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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE MEDICINA VETERINARIA Y ZOOTECNIA DETERMINACIÓN DE LA PRESENCIA DEL RANAVIRUS TIPO 3 EN CUATRO POBLACIONES DE ANFIBIOS (Lithobates Montezumae) EN MÉXICO TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE MÉDICO VETERINARIO ZOOTECNISTA PRESENTA VÁZQUEZ BUCHELI JORGE ENRIQUE Asesores: MVZ Estela Teresita Méndez Olvera M en C, Biol. Larisa Adriana Chávez Soriano México, D. F. 2012 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. [II] Agradecimientos Deseo agradecerle a la Universidad Nacional Autónoma de México y a la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia. A las que debo toda mi formación. Al Laboratorio de microbiología agropecuaria de la Universidad Autónoma Metropolitana unidad Xochimilco y al proyecto PAPIIT No. IN222307 por proporcionarme los recursos para realizar mi tesis A la Colección Nacional de Anfibios y Reptiles y al Dr. Victor Hugo Reynoso por proporcionar las muestras de Lithobates montezumae necesarias para la elaboración de mi Tesis. Al Dr. Daniel Martínez Gómez y a la MVZ Estela Teresita Méndez Olvera por darme la oportunidad de trabajar con ustedes, por su paciencia, comprensión, consejo y apoyo. A la M en C, Biol. Larisa Adriana Chávez Soriano por su atención y asesoramiento. Por último, quiero agradecer a todas las personas que dedicaron parte de su tiempo para mejorar mi documento de tesis, especialmente a la Dra. Gisela Martínez Romero, al Dr. Joaquín Vázquez Paredes y a todo el personal de Genética Molecular de la FMVZ. [III] Dedicatoria A mis padres: Por su amor incondicional, comprensión y apoyo. Por acompañarme en mis éxitos y nunca abandonarme en mis fracasos. No hubiera logrado nada sin ustedes. A mi hermana: Por ser una gran amiga y defenderme con capa y espada siempre que te he necesitado. Te quiero mucho. A Emilio, Manuel, Luismi, Javier, Nancy, Paulina, Victoria y a todos mis amigos que por falta de memoria no mencioné. Por esos grandes e inolvidables momentos que hemos pasado juntos, por soportar mis quejas y brindarme siempre su apoyo y consejo. [IV] Contenido Página RESUMEN………………………………………………………………1 INTRODUCCIÓN……………………………………………………….2 JUSTIFICACIÓN……………………………………………………….19 HIPOTESIS……………………………………………………………..19 OBJETIVOS…………………………………………………………….19 MATERIALES Y MÉTODOS………………………………………….21 RESULTADOS………………………………………………………….28 DISCUSIÓN……………………………………………………………..38 CONCLUSIONES………………………………………………...…….46 PERSPECTIVAS……………………………………………………….46 BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………...47 1 RESUMEN VAZQUEZ BUCHELI JORGE ENRIQUE. Determinación de la presencia del ranavirus tipo 3 en cuatro poblaciones de anfibios (Lithobates montezumae) en México (bajo la dirección de: M en C, MVZ Estela Teresita Méndez Olvera y M en C, Biol. Larisa Adriana Chávez Soriano). El objetivo de este trabajo fue amplificar la MCP del Ranavirus tipo 3 (FV-3) en muestras de tejido de Ranas Moctezuma pertenecientes a la Colección Nacional de Anfibios y Reptiles (CNAR), del Instituto de Biología de la UNAM, al observar lesiones sugestivas a FV-3 en cortes histológicos y empleando la técnica de Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) para detectar ácidos nucleicos virales. El estudio se realizó en 30 muestras de diferentes tejidos de Rana Moctezuma (Lithobates montezumae) obtenidas del CNAR. En el estudio histopatológico, 18 muestras mostraron lesiones sugerentes a FV-3 y 12 sin lesiones. La técnica de PCR, no amplificó en ninguna muestra a la proteína mayor de la cápside del virus. 2 INTRODUCCIÓN Antecedentes El estudio de la distribución de los agentes patógenos es muy importante, ya que algunos de estos pueden producir un serio declive de individuos en la población afectando con ello su viabilidad. 1-4 Las poblaciones de anfibios, a lo largo de los últimos 20 años han sido afectadas gravemente a nivel mundial por diferentes causas como: la contaminación, la reducción y destrucción del hábitat, la introducción de depredadores, entre otras, causando la extinción masiva de diferentes especies de anfibios. Otra causa de extinción, son los agentes infecciosos que podrían ser el principal motivo del decremento de poblaciones silvestres de anfibios. Se ha sugerido que uno de ellos podría ser el hongo quitridio (Batrachochytrium dendrobatidis). Agentes virales podrían estar involucrados, como los Iridovirus específicamente, del género Ranavirus .3- 5 El ranavirus fue aislado y descrito por primera vez por Granoff en 1965, en ranas leopardo (Lithobates pipiens) provenientes de los Estados Unidos de América y desde entonces, se ha detectado su presencia en diferentes países alrededor del mundo. Recientemente, se han encontrado ranas infectadas con FV-3, en países donde anteriormente no se había manifestado la 3 enfermedad como: Venezuela (2000), Argentina (2006), España (2008), Holanda (2011) y Japón (2011). Se ha asociado con la importación de anfibios infectados con Iridovirus, empleados como alimento o mascota (Figura 1). 6-11, Existe incluso la teoría de que la llegada y diseminación del FV-3 en Sudamérica, fue probablemente a partir de 2 importaciones de rana toro (Lithobates catesbiana) a Brasil, provenientes de Estados Unidos de América en los años de 1935 y 1970. 7 Figura1. Distribución del ranavirus tipo 3 en 2011 a nivel mundial. 6-11 La presencia en nuestro país de especies introducidas tales como la rana Toro (Lithobates catesbiana) en la década de 1940, la rana de uñas africana (Xenopus laevis) en 1993 y el sapo neotropical gigante (Rhinella marina) en la 4 década de 1970, representa un gran riesgo para las poblaciones de anfibios mexicanas, ya que además de alterar el ecosistema depredando y compitiendo con las especies endémicas, podrían ser portadoras de enfermedades virales que es posible diseminen en las poblaciones autóctonas. 