RVF a další vznikající infekční onemocnění ve východní a střední Africe

STUDIJNÍ POZADÍ

Oblast východní a střední Afriky (ECA) představuje jedinečné prostředí pro vyšetřování udržování a přenosu viru RVF, protože hlásí největší počet epidemií RVF. Nedávné studie identifikovaly ohniska, která se vyznačují trvale nízkými úrovněmi virových infekcí lidí a hospodářských zvířat během období mezi epidemiemi (IEP).

Ačkoli jsou ovce vystaveny nejvyššímu riziku závažných onemocnění, to, jak se liší interakce viru a hostitele mezi živočišnými druhy, je oblastí pro další výzkum. Séroprevalenční a incidenční studie na rozhraní volně žijících zvířat, hospodářských zvířat a člověka jsou také důležité pro pochopení povahy mezidruhového přenosu. Naše studie bude zkoumat hrozbu pro veřejné zdraví, kterou představuje RVFV během IEP, stanovením zátěže onemocněními lidí a hospodářských zvířat a stupněm trvalého přenosu viru u živočišných druhů během kryptických cyklů. To bude prováděno prostřednictvím dohledu mezi lidmi, hospodářskými zvířaty a volně žijícími zvířaty. Pochopení udržování viru zejména v prostředí, vektorech a populacích volně žijících živočichů pomůže při identifikaci potenciálních rizikových faktorů pro infekci RVFV, aby se předešlo budoucím ohniskům.

Zatímco výskyt onemocnění mezi zvířaty může často zůstat bez povšimnutí kvůli neadekvátním systémům dozoru nad zvířaty a nízkým úrovním potratů zvířat, onemocnění lidí může být první známkou toho, že amplifikace viru RVF v určité oblasti probíhá ve vysokých úrovních. Kromě toho pochopení sociálních aspektů přenosu nemocí prostřednictvím studií na lidech zkoumajících lidské chování a kulturní praktiky, které vedou k přímé expozici infikované zvířecí krvi, tkáním, sekretům a exkrecím, by mohlo poskytnout cenné informace pro dynamiku šíření nemocí. Další znalosti o způsobech expozice člověka, např. prostřednictvím kousnutí komáry nebo kontaktu s infikovanými živočišnými produkty ovlivňují imunitní odpověď a jsou nutné výsledky onemocnění. To posílí celosvětové úsilí v přípravě a prevenci možného šíření nemoci RVF do nových regionů.

Zatímco RVF může být nedostatečně diagnostikovanou příčinou febrilního onemocnění v oblasti ECA, je důležité vzít v úvahu výskyt dalších neznámých nebo nediagnostikovaných infekčních onemocnění. Závažná klinická onemocnění způsobená různými patogeny u lidí nebo zvířat s největší pravděpodobností chybí v prostředích, kde je přístup ke zdravotní péči omezený a diagnostika vzácná. Je pozoruhodné, že četné studie z regionu uvádějí nízké úrovně návštěv nemocnic, zejména mezi marginalizovanými komunitami, včetně těch v odlehlých venkovských vyprahlých zemích, které mají málo zdravotnických zařízení a špatně fungující dopravní infrastrukturu, což odrazuje od cestování na velké vzdálenosti za přístupem ke zdravotní péči. Více než třetina podezřelých infekčních onemocnění u lidí není diagnostikována, i když jsou prováděny rozsáhlé testy; tak mnoho retrospektivních studií nově se objevujících patogenů odhaluje případy v regionu, které se vyskytly dlouho předtím, než byl patogen identifikován a hlášeny epidemie.

HYPOTÉZA A CÍLE

Hypotéza a cíl

Naší pracovní hypotézou je, že virus RVF udržovaný prostřednictvím kryptických cyklů obratlovců a komárů během meziepidemických období představuje značnou zátěž pro veřejné zdraví. Celkovým cílem je určit hrozbu pro veřejné zdraví, kterou představuje virus RVF během IEP v regionu východní a střední Afriky, a identifikovat potenciální příležitosti pro strategie prevence a kontroly ke snížení pravděpodobnosti velkých ohnisek.

Primární cíle

(i) Určete, zda během meziepidemických období (IEP) dochází k přenosu viru a onemocnění nízké úrovně RVF mezi zvířaty a lidmi nebo mezi nimi.

