Disease occurrence in free-ranging raccoons (Procyon lotor) from rural and urban populations in North-Eastern Germany

Abstract

The North-American raccoon was first introduced to Germany in 1934. Currently, racoons occur throughout Germany with two major populations: one in the centre (Hessen), and the other in the northeast (Mecklenburg- Western Pomerania, Brandenburg). In their native North America raccoons are a well-known vector for infectious pathogens such as rabies, canine distemper virus or the zoonotic nematode Baylisascaris procyonis. Despite more than 70 years of successful introduction, there is a lack of knowledge regarding infectious diseases present in German raccoons. In order to provide information, two subpopulations of raccoons in north-eastern Germany were selected: one from a rural/sylvatic area (Müritz National Park (MNP) in Mecklenburg-Western Pomerania) and one from an urban settlement (Berlin metropolitan area). In total, 240 road-killed, hunted or euthanized animals were retrieved: 100 raccoons from MNP (2007-2011) and 140 animals from Berlin (2011-2013). Post- mortem examinations, histological, microbiological and molecular examinations of selected pathogens were performed on these animals. The results were published in four scientific articles: Article 1: Alaria alata, a previously detected parasite encysted in raccoon tongue tissue was investigated and identified. Mesocercariae were isolated from eleven selected raccoons and PCR assays successfully identified A. alata in nine animals from MNP and one raccoon from Berlin, the parasite was successfully identified as A. alata. The mesocercariae were only found in tissue of the tongue and it was absent from other organs during histological examinations suggesting that raccoons are acting as paratenic host for this trematode. The higher number of MNP positive cases in comparison with Berlin indicates that differences in food resources allow raccoons in MNP to more likely ingest A. alata intermediate hosts such as amphibians than their urban counterparts. Moreover, since raccoons are an introduced species they can extend the host range of some endemic European parasites. Article II: The second article of this project investigates sarcoptic mange in urban raccoons with three cases from Berlin and two cases from Kassel. Macroscopic skin lesions, histopathological findings and the morphology of the mites were described. In order to elucidate the infections possible origin, nine microsatellite markers were used to genotype isolated mites from these raccoons to compare the mites with S. scabiei derived from foxes, wild boar and chamois. The mites from the raccoons clustered together with fox-derived S. scabiei, suggesting a vulpine origin for the infection. These results indicate a cross-species transmission of S. scabiei between urban foxes and raccoons. Article III: The first major canine distemper outbreak in German raccoons is described in this article. It occurred in Berlin metropolitan area from winter 2012/2013. During this time, 97 raccoon carcasses suspicious for CDV infection were collected as part of this thesis. Histology, immunohistochemistry and RT-PCR assays were performed on organ tissue and 74 animals were confirmed positive for CDV. Additionally, phylogenetic analyses of the haemagglutinin gene of CDV strains isolated from 4 of these raccoons were conducted. These CDV strains clustered within the Europe lineage and were closely related to those of German foxes and Hungarian dogs. The results suggest interspecies transmission amongst raccoons and other carnivores, in this case most likely foxes or an unvaccinated dog. Article IV: This article is the summary of all investigations on the 240 raccoons examined in total. Besides post-mortem and histo-pathology investigations of all animals, screening for selected pathogens including the zoonotic nematodes B. procyonis were performed. Macrospcopic findings were mostly related to traumatic injuries as the causes of death. Histological examinations showed that 65.6% of all raccoons had inflammatory lesions, with gastro-intestinal- tract, liver, spleen and lymph nodes as the most commonly effected organs. Berlin animals more frequently carried viral or bacterial infections (CDV, PV, Leptospira spp.). Meanwhile, lesions caused by nematodes or A. alata were most often found in raccoons from MNP. B. procyonis, Trichinella spp., Lyssavirus, CAV-1, and SuHv-1 were not detected in any animal. The differences in pathogen occurrence are most likely driven by the respective environment. For urban raccoons habitat defragmentation, reduced home ranges, abundance of anthropogenic food and shelter as well as higher interspecies contact rate can result in easier pathogen transmission between raccoons and other urban wildlife or domestic animals. While in MNP ideal habitat, wide home ranges, diverse food resources with abundant intermediate hosts on the one side and rare interspecies contact on the other reduce the spectrum of infectious pathogens. Overall, the low number of infectious diseases in raccoons suggests that this animal species does not play an important role in disease transmission in North-eastern Germany. However, because raccoons explore human settlements closer than other wild species, their potential in pathogen transmission highlights the need for continuous investigation of urban raccoons with regard to public health.

