ЛДР и другие возникающие инфекционные заболевания в Восточной и Центральной Африке

ПРЕДПОСЫЛКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Регион Восточной и Центральной Африки (ЕЦА) представляет собой уникальную среду для изучения сохранения и передачи вируса ЛДР, поскольку здесь зарегистрировано наибольшее количество эпидемий ЛДР. Недавние исследования выявили очаги, характеризующиеся постоянно низкими уровнями вирусных инфекций человека и домашнего скота в межэпидемические периоды (ИЭП).

Хотя овцы подвергаются наибольшему риску тяжелого заболевания, то, как взаимодействия вирус-хозяин различаются между видами животных, является областью дальнейших исследований. Исследования серопревалентности и заболеваемости среди диких животных, домашнего скота и человека также важны для понимания природы межвидовой передачи. В нашем исследовании будет изучена угроза общественному здравоохранению, которую представляет ЛДРВ во время ИЭП, путем определения бремени болезней человека и домашнего скота, а также степени устойчивой передачи вируса среди видов животных во время криптических циклов. Это будет осуществляться путем наблюдения за людьми, домашним скотом и дикой природой. Понимание сохранения вируса, особенно в окружающей среде, переносчиках и популяциях диких животных, поможет выявить потенциальные факторы риска инфекции ЛДР, чтобы предотвратить будущие вспышки.

В то время как случаи заболевания среди животных могут часто оставаться незамеченными из-за неадекватных систем наблюдения за животными и низкого уровня абортов у животных, заболевание человека может быть первым признаком того, что амплификация вируса ЛДР происходит на высоких уровнях в конкретном регионе. Кроме того, понимание социальных аспектов передачи болезней посредством исследований на людях, изучающих поведение человека и культурные обычаи, которые приводят к прямому контакту с зараженной кровью, тканями, выделениями и экскрементами животных, может предоставить ценную информацию о динамике распространения болезни. Дополнительные знания о путях воздействия на человека, т.е. через укусы комаров или контакт с зараженными продуктами животного происхождения влияют на иммунный ответ и исходы заболевания не требуются. Это усилит глобальные усилия по подготовке и предотвращению возможного распространения болезни ЛДР в новые регионы.

Хотя ЛРВ может быть недодиагностированной причиной лихорадки в регионе ЕЦА, важно учитывать возникновение других неизвестных или невыявленных инфекционных заболеваний. Серьезное клиническое заболевание, вызванное различными возбудителями у людей или животных, скорее всего, пропускается в условиях, когда доступ к медицинской помощи ограничен, а диагностика недостаточна. Примечательно, что многочисленные исследования в регионе сообщают о низком уровне обращений в больницы, особенно среди маргинализированных сообществ, в том числе в отдаленных сельских засушливых районах, где мало медицинских учреждений и плохо функционирующая транспортная инфраструктура, что препятствует поездкам на большие расстояния для получения медицинской помощи. Более трети подозреваемых инфекционных заболеваний у людей остаются недиагностированными даже при проведении обширных тестов; таким образом, многие ретроспективные исследования новых патогенов выявляют случаи в регионе, которые произошли задолго до того, как патоген был идентифицирован и зарегистрированы эпидемии.

ГИПОТЕЗА И ЦЕЛИ

Гипотеза и цель

Наша рабочая гипотеза состоит в том, что вирус ЛРВ, сохраняющийся в результате скрытого цикла позвоночных-комаров в межэпидемические периоды, представляет собой существенное бремя для общественного здравоохранения. Общая цель состоит в том, чтобы определить угрозу общественному здравоохранению, которую представляет вирус ЛДР во время IEP в регионе Восточной и Центральной Африки, и определить потенциальные возможности для стратегий профилактики и контроля, чтобы снизить вероятность крупных вспышек.

Основные цели

(i) Определить, происходит ли передача вируса ЛРВ низкого уровня и заболевание среди животных и людей или между ними в межэпидемические периоды (ИЭП).

(ii) Провести подробное моделирование ниши экологических зон высокого и низкого риска ЛДР для определения важных экологических факторов риска, связанных с персистенцией вируса ЛДР и повторением вспышек у животных и людей.

(iii) Исследовать влияние изменения климата на благоприятную для ЛДР экологию и его воздействие на передачу вируса ЛДР.