(ii) Proveďte podrobné modelování výklenku vysoce rizikových a nízkorizikových ekologií RVF za účelem stanovení důležitých ekologických rizikových faktorů spojených s perzistencí viru RVF a opakovaným výskytem ohnisek u zvířat a lidí

(iii) Prozkoumat dopad změny klimatu na permisivní ekologie RVF a její vliv na přenos viru RVF

Sekundární cíl

(iv) Provádět objevy patogenů na vzorcích lidí, hospodářských zvířat a volně žijících zvířat odebraných ze zemí ECA za účelem identifikace dalších cirkulujících nově se objevujících infekčních patogenů, které mají epidemický nebo pandemický potenciál.

DESIGN A METODIKA

Terénní studie provedeme ve čtyřech zemích, jak je uvedeno níže, ale s vědomím, že by mohly být přidány další vznikající hotspoty RVF v regionu.

(i) řeka Tana, okresy Marsabit, Isiolo a Murangá v Keni (ii) okresy Kabale, Rubanda a Isingiro v Ugandě (iii) provincie Severní a Jižní Kivu v Demokratické republice Kongo (iv) Jakákoli jiná lokalita ve 4 zemích vznikajících jako hotspot RVF nebo místo

STUDIJNÍ POSTUPY

1. Studie v ambulantních zdravotnických zařízeních:

   Na každém místě provedeme 2letou nemocniční studii, abychom určili zátěž infekcí RVF u lidí, rizikové faktory spojené s infekcí a závažnost onemocnění během IEP. Vzorek o velikosti 707 až 1 500 lidských účastníků bude v průběhu 2 let na každém místě získán na základě předpokladů séroprevalence RVFV. V každém zdravotnickém zařízení bude zaveden longitudinální dohled nad akutním horečnatým onemocněním (AFI). Pacienti, dospělí i děti s akutní horečkou nebo hlášenou horečkou v posledních 4 týdnech, budou zahrnuti prospektivně po dobu dvou let, aby byla zachycena sezónní variabilita. Zaměříme se na případy nediferencované horečky, tedy vyloučeny budou ty s jasně definovaným klinickým onemocněním, např. malárie, akutní infekce horních cest dýchacích nebo infekce močových cest. Do studie však bude zahrnuto dvacet procent vzorků od pacientů, kteří měli pozitivní test na malárii rychlým diagnostickým testem nebo krevním nátěrem, protože existují společné rizikové faktory pro malárii i infekci RVF. Klinická anamnéza a fyzikální vyšetření lékařem/sestrou na místě poskytne informace o klinické manifestaci a závažnosti onemocnění. Souhlasící pacienti budou zařazeni, sérum odebráno a testováno na RVFV RNA a protilátky IgM a IgG. Rekonvalescentní sérum bude odebráno 4 týdny po datu zařazení protilátek proti RVFV. Kromě toho může být jedinec kontaktován za účelem poskytnutí vzorku krve až 24 měsíců po zařazení k analýze mononukleárních buněk periferní krve (PBMC). Vzorky budou také testovány na jinou etiologii akutního horečnatého onemocnění včetně brucelózy, q-horečky, koronavirů a potenciálně dalších nových a nově se objevujících patogenů molekulárními metodami. Pomocí standardního dotazníku budeme shromažďovat informace o kontaktu s domácími zvířaty včetně pomoci při porodu, porážce, manipulaci s kůžemi a konzumací syrového mléka nebo krve. Budou také shromažďovány údaje o kontaktu s volně žijícími zvířaty, včetně konzumace masa z buše.

2. Komunitní studie:

   Pro stanovení zátěže nemocí u hospodářských zvířat bude provedeno 2 - 6 průřezových průzkumů na každé lokalitě po dobu 5 let, především v období dešťů. Velikost vzorku hospodářských zvířat za předpokladu průměrné séroprevalence RVF 4 %, přesnosti 2 %, hladině spolehlivosti 95 % a síle alespoň 80 % je 369 zvířat na průzkum. Aby se zohlednilo shlukování stád, je zahrnut efekt návrhu 1,5 pro celkem 554 zvířat na místo pro každý průzkum. Počet skotu, ovcí, koz bude vybírán úměrně velikosti populace druhů zvířat v oblasti. Pokud v oblasti nejsou k dispozici žádné záznamy o sčítání zvířat, počet zvířat na druh se rozdělí rovným dílem (cca. 185 zvířat každého druhu). V lokalitě Marsabit budou zahrnuti velbloudi. Na začátku průzkumu vytvoříme výběrový rámec počtu domácností ve zkoumané lokalitě. Pro poskytnutí geograficky reprezentativního vzorku budou domácnosti náhodně vybrány z místa studie. Bude zachyceno plemeno zvířete, ať už exotické nebo původní. Budou odebrány vzorky krve hospodářských zvířat a testovány na RVFV RNA a antivirové protilátky IgM a IgG.

