Q fever in Egypt: Epidemiological Survey of Coxiella burnetii-Specific Antibodies in Cattle, Buffaloes, Sheep, Goats and Camels

Klemmer, Jessica GND

Coxiella burnetii (Cb) is an obligate intracellular bacterium and the causative agent of Q fever in humans and animals. The pathogen is classified as a category B biological agent and has a high socioeconomic burden as seen during the last big Q fever outbreak in the Netherlands. Little is known about the socioeconomic burden in Egypt and other African countries in general. Only limited data on the epidemiology of Q fever in Egyptian livestock are available and are restricted to few districts although Egypt has risk factors favoring spreading, persistence and transmission of Cb. Therefore, the objectives of this survey were to estimate the seroprevelance of Cb in cattle, buffaloes, sheep, goats and camels. Additionally, possible risk factors were identified by association with seropositivity in Egypt. The obtained data should build a solid basis for further interventions involving improvement of public health countermeasures and animal welfare in Egypt to contain risk of infection. Additionally, this survey may provide information for further African countries and future studies in risk factors. Basis of this study was a solid epidemiological calculation of the size of test specimen using the two stage sampling method to evaluate the seroprevalence in the three domains of Egypt (Western Desert Area, Nile Valley and Delta Area and Eastern Desert Area). This method was used, because no actual data on animal populations nor animal data bases were available. Additionally, unequal distribution of animal populations was suggested due to the different agro-ecological zones (gegraphical characteristics, climate and water availability). Blood samples of the most important livestock animal species in Egypt were collected: cattle, buffaloes, sheep, goats and camels. A questionnaire was used to assess the origin of animals, animal keeping system and animal age. Additionally, personal details about knowledge on Q fever of the owner and consumption of raw milk were asked. Serum samples were investigated with a commercially available ELISA (IDEXX CHEKIT Q fever Antibody ELISA Test Kit, IDEXX Laboratories, Switzerland). The overall seroprevalence was 18.4% (496/2,699). Cb-specific antibodies were detected in 40.7% of camels (215/528), 19.3% of cattle (162/840), 11.2% of buffaloes (34/304), 8.9% of sheep (64/716) and 6.8% of goats (21/311) indicating that Q fever is endemic in Egypt. Animal species was identified as risk factor for seropositivity. Especially camels come to the fore as possible reservoir for Cb. The seroprevalence results for cattle, sheep and camels were highest in the Eastern Desert Area, those of goats and buffaloes in the Nile Valley and Delta Area. The geographical location was identified as second risk factor (Eastern Desert Area, aOR: 2.16; 95% CI: 1.62-2.88). Future studies, however, should focus on cause for and specify the risk factor “geographical location”. The origin of and the age of an animal and animal keeping system were not correlated to seropositivity. The results for animal age and animal keeping systems were statistically significant. Stationary animal husbandry is common in Egypt showing changes in and development of animal husbandry systems. Nomadic animal keeping, however, is still the leading husbandry system for this agricultural country. Both systems lead to the suggestion that spreading of Cb is high, although excretion of the organism was not investigated. To assess excretion, spreading and impact on animal health further surveys have to be conducted with combined diagnostic techniques. It has been shown that comparison with other serological surveys was difficult due to missing sampling schemes, differences in serological diagnostic methods (and cutoffs), low numbers of test specimen and partly regional sampling. Drawbacks such as lack in PhII reactivity (detection of early stage of infection) of the used ELISA are discussed, although this assay has a high sensitivity and specificity. The use of the IDEXX ELISA for samples of buffaloes and especially for camels, however, has to be further evaluated to avoid false results as the distribution of the OD values are different to those of the other animal species analyzed. Final validation is lacking. Thus, development strategies for new diagnostic techniques are indispensable. At present, eradication of Q fever seems impossible. Therefore, elucidation and performances of training courses may help to raise awareness about the epidemiology of Q fever and correlated risk factors. This survey showed that no animal keeper interviewed has any knowledge on Q fever at all. Few animal keepers consumed raw camel milk showing their unawareness also. Nevertheless, further investigations would be needed to assess impact on the economy and public health as well as to show prevalence of Q fever as cause of FUO in humans in Egypt. In summary, this nationwide epidemiological study in ruminants and camels highlights that the prevalence of Coxiella burnetii-specific antibodies is high in Egyptian livestock but the disease is neglected, although risk for transmission and human infection is high. Further studies are needed to provide meaningful data on the epidemiology of Q fever in Egypt and other African countries. Help and support from abroad is needed to contain Q fever dissemination with intervention programs and to raise awareness to improve public health countermeasures and animal welfare.

