Molecular Characterization of Borrelia Species as Causative Agents for Tick-Borne Relapsing Fever from Ixodidae and Argasidae in Palestine
Date
2025-01-09
Authors
Abbas Khader Hussin Masalma
عباس خضر حسين مسالمة
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Al-Quds University
Abstract
Introduction: Tick-Borne Relapsing Fever (TBRF) is primarily caused by several Borrelia species that are transmitted through the bites of ticks. It is mainly characterized by multiple recurrences of nonspecific signs and symptoms, including fever, headache, myalgia, arthralgia, and even some neurologic complications. These Borrelia species are mostly vectored by hard ticks like Rhipicephalus genus and soft ticks like Ornithodoros tholozani which is known as the main vector of B. persica in Palestine. However, Molecular based data on Borrelia species and their hosts in Palestine are very scarce as B. persica is the only Borrelia species that had been studied.Objectives: This study aimed to investigate the molecular epidemiology of Borrelia species in ectoparasite hard and soft ticks, collected from different animal hosts throughout Palestine.Methodology: Ticks samples were collected from different animal hosts residing in different districts through Palestine, all ticks were identified at the genus and species levels based on taxonomic keys. DNA extraction was carried out, then screening for the presence of Borrelial DNA was carried out by PCR targeting flagellin (fla B) gene. All positive samples were confirmed by 16sRNA – PCR. PCR products were loaded onto agarose gel for band detection at 250 bp for fla B and 523 bp for 16sRNA, positive samples were sequenced and analyzed for BLAST identification. Statistical analysis was carried out using IBM SPSS v27.0 software.
Results: Among all tick samples: 86% (n= 734) were identified as Ixodidae (hard ticks) and 14% (n= 117) were Argasidae (soft ticks). Overall, 76% of the identified hard ticks belonged to the genus Rhipicephalus (92% R. sanguineous and 5.5% R. Turanicus), 12% of Haemaphysalis ticks (80% H. parva and 20% H. adleri), 11% were Hyalomma ticks (84% H. dromedarri, 6% H. impeltatum, and 5% H. eagyptium). All collected soft ticks (n= 117) were identified as Ornithodoros tholozani. Out of 734 hard ticks, 2% (n= 13) were detected to be positive for Borrelia DNA by PCR. Sequence analysis revealed the presence of B. persica in 77% (n=10) of positive samples, while 15% (n=2) were B. turcicae, and 8% (n=1) was B. Lonestari. On the other hand, 9% of soft ticks (n=17) were found to harbor B.persica.Conclusions: Our results highlight the presence of Borrelia persica among hard ticks despite its’ usual presence among soft ticks, this could indicate an incidental acquisition or ecological overlaps. B. persica genotype was also observed in soft ticks. Notably, in Palestine, R. sanguineus is the major hard ticks which vector Borrelia species among hard ticks, while O. tholozani is the major one among soft ticks.