   Členové domácností vybraných terénních lokalit budou zahrnuti do studie séroprevalence (a sérokonverze), aby bylo možné propojit infekce zvířat, vektorů a lidí. Budou zahrnuti všichni souhlasní členové domácnosti. Každý účastník poskytne vzorek pro sérologickou analýzu a bude posouzeno sociální chování pomocí standardního dotazníku – ke sběru informací o kontaktu s domácími zvířaty včetně pomoci při porodu, porážce, manipulace s kůžemi a konzumace syrového mléka nebo krve. Budou také shromažďovány údaje o kontaktu s volně žijícími zvířaty, včetně konzumace masa z buše.

3. Studie jatek:

   Na jatkách v Gomě budou také prováděny odběry vzorků skotu a koz. Většina těchto zvířat pochází ze sousedních zemí. Ovce, které jsou zřídka poraženy v Gomě, budou rovněž odebrány, jakmile budou k dispozici. Odběr vzorků na jatkách bude proveden současně s odběrem vzorků hospodářských zvířat. Všechny vzorky byly analyzovány pomocí sérologických a molekulárních technik pro detekci anti-RVFV protilátek a RVFV nukleové kyseliny.

4. Vzorkování divoké zvěře:

   Pohodlné odběry vzorků z volně žijících živočichů se budou provádět v terénních lokalitách nebo v blízkých národních chráněných oblastech v Keni, Ugandě, Tanzanii a Demokratické republice Kongo. Primárně vzorky krve/séra odebrané důstojníky pro volně žijící zvířata během sledování onemocnění zvířat a/nebo translokace; a budou odebrány vzorky krve/séra a tkáně z mrtvých nebo usmrcených volně žijících zvířat. Z těchto lokalit získáme i archivované vzorky. Vzorky budou testovány na RVF RNA a protilátky a na objevení patogenů k detekci dalších cirkulujících vznikajících patogenů.

5. Vektorové studie:

   Náš přístup ke zkoumání role vektorů v kryptických cyklech během IEP se bude řídit skutečností, že pouze malá část komárů je normálně infikována, a to i během epidemií. Proto, abychom identifikovali, které oblasti testovat na přítomnost infikovaných komárů, budeme interpretovat akutní RVFV infekce (přítomnost virové RNA) jako míru přítomnosti infikovaných komárů a přenosu z komára na obratlovce. V těchto oblastech s akutní infekcí RVFV budeme během odběru vzorků hospodářských zvířat shromažďovat a testovat zásoby komárů na pastvinách a domácnostech, identifikovat druhy a testovat RNA RVFV.

   Protože je obtížné založit kolonie známých vektorů RVF, Aedes mcintoshi a Aedes ochraceus, pro laboratorní studie, provedeme studie vhodnosti v terénu pomocí dvou přístupů. Nejprve budou sbírána vajíčka a larvy komárů během dlouhých (duben - červenec) a krátkých (říjen - listopad) dešťů z damb umístěných v nízké nadmořské výšce ve všech pěti polních lokalitách v Keni, Ugandě, Tanzanii a DRC a geokódy zaznamenané v oblasti kolem studovaného místa, které mají půdní typy solonetz, planosol, solonchak nebo vertisol. Larvy ve 3., 4. stádiu a kukly budou odebírány pomocí naběraček do plastových vířivých sáčků pro transport (v chladících boxech) do laboratoře. Jakmile jsou v laboratoři, budou nezralí chováni dospělci a poté identifikováni morfologicky. Dospělí komáři v okolí stanovišť dambo budou odebráni pomocí pachových pastí včetně sběru těch, kteří odpočívají na vegetaci, pomocí batohových aspirátorů pro případný transport a třídění podle lokality a druhu. Budou stanoveny fyzikálně-chemické vlastnosti vody z vybraných dam a identifikovány půdní typy. Voda z každého z dambů bude podrobena zachycování těkavých těkavých látek v prostoru a chemické analýze, aby se identifikovaly potenciální podněty pro tvorbu vajíček pro případný vývoj nástrojů pro sledování gravidních kohort komárů.

