dc.contributor.author
Gall, Yvonne
dc.date.accessioned
2018-06-08T02:01:15Z
dc.date.available
2002-12-08T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/13922
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-18120
dc.description
Titelblatt, Inhaltsverzeichnis, Lebenslauf
1\. Einleitung
2\. Literaturübersicht
3\. Material und Methoden
4\. Ergebnisse
5\. Diskussion
6\. Zusammenfassung / Summary / Résumé
7\. Literaturverzeichnis
8\. Anhang
dc.description.abstract
Die durch Tsetsefliegen übertragene Trypanosomose der Nutztiere (Nagana)
verursacht in
den afrikanischen Ländern südlich der Sahara erhebliche ökonomische Verluste.
Bei der
Bekämpfung dieser Tierseuche steht der Einsatz von Trypanoziden im
Vordergrund.
Aufgrund ihres nunmehr über 40-jährigen Einsatzes haben sich Resistenzen
gegenüber den
beiden bedeutendsten Wirkstoffen Isometamidiumchlorid (ISMM) und
Diminazenazeturat
(DIM) gebildet. Vorkommen und Verbreitung von resistenten
Trypanosomenpopulationen
wurden in Rinderherden in der Provinz Kénédougou im Südwesten von Burkina Faso
(Westafrika) mittels parasitologischer Methoden im Rahmen eines durch das BMZ
geförderten Projektes (1998 - 1999) bestimmt.
Ziel der vorliegenden Dissertation war es, die Eignung der
Polymerasekettenreaktion (PCR)
zur Überprüfung der prophylaktischen Wirkung von ISMM und des therapeutischen
Erfolgs
von DIM zu testen.
Die mit der PCR analysierten Blutproben stammten von Rindern, die im Rahmen
der
Blockbehandlungsstudie des BMZ-Projektes untersucht wurden. Eine
Gesamtpopulation von
738 Rindern aus 10 Dörfern mit einer erhöhten Trypanosomenprävalenz von über
10%
wurde zu Beginn der Studie mit ISMM (1 mg/kg KGW) behandelt. Erneut
parasitologisch
positive Rinder wurden bei den 14-tägig stattfindenden Nachuntersuchungen
zusätzlich mit
DIM (3,5 mg/kg KGW) behandelt.
Vor der ISMM-Behandlung wurden parasitologisch mit der sogenannten "Buffy Coat
Technik"
(BCT) bei 90 der 738 untersuchten Rinder (12,2%) Trypanosomen diagnostiziert.
Mit der
PCR wurden Blutproben der 90 BCT-positiven Rinder und dieselbe Anzahl
Blutproben BCT-negativer
Rinder, welche zufällig aus den 648 Blutproben BCT-negativer Rinder ausgewählt
wurden, untersucht. Mit den Primerpaaren für Trypanosoma brucei, T. vivax und
T. congolense savannah wurden in drei Simplex-PCR-Läufen insgesamt 92,2% (83)
der 90
parasitologisch positiven Rinder bestätigt. Von den 90 parasitologisch
negativen Rindern
reagierten 37,8% (34) positiv.
Vierzehn Tage nach der ISMM-Applikation wurde der prophylaktische Erfolg mit
beiden
Methoden überprüft. Dabei wurden wiederum Trypanosomeninfektionen
diagnostiziert. Von
den parasitologisch positiven Rindern reagierten 97,1% (34/35) und von den
parasitologisch
negativen Rindern reagierten 28,8% (41/142) PCR-positiv. Auch 14 Tage nach
einer
zusätzlichen DIM-Therapie von 34 Rindern, die nach der ISMM-Prophylaxe
parasitämisch
waren, wurden mit beiden Methoden Trypanosomeninfektionen festgestellt. Dabei
waren alle
parasitologisch positiven Rinder (5) sowie 55,2% (16) der parasitologisch
negativen Rinder
PCR-positiv.
Während vor der ISMM- Prophylaxe ca. 30% mehr positive Rinder mit der PCR im
Vergleich
zur BCT nachgewiesen wurden, waren es nach der ISMM-Prophylaxe 114% bzw. nach
der
zusätzlichen DIM-Therapie 320%. Die Zunahme der diagnostischen Differenz
zwischen den
beiden Methoden ist sehr wahrscheinlich auf ein häufigeres Unterschreiten der
parasitologischen Nachweisgrenze nach den Trypanozidbehandlungen
zurückzuführen. Die
Abtötung der sensiblen Trypanosomenpopulationen führte zu allgemein
niedrigeren
Parasitämien, wenngleich resistente Populationen überlebten.
