Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Epidemiology of swine influenza viruses in Europe : Surveillance of domestic pig populations in several European countries 2015-2017

Henritzi, Dinah

Influenza A virus (IAV) infections causing economic losses are widely spread among swine populations worldwide. In Europe, over the past decades, four lineages of reassortant viruses between IAVs of avian and human origin have formed (H1avN1av, H1huN2, H3N2, H1pdmN1pdm/2009) that infect and are maintained in swine populations. In addition to type A, single cases of human influenza B virus (IBV) and influenza C virus (ICV) infection were reported in pigs. Also, a newly described influenza D virus (IDV) has been associated with respiratory illness in swine. The surveillance, which was carried out in the frame of this thesis from April 2015 to December 2017, comprised over 18,000 samples from almost 2,500 farms from 17 European countries. It targeted samples collected from pigs showing a clinically apparent respiratory disease. New multiplex reverse transcriptase real time PCRs (RT-qPCRs) were developed here to enable high throughput, sensitive and lineage-specific examination of clinical samples. Initially, samples were screened by a RT-qPCR for presence of influenza A, B, C and D viruses. Further, a selection of IAV-positive samples were subjected to molecular subtyping, virus isolation, phylogenetic and antigenic characterization. Only two IBV cases and one IDV case were found, indicating that Influenza B, C and D viruses do not play a major role as pathogens in swine with respiratory illness in Europe. In contrast, a high incidence of IAV-infections in about one quarter of the pigs were detected in a season-independent manner. More than half of the participating farms were affected. Findings included all four swine influenza A virus (SIV) lineages and various reassortants between them. Increased detection of pandemic H1N1/2009, its reassortants and co-infections with different H1-subtypes were repeatedly documented as well as the occurrence of a new spillover of a human seasonal H3-subtype (H3hu 2004/5-derived) into the swine population. Prevalences of the different lineages were geographically restricted and incursions of new lineages and/or reassortants were documented for several European countries. Furthermore, a vast repertoire of 31 genotypes, resulting from reassortment of all eight genome segments between H1pdmN1pdm and previous porcine lineages, was uncovered. Further analyses of recently human derived viruses, i.e. H1pdmN1pdm and H3huN2, revieled several phylogenetic and antigenic clusters that circulate in swine independent of anew reverse-zoonotic (human-to-swine) transmissions. Antigenic differences between some of the clusters suggest a revision of vaccine-strains for their actuality and efficiency. The high incidence of SIV-infections in swine with evolving subtypes and dynamic reassortment kinetics emphasizes the importance of continued surveillance for SIV in Europe. The unknown zoonotic potential of constantly evolving new viruses with one or more pandemic segments and the genetic and antigenic drift in the HA-segments of strains of recent human origin underlines the OneHealth aspects of SIV-surveillance.

Influenza A Virus (IAV) Infektionen sind unter den Schweinebeständen weltweit verbreitet und führen zu finanziellen Verlusten. In Europa haben sich in den letzten Jahrzehnten vier reassortante Linien zwischen IAVs aviären und humanen Ursprungs geformt (H1avN1av, H1huN2, H3N2, H1pdmN1pdm/2009), die Schweinepopulationen infizieren und in ihr zirkulieren. Zusätzlich zu Typ A wurden vereinzelt Fälle von Infektion mit humanen Influenza B Viren (IBV) und Influenza C Viren (ICV) bei Schweinen gemeldet. Darüber hinaus wurde ein neu beschriebenes Influenza D Virus (IDV) mit Atemwegserkrankungen bei Schweinen in Verbindung gebracht. Das Monitoring, welches im Rahmen dieser Arbeit von April 2015 bis Dezember 2017 durchgeführt wurde, umfasste über 18.000 Proben von fast 2.500 Betrieben aus 17 europäischen Ländern. Es zielte auf Proben ab, die von Schweinen mit einer erkennbaren klinischen Atemwegserkrankung genommen wurden. Neue multiplex reverse Transkriptase ‚real time‘ PCRs (RT-qPCRs) wurden hier entwickelt, um eine hochdurchsatzfähige, sensitive und linienspezifische Untersuchung klinischer Proben zu ermöglichen. Zunächst wurden die Proben mittels RT-qPCR auf Anwesenheit von Influenza A-, B-, C- und D-Viren untersucht. Im Anschluss wurde eine Auswahl von IAV-positiven Proben einer molekularen Subtypisierung, Virusisolierung, phylogenetischen und antigenetischen Charakterisierung unterzogen. Nur zwei IBV Fälle und ein IDV Fall wurden gefunden, was darauf hinweist, dass Influenza B-, C- und D-Viren keine große Rolle als respiratorischer Krankheitserreger bei Schweinen in Europa spielen. Im Gegensatz dazu wurde eine hohe Inzidenz von IAV-Infektionen in etwa einem Viertel der Schweine saisonunabhängig nachgewiesen. Von den teilnehmenden Betrieben waren mehr als die Hälfte betroffen. Alle vier Schweine Influenza A Virus (SIV) Linien und verschiedene Reassortanten dieser wurden gefunden. Ein erhöhter Nachweis pandemischer H1N1/2009 Viren und dessen Reassortanten sowie Koinfektionen mit verschiedenen H1-Subtypen wurden wiederholt dokumentiert. Ebenso wurde wie die erneute Transmission eines humanen saisonalen H3-Subtyps (H3hu 2004/5) in die Schweinepopulation festgestellt. Prävalenzen der verschiedenen Linien waren geographisch begrenzt und das Eindringen neuer Linien und/oder Reassortanten wurde für mehrere europäische Länder beobachtet. Darüber hinaus wurde ein breites Repertoire von 31 Genotypen gefunden, die aus der Reassortierung aller acht Genomsegmente zwischen H1pdmN1pdm und älteren porcinen Linien resultierten. Weitere Analysen von Viren, die vor kurzem vom Mensch in die Schweinepopulation übertragen wurden, H1pdmN1pdm und H3huN2, zeigten mehrere phylogenetische und antigenetische Cluster. Diese zirkulierten in Schweinen unabhängig von erneuten reversen zoonotischen (Mensch-zu-Schwein) Übertragungen. Antigenetische Differenzen zwischen einigen Clustern legen eine Überprüfung von Impfstämmen auf ihre Aktualität und Effizienz nahe. Die hohe Inzidenz von SIV-Infektionen bei Schweinen mit evolvierenden Subtypen und einer dynamischen Reassortierungskinetik unterstreicht die Wichtigkeit der fortgesetzten Überwachung von SIV in Europa. Das unbekannte zoonotische Potenzial von sich ständig weiterentwickelnden Viren mit einem oder mehreren pandemischen Segmenten, sowie der genetische und antigenetische Drift von HA-Segmenten von Stämmen jüngeren humanen Ursprungs unterstreichen den OneHealth-Aspekt der SIV-Überwachung.

Zitieren

Zitierform:

Henritzi, Dinah: Epidemiology of swine influenza viruses in Europe. Surveillance of domestic pig populations in several European countries 2015-2017. Hannover 2018. Tierärztliche Hochschule Hannover.

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export