Seit seiner ersten, 1934 erfolgten, Einbürgerung ist der Nordamerikanische Waschbär (Proyon lotor) eine invasive Tierart in Deutschland. Waschbären sind in Deutschland weit verbreitet, können aber in zwei Hauptpopulationen differenziert werden: Eine im Zentrum (Hessen), eine andere im nordöstlichen Landesteil (Mecklenburg-Vorpommern, Brandenburg). In Nordamerika gilt der Waschbär als bekannter Überträger von Infektionserregern wie Tollwut, Staupe oder dem zoonotischen Nematoden Baylisascaris procyonis. Aber trotz ihrer 70 Jahre währenden, erfolgreichen Einbürgerung gibt es wenig Kenntnis zu Infektionskrankheiten bei Waschbären in Deutschland. Um zu untersuchen, welche Krankheiten oder Krankheitserreger bei diesen Tieren vorkommen, wurden zwei Teilpopulationen in Nordostdeutschland ausgewählt: eine in einem ländlichen Waldgebiet (Müritz Nationalpark (MNP), Mecklenburg-Vorpommern), ein urbane im Großraum Berlin. Insgesamt wurden 240 Verkehrsopfer, jagdlich erlegte oder eingeschläferte Waschbären untersucht: 100 aus dem MNP (2007 bis 2011) und 140 aus Berlin (2011-2013). Tierkörpersektionen, histologische, mikrobiologische und molekularbiologische Untersuchungen von ausgewählten Erregern wurden mit diesen Tieren durchgeführt. Die Ergebnisse sind in vier wissenschaftlichen Artikeln veröffentlicht: Artikel I: In vorangegangenen Studien histologisch entdeckte Parasitenzysten im Zungengewebe von Waschbären wurden untersucht und ihre Artzugehörigkeit identifiziert. Mesozerkarien konnten aus neun Tieren vom MNP und einem Tier aus Berlin isoliert und mittels PCR als Alaria alata in identifiziert werden. In histologischen Untersuchungen wurden A. alata Mesozerkarien nur in Zungengewebe detektiert, jedoch nicht in anderen Organen. Das deutet darauf hin, dass Waschbären für diesen Trematoden als paratenische Wirte auftreten. Die höhere Anzahl positiver A. alata Fälle im MNP im Vergleich zu Berlin läßt sich durch Unterschiede in der Nahrungszusammensetzung erklären, da den Waschbären im MNP häufiger Zwischenwirte von A. alata, wie Amphibien, zur Verfügung stehen als den urbanen Waschbären. Es konnte hier gezeigt werden, dass eine neueingebürgerte Art wie der Waschbär das Wirtsspektrum endemischer Parasiten erweitern kann. Artikel II: Der zweite Artikel aus diesem Projekt beschreibt Sarcoptesräude in urbanen Waschbären mit drei Fällen aus Berlin und zwei Fällen aus Kassel. Makroskopische Hautläsionen, histo-pathologische Befunde und die Morphologie der Milben werden beschrieben. Um den möglichen Ursprung der Infektionen zu finden, wurden neun Mikrosatellitenmarker für die Genotypisierung der von Waschbären isolierten Milben verwendet, um sie mit S. scabiei von Füchsen, Wildschweinen und Gämsen zu vergleichen. Die Milben der Waschbären lagen in einem Cluster mit S. scabiei von Füchsen, was für einem Infektionsursprung aus Füchsen spricht. Diese Ergebnisse deuten auf eine zwischenartliche Übertragung von S. scabiei zwischen urbanen Füchsen und Waschbären hin. Artikel III: Der erste große Staupeausbruch von Waschbären in Deutschland wird in diesem Artikel beschrieben, der im Winter 2012/2013 im Großraum Berlin stattfand. Während