Второстепенная цель

(iv) Провести обнаружение патогенов в образцах людей, домашнего скота и диких животных, собранных в странах ЕЦА, для выявления других циркулирующих новых инфекционных патогенов, обладающих эпидемическим или пандемическим потенциалом.

ДИЗАЙН И МЕТОДОЛОГИЯ

Мы проведем полевые исследования в четырех странах, перечисленных ниже, но с пониманием того, что могут быть добавлены другие новые горячие точки ЛРВ в регионе.

(i) Река Тана, округа Марсабит, Исиоло ​​и Муранга в Кении (ii) округа Кабале, Рубанда и Исингиро в Уганде (iii) провинции Северное и Южное Киву в ДРК (iv) любой другой участок в 4 странах, ставший очагом ЛДР или сайт

ПРОЦЕДУРЫ ИЗУЧЕНИЯ

1. Стационарные и амбулаторные исследования в медицинских учреждениях:

   Мы проведем 2-летнее стационарное исследование в каждом центре, чтобы определить бремя инфекций ЛДР у людей, факторы риска, связанные с инфекцией, и тяжесть заболевания во время ИЭП. Размер выборки от 707 до 1500 человек будет набран в течение 2 лет в каждом центре, исходя из предположений о серопревалентности вируса ЛДР. В каждом медицинском учреждении будет организован продольный эпиднадзор за острыми лихорадочными заболеваниями (ОФИ). Пациенты, как взрослые, так и дети, у которых развилась острая лихорадка или зарегистрированная лихорадка в течение последних 4 недель, будут включены проспективно в течение двух лет, чтобы выявить сезонную изменчивость. Мы сосредоточимся на случаях недифференцированной лихорадки, поэтому случаи с четко выраженным клиническим заболеванием, например малярией, острой инфекцией верхних дыхательных путей или мочевыводящих путей, будут исключены. Тем не менее, двадцать процентов образцов от пациентов, которые дали положительный результат на малярию с помощью экспресс-теста или мазка крови, будут включены в исследование, поскольку существуют общие факторы риска как для малярии, так и для инфекции ЛДР. История болезни и физикальное обследование врачом/медсестрой на месте предоставят информацию о клинических проявлениях и тяжести заболевания. Пациенты, давшие согласие, будут включены в исследование, у них будет собрана сыворотка и протестирована на наличие РНК RVFV и антител IgM и IgG. Сыворотка выздоравливающих будет собираться через 4 недели после даты включения в исследование на антитела к ЛРВ. Кроме того, в течение 24 месяцев после включения в исследование с пациентом могут связаться для предоставления образца крови для анализа мононуклеарных клеток периферической крови (МКПК). Образцы также будут проверены на наличие другой этиологии острого лихорадочного заболевания, включая бруцеллез, Ку-лихорадку, коронавирусы и потенциально другие новые и появляющиеся патогены, с помощью молекулярных методов. Используя стандартную анкету, мы будем собирать информацию о контактах с домашними животными, в том числе о помощи при родах, забое, обращении со шкурами и шкурами, а также об употреблении сырого молока или крови. Также будут собираться данные о контактах с дикими животными, в том числе о поедании мяса диких животных.

2. Общественные исследования:

   Для определения бремени болезней скота будет проведено от 2 до 6 поперечных обследований на каждом участке в течение 5 лет, преимущественно в дождливые сезоны. Размер выборки домашнего скота, предполагая среднюю серопревалентность ЛРВ 4 %, точность 2 %, уровень достоверности 95 % и мощность не менее 80 %, составляет 369 животных на исследование. Чтобы учесть кластеризацию стада, эффект дизайна 1,5 включен для 554 животных на участок для каждого исследования. Количество крупного рогатого скота, овец, коз будет выбрано пропорционально численности популяции животных в районе. Если в какой-либо области нет записей об учете животных, количество животных по видам будет разделено поровну (прибл. по 185 животных каждого вида). На площадке «Марсабит» будут представлены верблюды. В начале обследования мы разработаем основу выборки по количеству домохозяйств на исследуемом участке. Чтобы обеспечить географически репрезентативную выборку, домохозяйства будут выбраны случайным образом на исследуемом участке. Порода животного, будь то экзотическая или местная, будет захвачена. Образцы крови домашнего скота будут собраны и протестированы на наличие РНК RVFV и противовирусных антител IgM и IgG.