11-14 Éste Iridovirus causa un gran impacto ecológico debido a la elevada mortalidad que puede provocar incluso hasta la desaparición de varias poblaciones de anfibios. Este desequilibrio ecológico, tardaría años en su recuperación, debido a que los anfibios forman parte de la cadena alimenticia, que al desaparecer provocaría falta de alimento para sus depredadores y las presas de estos anfibios podrían llegar a reproducirse en exceso, convirtiéndose en una plaga.15 Por otro lado, los anfibios son buenos indicadores del estado de los ecosistemas en que habitan. Al haber una disminución marcada de las poblaciones de ranas silvestres en los diferentes niveles tróficos en los que, participan, reflejaría un daño grave a los ecosistemas, ya sea por contaminantes o por algunas enfermedades virales o micótica. La aparición de las enfermedades antes mencionadas afectaría gravemente el nivel económico mundial, porque pueden existir reservorios capaces de transmitirel virus, a partir de producciones intensivas, que estén ubicadas cerca de 5 ríos, lagos o lagunas y diseminarse fácilmente a través de agua, o a través de la introducción de individuos o pies de crías infectados por el virus, al no llevar a cabo una cuarentena. 16-19 Factores como mala alimentación, alta densidad de población y mala calidad del agua son elementos que provocan estrés en los individuos, por lo tanto promueven la secreción de hormonas de estrés como el cortisol, cuya acción inmunosupresora contribuye a la presentación y diseminación de esta y otras la enfermedades. 17-19 En la actualidad, en México no existen informes de casos positivos de Ranavirus Tipo 3, por lo que es considerada una enfermedad exótica, sin embargo la importación de anfibios y la cercanía que hay con países que ya han sido afectados con este agente como: Venezuela, Costa Rica y Estados Unidos de América representa un gran riesgo para el país (Tabla 1). 19-22 6 Tabla 1. ESPECIES DE ANFIBIOS IMPORTADOS A LATINOAMÉRICA DESDE ESTADOS UNIDOS DE AMÉRICA ENTRE LOS AÑOS 2003-2007. 23 Nombre común Nombre científico Destino Ejemplares exportados Salamandra Tigre Ambystoma tigrinum Argentina, Bahamas, México, Panama 130 Sapo neotropical gigante Rhinella marina Guatemala, Honduras, México, Nicaragua 57 Rana dardo azul Dendrobates auratus Ecuador, Argentina, México, Uruguay 92 Rana blanca de árbol Litoria caerula Argentina, Chile, Costa Rica, Guatemala, México, Nicaragua, Panama, El Salvador 1,965 Perro de agua Necturus maculosus Argentina, Barbados 45 Rana toro Lithobates catesbiana Brasil, México 8,005 Rana verde Lithobates clamitans México 20 Rana leopardo Lithobates pipiens México 279 Rana de uñas africana Xenopus laevis Argentina, Brasil, Chile, Colombia, Costa Rica, México, Nicaragua, Venezuela 3,634 Total 14,227 7 Rana Moctezuma La Rana Moctezuma (Lithobates montezumae) es un anfibio autóctono de México y pertenece a la familia Ranidae. 24-26 Llega a medir entre 6 y 11 cm de longitud, su dorso es ligeramente verrugoso con una coloración que varía de verde a café, con manchas oscuras delineadas con halos más claros y su vientre es blanco. Su cabeza es larga y ancha, mientras que sus extremidades son largas y robustas. 26 Las hembras suelen ser más grandes que los machos y éstos presentan sacos bucales externos a ambos lados de la boca que son utilizados durante el período reproductivo. 26 Distribución El hábitat natural de estas ranas son los bosques templados, subtropicales, lagos de agua dulce, pantanos, lagunas y estanques. Esta especie se distribuía en 1995 desde el oriente de Jalisco hacia el este de Michoacán cruzando a través del Estado de México, Distrito Federal, Puebla, Morelos y Tlaxcala. También estaban distribuidas al Norte de Hidalgo, Querétaro, así como en el Sur de San Luis Potosí. En 2008 la Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (CONABIO) realizó un monitoreo de la especie para actualizar la información respecto a su potencial distribución 8 en el país, estudio, donde se observó que la población disminuyó considerablemente respecto a 1995 y actualmente ha desaparecido en los estados de Michoacán, Puebla y Tlaxcala (Figura 2). 24-26 Figura 2. Comparación de como se ha reducido la distribución de Lithobates montezumae en México desde 1995 (Amarillo) al 2008 (Rojo). 24,25 Ciclo de vida Estos anfibios mantienen una estrecha relación con el agua, pues pasan gran parte de su vida en el medio acuático. Los machos fecundan los huevos liberados previamente por las hembras, la puesta comprende entre 10,000 y 25,000 huevos. Los huevos eclosionan entre 4 y 10 días después, dependiendo de la temperatura ambiental siendo la ideal entre los (22° a 9 27°C). A una mayor temperatura, el metabolismo de los embriones se acelera y da como resultado una eclosión más rápida pero el porcentaje de huevos eclosionados disminuye. A temperaturas bajas el tiempo de eclosión es más lento pero el porcentaje de huevos eclosionados. 11,24-26 Los renacuajos se alimentan de vegetales y se desarrollan de diferente manera con base a la disponibilidad de oxígeno en el agua, cantidad de alimento y temperatura ambiental. Su metamorfosis puede ocurrir entre los 3 y 4 meses de edad. Esta etapa es más susceptible a enfermedades, ya que carecen de un sistema inmune bien desarrollado y es el periodo en el cual el proceso de metamorfosis resulta muy estresante para los renacuajos, lo que provoca la secreción excesiva de cortisol, que tiene un efecto inmunosupresor en el organismo. 11,24-26, Esta especie adquiere la madurez sexual a los dos años de edad, aunque puede variar dependiendo de la disponibilidad de alimento y temperatura ambiental y la temporada de reproducción está marcada por el inicio de la época de lluvias (Figura 3). 