spread to the United States of America and thus dispersed to different countries and continents until reaching the worldwide distribution found today. The current main scattering centers of the IBV were China, the United States, Brazil, Taiwan and Europe.