The ability of Sitophilus oryzae (Coleoptera, Curculionidae) to transmit Mycobacterium bovis: Morphology, cultural biochemical properties of the bacteria

Abstract

The problem of tuberculosis has been relevant for many years due to active spread of the infection pathogen around the globe, in particular in Ukraine. In this article, we determined the epizootic role of the rice weevil (Sitophilus oryzae (Linnaeus, 1763); Coleoptera, Curculionidae) in the spread of Mycobacterium bovis. We identified the effect of the beetle on properties of the pathogen, particularly the changes in morphology, cultural, biochemical, and biological properties after the bacteria had travelled through the body of the rice weevil. To achieve our objectives, we used the museum 100th passage of the virulent strain of M. bovis. We employed microscopic, cultural, biochemical, biological (infecting the biological model), pathoanatomic, histological methods, and PCR studies. The rice weevil is able to retain mycobacteria and release them into their environment for 30 days after becoming infected, with gradual decrease in the number of microbial cells. According to morphology and cultural properties, the pathogen we isolated in the experiment was identical to the initial culture. Enzymatic activity of the bacteria varied. The bacteria that had passed through the intestines of M. bovis were observed to have changes in the biochemical parameters which helped them to adapt to the new environment. We measured the effect of the rice weevil on pathogenicity of M. bovis, isolated directly from the beetle and from grain contaminated with the insects during the experiment. The practical importance of the study consists in expansion of our understanding of the ways M. bovis spreads, identification of effect the rice weevil has on mycobacteria. It also might help in the search for ways to interrupt the chain of tuberculosis transmission – prevention of spread of the disease to favourable areas. Проблема туберкульозу залишається актуальною протягом багатьох років у зв’язку з активним поширенням збудника інфекції у всьому світі, зокрема в Україні. У цій статті ми визначили епізоотичну роль рисового довгоносика (Sitophilus oryzae (Linnaeus, 1763); Coleoptera, Curculionidae) у поширенні Mycobacterium bovis. Ми визначили вплив жука на властивості збудника, зокрема зміни в морфології, культуральних, біохімічних та біологічних властивостях після того, як бактерії пройшли через тіло рисового довгоносика. Для досягнення поставлених цілей ми використали музейний 100-й пасаж вірулентного штаму M. bovis. Використовували мікроскопічні, культуральні, біохімічні, біологічні (зараження біологічної моделі), патологоанатомічні, гістологічні та ПЛР методи дослідження. Рисовий довгоносик здатний утримувати мікобактерії та виділяти їх у своє середовище протягом 30 днів після зараження з поступовим зменшенням кількості мікробних клітин. Виділений нами в експерименті збудник за морфологією та культуральними властивостями був ідентичний вихідній культурі. Ферментативна активність бактерій різноманітна. Бактерії, які пройшли через кишечник M. bovis, виявили зміни біохімічних параметрів, які допомогли їм адаптуватися до нового середовища. Ми вимірювали вплив рисового довгоносика на патогенність M. bovis, виділеного безпосередньо з жука та із зерна, зараженого комахами під час експерименту. Практичне значення дослідження полягає в розширенні уявлень про шляхи поширення M. bovis, виявленні впливу рисового довгоносика на мікобактерії. Це також може допомогти в пошуку шляхів переривання ланцюжка передачі туберкульозу – запобігання поширенню захворювання на сприятливі території.