Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Abundanz von Zecken im Stadtgebiet Hannover, Rolle der neuen Zeckenart Ixodes inopinatus als Vektor für Zecken-übertragene Krankheiten und transovarielle Übertragung von Pathogenen bei Zecken

Zecken sind Vektoren für eine Reihe von verschiedenen Krankheiten. Um das Infektionsrisiko für Mensch und Tier besser einschätzen zu können, muss neben der Erregerprävalenz auch die Zeckendichte berücksichtigt werden. Daher war ein Ziel dieser Arbeit, die Dichte von adulten Zecken sowie Nymphen im Stadtgebiet Hannover zu quantifizieren und den Einfluss von Umweltfaktoren auf die Zeckenaktivität zu ermitteln. Ein weiteres Risiko für Mensch und Tier könnte von der kürzlich beschriebenen Zeckenart Ixodes inopinatus ausgehen. Deshalb wurde das Vorkommen von I. inopinatus in Norddeutschland untersucht und die Prävalenz von Borrelia spp., Rickettsia spp. und A. phagocytophilum bei I. inopinatus ermittelt. Des Weiteren wurde die Prävalenz der genannten Erreger in wirtssuchenden Ixodes ricinus-Larven untersucht, um eine mögliche transovarielle Übertragung unter Feldbedingungen zu analysieren und das Risiko für Mensch und Tier durch I. ricinus-Larven abschätzen zu können. Um die Zeckendichte zu quantifizieren, wurden wirtssuchende Zecken von April bis Oktober 2017 und 2018 an 10 verschiedenen Orten im Stadtgebiet Hannover mittels Flaggmethode gesammelt. Umweltfaktoren wie Temperatur, relative Luftfeuchte und Vegetation wurden an jedem Flaggtermin bestimmt. Das Vorkommen von I. inopinatus und die Prävalenz von Borrelia spp., Rickettsia spp. und A. phagocytophilum bei dieser Zeckenart wurden anhand von 3845 DNA-Proben von Ixodes spp. untersucht, die bereits in früheren Prävalenzstudien auf die beschriebenen Erreger getestet wurden. Zu diesem Zweck wurden die Proben durch Sequenzierung eines Teils des 16S rRNA-Gens in I. ricinus und I. inopinatus differenziert. Um die Pathogen-Prävalenz von Larven zu bestimmen, wurden 1500 Larven aus 50 Nestern mittels Sonden-basierter quantitativer Real-Time PCR (qPCR) untersucht. Im Jahr 2017 und 2018 wurden insgesamt 1770 Zecken bzw. 1866 Zecken in Hannover geflaggt. Ixodes ricinus (97,0 %) war am häufigsten vertreten, gefolgt von I. inopinatus (2,3 %), I. frontalis (0,6 %) und I. hexagonus (0,03 %). Die Zeckendichte von I. ricinus/I. inopinatus war im Jahr 2017 statistisch signifikant höher als im Jahr 2018, außerdem war siein Mischwäldern signifikant höher als in Parks. An den meisten Sammelorten konnte ein bimodales Aktivitätsmuster beobachtet werden. Ein signifikanter Einfluss von (mikro-)klimatischen Bedingungen auf die Zeckendichte konnte nicht festgestellt werden. Die Untersuchung von 3845 DNA-Proben von Ixodes spp. ergab in 3,6 % der Fälle die Zeckenart I. inopinatus und in 96,4 % I. ricinus. Die Prävalenz von Borrelia spp., Rickettsia spp. und A. phagocytophilum betrug bei I. inopinatus 33,6 %, 46,0 % bzw. 2,9 % und bei I. ricinus 24,8 %, 46,6 % bzw. 3,6 %. Ixodes inopinatus-Zecken wurden signifikant häufiger positiv auf Borrelia spp. getestet als I. ricinus. Bei der Untersuchung der Larvennester konnte jeweils in 39 von 50 Nestern (78,0 %) Borrelia spp.- bzw. Rickettsia spp.-DNA und in drei Nestern (6,0 %) A. phagocytophilum-DNA nachgewiesen werden. Von den 1500 untersuchten Larven waren 137 positiv für Borrelia spp.-DNA, 341 für Rickettsia spp.-DNA und drei für A. phagocytophilum-DNA. Koinfektionen wurden bei 66,0 % der Nester und 8,6 % der positiven Larven gefunden. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Zeckendichte an den verschiedenen innerstädtischen Sammelorten erheblich variierte und somit auch das Risiko für Mensch und Tier, sich mit bakteriellen Erregern zu infizieren, variabel ist. Des Weiteren konnte die neu beschriebene Zeckenart I. inopinatus in Norddeutschland nachgewiesen werden. Der Nachweis von Borrelia spp.-, Rickettsia spp.- und A. phagocytophilum-DNA in I. inopinatus weist auf eine mögliche Rolle dieser Zeckenart als Vektor hin. Nicht zuletzt konnten Hinweise auf eine transovarielle Übertragung von Borrelia spp. und Rickettsia spp. auf I. ricinus-Larven unter Feldbedingungen festgestellt werden, was möglicherweise die Pathogenpersistenz im Ökosystem erleichtert und die Abhängigkeit von Reservoirwirten verringert.