   Члены домохозяйств выбранных полевых участков будут включены в исследование серопревалентности (и сероконверсии), чтобы иметь возможность связать инфекции животных, переносчиков и людей. Будут включены все согласные члены домохозяйства. Каждый участник предоставит образец для серологического анализа, а социальное поведение будет оценено с использованием стандартной анкеты для сбора информации о контактах с домашними животными, включая помощь при рождении, забое, обращении со шкурами и шкурами, а также употреблении сырого молока или крови. Также будут собираться данные о контактах с дикими животными, в том числе о поедании мяса диких животных.

3. Исследования бойни:

   Отбор проб крупного рогатого скота и коз также будет проводиться на скотобойнях в Гоме. Большинство этих животных происходят из соседних стран. Овцы, которых редко забивают в Гоме, также будут отобраны, когда они будут доступны. Отбор проб на бойнях будет проводиться одновременно с отбором проб от скота. Все образцы проанализированы с использованием серологических и молекулярных методов для обнаружения анти-ЛРВ антител и нуклеиновой кислоты ЛРВ.

4. Отбор проб дикой природы:

   Удобный отбор проб диких животных будет проводиться на полевых участках или в близлежащих национальных заповедниках в Кении, Уганде, Танзании и ДРК. В первую очередь образцы крови/сыворотки, собранные специалистами по охране дикой природы во время эпиднадзора за болезнями животных и/или перемещения; и будут собраны образцы крови/сыворотки и тканей мертвых или убитых диких животных. Мы также получим архивные образцы из этих мест. Образцы будут проверены на РНК и антитела ЛРВ, а также на обнаружение патогенов для выявления других циркулирующих новых патогенов.

5. Векторные исследования:

   Наш подход к изучению роли переносчиков в криптических циклах во время ИЭП будет основываться на том факте, что в норме инфицирована лишь небольшая часть комаров, даже во время эпидемий. Поэтому, чтобы определить, какие области следует проверить на присутствие инфицированных комаров, мы будем интерпретировать острые инфекции ЛДРВ (наличие вирусной РНК) как меру присутствия инфицированных комаров и передачи комаров позвоночным. В этих районах с острой инфекцией вируса ЛДР мы будем собирать и тестировать пулы комаров на пастбищах и в домашних хозяйствах во время отбора проб скота, определять виды и тестировать на РНК вируса ЛДР.

   Поскольку создать колонии известных переносчиков ЛРВ, Aedes mcintoshi и Aedes ochraceus, для лабораторных исследований сложно, мы проведем исследования пригодности в полевых условиях с использованием двух подходов. Во-первых, яйца и личинки комаров будут собираться во время продолжительных (апрель-июль) и коротких (октябрь-ноябрь) дождей с дамбо, расположенных на низкой высоте на всех пяти полевых участках в Кении, Уганде, Танзании и ДРК, и геокоды, зарегистрированные в участки вокруг исследуемого участка с солонцовым, плоскосоленым, солончаковым или вертисолевым типом почвы. Личинки на 3-й, 4-й стадиях и куколки будут собираться с помощью черпаков в пластиковые вихревые пакеты для транспортировки (в холодильниках) в лабораторию. Оказавшись в лаборатории, неполовозрелые особи будут выращены до взрослых особей, а затем идентифицированы морфологически. Образцы взрослых комаров вокруг мест обитания дамбо будут отобраны с использованием ловушек с запахом, включая сборы тех, кто отдыхает на растительности, с использованием ранцевых аспираторов для возможной транспортировки и сортировки в соответствии с местом и видом. Будут определены физико-химические свойства воды из выбранных дамб и определены типы почв. Вода из каждого дамбо будет подвергаться улавливанию летучих веществ в свободном пространстве и химическому анализу для выявления потенциальных признаков откладывания яиц для возможной разработки инструментов для мониторинга когорт беременных комаров.

   Для изучения адаптации переносчиков комары A. mcintoshi и A. ochraceous, собранные на пяти полевых участках, будут подвергаться воздействию ожидаемых температур и условий дождя/воды, а также оцениваться их адаптивность. Оценка приспособляемости будет включать наблюдения за общей выживаемостью, выживаемостью яиц, изменениями в привычках укусов, пищевых предпочтениях и поведении в состоянии покоя в контролируемой среде.