11,24-26, 10 Figura 3. Ciclo de vida del género Lithobates 24-26 Legislación Lithobates está considerada dentro de la categoría de menor preocupación (Figura 4), en la lista roja de especies amenazadas según la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (IUCN). Esta clasificación indica que es poco probable que la especie se extinga en un futuro próximo, es decir, dentro de los próximos 100 años. Figura 4. Criterio de clasificación establecido por la IUCN. 27 11 El criterio en el que se basa la IUCN para establecer a Lithobates montezumae como especie de preocupación menor es: a) La reducción en la población no ha sido mayor del 50% en los últimos 10 años o en las ultimas 3 generaciones. b) La área de ocupación sea de menos de 20,000 Km2 o que la población exista en menos de 10 localidades c) La población efectiva sea de más de 10,000 individuos. d) El análisis cuantitativo de la población demuestre que la probabilidad de extinguirse en estado silvestre dentro de los próximos 100 años es menor al 10% Si alguno de estos criterios no se cumple, pasaría inmediatamente a la categoría de Casi amenazada (Near threatened). Esta rana está considerada dentro de la Norma Oficial Mexicana NOM-059- ECOL-2010 hasta la fecha esta clasificada como sujeta a protección especial por diversas causas como: reducción de su hábitat, cacería excesiva, enfermedades, etc. Su distribución ha disminuido considerablemente y como consecuencia han desaparecido varias poblaciones de este anfibio en el país (Figura 2). 27, 12 Morfología del Ranavirus De acuerdo con el Comité Internacional en Taxonomía de los Virus (ICTV), el ranavirus es miembro de la familia Iridoviridae e incluye cinco géneros: Iridovirus y Chloriridovirus que afectan solo a invertebrados, Megalocytivirus y Lymphocystivirus, que afectan a peces y el género Ranavirus que afecta a poiquilotermos. 28,29, 30 Las especies de mayor importancia del género Ranavirus son: Ranavirus tipo 3 (FV-3), Virus Epizoótico de Necrosis Hematopoyética (EHNV), Virus del Pez Gato Europeo (ECV), el Ranavirus del Siluro (ESV) y Ranavirus Santee- Cooper (SSRV), Iridovirus Bohle (BIV), el Virus de la Salamandra Tigre (ATV). 6, 7, 30 El Ranavirus es un virus icosaédrico, cuyo virión mide entre 120 a 200 nm de diámetro. Su genoma está constituido por una doble cadena de ADN, el cual tiene una longitud aproximada de 105,903 pares de bases y cuenta con alrededor 92 marcos abiertos de lectura (ORF’s). 28,19 ,31 El virión está compuesto por una cápside externa constituida de múltiples copias de la proteína mayor de la cápside (MCP). Tiene una membrana lipídica y una nucleocápside interna que contiene el genoma viral y las proteínas asociadas. La proteína mayor de la cápside (MCP) es unaproteína 13 estructural de aproximadamente 50KDa y 1,462 pb, representa cerca del 40% del contenido proteínico del virión y se encuentra presente en todas las especies de Ranavirus (Figura 5). 18, 19, 31, 32, 33, 34 Figura 5. Morfología del virión de ranavirus. 35 El Ranavirus tipo 3 ha sido aislado en más de 100 especies de anfibios pertenecientes a 8 familias de anuros y 3 familias de urodelos, distribuidos en diferentes áreas de Europa, Asia, Australia y América (Tabla 2). 17,19, 33 14 Tabla 2. DISTRIBUCIÓN MUNDIAL DE ANFIBIOS IDENTIFICADOS CON LA INFECCIÓN POR RANAVIRUS. 17 Continente País Familia Asia China Cryptobranchidae Ranidae Japón Myobatrachidae Ranidae Tailandia Ranidae Australia Australia Myobatrachidae Europa Belgica Salamadridae Croacia Ranidae Dinamarca Ranidae Israel Bufonidae Holanda Ranidae Portugal Salamadridae España Alytidae Salamadridae Suiza Ranidae Reino Unido Alytidae Bufonidae Ranidae Salamadridae America Canada Ambystomatidae Hylidae Ranidae Salamadridae America Costa Rica Bufonidae Ambystomatidae EUA Ambystomatidae Bufonidae Cryptobranchidae Dendrobatidae Hylidae Plethodontidae Ranidae Salamadridae Scaphiopodidae Argentina Leptodactylae Brasil Ranidae Uruguay Ranidae Venezuela Bufonidae Leptodactylae 15 Los factores ambientales que promueven el desarrollo de la enfermedad son todavía desconocidos. Este virus es extremadamente resistente a las condiciones ambientales, como la desecación por más de 100 días y a temperaturas menores a los 70 °C. Puede permanecer viable más de 90 días en agua destilada. 32,36 Epidemiología El ranavirus afecta sobre todo a anfibios, aunque existen informes de infección en peces (Waltsek, 2011) y reptiles (Marschang, 2011), los cuales pueden ser vectores de la enfermedad. 18,19, 34,38 Puede causar una mortalidad de hasta el 100% dependiendo de la cepa y susceptibilidad de la especie afectada. La transmisión del virus puede ser horizontal directa (contacto entre individuos, canibalismo, etc.) u horizontal indirecta (agua, sedimento, restos orgánicos, etc.). Se cree que puede haber transmisión vertical, sin embargo, no ha sido comprobada (Figura 6). 18, 19, 38, 39 El número de animales infectados depende de la cantidad de virus en el ambiente. 37,38 16 Figura 6. Epidemiología del ranavirus tipo 3. 18 Experimentalmente, se ha comprobado que el período de incubación del virus oscila entre 10-30 días y una vez han aparecido los signos clínicos el tiempo de muerte varía entre 15-30 días. 40, 41 17 Los signos clínicos observados en anfibios adultos son: depresión, letargia, hiperemia palpebral, anorexia, edema, petequias, eritema de la zona ventral, ulceras de la piel y emaciación. 