Auf der Ebene der beteiligten Dörfer hatte dieser Unterschied zur Folge, dass
mit der BCT im
Gegensatz zur PCR das Auftreten trypanozidresistenter Infektionen mancherorts
nicht
erkannt wurde.
Die mit beiden Methoden am häufigsten diagnostizierte Trypanosomenspezies war
T. congolense gefolgt von T. vivax und T. brucei. Vor der ISMM- Prophylaxe
wurden mit der
PCR im Vergleich zur BCT insbesondere mehr Infektionen mit T. brucei und mehr
Mischinfektionen identifiziert, die zumeist in Verbindung auftraten. Nach der
ISMM-
Prophylaxe wurden wiederum alle Spezies parasitologisch diagnostiziert,
während mit der
PCR nur noch T. congolense savannah und T. vivax nachweisbar waren. Die beiden
Spezies
waren mit der PCR auch noch nach der DIM-Therapie nachweisbar, wogegen
parasitologisch nur noch T. congolense identifiziert wurde.
Die Identität der PCR-Amplifikate wurde mit spezifischen DNA-Sonden
verifiziert. Von den
bei der Elektrophorese negativ beurteilten PCR-Ansätzen erzeugten außerdem bis
zu 10,7%
Hybridisierungssignale, wodurch die Sensitivität der PCR noch gesteigert
wurde.
Zur Vereinfachung und Kostenreduzierung der Methode wurde eine Multiplex-PCR
mit den
drei verwendeten Primerpaaren getestet. Eine wiederholte Analyse von Proben
mit
Einfachinfektionen erbrachte dieselben Ergebnisse wie mit der Simplex-PCR.
Proben mit
Mischinfektionen wurden hingegen nur etwa zur Hälfte als solche identifiziert,
während bei
den übrigen Proben Einfachinfektionen nachgewiesen wurden. Bei manchen Proben
entstand ein unspezifisches DNA-Produkt.
Für einen Einsatz bei Feldstudien müsste die Multiplex-PCR optimiert werden,
um die
kompetitive Hemmung der Primerpaare bei Mischinfektionen zu minimieren und die
Entstehung unspezifischer Produkte zu vermeiden.
Die Simplex-PCR wird aufgrund der Untersuchungsergebnisse dieser Arbeit als
geeignete
Methode zur Überprüfung des Behandlungserfolges von T. congolense- und
T. vivax-Infektionen bei Rindern unter Feldbedingungen beurteilt. In
Verbindung mit der
DNA-Sondenhybridisierung konnte damit die Existenz von Isometamidium- und
Diminazen-resistenten
T. congolense- und T. vivax-Populationen bei Rindern in der Provinz
Kénédougou in Burkina Faso bestätigt werden. Bei T. brucei- Infektionen ist
die Eignung der
Methode aufgrund der Tendenz dieser Spezies, in das ZNS auszuwandern und sich
somit
der Trypanozidwirkung und dem Nachweis im Blut zu entziehen, eingeschränkt.
de
dc.description.abstract
The Tsetse transmitted African animal trypanosomosis (Nagana) causes
considerable
economic losses in sub-Saharan Africa. The use of trypanocidal drugs is the
most widely
accepted means of controlling the disease. Since they have been on the market
for more
than 40 years, resistance has developed against the two most important
compounds
isometamidium chloride (ISMM) and diminazene aceturate (DIM). Under a BMZ-
funded
project (1998 - 1999), the occurrence and distribution of drug resistant
trypanosome
populations in cattle were investigated with parasitological methods in the
province of
Kénédougou in southwest Burkina Faso.
The objective of the present study was to assess the polymerase chain reaction
(PCR) as a
tool to monitor the efficacy of prophylactic treatment with ISMM and curative
treatment with
DIM.
The PCR blood samples originated from cattle, which were examined during the
block
treatment study of the BMZ-project. The study involved 10 villages with a high
trypanoso-mosis
prevalence (>10%) where a total of 738 cattle were treated with ISMM (1mg/kg
b.w.).
Cattle, parasitaemic during one of the fortnightly follow-up visits, were
treated additionally
with DIM (3.5 mg/kg b.w.).
Before the ISMM treatment was administered, trypanosomes were diagnosed
parasitologically with the so-called "buffy coat technique" in 90 out of 738
cattle (12%). Blood
samples from the 90 BCT-positive cattle plus another 90 randomly selected
blood samples
from 648 blood samples of BCT-negative cattle were analysed with the PCR using
primers
for Trypanosoma brucei, T. vivax and T. congolense savannah. Out of the BCT
positive
blood samples, 92.2% (83) were identified with the PCR. Out of the 90 BCT-
negative
samples 37.8% (34) were PCR positive.
