Phylogenetic analysis of the spirochetes Borrelia parkeri and Borrelia turicatae and the potential for tick-borne relapsing fever in Florida

佛罗里达州伯氏疏螺旋体和伯氏疏螺旋体的系统发育分析以及蜱传回归热的可能性

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作者:Tom G Schwan, Sandra J Raffel, Merry E Schrumpf, Paul F Policastro, Julie A Rawlings, Robert S Lane, Edward B Breitschwerdt, Stephen F Porcella

Abstract

Isolates of Borrelia turicatae, Borrelia parkeri, and the Florida canine borrelia (FCB) were examined to further phylogenetically characterize the identities of these spirochetes in the United States. DNA sequences of four chromosomal loci (the 16S rRNA gene, flaB, gyrB, and glpQ) were determined for eight isolates of B. turicatae and six isolates of B. parkeri, which grouped the spirochetes into two distinct but closely related taxa (>98% sequence identity) separate from Borrelia hermsii. The FCB was clearly separated with the group identified as B. turicatae, confirming this bacterium as a relapsing fever spirochete. Therefore, the potential for tick-borne relapsing fever in humans and other animals exists in Florida and future efforts are needed to determine the enzootic hosts and distribution of this spirochete in the southeastern United States. Analysis of plasmids demonstrated both linear and circular forms in B. turicatae but only linear plasmids in B. parkeri, which should be of interest to investigators concerned with plasmid diversity and evolution within this group of spirochetes.

文献解析

1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  Phylogenetic analysis of the spirochetes Borrelia parkeri and Borrelia turicatae and the potential for tick-borne relapsing fever in Florida  
  Tom G Schwan 等,Journal of Clinical Microbiology,2005-08(IF≈6.1,ASM 旗舰期刊)。  

 

  研究领域与背景  
  蜱传回归热(TBRF)是由螺旋体属 Borrelia 引起的急性发热性疾病。美国西南部以 B. hermsii 为主,而东南部特别是佛罗里达州的螺旋体种类、宿主动物及人群暴露风险长期不明。  

 

  研究动机  
  利用多基因系统发育+质粒谱学厘清佛罗里达犬源螺旋体(FCB)与 B. parkeri、B. turicatae 的遗传关系,并评估当地 TBRF 公共卫生风险。

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  佛罗里达州是否存在与 B. parkeri / B. turicatae 密切关联的回归热螺旋体?其系统发育定位及质粒结构如何?  

 

  假设  
  FCB 与 B. turicatae 聚为一支;当地蜱-宿主循环具备 TBRF 暴发潜能。

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  横断面分子流行病学调查。  

 

  关键技术  
  – 样本:8 株 B. turicatae、6 株 B. parkeri、2 株 FCB(犬血液)。  
  – 基因座:16S rRNA、flaB、gyrB、glpQ PCR-Sanger 测序。  
  – 系统发育:最大似然法+Bootstrap 1000 次。  
  – 质粒:脉冲场电泳+Southern blot 区分线/环状。  

 

  创新方法  
  首次将 glpQ 纳入东南螺旋体系统发育分析,并比较质粒形态差异。

 

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• 所有佛罗里达螺旋体与 B. turicatae 聚为一支(>98 % 同源性),与 B. hermsii 明显分离。  
• 佛罗里达犬源螺旋体被正式归类为 B. turicatae,证实当地存在 TBRF 病原。  
• B. turicatae 同时携带线状和环状质粒,而 B. parkeri 仅携带线状质粒。  

 

数据验证  
重复测序+外群验证,Bootstrap 值>95 %;质粒形态经不同电泳条件确认。

 

局限性  
样本量有限(n=16);未进行当地蜱/啮齿动物现场调查;缺乏人群血清学数据。

 

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
提出“东南蜱-啮齿动物-犬”循环模型:  
B. turicatae 通过 Ornithodoros 软蜱维持,犬为偶然宿主,提示佛罗里达具备 TBRF 暴发潜能。

 

6. 创新点与学术贡献  
  理论创新  
  将 FCB 正式并入 B. turicatae 系统发育树,扩展了东南 TBRF 病原谱。  

 

  技术贡献  
  多基因+质粒谱联合鉴定策略可推广至其他新兴螺旋体监测。  

 

  实际价值  
  为佛罗里达及邻近州制定蜱传疾病监测指南;推动当地公共卫生部门开展蜱-宿主调查与人群血清学筛查。

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