17, 42, 43 Lesiones macroscópicas En los animales afectados por ranavirus se puede observar: edema a nivel del tejido subcutáneo ventral, equimosis cerca del uróstilo, áreas blancas o amarillas multifocales en el parénquima del hígado y petequias en serosa, mucosa del estómago, intestino y músculo esquelético. La vesícula biliar puede estar agrandada. Se conocen dos síndromes causados por el FV-3: el síndrome hemorrágico agudo que afecta principalmente a larvas y se caracteriza por hemorragias multifocales subcutáneas especialmente a nivel ventral, aunque también es posible encontrarlas a nivel inguinal y en la superficie plantar. El síndrome ulcerativo crónico es más común en individuos adultos y se caracteriza por dermatitis ulcerativa y erosiones cutáneas, especialmente en extremidades posteriores.17, 42, 43, 44 Lesiones microscópicas La enfermedad por ranavirus es sistémica, se caracteriza por hemorragias y necrosis principalmente en hígado y riñón. 18 Se puede observar necrosis endotelial, hemorragia, edema y degeneración del musculo esquelético. Se pueden observar cuerpos de inclusión basofílicos intracitoplasmáticos en piel, hígado y riñón. En la etapa temprana de la enfermedad los cuerpos de inclusión pueden ser eosinofílicos. En un estudio donde se empleó la microscopía electrónica en diferentes porciones de hígado de salamandras tigre (Ambystoma tigrinum) durante la etapa final de la enfermedad se apreciaron cuerpos de inclusión intranucleares. La presencia de cuerpos intranucleares en otros anfibios afectados por el virus es muy rara. 17, 42-45 Diagnóstico Para llevar a cabo el diagnostico presuntivo de esta enfermedad, es necesario el análisis de la anamnesis y la observación de los signos clínicos, lesiones macroscópicas y microscópicas. Para confirmar el diagnostico, se realiza la identificación directa del virus a través del aislamiento viral, la búsqueda de viriones maduros en el citoplasma de células afectadas con microscopía electrónica y/o la amplificación de ácidos nucleicos virales por medio de la técnica de reacción en cadena a la polimerasa (PCR). 38, 40, 42, 43, 46 19 Justificación Debido a que en México no se han realizado estudios para identificar la MCP del rana virus tipo 3, en la rana Moctezuma (Lithobates montezumae) la cual es una especie susceptible a la infección por este agente viral, se decidió realizar el presente estudio. En el caso de que el virus esté presente en las poblaciones estudiadas, se podrá posteriormente con otros estudios determinar como una de las principales causas de la reducción en la población de este anfibio. 18-21 Hipótesis: Si México importa anfibios como alimento y mascotas de países con informes de la presencia de ranavirus, entonces es probable que en las muestras de Lithobates montezumae colectadas se identifique la MCP del FV-3. Objetivo General: Identificar la MCP del FV-3 en muestras de tejido de rana Moctezuma (Lithobates montezumae), procedentes de 4 poblaciones con histopatología y PCR (Tabla 3). 20 Objetivos Específicos: Identificar las lesiones microscópicas sugerentes a la infección por el Iridovirus del género Ranavirus tipo 3 en riñón, hígado y piel de Lithobates montezumae. Identificar la MCP del Iridovirus tipo 3, mediante la técnica de PCR, empleando iniciadores desarrollados para amplificar un segmento conservado del gen que codifica para la proteína mayor de la cápside (MCP- FV3). Obtener frecuencias de las muestras con lesiones sugerentes en el estudio histopatológico y frecuencias de las muestras que amplificaron la MCP Correlacionar la presencia del gen que codifica para la secuencia de la proteína MCP-FV3 con las lesiones microscópicas. 21 MATERIALES Y MÉTODOS Población de estudio Se utilizaron 30 muestras de ranas de la especie Lithobates montezumae, que se obtuvieron de la Colección Nacional de Anfibios y Reptiles del Instituto de Biología de la UNAM (CNAR). Se utilizaron muestras de piel, hígado, riñón, corazón e intestino, las cuales se encontraban fijadas en formalina al 10%. Las ranas seleccionadas de la colección procedían de 4 localidades diferentes: municipio de Guanajuato, Guanajuato (recolectados en 1994), municipio de Yahualica de González Gallo, Jalisco (recolectados en 1995), municipio de Ojuelos de Jalisco, Jalisco (recolectados en 1994) y del Jardín Botánico de Ciudad Universitaria D.F. (recolectados en 1997). Las muestras obtenidas de cada individuo, se dividieron en dos: una parte, destinada para el estudio histopatológico, se depositó en formalina al 10%. La otra parte se conservó en congelación para la extracción del ADN viral (Tabla 3). 22 Tabla 3. PROCEDENCIA Y AÑO DE RECOLECCIÓNDE LAS 30 MUESTRAS Muestra Año Lugar de procedencia 5037-7 1994 Guanajuato, Guanajuato 5037-21 1994 Guanajuato, Guanajuato 5037-25 1994 Guanajuato, Guanajuato 5037-27 1994 Guanajuato, Guanajuato 5037-45 1994 Guanajuato, Guanajuato 6110-1 1995 Yahualica de González Gallo, Jalisco 6110-3 1995 Yahualica de González Gallo, Jalisco 6110-4 1995 Yahualica de González Gallo, Jalisco 6110-5 1995 Yahualica de González Gallo, Jalisco 6110-6 1995 Yahualica de González Gallo, Jalisco 6110-14 1995 Yahualica de González Gallo, Jalisco 6110-15 1995 Yahualica de González Gallo, Jalisco 6110-17 1995 Yahualica de González Gallo, Jalisco 6110-18 1995 Yahualica de González Gallo, Jalisco 6110-20 1995 Yahualica de González Gallo, Jalisco 6111-2 1995 Ojuelos de Jalisco, Jalisco 6111-5 1995 Ojuelos de Jalisco, Jalisco 6111-7 1995 Ojuelos de Jalisco, Jalisco 6111-9 1995 Ojuelos de Jalisco, Jalisco 6111-11 1995 Ojuelos de Jalisco, Jalisco 6111-12 1995 Ojuelos de Jalisco, Jalisco 6111-15 1995 Ojuelos de Jalisco, Jalisco 6111-17 1995 Ojuelos de Jalisco, Jalisco 6110-20 1995 Ojuelos de Jalisco, Jalisco 6111-25 1995 Ojuelos de Jalisco, Jalisco 9571 1997 Ciudad Universitaria, Distrito Federal 9572 1997 Ciudad Universitaria, Distrito Federal 9573 1997 Ciudad Universitaria, Distrito Federal 9574 1997 Ciudad Universitaria, Distrito Federal 9575 1997 Ciudad Universitaria, Distrito Federal 23 Estudio histopatológico Las muestras fijadas en