Coxiella burnetii (Cb) ist ein obligat intrazelluläres Bakterium und Erreger des Q-Fiebers bei Menschen und Tieren. Das Pathogen ist in der Kategorie B der biologischen Wirkstoffe eingegliedert und birgt, wie man es während des letzten großen Q-Fieber Ausbruchs in den Niederlanden gesehen hat, eine hohe soziökonomische Belastung. Über die soziökonomische Belastung in Ägypten, wie auch generell in afrikanischen Ländern, ist wenig bekannt. Nur wenige epidemiologische Daten, zudem noch begrenzt auf wenige Distrikte, sind für Q-Fieber im ägyptischen Nutztierbestand vorhanden, obwohl in Ägypten einige Risikofaktoren erfüllt sind, die die Verbreitung, Persistenz und Übertragung von Cb begünstigen. Deshalb waren die Ziele dieser Studie, die Seroprävalenz von Cb spezifischen Antikörpern bei Rindern, Büffeln, Schafen, Ziegen und Kamelen einzuschätzen. Zusätzlich wurden Risikofaktoren in Ägypten identifiziert, die mit einem seropositiven Ergebnis assoziiert wurden. Die erhaltenen Daten sollten weiterhin eine solide Basis für weitere Interventionen bilden, die Gegenmaßnahmen für die öffentliche Gesundheit und Tiergesundheit involvieren, um das Infektionsrisiko einzudämmen. Zusätzlich stellt diese Untersuchung Informationen für weitere afrikanische Länder und zukünftige Studien über Risikofaktoren bereit. Eine solide epidemiologische Berechnung der Probengröße mittels der Two-Stage-Methode war Basis dieser Studie, um die Seroprävalenz in den drei Gebieten Ägyptens (Western Desert Area, Nile Valley and Delta Area und Eastern Desert Area) zu evaluieren. Die genutzte Methode musste angewendet werden, da keine aktuellen Daten über die Tierpopulation und Tierdatenbanken zur Verfügung standen. Zudem wurde eine ungleiche Verteilung der Tierpopulation aufgrund der verschiedenen agroökologischen Zonen (Oberflächenbeschaffenheit, Klima und Wasserverfügbarkeit) angenommen. Blutproben wurden von den wichtigsten Nutztierarten in Ägypten gesammelt: Rinder, Büffel, Schafe, Ziegen und Kamele. Mittels eines Fragebogens wurden Daten zur Herkunft des Tieres, dem Tierhaltungssystem und dem Tieralter gesammelt. Zusätzlich wurden persönliche Daten über das Wissen zu Q-Fieber und den Konsum von Rohmilch abgefragt. Die Serumproben wurden mit einem kommerziell erwerblichen ELISA (IDEXX CHEKIT Q-Fieber Antikörper ELISA Test Kit, IDEXX Laboratories, Schweiz) untersucht. Die Seroprävalenzergebnisse beliefen sich auf 18,4% (496/2.699). Cb spezifische Antikörper wurden in 40,7% der Kamele (215/528), 19,3% der Rinder (162/840), 11,2% der Büffel (34/304), 8,9% der Schafe (64/716) und 6,8% der Ziegen (21/311) detektiert, und lassen die Annahme zu, dass Q-Fieber in Ägypten endemisch ist. Die Tierart wurde als Risikofaktor für Seropositivität identifiziert. Vor allem Kamele rücken in den Fokus als mögliche Reservoire für Cb. Die Seroprävalenzergebnisse von Rindern, Schafen und Kamelen waren am höchsten in der Eastern Desert Area, die von Ziegen und Büffeln dagegen in der Nile Valley and Delta Area. Als zweiter Risikofaktor wurde die geografische Lage identifiziert (Eastern Desert Area, aOR: 2.16; 95% CI: 1.62-2.88). Zukünftige Studien sollten jedoch den Fokus auf die Ursache für die geografische Lage legen und diese spezifizieren. Die