dieser Zeit, wurden im Rahmen dieser Doktorarbeit 97 Waschbärkadaver gesammelt. Histologische, immunhistochemische und RT-PCR Untersuchungen wurden mit Organproben durchgeführt und 74 Tiere als Staupe-positiv bestätigt. Zusätzlich erfolgten phylogenetische Analysen des Hämagglutiningens von Staupevirusisolaten aus vier dieser Waschbären. Alle diese Virusisolate lagen im phylogenetischen Cluster der „Europe“-Linie und sind eng verwandt zu Isolaten von Füchsen aus Deutschland und Hunden aus Ungarn. Diese Ergebnisse lassen eine Übertragung zwischen Waschbären und anderen Fleischfressern vermuten, in diesem Fall Füchsen oder möglicherweise auch einem ungeimpften Hund. Artikel IV: Dieser Artikel beinhaltet die Untersuchungen aller 240 Waschbären der gesamten Studie. Neben Sektionen und histo-pathologischen Untersuchungen wurden Organproben auf ausgewählte Krankheitserreger, die beim Waschbären beschrieben wurden, untersucht. Diese umfassen die zoonotischen Nematoden Baylisascaris procyonis, Trichinella spp., Tollwutvirus, Canines Adenovirus 1 (CAV-1), Suis herpesvirus 1 (SuHV 1, Aujeszkysche Krankheit), Parvovirus (PV), Canines Staupevirus (CDV) sowie Leptospira spp.. Makroskopische Befunde waren meist traumatischen Verletzungen, die in direktem Zusammenhang mit der Todesursache standen. Histologische Untersuchungen wiesen bei 65,6% der Waschbären entzündliche Läsionen auf, wobei Magen-Darm-Trakt, Leber, Milz und Lymphknoten am stärksten betroffen waren. Bei Berliner Waschbären fanden sich häufiger virale oder bakterielle Pathogene: CDV, PV, oder Leptospira spp., während Tiere aus dem MNP am häufigsten parasitäre Infektionen aufwiesen. In keinem der untersuchten Waschbären fanden sich weder B. procyonis oder Trichinella spp. noch Tollwutvirus, CAV-1, oder SuHv-1. Die Unterschiede im Pathogenvorkommen könnten durch die unterschiedlichen Habitate erklärt werden. Für urbane Waschbären kann es durch zersiedelte Habitat, reduzierte Streifgebietsgrößen, reiches Angebot sowohl anthropogener Nahrungsquellen als auch Zufluchtsorte zu erhöhten inner- als auch zwischenartlichen Kontaktraten kommen, die eine Pathogenübertragung erleichtern – nicht nur zwischen Waschbären als auch zwischen Waschbären und anderen urbanen Wildtieren sowie Haustieren oder auch Menschen. Im Unterschied dazu scheinen im MNP ideale Habitate und große Streifgebiete, verschiedenartige Futterressourcen, inklusive zahlreicher Zwischenwirte auf der einen Seite und seltene zwischenartliche Kontakte auf der anderen Seite zu einem geringerem Pathogenspektrum aber mit Schwerpunkt auf Parasiten zu führen. Generell deuten die geringen Zahlen von Infektionskrankheiten bei Waschbären im Nordosten Deutschlands daraufhin, dass die Waschbären gegenwärtig keine herausragende Rolle in der Verbreitung oder Übertragung von Pathogenen zu spielen scheinen. Dennoch sollte, gerade aufgrund der Tatsache, dass Waschbären menschliche Siedlungen intensiver nutzen können als andere Wildtiere, die potenzielle Übertragung von Krankheitserregern nicht außer Acht gelassen werden und im Interesse des Gesundheitswesens urbane Waschbären kontinuierlich untersucht werden.