formalina al 10% de piel, hígado, riñón, corazón e intestino, se incluyeron en cápsulas, fueron procesadas e incluidas en bloques de parafina. Posteriormente, fueron cortadas con un micrótomo. Las laminillas se tiñeron con la técnica de rutina Hematoxilina y Eosina (HE). Se creó una tabla para describir la presencia y severidad de las principales lesiones características de FV-3 observadas: focos de necrosis en hígado, focos de necrosis en riñón, edema subcutáneo, inflamación en riñón y de cuerpos de inclusión intracitoplasmáticos en piel. La severidad de las lesiones se dividieron en: Sin lesión, escaso, moderada, abundante. jjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjj Extracción de ADN viral de las muestras de órganos Con el fin de eliminar el formaldehído de los tejidos, cada muestra fue sometida a un pre-tratamiento de lavado con solución salina fisiológica amortiguado con fosfatos (PBS) en abundancia durante 12 hr. Para la extracción de ADN de los tejidos fijados, se utilizó el protocolo descrito por Kattenbelt (2000) donde se tomaron 200 mg de cada una de las muestras de cada uno de los órganos haciendo una mezcla de hígado, riñón y piel. Los órganos se cortaron en trozos pequeños utilizando un bisturí. Los fragmentos fueron colocados en un tubo de fondo cónico de 15 ml y se le agregaron 1.5 ml de solución de lisis (25 mM tris HCl pH 8.0, 25 mM EDTA pH 8.0, 1% SDS, 24 proteinasa K 0.2 mg/ml) y fueron incubados durante 12 hr a 50°C. Posteriormente, se agregó 1 volumen de fenol-cloroformo 1:1 y se homogenizaron vigorosamente con un agitador vortex. Después fueron centrifugadas a 10,200 rpm durante 2 min y se recuperó el sobrenadante, este procedimiento se repitió dos veces. Al sobrenadante recuperado se le agregó 1/10 de volumen de acetato de sodio 3M pH 6.0 y 2.5 volúmenes de etanol al 100% frío. La muestra se dejó reposando por 5 min a temperatura ambiente y se centrifugó a 11,200 rpm por 12 min. Finalmente, la pastilla fue resuspendido en 25 ɥ l de TE 10:1 (10 mM Tris HCl pH 8.0, 1 mM EDTA pH 8.0) y congelado a -70°C hasta su uso. 47 Amplificación del gen de la proteína mayor de la cápside del Ranavirus tipo 3. Para la detección específica de la MCP del Ranavirus tipo 3 se diseñaron un par de iniciadores, los cuales amplifican un segmento conservado de la MCP. Para el diseño de estos iniciadores se emplearon las secuencias disponibles en las bases de datos del (GenBank) del NCBI (National Center for Biotechnology Information). La secuencia de dichos iniciadores es: sentido 5’ GACTTGGCCACTTATGAC 3’ y contrasentido 5’ GTCTCTGGAGAAGAAGAA 3’. Las condiciones en la PCR fueron: un ciclo de desnaturalización inicial de 95°C por 5 min, 30 ciclos de desnaturalización a 95°C por 1 min, alineamiento a 54°C por 1 min y extensión a 72°C por 1 min, y un ciclo de extensión final a 25 72°C por 5 min. Para verificar que los resultados obtenidos en la PCR y evitar falsos negativos por inhibidores en la muestra se utilizó un control interno (CI) de 700 pares de bases (pb), a una concentración de ADN de 0.26 ɥ g/ul. Los productos amplificados, tanto de la muestra (500pb) como del control interno (700pb), fueron visualizados en geles de agarosa al 1.5 %, fueron teñidos con bromuro de etídio por 10 min y se utilizó en cada gel el marcador molecular de 100 a 5000 pb (Generuler). 47 Al realizar la electroforesis, en cada pozo se agregaron los siguientes productos: 2 ɥ l de buffer de carga (1x) y 2ɥ l del amplificado de la muestra de ADN junto con 2 ɥ l del control interno y se empleó un marcador molecular (Generuler) de 100 a 5000 pb. Construcción del control interno de amplificación (CIA). El CIA consiste en la amplificación de la secuencia del gen de resistencia a kanamicina (APH) del ADN del plásmido PUC4K, que al mismo tiempo amplifica con el ADN de la MCP del ranavirus durante la PCR. 48 La función del control interno de amplificación es distinguir resultados negativos verdaderos de falsos resultados negativos causados por un mal funcionamiento de la PCR debido a inhibiciones, deterioro de los reactivos de PCR, etc. 48 26 Para obtener el ADN del plásmido se hizo una transfección de bacterias de Escherichia coli con PUC4K y se cultivó durante 12 hrs. en medio LB con Kanamicina (100 mg/ml) y se amplificó mediante la técnica de PCR (Figura 7). El CIA debe encontrarse a una concentración mínima detectable para que el resultado no se vea afectado por la competencia entre el ADN del CIA y el ADN de la muestra, por lo que se cuantificó por densidad óptica el ADN del producto, por último se realizaron diluciones con el fin de encontrar la concentración mínima detectable del control interno. 48 Figura 7. Construcción del control de amplificación interna. 47 Se diseño el CIA a partir de la secuencia de resistencia a kanamicina de PUC4K con una longitud de 700 pb y la siguiente secuencia: Sentido 5’ GTCTCTGGAGAAGAAGAAATGAGCCATATTCAACGGG 3’ y contrasentido 5’ GACTTGGCCACTTATGACTTAGAAACTCATCGAGCATC 3’ 27 Los iniciadores coinciden reconocen una secuencia del gen de resistencia APH, por lo cual durante la PCR quedará unido a los iniciadores de FV3 y amplificará (Figura 8). Figura 8. Unión del gen APH con los iniciadores de FV3 Análisis estadístico Con los resultados obtenidos en los exámenes histopatológicos y los obtenidos en la PCR se analizaron las frecuencias relativas y absolutas para realizar un gráfico de barras para cada técnica. 