Herkunft und das Alter eines Tieres als auch das Haltungssystem wurden nicht mit der Seropositivität korreliert. Die Ergebnisse für das Alter und das Haltungssystem waren jedoch statistisch signifikant. Das stationäre Haltungssystem in Ägypten ist sehr gängig und zeigt die Veränderung und Weiterentwicklung in den Tierhaltungssystemen. Nichtsdestotrotz ist die nomadische Haltung führend für dieses agrikulturelle Land. Beide Haltungssysteme führen zu der Annahme, dass die Verbreitung von Cb sehr hoch ist, obwohl die Exkretion des Erregers nicht untersucht wurde. Weitere Studien, ausgeführt mit kombinierten Untersuchungsmethoden, wären nötig, um die Ausscheidung, die Verteilung und den Einfluss auf die Tiergesundheit zu beurteilen. Der Vergleich mit anderen Seroprävalenzstudien gestaltete sich als schwierig, da dort Stichprobenpläne fehlten, andere serologische Diagnostikmethoden (und Cutoffs) angewandt wurden, die Probengröße zu klein war und teilweise örtlich begrenzt beprobt wurde. Die Nachteile des benutzten ELISAs, z. B. die fehlende Reaktion mit PhII Antigen (Erkennung des frühen Infektionsstadiums) werden in dieser Arbeit diskutiert, obwohl er eine hohe Sensitivität und Spezifität hat. Die Anwendung des IDEXX ELISAs bei Büffel- und vor allem Kamelproben sollte jedoch weiter evaluiert werden, um falsche Ergebnisse zu vermeiden, da die Verteilung der Werte der optischen Dichte nicht die gleiche ist wie bei den anderen untersuchten Tierspezies. Im Allgemeinen weist die Validierung Mängel auf. Deshalb sind Entwicklungsstrategien für neue Diagnosetechniken unabdingbar. Zurzeit erscheint die Ausmerzung von Q-Fieber unmöglich, weshalb Aufklärung und Durchführungen von Schulungen helfen können, das Bewusstsein über die Epidemiologie von Q-Fieber und dessen Risikofaktoren zu erhöhen. Diese Studie zeigte, dass alle befragten Tierbesitzer kein Wissen über Q-Fieber besaßen. Die Unwissenheit zeigte sich ebenso dadurch, dass Tierbesitzer Rohmilch von Kamelen verzehren. Dennoch sind weitere Untersuchungen nötig, um den Einfluss auf die Wirtschaft und die öffentliche Gesundheit, als auch die Prävalenz von Q-Fieber als Ursache für Fälle mit Fieber ungeklärten Ursprungs in Ägypten zu beurteilen. Zusammenfassend hebt diese landesweite epidemiologische Studie in Wiederkäuern und Kamelen hervor, dass die Prävalenz von Coxiella burnetii spezifischen Antikörpern in ägyptischen Nutztieren hoch ist, die Krankheit jedoch vernachlässigt wird, obwohl das Übertragungs- und Infektionsrisiko für Menschen ebenfalls hoch ist. Weitere Studien werden benötigt, um aussagekräftige Daten über die Epidemiologie von Q-Fieber in Ägypten und anderen afrikanischen Ländern zur Verfügung zu stellen. Hilfe und Unterstützung von außen sind nötig, um die Verbreitung von Q-Fieber mit Interventionsprogrammen einzudämmen, das Bewusstsein zu erhöhen und somit Gegenmaßnahmen im Sinne der Gesundheit für Mensch und Tier zu verbessern.

Files

Cite

Citation style:

Klemmer, Jessica: Q fever in Egypt: Epidemiological Survey of Coxiella burnetii-Specific Antibodies in Cattle, Buffaloes, Sheep, Goats and Camels. 2019. Ludwig-Maximilians-Universität München, Tierärztliche Fakultät.

Rights

Use and reproduction:
All rights reserved

Export