الحمى الانتكاسية المنقولة بالقراد(TBRF) تُسببها بشكل أساسي عدة أنواع من بكتيريا البوريليا (Borrelia) التي تنتقل عبر لدغات القراد. تتميز هذه الحمى بشكل رئيسي بتكرار ظهور علامات وأعراض غير محددة، بما في ذلك الحمى، الصداع، آلام العضلات (myalgia)، آلام المفاصل (arthralgia)، وأحياناً تؤدي لظهور بعض المضاعفات العصبية. تنتقل أنواع بكتيريا البوريليا Borrelia في الغالب عن طريق القراد الصلب مثل قراد ريبيسيفالوس Rhipicephalus، والقراد الناعم مثل أورنيثودوروس Ornithodoros، الذي يُعرف بأنه الناقل الرئيسي لبكتيريا البيرسيكا B. persica في فلسطين. من الملاحَظ أن البيانات الجزيئية الجينية المتعلقة بأنواع بكتيريا البوريليا Borrelia والحيوانات التي تحتضنها في فلسطين نادرة جدًا، مع ملاحظة أن بوريليا البيرسيكا B. persica تمت دراسته مسبقاً في فلسطين. أهداف الدراسة: هدفت هذه الدراسة إلى دراسة التوصيف الجزيئي لأنواع البوريليا Borrelia في القراد الصلب والناعم الذي يتطفل على بعض الحيوانات، حيث تم جمع هذا القراد من حيوانات مختلفة منتشرة في بعض المناطق الفلسطينية. المنهجية: تم جمع عينات القراد من حيوانات مختلفة تقيم في مناطق متعددة في فلسطين، وتم تحديد جميع عينات القراد على مستوى الجنس والنوع اعتماداً على معايير تصنيفية محددة مسبقاً. تم استخراج الحمض النووي (DNA) باستخدام إجراءات مخبرية خاصة. تم فحص وجود الحمض النووي لبكتيريا البوريليا Borrelia بواسطة تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) مستهدفًا جين flagellin (fla B). وتم تأكيد جميع العينات الإيجابية بواسطة تفاعل البلمرة المتسلسل لجين 16sRNA. تم تحميل منتجات PCR على الترحيل الكهربائي عبر الأجاروز للكشف عن الاشارة التشخيصية عند حجم 250 زوجًا قاعديًا لجين fla B و523 زوجًا قاعديًا لجين 16sRNA. تمت دراسة التسلسل الجيني للعينات الإيجابية وتحليلها لتحديد نوع البوريليا باستخدام البنك الجيني BLAST. وتم إجراء التحليل الإحصائي للنتائج باستخدام برنامج IBM SPSS v27.0. النتائج: من بين جميع عينات القراد والتي بلغت 851 عينة، تم تحديد 117 عينة (14%) من عائلة القراد الناعم (Argasidae). و734 عينة (86%) على أنها من عائلة القراد الصلب (Ixodidae) ، بشكل عام، كان 76% من القراد الصلب ينتمي إلى جنس ريبيسيفالوس Rhipicephalus (92% من نوع سانجوينوس R. sanguineus و5.5% من نوع تورانيكوس R. turanicus)، و12% ينتمي إلى قراد من مجموعة هيميفيساليس Haemaphysalis (80% من نوع بارفا H. parva و20% من نوع أدليري H. adleri)، و11% ينتمي إلى مجموعة قراد هيالوما Hyalomma (84% من نوع دروميداري H. dromedarii، و6% من نوع إمبيلتيتم H. impeltatum، و5% من نوع ايجيبتيوم H. aegyptium). أما جميع عينات القراد الناعم (117 عينة) فتم تحديدها على أنها من نوع أورنيثودوروس ثولوزاني Ornithodoros tholozani. من بين 734 عينة قراد صلب، تم الكشف عن الحمض النووي لبكتيريا البوريليا في 2% منها (يعادل 13 عينة) باستخدام تقنية PCR. وكشفت تحليلات التسلسل عن وجود بوريليا بيرسيكا B. persica في 77% (10 عينات) من العينات الإيجابية، بينما كانت 15% (عينة 2) بوريليا تورسيكا B. turcicae، و8% (عينة 1) بوريليا لونستاري B. lonestari. من جهة أخرى، تم العثور على 9% من القراد الناعم (17 عينة) تحتوي على بوريليا بيرسيكا B. persica. الاستنتاجات: تُبرز نتائجنا وجود بوريليا البيرسيكا Borrelia persica بين القراد الصلب، رغم وجودها المعتاد بين القراد الناعم، مما قد يشير إلى اكتساب عرضي أو تداخل بيئي. كما لوحظ النمط الجيني لـبوريليا بيرسيكا B. persica أيضًا في القراد الناعم. ومن الجدير بالذكر أن قراد من نوع ريبيسيفالوس سانجوينيوس R. sanguineus يُعد الناقل الرئيسي لأنواع البوريليا بين القراد الصلب في فلسطين، في حين أن قراد اورنيثودوروس ثولوزاني O. tholozani هو الناقل الرئيسي بين القراد الناعم.