28 RESULTADOS El estudio histopatológico se realizó con el fin de identificar lesiones características de FV-3 tales como: cuerpos de inclusión intracitoplasmáticos, hemorragias inflamación linfocítica, edema y necrosis. De esta manera se podrá establecer un diagnostico presuntivo. De las muestras analizadas por medio de las técnicas histológicas, 18/30 mostraron lesiones sugerentes a ranavirus tipo 3, de las cuales en 15 muestras se observó edema subcutáneo, 12 exhibieron necrosis hepática (Figura 10), 7 con necrosis renal (Figura 11), 4 presentaron cuerpos de inclusión eosinofilicos en piel (Figura 12). Las 18 muestras con lesiones sugerentes de infección por ranavirus, presentaron inflamación linfocítica en riñón (Figura 10). Ver Tabla 4 y Figura 9). 29 Figura 9. Comparación de frecuenciasde las muestras clasificadas como sugerentes a FV-3 y sin lesiones según la observación histopatológica 30 Tabla 4 LESIONES DE LAS 18 MUESTRAS SOSPECHOSAS OBSERVADAS POR MEDIO DE HISTOLOGÍA Muestras Necrosis Necrosis Edema SC Inflamación Cuerpos de en hígado en riñón en riñón inclusión IC en piel 5037-7 + - - + + - 5037-45 - + + + + + + + + + + 6110-3 - + + + + + - 6110-6 - + + + + + + - 6110-14 + + - + + + + + - 6110-15 + + - + + + + - 6110-17 +++ - + + + + 6110-18 - - + + + + + 6110-20 - - + + + + - 6111-5 + + + + + + + - 6111-7 - + + + + + + + 6111-11 + - + + + + + + - 6111-12 + - - + + + - 6111-17 + - - + + - 6111-20 + - + + - 9571 + + - + + - 9572 + + + + + + + - 9573 + + + + + + + + + - Total 12/18 7/18 15/18 18/18 4/18 67% 39% 83% 100% 22% Clasificación de la lesión. (-): Sin lesión, (+): Escaso, (++): Moderado, (+++): Severo 31 Figura 10. Hígado. Foco de necrosis e inflamación linfocítica. (flecha) H-E 400X Figura 11. Riñón. Necrosis tubular (Flecha negra) y edema intersticial moderado (Flecha blanca), H-E 400X 10 ɥm 10 ɥm 32 Figura 12. Piel. Cuerpo de inclusión intracitoplasmáticos en los queratinocitos del estrato espinoso (Flecha) H-E 400X 10 ɥm 33 Amplificación de la secuencia de la proteína mayor de la cápside Se utilizó la técnica de PCR para amplificar un segmento del genoma la MCP del virión, con un tamaño de aproximadamente 500 pb, es la secuencia más utilizada alrededor del mundo debido que es útil para identificar cualquier especie de ranavirus, cabe mencionar que el único ranavirus que afecta a anuros es el FV-3. Este segmento ha sido empleado con éxito por Pearman (2004), Fox (2006), Mazzoni (2009), entre otros. 33, 49-51 Otras secuencias como las de los genes de expresión rápida (IEG) del FV-3: Centro de Control de Impronta-169 (ICR-169) y Centro de Control de Impronta-489 (ICR-489) y las secuencias de las proteínas de expresión rápida del FV-3: Proteína de célula infectada-18 (ICP-18) y Proteína de célula infectada-46 (ICP-46) también son utilizadas, sin embargo son específicas del FV-3 y no sirven para identificar otras especies de Ranavirus 63-65 Al realizar la técnica de PCR, ninguna de las 30 muestras amplificó el segmento del Ranavirus tipo 3 (Tabla 4, Figura 13-18). 34 Tabla 4 RESULTADOS DE LA TECNICA DE PCR, ANALIZANDO LAS 30 MUESTRAS EN RANAS DE 4 DIFERENTES LOCALIDADES DE MÉXICO Localidad Positivo Negativo Yahualica de González Gallo, Jalisco 0 10 Ojuelos de Jalisco, Jalisco 0 10 Guanajuato 0 5 Ciudad Universitaria, Distrito Federal 0 5 Total 0 30 Con la finalidad de evitar falsos negativos se agregó el control interno. El cual amplificó en 28/30 muestras, demostrando que no hubo falsos negativos y confirmando que el proceso de PCR se realizó correctamente. En 2/30 muestras el control interno no amplificó (Figura 16 y 18). 35 Figura 13. Resultados de la técnica de PCR para las muestras de Guanajuato: (1) 5037-7, (2) 5037-21, (3) 5037-25, (4) 5037-27, (5) 5037-45. No hubo amplificación para la MCP. Marcador molecular Generuler (M), Control interno de 700 pb (CI), Posición esperada para la amplificación de la secuencia de la proteína mayor de la cápside de 500 pb (MCP). Teñido con bromuro de etídio (2µg/ml). Figura 14. Resultados de la técnica de PCR para las muestras de Yahualica de González Gallo: (1) 6110-1, (2) 6110-3, (3) 6110-4, (4) 6110-5, (5) 6110-6. No hubo amplificación para la MCP. Marcador molecular Generuler (M), Control interno de 700 pb (CI), Posición esperada para la amplificación de la secuencia de la proteína mayor de la cápside de 500 pb (MCP). Teñido con bromuro de etídio (2µg/ml). 36 Figura 15. Resultados de la técnica de PCR para las muestras de Yahualica de González Gallo: (1) 6110-14, (2) 6110-15, (3) 6110-17, (4) 6110-18, (5) 6110-20. No hubo amplificación para la MCP. Marcador molecular Generuler (M), Control interno de 700 pb (CI), Posición esperada para la amplificación de la secuencia de la proteína mayor de la cápside de 500 pb (MCP). Teñido con bromuro de etídio (2µg/ml). Figura 16. Resultados de la técnica de PCR para las muestras de Ojuelos de Jalisco: (1) 6111-2, (2) 6111-5, (3) 6111-7, (4) 6111-9, (5) 6111-11. No hubo amplificación para la MCP. Marcador molecular Generuler (M), Control interno de 700 pb (CI), Posición esperada para la amplificación de la secuencia de la proteína mayor de la cápside de 500 pb (MCP). Teñido con bromuro de etídio (2µg/ml). 37 Figura 17: Resultados de la técnica de PCR para las muestras de Ojuelos de Jalisco: (1) 6111-12, (2) 6111-15, (3) 6111-17, (4) 6111-20, (5) 6111-25. No hubo amplificación para la MCP. Marcador molecular Generuler (M), Control interno de 700 pb (CI), Posición esperada para la amplificación de la secuencia de la proteína mayor de la cápside de 500 pb (MCP). Teñido con bromuro de etídio (2µg/ml). Figura 18: Resultados de la técnica de PCR de las muestras de Cd. Universitaria (1) 9571, (2) 9572, (3) 9573, (4) 9574, (5) 9575. No hubo amplificación para la MCP. Marcador molecular Generuler (M), Control interno de 700 pb (CI), Posición esperada para la amplificación de la secuencia de la proteína mayor de la cápside de 500 pb (MCP). Teñido con bromuro de etídio (2µg/ml). 