Epidemiology of Crimean-Congo haemorrhagic fever virus in ticks and livestock in Balochistan, Pakistan

Kasi, Khushal Khan

Crimean-Congo haemorrhagic fever (CCHF) is a tick-borne zoonotic disease caused by the arbovirus Crimean-Congo haemorrhagic fever virus (CCHFV). It causes fatal haemorrhagic disease in human. Ticks considered as reservoir and vector for CCHFV. Livestock serve as a transient reservoir for this virus, but do not show clinical signs. In part I (3.2) of this thesis, a cross-sectional study has been conducted from July to September 2016, in which sheep and goats in Balochistan, Pakistan, were examined to determine the CCHFV seroprevalence, spatial distribution of seropositive sheep and goats, and to identify potential risk factors for seropositivity to CCHFV in these animals. To this end, farms and animals selected by systematic sampling, blood samples from 800 sheep and 800 goats collected and information regarding farm management and the kept animals were retrieved using a standard questionnaire. Sera tested for antibodies against CCHFV in two independent ELISA formats and an immunofluorescence assay (IFA) following a hierarchical diagnostic decision tree. By these assays 149 (19%, 95%-CI: 16%-21%) out of 800 sheep serum samples and 37 (5%, 95%-CI: 3%-6%) out of 800 goat serum samples were positive for CCHFV-specific IgG antibodies. Interestingly, at least 8 (5%, 95%-CI: 2%-10%) out of 160 sera pools were from CCHFV viremic sheep, as sera (in pools of 5) tested positive for CCHFV genome by real time PCR (RT-qPCR). Risk factor analysis revealed that the open type of housing (OR=3.76, 95%-CI:1.57-9.56, pvalue=0.003), grazing (OR=4.18, 95%-CI:1.79-10.37, p-value=0.001), presence of vegetation in or around the farm (OR= 3.13, 95%-CI: 1.07-10.15, p-value=0.043), lack of treatment against ticks (OR=3.31, 95%-CI: 1.16-10.21, p-value=0.029), absence of rural poultry (OR=2.93, 95%-CI: 1.41-6.29, p-value=0.004), animals with age > 2 years (OR=4.15, 95%-CI: 2.84-6.19, pvalue<0.001), animals infested with ticks (OR=2.35, 95%-CI: 1.59-3.52, p-value<0.001), and sheep species (OR=4.72, 95%-CI:3.24-6.86, p-value<0.001) represented statistically significant risk factors associated with seropositivity to CCHFV. Taken together this part of study confirms the circulation of CCHFV in livestock in Balochistan, Pakistan. The identification of risk factors might help to reduce the risk of infection in sheep and goats, which may also mitigate the risk for human infection. An interesting option for reducing the risk of CCHFV infection in small ruminants is keeping also chickens, since they pick ticks that transmit CCHFV. In part II (3.3), a cross-sectional study has been conducted from September to November 2017, in the province of Balochistan, Pakistan. Ticks were collected from cattle, sheep and goats in the livestock farms. The ticks were identified morphologically and the result confirmed by genotyping. Further, ticks were analysed to detect CCHFV genome by one-step multiplex real-time RT-qPCR, and positive ticks were sequenced to determine the CCHFV genotype. In 529 livestock infested ticks, 525 (99%) ticks belonged to the genus Hyalomma, and four (1%) ticks were from the genus Rhipicephalus. Within the genus Hyalomma, H. marginatum (n=149; male=92, female=57), H. excavatum (n=135; male=96, female=39), H. dromedarii (n=117; male=101, female=16), H. anatolicum (n=82; male=61, female=21), and H. scupense (n=42; male= 36, female=6) were identified. In the genus Rhipicephalus, R. microplus (n=3), and R. turanicus (n=1) were found. The tick infestations on ruminants were 58 % in sheep (n=307), 28 % in goats (n=146), and 14 % in cattle (n=76). All collected ticks were adults. Four percent (20 out of 525, 95%-CI: 2%-6%) ticks were positive for CCHFV genome (S segment). All CCHFV sequences obtained from the ticks clustered in the Asia-1 genotype. Among the CCHFV-positive ticks, 75% (15 out of 20) were female and 25% (5 out of 20) were male. CCHFV genome was detected most frequently in H. marginatum (30%, 6 out of 20), followed by, H. dromedarii (25%, 5 out of 20), H. excavatum (20%, 4 out of 20), H. anatolicum (20%, 4 out of 20), and H. scupense (5%, 1 out of 20). All CCHFVpositive ticks were found on sheep. The highest number of CCHFV-positive ticks was detected in the Kalat district (60%, 12 out of 20), followed by Quetta (30%, 6 out of 20) and Killa Abdullah (10%, 2 out of 20) districts. This part of the study confirms the circulation of CCHFV in ticks in the south-western part (Balochistan) of Pakistan. It is imperative to take effective tick-control measures in this area, especially to control livestock infestation with ticks, to reduce the risk of CCHF outbreaks in the human population.