6. Исследования по моделированию РВФ:

   Моделирующие исследования подтверждают передачу ЛДР во время ИЭП в районах, связанных с эпидемиями ЛДР. Исследования предсказывают, что непрерывный цикл вируса ЛДР обусловлен присутствием комаров-переносчиков в течение года (но с разной плотностью) и быстрой сменой поголовья скота, особенно овец, коз и крупного рогатого скота, для поддержания высокой восприимчивости стада, необходимой для новых инфекций. Мы будем использовать математическое моделирование для прогнозирования сроков и мест крупных эпидемий ЛДР среди людей и домашних животных; эти данные, в свою очередь, будут определять меры по профилактике и контролю. Мы исследуем, почему существуют районы с циркуляцией ЛДР, но нет явных случаев инфицирования людей, учитывая, что некоторые из этих районов примыкают к районам, где происходят эпидемии. Это важно, поскольку возможно, что вирус ЛРВ, циркулирующий на низких уровнях, может вызывать эпидемии среди людей во время явлений Эль-Ниньо. В модель будут введены данные о людях, домашнем скоте и переносчиках со всех полевых участков, где проводятся исследования передачи вируса ЛДР. Параметры модели будут оптимизированы путем подгонки моделирования к полевым наблюдениям (например, данным о распространенности серотипа у людей или домашнего скота) с использованием байесовских методов вывода (например, модели MCMC и POMP). Сравнительный анализ всех исследуемых участков поможет выяснить факторы, связанные с передачей и появлением вируса ЛДР. Модель будет учитывать данные из областей, связанных с эпидемиями ЛДР (например, река Тана в Кении и район Кабале в Уганде), а также районы, где циркуляция вируса очевидна, но не было эпидемий (например, горы Удзунгва в Танзании), чтобы понять различия в динамике передачи. Эти данные могут дать новое представление об эпидемическом риске. Сравнительный анализ рассмотрит пространственно-временную неоднородность передачи в четырех странах. Другие важные данные, которые необходимо собрать в результате наших полевых исследований и опубликованной литературы, включают виды переносчиков/плотность переносчиков/позитивность вектора по ЛДРВ, присутствие животных/плотность животных/положительность по ЛДР среди животных, контакты человека и животных, плотность популяции/положительность популяции, спектр проявлений болезни и тяжесть, коциркуляция других арбовирусов и генетическая характеристика вируса ЛДР в различных областях.

7. Тестирование архивных образцов:

Этот подход будет использоваться в ДСБ с использованием образцов, собранных в ходе следующих исследований:

Исследование A: поперечное исследование, включающее амбулаторные острые лихорадочные синдромы у детей и взрослых, проведенное в период с ноября 2015 г. по июнь 2016 г. в Киншасе, ДРК: было включено 342 пациента в возрасте от 2 до 68 лет. Исследование зарегистрировано в общедоступном репозитории (https://www.clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02656862); и финансируется в рамках рамочного соглашения между Институтом тропической медицины и Бельгийским агентством по сотрудничеству в целях развития и Vlaamse Interuniversitaire Raad - Universitaire Ontwikkelingssamenwerking (VLIR-UOS, ссылка на грант ZRDC2014MP083). Эти образцы будут проанализированы с использованием серологических и молекулярных методов обнаружения антител против ЛРВ или нуклеиновой кислоты ЛРВ.

Исследование B: Архивные образцы были собраны у крупного рогатого скота и коз на бойнях в Гоме и на животноводческих фермах в провинции Северное Киву в 2017 году. Некоторые из этих животных происходят из соседних стран и представляют собой полезные материалы для оценки риска циркуляции вируса ЛДР в регионе. Для обнаружения антител против ЛРВ и нуклеиновой кислоты ЛРВ будут использоваться серологические и молекулярные методы.

Исследование C: Архивные образцы, взятые у диких животных в парке Вирунга и хранящиеся в Ветеринарной лаборатории в Гоме, будут проверены на наличие антител против ЛДР и нуклеиновой кислоты ЛДР. Большинство этих образцов было получено от нечеловеческих приматов, выращенных в тесном контакте с местным населением. Такие образцы предоставят полезную информацию о циркуляции ЛРВ на границе раздела диких животных и человека в пределах охотничьего парка.