38 DISCUSIÓN El ranavirus tipo 3 es un virus icosaédrico perteneciente a la familia Iridoviridae que afecta a más de 100 especies de anfibios, causa síndrome hemorrágico en larvas y síndrome ulcerativo en adultos, llegando a ocasonar mortalidad de hasta el 100%.19, 28, 33 La probabilidad de que el virus esté presente en el país es alta, Mazzoni (2011) demostró que este virus además de encontrarse en los Estados Unidos de América, se ha confirmado su presencia desde el año 2006 en países como Venezuela, Argentina y Uruguay. 18,33 México es el quinto país con mayor diversidad de anfibios en el mundo, estimándose en 361 especies. De estar presente el ranavirus en nuestro país tendría un gran impacto ecológico negativo, la resistencia del ranavirus al medio ambiente y la gran mortalidad que causaría, representaría un grave problema.52 Teacher (2010), demostró que a causa de la presencia de ranavirus en Inglaterra disminuyo un 81% la población de Rana temporaria entre 1997 y 2008, mientras que Miller (2002) describe que las poblaciones de Ambystoma tigrinum en Canadá y de Pelophylax esculentusen Dinamarca, han disminuido considerablemente e incluso se encontraron muy pocos individuos 39 de Ambystoma maculatum en sitios conocidos como zonas de reproducción en Carolina del Norte en Estados Unidos de América.17, 53,54 Económicamente, la presencia del ranavirus en nuestro país causaría grandes pérdidas a los ranicultores esto se debe a que México es el sexto mayor productor de ancas de ranas a nivel mundial y produciendo 174 ton al año, de las cuales se exporta casi 1 ton a los Estados Unidos de América (figura 19). 55 Figura 19. Principales productores de rana a nivel mundial. 55 40 De las muestras analizadas en el estudio histopatológico, se encontraron en total 18 muestras sugerentes a infección por FV-3 debidas a lesiones microscópicas tales como: la presencia de focos de necrosis en hígado y riñón, presencia de células inflamatorias (linfocitos), existencia de edema en hígado y riñón y la existencia de cuerpos de inclusión intracitoplásmicos en las células de la epidermis. Es común encontrar este tipo de lesiones en el síndrome ulcerativo de FV-3 (Tabla 3, Figura 9). Comparando los hallazgos identificados en el presente estudio con el de Mazzoni (2011) en Brasil y Une (2011) en Japón estudiaron dos diferentes poblaciones de Lithobates catesbiana destinadas a la producción de carne que resultaron ser positivas a ranavirus tipo 3. Las lesiones histológicas en ambas poblaciones fueron: cuerpos de inclusión intracitoplasmáticos en piel, edema, áreas de necrosis en hígado, necrosis tubular y glomerular. 7,8 A pesar de que 18/ 30 muestras presentaban algunas de las lesiones microscópicas que sugerían una infección por Iridovirus como necrosis hepática y renal, cambios vasculares como edema y los cuerpos de inclusión en piel, se requiere confirmar el agente con otras pruebas diagnosticas. La OIE recomienda diferentes pruebas para identificar al ranavirus, como: histopatología, para identificar focos de necrosis y cuerpos de inclusión intracitoplasmáticos en hígado, riñón y/o piel. La microscopia electrónica para 41 observar al virión. El aislamiento del virus usando diferentes cultivos celulares como BF-2 (bluegill fry), FHM (fathead minnow), EPC (epithelioma papulosum cyprini) y CHSE-214 (Chinook salmon embryo cell line), inmunohistoquimica para detectar la reacción antígeno-anticuerpo y la técnica de PCR para amplificar una secuencia del genoma del virus.20 En este caso, al tratarse de muestras conservadas en formalina, no podría emplearse la técnica de aislamiento viral. Por otro lado, el método de conservación en formalina al 10% es una técnica válida y ampliamente utilizada para fijar muestras, conservando la estructura de los tejidos y del virión junto con la de sus ácidos nucleicos y proteínas por varios años. Palero (2010) extrajo ADN de un tejido fijado en formalina al 10% por más de 25 años. Entonces en este caso, a excepción del aislamiento viral, sería valido utilizar cualquiera de las técnicas recomendadas por la OIE, ya que el virión conserva su estructura, proteínas y ácidos nucleicos. 20,54 En 15 de las muestras se observó edema pudiendo originarse por el cambio originado en la presión hidrostática, al aumentar la permeabilidad de los vasos sanguíneos durante una reacción infamatoria. 42 En 12 de las muestras se encontró necrosis en hígado y 7 muestras mostraron necrosis en riñón y todas las muestras tenían infiltración linfocítica. Estas lesiones posiblemente son causadas por un agente infeccioso. En 4 muestras se observaron cuerpos de inclusión eosinofílicos intracitoplasmáticos, lo cual sugiere un agente viral, como los herpesvirus y adenovirus son agentes que también son capaces de producirlos. No obstante, estos cuerpos de inclusión son intranucleares a diferencia de los del Ranavirus, que son intracitoplasmáticos y los de adenovirus son basofílicos. Miller (2011) señala que los cuerpos de inclusión son intranucleares, sin embargo solo se han encontrado en la etapa terminal de la enfermedad en Ambystoma tigrinum y no se han identificado en otras especies. Los herpesvirus se diferencian de los ranavirus por la formación de tumores en piel y riñón, mientras que los adenovirus causan focos de necrosis, infiltrado heterofílico e inclusiones intranucleares afectando principalmente el tracto respiratorio. 17, 56-59, 62 Se debe considerar la participación de otros agentes como Aeromona hydrophyla, Edwardsiella tarda, Chryseobacterium meningosepticum, que ocasionan lesiones similares. Los primeros tres agentes causan inflamación, edema, hemorragia, focos de necrosis y úlceras en piel, aunque ninguno de estos agentes produce cuerpos de inclusión 56-61 43 Incluso el agente Batrachochytrium dendrobatidis puede causar lesiones similares como ulceración de la piel y hemorragias. De estar presente, se observarían los esporangios de este hongo y queratinización en la piel durante el estudio histopatológico, los cuales que no fueron identificados en el presente estudio. 