Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Crimean-Congo hemorrhagic fever orthonairovirus (CCHFV) : Surveillance studies among different livestock in sub-Saharan Africa and the molecular characterization of Hyalomma ticks serving as main reservoir and vector

Schulz, Ansgar GND

CCHFV is distributed over wide parts of Asia, South / Southeast Europe and the African continent. Although the virus was found in several tick species of different genera, Hyalomma ticks are considered to be the main vector and reservoir of the virus. While susceptible livestock and wildlife do not show clinical signs of illness, humans can develop severe Ebola-like hemorrhagic symptoms. Mauritania in West Africa is considered to be a high-endemic country for CCHFV because of several confirmed human case reports. Therefore, one of the main objectives of this thesis was to conduct detailed prevalence studies in both susceptible livestock and Hyalomma ticks, in order to obtain a better understanding of the current epidemiological situation and host-vector relationships in Mauritania. The first manuscript revealed a high CCHFV-IgG seroprevalence ranging from 15 to 81 % among the four most important Mauritanian livestock breeds and emphasized two risk factors (age and species) responsible for high prevalence. Future CCHFV prevalence studies should at least take into account the age of the surveyed animals to minimize misinterpretations. Based on this data Hyalomma ticks were collected from cattle and camel and screened for viral RNA to render the actual CCHFV prevalence in Mauritania. Thereby, correct identification of the vector species constituted a major aspect of this work and was ensured by different, novel established molecular discrimination approaches described in the second manuscript. For this purpose, six different Afrotropical and Palearctic Hyalomma species were differentiated genetically (CO1 sequencing, RFLP) and by molecular phenotyping (MALDI-TOF MS). By using MALDI-TOF MS, it was possible to distinguish all six Hyalomma species. RFLP and CO1 sequencing provided also reliable results and allowed a high sample throughput. Out of 1523 Hyalomma ticks collected from cattle and camels in Mauritania, 219 specimens were molecularly identified by RFLP and CO1 sequencing. Moreover, the PCR results of the third manuscript revealed a high CCHFV prevalence (2.56 %) in blood-fed Hyalomma ticks, whereas H. rufipes showed significantly higher CCHF infection rates compared to H. dromedarii and H. impeltatum. Moreover, the sequencing of positive ticks demonstrated that two different genotypes (Africa I and III) were circulating in the examined herds, which is consistent with previous isolated strains. In summary, this thesis provides a comprehensive up-to-date overview of the current CCHFV distribution in susceptible host and vector species in Mauritania. The acquired data should contribute for a better understanding of the complex and obscure epidemiological situation of the virus in Sub-Saharan Africa.

Das Krim-Kongo Hämorrhagische Fieber Virus (CCHFV) ist über weite Teile Asiens, Süd-/Südosteuropas und dem afrikanischen Kontinent verbreitet. Hyalomma-Zecken werden als Hauptvektor und Reservoir des Virus angesehen. Während für das Virus empfängliche Nutz- und Wildtiere keine klinischen Krankheitssymptome zeigen, können Menschen eine schwere Ebola-ähnliche hämorrhagische Fiebererkrankung entwickeln. Im westafrikanische Land Mauretanien gilt CCHFV aufgrund mehrerer bestätigter humaner Fallberichte als stark endemisch. Eines der Hauptziele dieser Arbeit war es daher, detaillierte Prävalenzstudien sowohl bei empfänglichen Nutztieren als auch bei Hyalomma-Zecken durchzuführen, um ein besseres Verständnis über die aktuelle epidemiologische Situation und die Wirt-Vektor-Beziehungen in Mauretanien zu erhalten. Die erste Studie offenbarte eine hohe CCHFV-IgG-Seroprävalenz (15- 81 %) bei den vier wichtigsten mauretanischen Nutztierrassen und hob in diesem Zusammenhang zwei Risikofaktoren (Alter und Art) hervor, die wahrscheinlich mit der hohen Prävalenz zusammenhängen. Zukünftige CCHFV-Prävalenzstudien sollten daher stets das Alter der untersuchten Tiere berücksichtigen, um Fehlinterpretationen bezüglich der Aussagen zur Seroprävalenz bestimmter Tiere zu vermeiden. Auf der Grundlage dieser Daten der ersten Studie wurden Hyalomma-Zecken von Rindern und Kamelen gesammelt und auf Virus-RNA untersucht, um die tatsächliche CCHFV-Prävalenz in Mauretanien zu ermitteln. Die korrekte Identifizierung der Vektorarten stellte dabei einen wichtigen Aspekt dieser Studie dar, was durch verschiedene, neu etablierte molekulare Speziesbestimmungsmethoden, beschrieben in dem zweiten Manuskript, gewährleistet werden konnte. Für die Etablierung wurden verschiedene afrotropische und paläarktische Hyalomma-Arten sowohl genetisch (CO1-Sequenzierung, RFLP) als auch durch molekulare Phänotypisierung (MALDI-TOF MS) differenziert. Mit Hilfe von MALDI-TOF MS konnten alle sechs Hyalomma-Arten unterschieden werden. RFLP- und CO1-Sequenzierung lieferten ebenfalls zuverlässige Ergebnisse bei einem gleichzeitig hohen Probendurchsatz. Von 1523 Hyalomma-Zecken, die von Rindern und Kamelen in Mauretanien gesammelt wurden, konnten 219 Proben mit Hilfe von RFLP- und CO1-Sequenzierung nachträglich molekular identifiziert werden. Die PCR-Untersuchungen dieser dritten Studie, zeigten eine hohe CCHFV-Prävalenz (2,56 %) bei blutgefüllten Hyalomma-Zecken, wobei H. rufipes im Vergleich zu H. dromedarii und H. impeltatum signifikant höhere CCHF-Infektionsraten aufwiesen. Die Sequenzierung der positiven Zecken zeigte darüber hinaus, dass in den untersuchten Herden zwei unterschiedliche Virusstämme (Afrika I und III) zirkulierten. Zusammenfassend betrachtet bietet die Arbeit einen Überblick über die aktuelle Verbreitung von CCHFV in empfänglichen Wirts- und Vektorarten in Mauretanien. Die gewonnenen Daten und Erkenntnisse tragen zu einem besseren Verständnis der komplexen und unübersichtlichen epidemiologischen Situation des Virus in Subsahara-Afrika bei.

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Schulz, A., 2020. Crimean-Congo hemorrhagic fever orthonairovirus (CCHFV): Surveillance studies among different livestock in sub-Saharan Africa and the molecular characterization of Hyalomma ticks serving as main reservoir and vector. Hannover.
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