The efficacy of a prophylactic treatment was assessed a fortnight after the
administration of
ISMM. Trypanosomes were again detected using either method. Parasitaemia,
based on
BCT, occurred in 19.8% of the cattle. The detection rate of BCT-positives with
the PCR
reached 97.1% (34/35) with the post-treatment samples. Furthermore, 28.8%
(41/142) of the
BCT-negative samples were positive according to the PCR. A fortnight after an
additional
curative DIM treatment of 34 cattle, which had been parasitologically positive
after the
prophylactic treatment with ISMM, again trypanosome infections were diagnosed
using either
method. All BCT-positive cases (5) were confirmed by the PCR. Another 55.2%
(16) positive
cases were identified using the PCR.
Whereas about 30% more positive cases were identified with the PCR compared to
the BCT
before the prophylactic treatment with ISMM, 114% more positive cases were
detected after
the ISMM-prophylaxis and 320% after the DIM-therapy, respectively. The
increasing
discrepancy in the number of positives with either method is almost certainly
due to a larger
number of cattle with a lower parasitaemia beyond the detection limit of the
BCT after
trypanocide treatment. The elimination of the sensible trypanosome populations
led to
generally lower parasitaemias, although resistant populations survived.
In consequence, treatment failure remained parasitologically undetected in a
number of
villages when compared with the PCR.
T. congolense was the most frequently diagnosed species with either method
followed by T.
vivax and T. brucei. Before the prophylactic treatment, particularly mixed
infections and
infections with T. brucei, which were mostly associated with the former, were
identified more
frequently by PCR than by BCT. After the ISMM-prophylaxis, all previously
identified
trypanosome species were detected again with the BCT, whereas only T.
congolense
savannah and T. vivax were detected with the PCR. Both of the latest were
identified again
with the PCR after the curative treatment with DIM, whereas the only
parasitologically
identified species was T. congolense.
The PCR results were confirmed by specific DNA probes. Moreover, up to 10.7%
signals
appeared with electrophoresis-negative PCR samples, leading to a further
increase in the
PCR sensitivity.
In order to facilitate the procedure and reduce costs, a multiplex PCR was
tested with the
three primer pairs. When samples with single infections were analysed, the
multiplex PCR
results were exactly the same as the simplex PCR results. However, out of
samples with
mixed infections only 53% were identified as such, whereas the other samples
were
diagnosed as single infections. In some cases an unspecific product appeared.
For use in field studies, the multiplex PCR should be optimised in order to
minimize the
competitive inhibition among the primer pairs and to avoid the amplification
of unspecific
products.
The above mentioned results demonstrate that the simplex PCR seems to be
ideally suited
to monitor the success of drug treatment in trypanosome-infected cattle in the
field. In
combination with the results of the DNA probes, the existence of
isometamidium- and
diminazene-resistant trypanosome populations in cattle in the province
Kénédougou in
Burkina Faso could be confirmed. Since T. brucei might invade the central
nervous system
where it is inaccessible to the drugs, the test may be curtailed for this
species.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Trypanosomiasis
dc.subject
Drug Resistance
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::630 Landwirtschaft::630 Landwirtschaft und verwandte Bereiche
dc.title
PCR UND DNA-SONDENHYBRIDISIERUNG ZUR ÜBERPRÜFUNG DES BEHANDLUNGSERFOLGES VON
TRYPANOSOMEN-INFEKTIONEN BEI RINDERN IN DER PROVINZ KÉNÉDOUGOU IN BURKINA
FASO, WESTAFRIKAPCR and DNA
dc.contributor.firstReferee
Univ.-Prof. Dr. Dieter Mehlitz
dc.contributor.furtherReferee
Univ.-Prof. Dr. Eberhard Schein
dc.contributor.furtherReferee
Univ.-Prof. Dr. Rudolf Staufenbiel
dc.date.accepted
2002-12-02
dc.date.embargoEnd
2003-02-12
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-2002002761
dc.title.translated
PCR and DNA probe hybridization to monitor the efficacy of drug treatment in
cattle naturally infected with Trypanosoma spp. in the province of Kénédougou
in Burkina Faso, West Africa.
en
refubium.affiliation
Veterinärmedizin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000000823
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2002/276/
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000000823
dcterms.accessRights.dnb
free
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open access