53-59 Los cuerpos de inclusión en la epidermis no emiten el diagnóstico definitivo de ranavirus, y pueden asociarse a cúmulos de proteína, pigmentos y sustancias minerales. 63 Se utilizó la técnica de PCR para identificar la MCP del FV-3 en las muestras de Lithobates montezumae. En las muestras de rana Moctezuma (Lithobates montezumae) no hubo amplificación de la MCP del FV-3. Esto puede deberse a la ausencia del virus en las muestras analizadas, que el virus se haya degradado al no tener un buen manejo durante la recolección de la muestra o que la cantidad del virus presente en la muestra no haya sido suficiente para ser detectado por la PCR (1 ng/μl) o el gel de agarosa (10 ng/μl). En dos muestras (6111-9 y 9573) no amplificó el control interno. Esto posiblemente se deba a factores inhibidores de la PCR. Las muestras podrían haber tenido factores inhibidores de PCR derivados de la muestra, en este 44 caso la melanina y del proceso de extracción del ADN como: residuos de etanol, solventes orgánicos, sales y/o detergentes. 50, 51 El adicionar un control positivo en otro pozo del gel serviría para tener un resultado más confiable, ya que en el caso de que se haya amplificado ADN mediante la PCR, serviría para comparar el tamaño de estas bandas con el control positivo y evitar así falsos positivos, en caso de no amplificar significaría que se cometió algún error durante el proceso de extracción de ADN. Sin embargo, la enfermedad por ranavirus es considerada exótica en nuestro país, por lo que esta prohibido traer el agente a México según la Ley Federal de Sanidad Animal. En caso de sospechar de una enfermedad exótica en México se debe notificar al Servicio Nacional de Sanidad Inocuidad y Calidad Agroalimentaria (SENASICA/SAGARPA), recolectar y enviarle las muestras sospechosas para que confirmen su presencia o ausencia, mediante el uso de las pruebas diagnósticas adecuadas. Se debe añadir un control negativo, en el que se agregarán todos los reactivos menos ADN, esperando que no haya amplificación, si existiera amplificación significaría que algún reactivo esta contaminado. 63 45 Se debe considerar que el área nacional de distribución del anfibio ha disminuido significativamente desde el año 1995 hasta la época actual (Figura 3) por lo que se recomendaría realizar otro estudio para conocer si el virus se encuentra actualmente en territorio mexicano. 43 Se recomienda utilizar muestras más recientes de un anfibio que sea igual o más susceptible al virus, que tenga una mayor distribución en México, como la rana toro (Lithobates catesbiana), sería lo más adecuado para conocer si existe el FV-3 en territorio mexicano. 66 Si se desea conocer conmayor confianza la situación de Lithobates montezumae respecto a ranavirus, se debería solicitar un permiso de muestro a la Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT), exponiendo el motivo de la recolección, o bien, recolectar agua y heces en zonas donde se conozca que la densidad de Lithobates montezumae sea alta. Harp (2006) menciona que se puede obtener el virión de este tipo de muestras. 38 A pesar de que no se haya comprobado la presencia del FV-3 en el país es necesario que se sigan tomando las medidas adecuadas para que las diferentes especies de anfibios que existen en México no se vean afectadas por el virus, ni se disemine la enfermedad. Por ejemplo, exigir el certificado 46 zoosanitario de los anfibios que ingresen al país y dejarlos en período de cuarentena. Además se debe hacer monitoreos constantes para verificar el estado de la población de Lithobates montezumae CONCLUSIÓNES No se amplificó la proteína Ranavirus tipo 3 en alguna de las 30 muestras estudiadas de Lithobates montezumae. esto puede deberse a que el virus no haya estado presente en la muestras analizadas, se haya degradado o no haya la cantidad suficiente de virus en la muestra. Es necesario que las autoridades zoosanitarias de México realicen un monitoreo en las poblaciones de anfibios en México para descartar la posible presencia del virus en México PERSPECTIVAS Se recomienda realizar un muestreo más grande de Lithobates montezumae para conocer la distribución actual de la especie y conocer los factores que están provocando la disminución de sus poblaciones. 47 Para conocer la situación actual de México respecto al ranavirus tipo 3 se recomienda realizar un estudio utilizando un anfibio con mayor distribución en el país como Lithobates catesbiana. Si se desea utilizar una especie bajo protección especial para identificar al FV-3 se sugiere utilizar muestras de agua, sedimento y heces de donde habiten estas especies. Se recomienda utilizar una prueba diagnóstica más sensible como la RT-PCR para identificar a la MCP del FV-3. Es necesario utilizar técnicas de diagnóstico, como: microscopía electrónica, aislamiento viral, inmunohistoquimica, etc., para identificar al agente causal de las lesiones observadas mediante la histopatología. . 48 Bibliografía: 1. Browne R., Mendelson J., McGregor Reid G., Alford R., Zippel K. y Pereboom J. Amphibian Conservation Research Guide. REHABILITATION. Bélgica: IUCN/ASG/Amphibian Ark, 2009: 23. 2. Dirzo, R. y Raven P.Global state of biodiversity and loss. Rev. Environ. 2003; 28: 138-167. 3. Schock D., Bollinger T. y Collins J. Mortality Rates Differ Among Amphibian Populations Exposed to Three Strains of a Lethal Ranavirus. Rev. Ecohealth. 2010; 6(3): 438-448. 4. Dszak P., Berger L., Cunningham A., Hyatt A., Green D. y Speare R. Emerging Infectious Diseases and amphibian population declines. Rev. Emerging Infectious Diseases. 1999; 269: 347–350. 5(6): 735- 736. 5. Santos-Barrera G. 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