Distribution, treatment outcome and genetic diversity of Leishmania species in military personnel from Colombia with cutaneous leishmaniasis
Academic Article
Antecedentes: La leishmaniasis es una de las enfermedades infecciosas más importantes que afectan al Ejército Nacional de Colombia debido al alto número de casos reportados y a la exposición a lo largo de las operaciones militares en zonas endémicas. El objetivo principal de este estudio fue estimar la distribución geográfica junto con la diversidad genética y el resultado del tratamiento de las especies de Leishmania en el personal militar colombiano. Métodos: Se tomaron muestras de lesiones cutáneas por frotis y aspirado en 136 pacientes con diagnóstico parasitológico de leishmaniasis cutánea (LC). Se extrajo el ADN, se amplificó el marcador nuclear proteína de choque térmico 70 (HSP70) por PCR y se secuenció. Las especies de Leishmania se identificaron mediante BLASTn. Se determinó la distribución geoespacial de los parásitos identificados en función del posible lugar de infección. Se construyó el árbol genético por máxima verosimilitud (ML), se estimaron los índices de diversidad (π, h) y se construyó la red de haplotipos bajo el algoritmo Templeton-Crandall-Sing para determinar las relaciones geográficas de las variantes genéticas de las especies de Leishmania que circulan en la población militar colombiana. Resultados: Las especies fueron identificadas en el 77,94% de las muestras, con predominio de L. braziliensis (65,09%), seguida de L. panamensis (31,13%), L. naiffi por primera vez reportada en Colombia en dos pacientes (1,89%) así como L. lindenbergi en un solo paciente (0,945%) con posible infección en el municipio de Miraflores, Guaviare y L. infantum en un solo paciente (0,945%) notificado con CL en el municipio de Tumaco, Nariño. El análisis filogenético fue consistente según bootstrap, mostrando cuatro clados fuertemente diferenciados. Conclusiones: La distribución geoespacial sugirió que L. braziliensis tiene una mayor abundancia, mientras que L. panamensis tiene una mayor dispersión. Se estimaron las relaciones filogenéticas de las especies de Leishmania en el personal militar colombiano con la confirmación de dos nuevas especies que circulan sin reporte previo en el país y una especie sin antecedentes de CL en el ejército colombiano. Se definió una importante diversidad genética de Leishmania braziliensis. Este estudio contribuye mediante el conocimiento de la epidemiología molecular a la transmisión de CL en Colombia.
Background: Leishmaniasis is one of the most important infectious diseases affecting the Colombian National Army due to the high number of reported cases and exposure throughout military operations in endemic areas. The main aim of this study was to estimate the geographical distribution along with the genetic diversity and treatment outcome of Leishmania species in Colombian military personnel. Methods: Skin lesion samples by smear and aspirate were collected in 136 patients having parasitological cutaneous leishmaniasis (CL) diagnosis. DNA was extracted, the nuclear marker heat shock protein 70 (HSP70) was amplified by PCR and sequenced. Leishmania species were identified by BLASTn. The geo-spatial distribution of the identified parasites was determined according to the possible site of infection. Gene tree was constructed by maximum likelihood (ML), diversity indices (π, h) were estimated and haplotype network was constructed under the Templeton-Crandall-Sing algorithm in order to determine the geographic relationships of the genetic variants of Leishmania species circulating in Colombian military population. Results: The species were identified in 77.94% of the samples, with a predominance of L. braziliensis (65.09%), followed by L. panamensis (31.13%), L. naiffi by the first time reported in Colombia in two patients (1.89%) as well as L. lindenbergi in a single patient (0.945%) with possible infection in the municipality of Miraflores, Guaviare and L. infantum in a single patient (0.945%) notified with CL in the municipality of Tumaco, Nariño. The phylogenetic analysis was consistent according to bootstrap, showing four strongly differentiated clades. Conclusions: The geo-spatial distribution suggested that L. braziliensis has a greater abundance, while L. panamensis has a greater dispersion. The phylogenetic relationships of Leishmania species in Colombian military personnel was estimated with the confirmation of two new species circulating without prior report in the country and a species with no background for CL in the Colombian army. A substantial genetic diversity of Leishmania braziliensis was defined. This study contributes through the understanding of the molecular epidemiology to the CL transmission in Colombia.