Ticks are vectors for a range of different pathogens. To determine the infection risk for humans and animals, not only pathogen prevalence in ticks but also tick abundance needs to be taken into account. For this reason, one aim of this study was to quantify tick abundance of adult ticks and nymphs in the city of Hanover, and to determine the influence of environmental factors on tick activity. Furthermore, the recently described tick species Ixodes inopinatus could also pose a risk for humans and animals. Therefore, the occurrence of I. inopinatus in northern Germany as well as the prevalence of Borrelia spp., Rickettsia spp. and A. phagocytophilum in I. inopinatus was investigated. In addition, the prevalence of mentioned pathogens was determined in questing Ixodes ricinus larvae to analyse possible transovarial transmission under field conditions and determine the risk posed by I. ricinus larvae for humans and animals. In order to determine tick abundance, ticks were collected at ten different sites in the city of Hanover from April to October 2017 and 2018 using the flagging method. Environmental factors such as temperature, humidity and vegetation of the collection area were determined at each collection date. Occurrence of I. inopinatus and pathogen prevalence of Borrelia spp., Rickettsia spp. and A. phagocytophilum in I. inopinatus were determined using 3845 Ixodes-DNA samples, which had been collected during previous prevalence studies and tested for the mentionedpathogens. These samples were differentiated into I. ricinus and I. inopinatus by sequencing a part of the 16S rRNA gene. To determine pathogen prevalence of larvae, a total of 1500 larvae from 50 nests were examined by quantitative real-time PCR (qPCR). In 2017, 1770 ticks were collected in Hanover, while 1866 ticks were collected in 2018. Ixodes ricinus (97.0%) was the most prevalent tick species, followed by I. inopinatus (2.3%), I. frontalis (0.6%), and I. hexagonus (0.03%). Tick abundance of I. ricinus/I. inopinatus was significantly higher in 2017 than in 2018, as well as in mixed forests than in parks. A bimodal activity pattern was observed at most collection sites. No significant influence of (micro-)climatic conditions on tick abundance was found. Sequencing of 3845 DNA-samples of Ixodes ticks resulted in 3.6% I. inopinatus and 96.4% I. ricinus. In I. inopinatus, the prevalence of Borrelia spp., Rickettsia spp. and A. phagocytophilum was 33.6%, 46.0% and 2.9% respectively, while prevalence of these bacteria were 24.8% (919/3708), 46.6% (1729/3708) and 3.6% (135/3708) in I. ricinus. Ticks of the species I. inopinatus were significantly more often Borrelia spp.-positive than I. ricinus. Examination of larvae nests revealed Borrelia spp.- and Rickettsia spp.-DNA in 39 of 50 nests (78.0%) each and A. phagocytophilum-DNA in three nests (6.0%). Of the 1500 investigated larvae, 137 were positive for Borrelia spp.-DNA, 341 for Rickettsia spp.-DNA and three for A. phagocytophilum-DNA. Furthermore, co-infections were found in 66.0% of the nests and 8.6% of the positive larvae. In the present study, considerable variation in tick abundance between the collection sites, and thus regarding the risk of humans and animals to become infected with bacterial pathogens, was demonstrated. Furthermore, the recently described tick species I. inopinatus was detected in northern Germany, in the cities of Hanover and Hamburg. The detection of Borrelia spp.-, Rickettsia spp.- and A. phagocytophilum-DNA in I. inopinatus indicates a potential role of this tick species as a vector. Finally, evidence of transovarial transmission of Borrelia spp. and Rickettsia spp. was found in I. ricinus larvae under field conditions. This may facilitate pathogen persistence in the ecosystem and decreased dependence on reservoir hosts.

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