Application of a polymerase chain reaction test for the detection of Brucella canis from clinical samples of canines and humans

  • Miryan M Sánchez-Jiménez Universidad de Antioquia - Medellín
  • Luisa F Ortiz-Román
  • Laura L Castrillón-Salazar
  • Carlos A Giraldo-Echeverri
  • Martha Olivera-Angel

Abstract

Summary

Background: laboratory diagnosis of canine brucellosis includes serological and bacteriological tests; the blood culture is considered the gold standard, but it presents issues of sensitivity and delay in results. Therefore, the polymerase chain reaction (PCR) could be useful to detect low amounts of bacterial DNA from clinical samples and provide results within hours. Objective: to evaluate the sensitivity and specificity of PCR for the detection of Brucella canis in whole blood samples. Methods: blood samples from 499 dogs from kennels in two Colombian regions and 91 co-inhabiting humans were used. The 2-mercaptoethanol rapid slide agglutination test (2ME-RSAT) from serum and blood culture and PCR tests from whole blood were performed on all samples. Bayes theorem was used to establish the sensitivity and specificity of the PCR test compared with the other tests performed. Results: 9.9% of the evaluated co-inhabiting humans yielded positive serological results and 0% were positive by PCR or blood culture tests. 10.8% of dog samples were positive by blood culture, 19% were positive by PCR and 13% were positive by 2ME-RSAT.  7% of the samples were positive by all tests. Compared with blood culture, PCR had a sensitivity of 92.6% and a specificity of 90% for canine samples. Compared with 2ME-RSAT, it had a sensitivity of 77.4% and a specificity of 89.2%. When PCR and 2ME-RSAT results were compared with blood culture, a higher number of positive samples were retrieved than when results of only individual tests were applied. Conclusions: PCR is useful to detect B. canis in clinical samples; however, it is preferable to include the 2ME-RSAT test, as this improves the accuracy of the diagnosis. The PCR results are obtained within 24 to 48 hours and do not require the presence of whole bacterial cells to detect DNA. 

Key words: canine brucellosis, diagnosis, kennels, zoonoses.


Resumen

Antecedentes: el diagnóstico de laboratorio de brucelosis canina incluye pruebas serológicas y bacteriológicas. El hemocultivo se considera el estándar de oro, pero tiene problemas de sensibilidad y tiempo de entrega de los resultados. Por eso, la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) podría ser útil para detectar pequeñas cantidades de ADN bacteriano de muestras clínicas y proporcionar resultados en horas. Objetivo: evaluar la sensibilidad y especificidad de una PCR para la detección de Brucella canis, en muestras de sangre total de 499 perros de perreras y 91 humanos cohabitantes de dos regiones de Colombia. Métodos: se realizaron pruebas de aglutinación rápida en placa con 2-mercaptoetanol (2ME-PARP) a partir de suero, PCR  y hemocultivo a partir de sangre total. El teorema de Bayes se utilizó para establecer la sensibilidad y especificidad de la prueba de PCR respecto a las demás. Resultados: 9,9% de los humanos cohabitantes evaluados resultaron positivos para la prueba serológica, y el 0% fue positivo para PCR o hemocultivo. 10,8% de las muestras de perros fueron positivas para hemocultivo, 19% fueron positivas para PCR y 13% eran 2ME-PARP positivo. 7% de las muestras fueron positivas para todos los ensayos. En las muestras caninas, la PCR tuvo una sensibilidad del 92,6% y una especificidad del 90% en comparación con el hemocultivo. En comparación con 2ME-PARP, tuvo una sensibilidad del 77,4% y una especificidad del 89,2%. Cuando se compararon los resultados de la PCR y 2ME-PARP con el hemocultivo, un mayor número de muestras positivas fueron obtenidas que usando los resultados de cada una. Conclusiones: la PCR es útil para detectar B.canis en muestras clínicas, sin embargo, es recomendable incluir la prueba de 2ME-PARP, lo que mejora la exactitud del diagnóstico, se obtienen los resultados en 24 ó 48 horas y no requieren la presencia de células bacterianas completas para detectar ADN.

Palabras clave: brucelosis canina, diagnóstico, criaderos, zoonosis.


Resumo

Antecedentes: o diagnóstico laboratorial da brucelose canina inclui testes sorológicos e bacteriológicos. O padrão ouro é a cultura de sangue, mas tem problemas com a sensibilidade e o tempo de entrega dos resultados. Por conseguinte, a reação em cadeia da polimerase (PCR), pode ser útil para detectar pequenas quantidades de ADN bacteriano diretamente a partir de amostras clínicas e fornecem resultados em 24 horas. Objetivo: para avaliar a sensibilidade e a especificidade da PCR para a detecção de Brucella canis em amostras de sangue total de 499 caninos provenientes de canis e 91 seres humanos em contato com estes cães em duas regiões da Colômbia. Métodos: foram realizados testes de aglutinação rápida em placa com 2-mercaptoetanol (2ME-PARP) a partir de soro, PCR y hemocultura a partir de sangue total. O teorema de Bayes utilizou-se para estabelecer a sensibilidade e especificidade da PCR em relação aos outros.  Resultados: 9,9% (9) dos humanos avaliados resultaram positivos na prova sorológica, 100% foram negativos por PCR e hemocultura. 10.8% (54) das amostras de cães foram positivas na hemocultura, 19% (95) foram positivas na PCR e 13% (65) foram positivas no teste 2ME-PARP. 7% (35) das amostras foram positivas para todos os testes. Nas amostras caninas, a PCR teve sensibilidade do 92.6% e uma especificidade de 90% em comparação com a hemocultura. Em comparação com 2ME-PARP, teve uma sensibilidade de 77.4% e uma especificidade de 82.2%. Quando foram comparados os resultados da PCR e 2-ME-PARP com a hemocultura, um maior número de amostras positivas foram obtidas que quando foram usados os resultados de cada uma.  Conclusões: a PCR é útil para detectar B. canis em amostras clínicas, porém, é recomendável incluir o teste de 2ME-PARP, para melhorar a acurácia do diagnóstico. Os resultados obtém-se em 24-48 horas e não requerem a presença de células bacterianas completas para detectar ADN.

Palavras chave: Brucelose canina, canil, diagnóstico, zoonoses.

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Published
2014-01-27
Section
Original research articles