Krim-Kongo-Hämorrhagisches Fieber (CCHF) ist eine durch Zecken übertragene Zoonose, die durch das Krim-Kongo-Hämorrhagisches Fieber Virus (CCHFV), ein Arbovirus, verursacht wird. Es verursacht tödliche hämorrhagische Erkrankungen beim Menschen. Zecken gelten als Reservoir und Vektor für CCHFV. Vieh dient als vorübergehendes Reservoir für dieses Virus, zeigt jedoch keine klinischen Anzeichen. In Teil I (3.2) wurde von Juli bis September 2016 eine Querschnittsstudie durchgeführt, in der Schafe und Ziegen in Belutschistan, Pakistan, untersucht wurden, um die CCHFV-Seroprävalenz, die räumliche Verteilung von seropositiven Schafen und Ziegen sowie mögliche Risikofaktoren für Seropositivität gegenüber CCHFV bei diesen Tieren zu bestimmen. Zu diesem Zweck wurden Betriebe und Tiere durch systematische Probenahme ausgewählt, Blutproben von 800 Schafen und 800 Ziegen entnommen und Informationen zur Betriebsführung und den gehaltenen Tieren unter Verwendung eines Standardfragebogens abgerufen. Die Seren wurden in zwei unabhängigen ELISA-Formaten und einem Immunfluoreszenz-Assay (IFA) nach einem hierarchischen diagnostischen Entscheidungsbaum auf Antikörper gegen CCHFV getestet. Mit diesen Tests waren 149 (19%, 95%-CI: 16%-21%) von 800 Schafserumproben und 37 (5%, 95%-CI: 3%-6%) von 800 Ziegenserumproben positiv für CCHFV-spezifische IgG-Antikörper. Interessanterweise stammten mindestens 8 (5%, 95%-CI: 2%-10%) von 160 Serumpools von virämischen CCHFV-Schafen, da Seren (in Pools von 5) in der realtime-PCR positiv auf das CCHFV-Genom getestet wurden. Die Risikofaktoranalyse ergab, dass Offenställe (OR = 3,76, 95%-CI: 1,57-9,56, p-Wert = 0,003), Weidegang (OR = 4,18, 95%-CI: 1,79-10,37, p-Wert = 0,001), Vorhandensein von Vegetation in oder um den Betrieb (OR = 3,13, 95%-CI: 1,07-10,15, p-Wert = 0,043), fehlende Behandlung gegen Zecken (OR = 3,31, 95%-CI: 1,16-10,21, p-Wert = 0,029), Abwesenheit von Geflügel (OR = 2,93, 95%-CI: 1,41-6,29, p-Wert = 0,004), Tiere mit einem Alter von > 2 Jahren (OR = 4,15, 95%-CI: 2,84-6,19, p-Wert <0,001), mit Zecken befallene Tiere (OR = 2,35, 95%-CI: 1,59-3,52, p-Wert <0,001) und Schafarten (OR = 4,72, 95%-CI: 3,24-6,86, p-Wert <0,001) statistisch signifikante Risikofaktoren darstellten, die mit der Seropositivität gegenüber CCHFV assoziiert waren. Somit bestätigt dieser Teil der Studie die Verbreitung von CCHFV bei Nutztieren in Belutschistan, Pakistan. Die Identifizierung von Risikofaktoren könnte dazu beitragen, das Infektionsrisiko bei Schafen und Ziegen zu verringern, was auch das Risiko einer Infektion des Menschen verringern kann. Eine interessante Option zur Verringerung des Risikos einer CCHFV-Infektion bei