Identification and genetic characterization of Sarcocystis arctica and Sarcocystis lutrae in red foxes (Vulpes vulpes) from Baltic States and Spain

Abstract

FUNDAMENTOS: Típicamente, los carnívoros sirven como huéspedes definitivos para los parásitos de Sarcocystis spp.; actualmente, se está dilucidando su papel como huéspedes intermedios. El presente estudio tiene por objeto identificar y caracterizar molecularmente los quistes de Sarcocystis detectados en el músculo estriado de los zorros rojos de diferentes poblaciones de Letonia, Lituania y España.

MÉTODOS: Se examinaron muestras de músculo de 411 zorros rojos (Vulpes vulpes) y 269 perros mapaches (Nyctereutes procyonoides) de Letonia, 41 zorros rojos de Lituania y 22 zorros rojos de España para detectar la presencia de sarcocistos de Sarcocystis mediante microscopía óptica (LM). Se identificaron las especies de Sarcocystis spp. mediante técnicas de microscopía electrónica de transmisión (MET) y de biología molecular.

RESULTADOS: Se detectaron quistes de Sarcocystis en 11/411 (2,7%) de Letonia, 3/41 (7,3%) de Lituania, y 6/22 (27,3%) de zorros rojos españoles, sin embargo, no se observaron quistes en los músculos de los perros mapaches. Basándose en las secuencias LM, TEM, 18S rDNA, 28S rDNA, ITS1, cox1 y rpoB, se identificaron quistes de Sarcocystis arctica y Sarcocystis lutrae en los músculos de los zorros rojos de Letonia y Lituania, mientras que en España sólo se detectó S. arctica. Las secuencias 18S rDNA, 28S rDNA e ITS1 de los 21 aislamientos de S. arctica de Letonia, Lituania y España fueron idénticas. Por el contrario, dos y cuatro haplotipos fueron determinado sobre la base de las secuencias de mtADN cox1 y rpoB del apicoplasto, respectivamente. No se detectaron polimorfismos entre los dos aislamientos de S. lutrae de Letonia y Lituania. Sobre la base de los resultados filogenéticos, S. arctica y S. lutrae estaban más estrechamente relacionados con Sarcocystis spp. utilizando mamíferos depredadores como huéspedes intermedios y con las especies de Sarcocystis con un ciclo vital de aves.

CONCLUSIONES: Basado en el conocimiento actual, el zorro rojo y el zorro ártico (Vulpes lagopus) podrían actuar como huéspedes intermedios para las mismas dos especies de Sarcocystis. Los resultados moleculares sugieren la existencia de dos linajes genéticos de S. arctica, y tal divergencia se basa en su distribución geográfica pero no en sus especies huéspedes intermedias.

BACKGROUND: Typically, carnivores serve as definitive hosts for Sarcocystis spp. parasites; currently, their role as intermediate hosts is being elucidated. The present study aimed to identify and molecularly characterize Sarcocystis cysts detected in striated muscle of red foxes from different populations in Latvia, Lithuania and Spain.

METHODS: Muscle samples from 411 red foxes (Vulpes vulpes) and 269 racoon dogs (Nyctereutes procyonoides) from Latvia, 41 red foxes from Lithuania and 22 red foxes from Spain were examined for the presence of Sarcocystis sarcocysts by light microscopy (LM). Sarcocystis spp. were identified by transmission electron microscopy (TEM) and molecular biology techniques.

RESULTS: Sarcocystis cysts were detected in 11/411 (2.7%) Latvian, 3/41 (7.3%) Lithuanian, and 6/22 (27.3%) Spanish red foxes, however, cysts were not observed in the muscles of racoon dogs. Based on LM, TEM, 18S rDNA, 28S rDNA, ITS1, cox1 and rpoB sequences, Sarcocystis arctica and Sarcocystis lutrae cysts were identified in red fox muscles from Latvia and Lithuania, whereas only S. arctica was detected in Spain. The 18S rDNA, 28S rDNA and ITS1 sequences from the 21 isolates of S. arctica from Latvia, Lithuania and Spain were identical. By contrast, two and four haplotypes were determined based on mtDNA cox1 and apicoplast rpoB sequences, respectively. Polymorphisms were not detected between the two isolates of S. lutrae from Latvia and Lithuania. Based on phylogenetic results, S. arctica and S. lutrae were most closely related to Sarcocystis spp. using predatory mammals as intermediate hosts and to Sarcocystis species with a bird-bird life-cycle.

CONCLUSIONS: Based on current knowledge, the red fox and Arctic fox (Vulpes lagopus) could act as intermediate host for the same two Sarcocystis species. Molecular results suggest the existence of two genetic lineages of S. arctica, and such divergence relies on its geographical distribution but not on their intermediate host species.