Date of Award

11-2021

Document Type

Dissertation

Degree Name

Doctor of Philosophy (PhD)

Department

Animal Science

First Advisor

Mohammad Ali Al-Deeb

Second Advisor

Sabir Bin Muzaffar

Abstract

Ticks are important vectors of an array of viral, bacterial, and protozoan pathogens resulting in a wide range of animal and human diseases in the Middle East and North Africa (MENA). In this study, ticks were collected from camels, cows, sheep, and goats in Abu Dhabi, Dubai, and Sharjah in the United Arab Emirates (UAE). The objectives of the study were to (1) identify tick species of livestock through taxonomic keys and using molecular markers, and determine their prevalence and distribution in the UAE, (2) assess Hyalomma dromedarii seasonal population fluctuation over a year under common camel breeding and management practices, (3) determine bacterial communities’ composition and diversity in camel tick, H. dromedarii using Next-Generation Sequencing, and (4) detect tick-borne microbes and their prevalence in Hyalomma ticks collected from livestock. In the UAE, information on the ticks on camels and other livestock is limited, which is essential for designing and instigating effective tick control strategies in the country. In this study, four aspects of ticks and tick-borne diseases of livestock have been investigated in the UAE. First, four tick species, H. dromedarii, Hyalomma anatolicum, Amblyomma lepidum, and Rhipicephalus sanguineus were identified from livestock including camel, cow, sheep, and goat. These tick species were morphologically identified by using taxonomic keys and confirmed through molecular characterization. This study provided the first DNA molecular record of H. anatolicum, A. lepidum, and R. sanguineus from the UAE. Second, the population fluctuation of H. dromedarii was evaluated over one year. Ticks were collected monthly from camels in Al-Ain, UAE, over 12 months (March 2019 to February 2020). Further, H. dromedarii sex ratio was calculated and parasitological indicators were measured. Results showed that the infestation prevalence was very high (94.33%) during the whole study period. The maximum infestation intensity occurred in June, while the minimum occurred in November. Overall, H. dromedarii ticks were found on camels during the entire year despite monthly applications of an acaricide. Third, the composition and diversity of bacterial communities associated with H. dromedarii collected from camels in Al-Ain, UAE, were determined. A total of 100 partially engorged female ticks were taken from tick samples and subjected to DNA extraction and Next-Generation Sequencing. The 16S rRNA gene was amplified from genomic DNA and sequenced using the Illumina MiSeq platform to reveal the bacterial communities. Principal Coordinates Analysis (PCoA) was conducted to determine patterns of diversity in bacterial communities. Twenty-five bacterial families with high relative abundance were identified. Francisellaceae and Enterobacteriaceae coexisted in H. dromedarii. The dominant bacterial genus was Francisella. Fourth, the presence and prevalence of tick-borne Francisella sp., Rickettsia sp., and piroplasmids were determined in Hyalomma ticks infesting livestock. A total of 562 tick samples were collected from camels, cows, sheep, and goats from 24 locations. DNA was extracted from ticks and Polymerase Chain Reactions (PCRs) were performed. Hyalomma dromedarii ticks collected from camels were infected with Francisella-Like Endosymbionts (FLE) (5.81%) and Candidatus Rickettsia andeanae (1.36%). Hyalomma anatolicum ticks collected from cows were found positive with Theileria annulata (4.55%) whereas H. anatolicum ticks collected from goats were positive with Theileria ovis (10%). Theileria ovis was detected for the first time in the UAE. Therefore, further investigations on tick species and tick-borne microbes are required to understand ticks’ biology, ecology, and microbes’ interaction and their role in tick-borne diseases epidemiology in the UAE.