الحمى الانتكاسية المنقولة بالقراد(TBRF) تُسببها بشكل أساسي عدة أنواع من بكتيريا البوريليا (Borrelia) التي تنتقل عبر لدغات القراد. تتميز هذه الحمى بشكل رئيسي بتكرار ظهور علامات وأعراض غير محددة، بما في ذلك الحمى، الصداع، آلام العضلات (myalgia)، آلام المفاصل (arthralgia)، وأحياناً تؤدي لظهور بعض المضاعفات العصبية. تنتقل أنواع بكتيريا البوريليا Borrelia في الغالب عن طريق القراد الصلب مثل قراد ريبيسيفالوس Rhipicephalus، والقراد الناعم مثل أورنيثودوروس Ornithodoros، الذي يُعرف بأنه الناقل الرئيسي لبكتيريا البيرسيكا B. persica في فلسطين. من الملاحَظ أن البيانات الجزيئية الجينية المتعلقة بأنواع بكتيريا البوريليا Borrelia والحيوانات التي تحتضنها في فلسطين نادرة جدًا، مع ملاحظة أن بوريليا البيرسيكا B. persica تمت دراسته مسبقاً في فلسطين. أهداف الدراسة: هدفت هذه الدراسة إلى دراسة التوصيف الجزيئي لأنواع البوريليا Borrelia في القراد الصلب والناعم الذي يتطفل على بعض الحيوانات، حيث تم جمع هذا القراد من حيوانات مختلفة منتشرة في بعض المناطق الفلسطينية. المنهجية: تم جمع عينات القراد من حيوانات مختلفة تقيم في مناطق متعددة في فلسطين، وتم تحديد جميع عينات القراد على مستوى الجنس والنوع اعتماداً على معايير تصنيفية محددة مسبقاً. تم استخراج الحمض النووي (DNA) باستخدام إجراءات مخبرية خاصة. تم فحص وجود الحمض النووي لبكتيريا البوريليا Borrelia بواسطة تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) مستهدفًا جين flagellin (fla B). وتم تأكيد جميع العينات الإيجابية بواسطة تفاعل البلمرة المتسلسل لجين 16sRNA. تم تحميل منتجات PCR على الترحيل الكهربائي عبر الأجاروز للكشف عن الاشارة التشخيصية عند حجم 250 زوجًا قاعديًا لجين fla B و523 زوجًا قاعديًا لجين 16sRNA. تمت دراسة التسلسل الجيني للعينات الإيجابية وتحليلها لتحديد نوع البوريليا باستخدام البنك الجيني BLAST. وتم إجراء التحليل الإحصائي للنتائج باستخدام برنامج IBM SPSS v27.0. النتائج: من بين جميع عينات القراد والتي بلغت 851 عينة، تم تحديد 117 عينة (14%) من عائلة القراد الناعم (Argasidae). و734 عينة (86%) على أنها من عائلة القراد الصلب (Ixodidae) ، بشكل عام، كان 76% من القراد الصلب ينتمي إلى جنس ريبيسيفالوس Rhipicephalus (92% من نوع سانجوينوس R. sanguineus و5.5% من نوع تورانيكوس R. turanicus)، و12% ينتمي إلى قراد من مجموعة هيميفيساليس Haemaphysalis (80% من نوع بارفا H. parva و20% من نوع أدليري H. adleri)، و11% ينتمي إلى مجموعة قراد هيالوما Hyalomma (84% من نوع دروميداري H. dromedarii، و6% من نوع إمبيلتيتم H. impeltatum، و5% من نوع ايجيبتيوم H. aegyptium). أما جميع عينات القراد الناعم (117 عينة) فتم تحديدها على أنها من نوع أورنيثودوروس ثولوزاني Ornithodoros tholozani. من بين 734 عينة قراد صلب، تم الكشف عن الحمض النووي لبكتيريا البوريليا في 2% منها (يعادل 13 عينة) باستخدام تقنية PCR. وكشفت تحليلات التسلسل عن وجود بوريليا بيرسيكا B. persica في 77% (10 عينات) من العينات الإيجابية، بينما كانت 15% (عينة 2) بوريليا تورسيكا B. turcicae، و8% (عينة 1) بوريليا لونستاري B. lonestari. من جهة أخرى، تم العثور على 9% من القراد الناعم (17 عينة) تحتوي على بوريليا بيرسيكا B. persica. الاستنتاجات: تُبرز نتائجنا وجود بوريليا البيرسيكا Borrelia persica بين القراد الصلب، رغم وجودها المعتاد بين القراد الناعم، مما قد يشير إلى اكتساب عرضي أو تداخل بيئي. كما لوحظ النمط الجيني لـبوريليا بيرسيكا B. persica أيضًا في القراد الناعم. ومن الجدير بالذكر أن قراد من نوع ريبيسيفالوس سانجوينيوس R. sanguineus يُعد الناقل الرئيسي لأنواع البوريليا بين القراد الصلب في فلسطين، في حين أن قراد اورنيثودوروس ثولوزاني O. tholozani هو الناقل الرئيسي بين القراد الناعم.
Description
Keywords
Citation
Masalma، Abbas Khader. (2025). Molecular Characterization of Borrelia Species as Causative Agents for Tick-Borne Relapsing Fever from Ixodidae and Argasidae in Palestine [رسالة ماجستير منشورة، جامعة القدس، فلسطين]. المستودع الرقمي لجامعة القدس.