kleinen Wiederkäuern ist die Haltung von Hühnern, da sie Zeckenfressen, die CCHFV übertragen. In Teil II (3.3) wurde von September bis November 2017 eine Querschnittsstudie in der pakistanischen Provinz Belutschistan durchgeführt. In den Viehbetrieben wurden Zecken von Rindern, Schafen und Ziegen gesammelt. Die Zecken wurden morphologisch identifiziert und der Befund durch Genom-Typisierung bestätigt. Weiterhin wurden Zecken analysiert, um das CCHFV-Genom durch Multiplex-realtime-RT-qPCR nachzuweisen. Positive Proben wurden sequenziert, um den CCHFV-Genotyp zu bestimmen. Von insgesamt 529 Zecken, die bei Schafen, Ziegen oder Rindern abgesammelt wurden, gehörten 525 (99%) zur Gattung Hyalomma, und 4 (1%) zur Gattung Rhipicephalus 4 (1%). In der Gattung Hyalomma waren H. marginatum (n = 149; männlich = 92, weiblich = 57), H. excavatum (n = 135; männlich = 96, weiblich = 39), H. dromedarii (n = 117; männlich = 101) weiblich = 16), H. anatolicum (n = 82; männlich = 61, weiblich = 21) und H. scupense (n = 42; männlich = 36, weiblich = 6). In der Gattung Rhipicephalus wurden R. microplus (n = 3) und R. turanicus (n = 1) identifiziert. Insgesamt waren 307 Schafe (58%) 146 Ziegen (28%) und 76 Rinder (14%) mit den Zecken befallen. Alle abgesammelten Zecken waren Adulte. 4% (20 von 525, 95%-CI: 2%-6%) Zecken waren positiv für das Genom des CCHFV-S-Segments. Alle CCHFV-Sequenzen aus den Zecken clusterten im Asia-1-Genotyp. Unter den CCHFV-positiven Zecken waren 75% (15 von 20) weiblich und 25% (5 von 20) männlich. Das CCHFV-Genom wurde in H. marginatum (30%, 6 von 20) am häufigsten nachgewiesen, gefolgt von H. dromedarii (25%, 5 von 20), H. excavatum (20%, 4 von 20), H. anatolicum (20%, 4 von 20) und H. scupense (5%, 1 von 20). Alle CCHFV-positiven Zecken wurden an Schafen gefunden. Die höchste Anzahl von CCHFV-positiven Zecken war im Bezirk Kalat zu verzeichnen (60%, 12 von 20), gefolgt von den Bezirken Quetta (30%, 6 von 20) und Killa Abdullah (10%, 2 von 20). Dieser Teil der Studie bestätigt die Verbreitung von CCHFV in Zecken im südwestlichen Teil Pakistans (Belutschistan). In diesem Bereich sollten dringend wirksame Maßnahmen zur Zeckenbekämpfung ergriffen werden, insbesondere um den Zeckenbefall bei Nutztieren zu bekämpfen, und so das Risiko von Ausbrüchen von CCHF in der menschlichen Bevölkerung zu verringern.

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Kasi, Khushal: Epidemiology of Crimean-Congo haemorrhagic fever virus in ticks and livestock in Balochistan, Pakistan. Berlin 2020. Freie Universität Berlin, Fachbereich Veterinärmedizin, Institut für Mikrobiologie und Tierseuchen.

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