Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)TiHo eLib

Zeckenabundanz und Prävalenz bakterieller Erreger in norddeutschen Schildzecken

Zecken stehen aufgrund ihrer Vektorfunktion für zahlreiche Pathogene im Fokus der human- und veterinärmedizinischen Infektiologie. Bedeutende zeckenassoziierte, bakterielle Erreger sind die Spirochäten des Borrelia burgdorferi sensu lato-Komplexes, Anaplasma phagocytophilum und verschiedene Rickettsia-Spezies. In dieser Arbeit wurden einerseits die Zeckenabundanz und andererseits die Prävalenzen der genannten Erreger in norddeutschen Schildzecken untersucht. Die Zeckenabundanz wurde monatlich von Februar bis November in den Jahren 2018 und 2019 an jeweils drei Orten in den Regionen Bremen, Emsland, Hannover, Kassel und Uelzen mittels Flaggmethode auf einer Fläche von 100 m² erhoben. Die durchschnittliche Zeckendichte lag standortabhängig zwischen 2,1 Zecken/100 m² im Jahr 2018 und 173,2 Zecken/100 m² im Jahr 2019. Die Zeckendichte wurde signifikant von klimatischen Faktoren und dem Untersuchungsmonat beeinflusst, zeigte jedoch keine signifikanten Unterschiede zwischen den untersuchten Landschaftstypen. Das Aktivitätsprofil der Zecken wies in beiden Untersuchungsjahren einen typischen Frühjahrspeak, jedoch keinen Herbstpeak auf. Von den insgesamt 10.330 gesammelten Zecken konnten 99,9 % morphologisch dem Ixodes ricinus/inopinatus-Komplex zugeordnet werden und acht Zecken der Art Ixodes frontalis. Um die Prävalenz der genannten bakteriellen Erreger zu bestimmen, wurden von April bis Oktober beider Jahre an den gleichen Orten monatlich jeweils weitere 15 Zecken gesammelt und mittels Sonden-basierter qPCR untersucht. Von den insgesamt 3150 untersuchten Zecken, die alle dem I. ricininus/inopinatus-Komplex angehörten, waren 30,6 % Borrelia-positiv, 6,4 % A. phagocytophilum-und 29,6 % Rickettsia-positiv. Die Prävalenzen von A. phagocytophilum und Rickettsia spp. waren im Jahr 2018 signifikant höher als in 2019, für Borrelia spp. traf dies nur auf die Region Hannover zu. Regional schwankte die Borrelia-Prävalenz zwischen 26,8 und 33,2 %, die A. phagocytophilum-Prävalenz zwischen 4,4 und 11,9 % und die Rickettsia-Prävalenz zwischen 22,4 und 36,5 %. Signifikante saisonale Unterschiede wurden für alle Erreger ermittelt, jedoch ohne einheitliches Muster. Während sich die Borrelia-Prävalenz der adulten Zecken nicht signifikant von der Prävalenz der Nymphen unterschied, lagen die A. phagocytophilum- und Rickettsia spp.-Prävalenzen adulter Zecken signifikant höher als die der Nymphen. Eine Korrelation zwischen der Zeckendichte und der Erregerprävalenz eines Untersuchungsgebietes konnte nicht festgestellt werden. Die Borrelia-(Geno‑)Speziesdifferenzierung mittels Reverse Line Blot ergab B. afzelii und B. garinii/B. bavariensis als häufigste Erreger, gefolgt von B. valaisiana. Des Weiteren wurden B. burgdorferi s.s., B. spielmanii und B. lusitaniae sowie die Rückfallfieber-Borrelie B. miyamotoi detektiert. Eine Differenzierung der Rickettsia spp. mittels real-time Pyrosequenzierung bestätigte R. helvetica als dominante Art in Norddeutschland. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass sowohl die Zeckenabundanz als auch die Erregerprävalenzen in verschiedenen Zeckenpopulationen große zeitliche und lokale Unterschiede aufweisen. Im Hinblick auf die zu erwartenden zunehmenden klimatischen Veränderungen müssen sowohl Zeckenabundanz als auch die Prävalenz Zecken-übertragener Erreger weiter untersucht werden. Hierfür liefert diese Arbeit einen wichtigen Status quo im norddeutschen Raum.

Ticks are of interest for human and veterinary infectiology due to their vector function for numerous pathogens. Important bacterial pathogens transmitted by Ixodes ricinus are spirochaetes of the Borrelia burgdorferi sensu lato complex, Anaplasma phagocytophilum and various Rickettsia species. The present study investigated the abundance of ticks and the prevalence of mentioned bacterial pathogens in ticks in northern Germany. To analyze tick abundance, an area of 100 m² was flagged monthly from February to November during 2018 and 2019 at three locations each in the regions of Bremen, Emsland, Hanover, Kassel and Uelzen. Tick density showed large local, seasonal and annual differences. Depending on location, the lowest average tick density was determined with 2.1 ticks/100 m² in 2018, whereby most ticks were found with an average of 173.2 ticks/100m² in 2019. Tick density correlated significantly with air temperature and humidity, saturation deficit of the atmosphere, ground wetness as well as month and year. In contrast, tick density did not vary significantly between different landscape types. Of total 10,330 collected ticks, 99.9% were morphologically identified as belonging to the I. ricinus/inopinatus complex and eight nymphs as Ixodes frontalis. The obtained activity profile for Ixodes ticks in northern Germany showed a typical dominant spring peak in both years, but an autumn peak was absent. Furthermore, to determine the prevalence of tick-associated bacterial pathogens, 15 additional ticks were collected monthly from April to October in 2018 and 2019 at the same sites and subjected to probe based qPCR. Of the 3150 ticks, all belonging to the I. ricinus/inopinatus complex, 30.6% were Borrelia positive, 6.4% A. phagocytophilum positive and 29.6% Rickettsia positive. The overall prevalence of A. phagocytophilum and Rickettsia spp. was significantly higher in 2018 than in 2019, whereby a similar pattern for Borrelia spp. was only observed in the region of Hanover. Regional prevalences ranged from 26.8 to 33.2% for Borrelia spp., from 4.4 to 11.9% for A. phagocytophilum and from 22.4 to 36.5% for Rickettsia species. Significant monthly differences were detected for all pathogens, but a common pattern was not evident. Regarding infection rates of different developmental stages, the determined Borrelia prevalence in adult ticks did not differ significantly from the prevalence in nymphs. Conversely, significantly more adult ticks than nymphs were infected with A. phagocytophilum as well as with Rickettsia spp.. A significant correlation between tick density and pathogen prevalence was not detected. Borrelia (geno-)species differentiation by Reverse Line Blot indicated B. afzelii and B. garinii/B. bavariensis as the most frequent species, followed by B. valaisiana. Furthermore, B. burgdorferi s.s., B. spielmanii and B. lusitaniae as well as the relapsing fever Borreliae B. miyamotoi were identified. Differentiation of Rickettsia spp. by real‑time pyrosequencing confirmed R. helvetica as the dominant species in northern Germany. This study demonstrated that both tick density as well as prevalences of tick associated pathogens show considerable temporal and local differences in different tick populations. Consequently, long-term studies with investigation of multiple areas are necessary for an adequate risk assessment. This work provides an important status quo for prospective investigations of tick abundance and tick-borne pathogen prevalence especially in northern Germany, which will be required considering the expected ongoing climatic changes.

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