   Pro studie adaptace vektorů budou komáři A. mcintoshi a A. ochraceous sesbíraní z pěti polních lokalit vystaveni očekávaným teplotám a podmínkám srážek/vody a bude hodnocena jejich adaptabilita. Posouzení adaptability bude zahrnovat pozorování celkového přežití, přežití vajec, změny v kousacích návycích, preference krmení a chování při odpočinku v kontrolovaném prostředí.

6. Studie modelování RVF:

   Modelové studie podporují přenos RVFV během IEP v oblastech spojených s epidemiemi RVF. Studie předpovídají, že kontinuální cyklování RVFV je poháněno přítomností vektorů komárů po celý rok (ale s různou hustotou) a rychlým obratem populací hospodářských zvířat, zejména ovcí, koz a skotu, aby se udržela vysoká vnímavost stád potřebná k novým infekcím. Použijeme matematické modelování k predikci časových os a míst hlavních epidemií RVF u lidí a domácích zvířat; tyto údaje budou následně vodítkem v úsilí o prevenci a kontrolu. Budeme zkoumat, proč existují oblasti s cirkulací RVF, ale bez zjevných lidských infekcí vzhledem k tomu, že některé z těchto oblastí sousedí s oblastmi, kde se vyskytují epidemie. To je důležité, protože je možné, že RVFV cirkulující v nízkých hladinách má potenciál způsobit lidské epidemie během událostí El Nino. Do modelu budou vložena data o lidech, hospodářských zvířatech a vektorech ze všech polních míst provádějících studie přenosu RVFV. Parametry modelu budou optimalizovány přizpůsobením simulací pozorování v terénu (např. údaje o séroprevalenci u lidí nebo hospodářských zvířat) pomocí bayesovských inferenčních technik (např. modely MCMC a POMP). Srovnávací analýza všech míst studie pomůže objasnit faktory spojené s přenosem a vznikem RVFV. Model bude zohledňovat data z oblastí spojených s epidemiemi RVFV (např. Řeka Tana v Keni a okres Kabale v Ugandě) a oblasti, kde je zřejmá cirkulace viru, ale nevyskytly se žádné epidemie (např. pohoří Udzungwa v Tanzanii), abychom pochopili rozdíly v dynamice přenosu. Tyto údaje mohou poskytnout nové poznatky o riziku epidemie. Srovnávací analýza se bude zabývat časoprostorovou heterogenitou přenosu ve čtyřech zemích. Mezi další důležitá data, která je třeba shromáždit z našich terénních studií a publikované literatury, patří druhy vektorů/hustota vektorů/pozitivita RVFV vektorů, přítomnost zvířat/hustota zvířat/pozitivita RVFV zvířat, kontakt člověka se zvířetem, hustota populace/pozitivita populace, spektrum prezentace onemocnění a závažnosti, kocirkulaci jiných arbovirů a genetické charakterizaci RVFV v různých oblastech.

7. Testování archivovaných vzorků:

Tento přístup bude použit v DRC pomocí vzorků shromážděných z následujících studií:

Studie A: Průřezová studie zahrnující ambulantní akutní febrilní syndromy u dětí i dospělých, mezi listopadem 2015 a červnem 2016 v Kinshase, DRC: bylo zahrnuto 342 pacientů ve věku od 2 do 68 let. Studie byla zaregistrována ve veřejném úložišti (https://www.clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02656862); a financované na základě rámcové smlouvy mezi Institutem tropické medicíny a belgickou rozvojovou spoluprací a Vlaamse Interuniversitaire Raad - Universitaire Ontwikkelingssamenwerking (VLIR-UOS, grantové číslo ZRDC2014MP083). Tyto vzorky budou analyzovány pomocí sérologických a molekulárních technik pro detekci anti-RVF protilátek nebo RVFV nukleové kyseliny.

Studie B: Archivované vzorky byly odebrány od skotu a koz na jatkách v Gomě a na farmách skotu v provincii North-Kivu v roce 2017. Některá z těchto zvířat pocházejí ze sousedních zemí a poskytují užitečné materiály pro posouzení rizika cirkulace RVFV v regionu. Pro detekci anti-RVF protilátek a nukleové kyseliny RVFV budou použity sérologické a molekulární techniky.

Studie C: Archivované vzorky odebrané divokým zvířatům v parku Virunga a uchovávané ve Veterinární laboratoři v Gomě budou testovány na přítomnost anti-RVF protilátek a nukleové kyseliny RVFV. Většina těchto vzorků pocházela od subhumánních primátů chovaných v úzkém kontaktu s místní populací. Takové vzorky poskytnou užitečné informace o oběhu RVF na rozhraní divoké zvíře - člověk v rámci obory.