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Viral diseases in marine mammals : Emergence and spread of viral diseases in marine mammals

During the past four decades several viral diseases have been detected in seals and cetaceans inhabiting the waters of Northern Europe. Viruses such as porpoise morbillivirus (PMV) and the novel phocoena pestivirus (PhoPeV) have been detected occasionally while phocine distemper virus (PDV) in 1988 and 2002 and influenza A (IAV) in 2014 have caused significant population fluctuations in the harbour seals. This project sought to i) investigate the presence of influenza and morbillivirus in seals and harbour porpoises of the Baltic Sea-North Sea region, ii) elucidate the viral distribution of PhoPeV in the same region and iii) broaden the understanding of distemper emergence and evolution in the marine environment. Investigations on viral presence were conducted based on RT-qPCR screenings of lung tissue and tracheal swaps collected from a total of 99 harbour seals, 126 grey seals, 73 ringed seals and 78 harbour porpoises in the Baltic Sea-North Sea region between 2002-2019. We did not find any evidence of morbillivirus and IAV infections outside of the outbreaks in 2002 and 2014, but occasional spillover from Arctic seals and avian reservoirs has previously been reported. As both PDV and IAV outbreaks spread from central Kattegat which geographically connects Baltic and North Sea populations, it is suggested to increase pathogen surveys in this region. PhoPeV was detected in a Belt Sea harbour porpoise expanding the distribution range of the virus from the North Sea to the Baltic region. Phylogenetic analyses found the novel sequence to be closely related to genotype 1 North Sea sequences with a recent divergence between 2007-2011. While still poorly understood PhoPeV may impact the reproductivity of harbour porpoises and we advocate that future surveys include the virus in their analyses. Bayesian phylogenetic analyses of PDV and canine distemper virus (CDV) points to a 17th century divergence between the two viruses. Based on the mapped distemper distribution, broad host range and basal placement of terrestrial morbilliviruses a CDV-like ancestor was suggested to have given rise to PDV in the North Atlantic. The combined work presented in this thesis provides valuable insight to the emergence and circulation of morbillivirus, IAV and PhoPeV in North European seals and harbour porpoises relevant to future monitoring efforts.

In den letzten vier Jahrzehnten wurden zahlreiche virale Krankheiten in Robben und Walen entdeckt, die die Gewässer in Nordeuropa besiedeln. Viren wie der Schweinswal-Morbillivirus (porpoise morbillivirus - PMV) und der Novel phocoena Pestivirus (PhoPeV) wurden gelegentlich entdeckt, während Ausbrüche von Phocine-Staupe-Virus (phocine distemper virus - PDV) 1988 und 2002, sowie von Influenza A (IAV) 2014 zu signifikanten Fluktuationen in Seehund-Populationen geführt haben. Dieses Projekt strebte an, i) das Vorkommen von Influenza und Morbilliviren in Robben und Schweinswalen in der Nord- und Ostsee zu untersuchen, ii) die virale Verteilung von Phocoena Pestiviren in der gleichen Region aufzuklären und iii) das Verständnis für das Aufkommen und die Evolution der Staupe im Meeres-Ökosystem zu erweitern. Die Untersuchungen der Viren wurden durch RT-qPCR Screening von Lungengewebe und Luftröhrenabstrichen durchgeführt, die von 99 Seehunden, 126 Kegelrobben, 73 Ringelrobben und 78 Schweinswalen zwischen 2002 und 2019 in der Nord- und Ostsee gesammelt wurden. Wir konnten keine Hinweise für den Morbillivirus und IAV außerhalb der vorher genannten Ausbrüche finden. PhoPeV wurde in einem Schweinswal in der dänischen Beltsee entdeckt, was zeigt, dass das Verbreitungsgebiet des Virus sich über die Nord- und Ostsee erstreckt. Obwohl die Effekte von PhoPeV bisher noch relativ unbekannt sind, könnte dieses Virus die Reproduktion von Schweinswalen beeinflussen und wir empfehlen, dass zukünftige Untersuchungen dieses Virus in ihren Analysen berücksichtigen. Bayessche phylogenetische Untersuchungen von PDV und Staupe (CDV) gaben Hinweise auf eine Trennung im 17. Jahrhundert zwischen den beiden Viren. Basierend auf der geografischen Verteilung der Staupe, des breiten Wirtsspektrums und der grundlegenden Verbreitung von Morbilliviren bei terrestrischen Tieren, wurde vermutet, dass ein CDV-ähnlicher Vorfahre für die Verbreitung von PDV im Nordatlantik verantwortlich war. Die kombinierte Arbeit in dieser Dissertation liefert wertvolle Erkenntnisse über das Aufkommen und die Verbreitung von Morbilliviren, IAV und PhoPeV in Nordeuropäischen Robben und Schweinswalen, welche für zukünftige Untersuchungen relevant sein werden.

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