Avian influenza H5N1 clade 2.2.1 and H5N8 clade 2.3.4.4 viruses were introduced into Egypt by wild birds in February 2006 and November 2017, respectively. The H5N1 virus has evolved into several genetic and antigenic distinct clades/subclades: 2.2.1.1 clade dominated viruses in the commercial sector of poultry, while 2.2.1.2 was prevalent in humans and backyards. Likewise, similar diversity was seen among the newly emerging H5N8 viruses. These viruses caused significant losses in the poultry industry and posed a public health threat. In this dissertation, some aspects of the epidemiology of H5N1 and H5N8 viruses in poultry in Egypt are described. In chapter two, a novel H5N1 was isolated from commercial turkey flock vaccinated with inactivated H5 vaccines. The virus was genetically distinct from the parent 2.2.1.2 viruses and therefore was allocated in a new phylogroup designated 2.2.1.2A along with viruses from poultry in Israel and Gaza. Viruses in this group carried mutations in the receptor binding domain resembling those 2.2.1.2 viruses isolated from humans in Egypt. In addition to other mutations in the immunogenic epitopes correlated with antigenic drift of 2.2.1.1 viruses in vaccinated birds. The spread of such viruses in poultry in Egypt and neighboring countries emphasized the need to revise the current control measures (i.e. massive vaccination) to mitigate the socioeconomic losses in both poultry and humans. In chapter three, the effect of climatic and biological factors on the endemicity of H5N1 in Egypt were investigated. The ambient temperature and increased thermostability of the involved strains are probably two important factors for persistence and/or spread of the virus in poultry in Egypt. In addition, while Muscovy ducks were severely affected and exhibited high mortality after infection with 2.2.1.1 and 2.2.1.2a H5N1 viruses, Pekin ducks were apparently healthy and excreted viruses for up to 14 days post inoculation suggesting an important role as a reservoir. In chapter four, the first record for isolation of the panzootic H5N8 viruses of clade 2.3.4.4b from four commercial poultry farms in early 2018 was described. Strikingly, the four viruses possessed different gene constellations giving evidence for multiple and independent introductions of H5N8 viruses into Egypt. Interestingly, viruses isolated from commercial poultry were different from the H5N8 viruses isolated from captive birds in Egypt in late 2017. The Egyptian H5N8 viruses were closely related to divergent avian influenza viruses isolated from wild birds and commercial poultry in Europe, Asia and Russia. Findings described in this dissertation are important to better understand the epidemiology of the endemic and emerging avian influenza viruses in Egypt, spillovers to poultry in neighboring countries and multiple introductions from Europe and Asia into Africa. Continuous monitoring and surveillance is needed. Effective biosecurity measures should be applied to prevent the infection of poultry with AIV and /or to reduce the spread of infection.
Aviäre Influenzaviren der Subtypen H5N1 (Clade 2.2.1) und H5N8 (Clade 2.3.4.4b) wurden im Februar 2006 bzw. November 2017 von Wildvögeln nach Ägypten eingetragen. Das H5N1-Virus hat sich im Geflügel zu diversen genetischen Clades / Subclades weiterentwickelt: Während Vertreter der Clade 2.2.1.1, bei geimpftem Geflügel im kommerziellen Sektor dominierten, waren bei Menschen und privaten Kleinhaltungen Viren der Clade 2.2.1.2 vorherrschend. Eine vergleichbare Diversität wurde auch unter den neu eingetragenen H5N8-Viren beobachtet. Diese Viren verursachten erhebliche wirtschaftliche Verluste in der Geflügelindustrie und stellten darüber hinaus eine Gefahr für die öffentliche Gesundheit dar. In dieser Dissertation werden einige Aspekte der Epidemiologie von H5N1 und H5N8-Viren bei Geflügel in Ägypten näher beleuchtet. In Kapitel 2 wird die Isolierung eines neuen H5N1-Virus aus einer kommerziellen Putenherde beschrieben, die zuvor mit inaktivierten H5-Impfstoffen geimpft war. Das isolierte Virus war genetisch mit den Clade 2.2.1.2- Viren nicht identisch und wurde in eine neue Phylogruppe, 2.2.1.2A, zusammen mit Viren, die bei Geflügel in Israel und Gaza nachgewiesen worden waren, eingeteilt. Viren in dieser Phylogruppe wiesen Mutationen in der rezeptorbindenden Domäne auf, die denjenigen der Clade 2.2.1.2-Viren ähnelten, die von Menschen in Ägypten isoliert worden waren. Darüber hinaus wurden weitere Mutationen in den immunogenen Epitopen festgestellt, welche mit der antigenen-Drift von Clade 2.2.1.1-Viren bei geimpften Puten korrelierten. Die Verbreitung derartiger Viren beim Geflügel in Ägypten und in den Nachbarländern unterstreicht die Notwendigkeit, die derzeitigen Bekämpfungsstrategien (d. h. massive Impfungen) zu überdenken, um die sozioökonomischen Verluste bei Geflügel zu verringern und die Übertragung auf den Menschen zu verhindern. In Kapitel 3 wurde der Einfluss verschiedener klimatischer und biologischer Faktoren, die zur Endemie von H5N1 in Ägypten beigetragen haben könnten, untersucht. Die hohe Umgebungstemperatur einhergehend mit einer erhöhten Thermostabilität der untersuchten H5N1 Isolate könnten als zwei wichtige Faktoren für die Persistenz und / oder Ausbreitung des Virus bei Geflügel in Ägypten verantwortlich gemacht werden. Infektion von Moschusenten mit Clade 2.2.1.1- und 2.2.1.2a-Viren führten zu einer hohen Mortalität. Hingehen traten bei Pekingenten bis zu 14 Tage nach der Infektion weder klinische Erscheinung noch Mortalität auf, jedoch schieden die Tiere das Virus aus, was auf eine wichtige Rolle als Reservoirwirt hindeutet. In Kapitel 4 wurde zum ersten Mal die Isolierung der panzootischen H5N8-Viren der Clade 2.3.4.4b aus vier kommerziellen Geflügelbeständen zu Beginn des Jahres 2018 beschrieben. Bemerkenswerterweise besaßen die vier Viren unterschiedliche Gen-Konstellationen, was auf mehrere, unabhängige Eintragsgeschehen der H5N8-Viren in Ägypten hinweist. Die ägyptischen H5N8-Viren waren eng mit diversen aviären Influenzaviren, nachgewiesen bei Wildvögeln und kommerziellem Geflügel in Europa, Asien und Russland, verwandt. Die in dieser Dissertation beschriebenen Erkenntnisse tragen zum Verständnis der Epidemiologie sowohl der endemisch- als auch der neu auftretenden aviären Influenzaviren in Ägypten bei, einschließlich deren Weiterverbreitung in den Nachbarländern sowie der Mehrfacheintragungen der Viren aus Europa und Asien nach Afrika. Eine kontinuierliche Überwachung ist erforderlich. Wirksame Biosicherheitsmaßnahmen müssen ergriffen werden, um die Infektion von Geflügel mit AIV zu verhindern bzw. die Verbreitung zu reduzieren.