Comments

تعتبر القراد ناقلات مهمة لمجموعة من مسببات الأمراض الفيروسية والبكتيرية والأولية التي تؤدي إلى مجموعة واسعة من الأمراض الحيوانية والبشرية في منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا. في هذه الدراسة، جمعت القراد من الإبل والأبقار والأغنام والماعز في أبو ظبي ودبي والشارقة في الإمارات العربية المتحدة. أهداف الدراسة هي ( 1 ) تحديد أنواع القراد من الماشية من خلال مفاتيح التصنيف واستخدام الواسمات الجزيئية، وتحديد مدى انتشارها وتوزيعها في الإمارات العربية المتحدة، ( 2 ) تقييم تذبذب عشائر قراد الابل من خلال تقييم التغيرات في مرحل الحياة ونسبة الجنس خلال 12 شهرًا، وقياس المؤشرات الطفيلية لإصابة H. dromedarii ، ( 3 ) تحديد تكوين المجتمعات البكتيرية وتنوعها في قراد الإبل، H. dromedarii باستخدام تسلسل الجيل التالي، و (4 ) اكتشاف الميكروبات التي تنقلها القراد وانتشارها في قراد Hyalomma الذي تم جمعه من الماشية. عالميا تم إنشاء سجل تصنيفي ل 55 نوعًا من القراد التي تصيب الماشية تمثل الأجناس الثمانية التالية: Ornithodoros و Otobius و Amblyomma و Dermacentor و Haemaphysalis و Hyalomma و Ixodes و Rhipicephalus. في الإمارات العربية المتحدة، المعلومات عن القراد على الإبل وغيرها من المواشي محدودة، وهو أمر ضروري لتصميم وتحفيز استراتيجيات مكافحة فعالة في الدولة. حتى الآن، تم إجراء القليل من الدراسات حول القراد والكائنات الحية الدقيقة التي تنقلها القراد وانتشارها في الإمارات العربية المتحدة. في هذه الدراسة، تم التحقيق في أربعة جوانب من القراد والأمراض التي تنقلها القراد للماشية في الإمارات العربية المتحدة. أولاً، حددت أربعة أنواع من القراد، Hyalomma و dromedarii و Hyalomma anatolicum و Amblyomma lepidum و Rhipicephalus sanguineus على الماشية بما في ذلك الجمال والبقر والأغنام والماعز من الإمارات العربية المتحدة. تم تحديد أنواع القراد هذه شكليًا باستخدام مفاتيح التصنيف وتم إجراء التوصيف الجزيئي لاحقًا باستخدام أدوات جزيئية مختلفة. قدمت هذه الدراسة أول سجل جزيئي DNA لـ H. anatolicum و A. lepidum و R. sanguineus من الإمارات العربية المتحدة. ثانيًا، قمت بتقييم التقلبات السكانية لـ dromedarii . H على مدى عام واحد في ظل ممارسات تربية وإدارة الإبل الشائعة في منطقة الدراسة. علاوة على ذلك، قمت بحساب نسبة جنسdromedarii H خلال 12 شهرًا وقمت بقياس المؤشرات الطفيلية لإصابتها. لقد أجريت عمليات تعداد بصرية شهرية في الموقع وقمت بجمعها من الإبل في مدينة العين، الإمارات العربية المتحدة، على مدار 12 شهرًا )مارس 2019 إلى فبراير 2020 (. أظهرت نتائجي أن انتشار الإصابة كان مرتفعا للغاية خلال فترة الدراسة بأكملها بمتوسط 94.33 %. حدثت أقصى شدة للغزو في يونيو، بينما حدث الحد الأدنى في نوفمبر. بشكل عام، تم العثور على قرادH. dromedarii على الإبل خلال العام بأكمله على الرغم من المعاملات الشهرية بمبيد القراد. ثالثًا، حددت تكوين وتنوع المجتمعات البكتيرية المرتبطة ب H. dromedarii التي تم جمعها من الإبل في مدينة العين، الإمارات العربية المتحدة، خلال الدراسة الجينومية. تم أخذ ما مجموعه 100 أنثى قراد محتقنة جزئيًا من عينات القراد التي تم جمعها من الإبل وخضعت لاستخراج الحمض النووي وتسلسل الجيل التالي. تم تضخيم جين الرنا الريباسي S16 من الحمض النووي الجيني وتسلسله باستخدام منصة Illumina MiSeq للكشف عن المجتمعات البكتيرية. تم إجراء تحليل الإحداثيات الرئيسية ( PCoA ) لتحديد أنماط التنوع في المجتمعات البكتيرية. تم تحديد خمسة وعشرين عائلة بكتيرية ذات وفرة نسبية عالية. تتعايش الفرنسيسيلاسية والمعوية في بكتيريا H. dromedarii رابعًا، حددت وجود وانتشار الفرنسيسيلاsp . و Rickettsia sp و piroplasmids التي تنقلها القراد في القراد الذي يصيب الماشية، وقمت بتقدير معدلات الإصابة بها باستخدام مناهج مختلفة تعتمد على تفاعل البوليميراز المتسلسل. تم جمع إجمالي 562 عينة من القراد من الإبل والأبقار والأغنام والماعز في إمارات أبو ظبي ودبي والشارقة من 24 موقعًا. تم استخراج الحمض النووي من القراد وأجري PCRs . كان قراد Hyalomma dromedarii الذي تم جمعه من الإبل مصابًا بالمعايشات الداخلية الشبيهة بفرنسيسيلا ( 5.81 % ) و Candidatus Rickettsia andeanae ( 1.36 %) تم العثور على قراد . anatolicum Hyalomma الذي تم جمعه من الأبقار موجبًا مع Theileria annulate ( ( 4.55 % بينما كان H. anatolicum الذي تم جمعه من الماعز موجبًا مع Theileria ovis ( 10 %) . تم اكتشاف Theileria ovis لأول مرة من الإمارات العربية المتحدة. لذلك، يلزم إجراء مزيد من التحقيقات حول أنواع القراد والميكروبات التي تنقلها القراد لفهم بيولوجيا القراد، والبيئة ، وتفاعل الميكروبات ودورها في وبائيات الأمراض التي تنقلها القراد في الإمارات العربية المتحدة.

Download

Share

COinS