Overview of Anaplasmosis in Arab Countries in North Africa and the Middle East, and Optimizing a commercial c-ELISA for Camels

Abstract

Anaplasmosis is a tick-borne disease with a great economic importance for cattle farming that causes disorders of the hemolymphatic and immune system. It is distributed worldwide in tropical and sub-tropical countries. The economic impact of the disease is significant for animal welfare and public health. This work provides comprehensive information on anaplasmosis through a literature review of 19 Arab countries in the North Africa and the Middle East. Screening of cattle sera from Egypt was performed using commercial cELISA and real time PCR. Validation of a ‘bovine’ cELISA for use in camel sera, a ROC curve analysis was used to estimate the cutoff value, sensitivity and specificity. The number of anaplasmosis positive samples using molecular assays ranged from 4.4-61.7% in cattle and sheep in Algeria; 14.08-67.37% in cattle in Egypt; 7.5- 71% in dogs and small ruminants in Morocco; 0.6-69.6% in cattle and goats in Tunisia; 6.1-24.4% in cattle and dogs in Sudan; 62.6% in sheep in Iraq; 39.5% in dogs in Jordan; 1.6% in dogs in Qatar and 15.5-38.1% in small ruminants in Saudi Arabia. In Saudi Arabia, a high number of anaplasmosis positive samples from slaughter animals was noticed. In Egypt, cattle sera revealed a seroprevalence of 18.46% (CI: 15.8-21.4%) and 5.3% (CI: 3.8-7.1%) using cELISA or real-time PCR. Some of the sera (3.95%) were also positive for C. burnetii-specific antibodies. The best cutoff value of cELISA was calculated to be 0.42 (p <0.001) for camels sera whereas this value for cattle sera was 0.4022. Trace immanence of bovine ELISA νѕ. camel ELISA methods was shown as scatterplot. Prevalence in camels was analysed finally with a cutoff of 0.42. In New Valley Delta and Eastern Desert domain prevalences of 47.4% und 46.4% were found, respectively. The simulation for 2,300 generated data with 10% error allowed resulted in 97.8% specificity. The initial aims of the thesis i.e. to write a comprehensive review fo anaplasmosis for Northern Africa and the Near East, to adopt a ‚bovine‘ cELISA for use in camel sera and a preliminary study seroprevalence study for anaplasmosis in Egypt were succesfully fullfilled.

Anaplasmose ist eine Zecken-übertragene Erkrankung und eine Zoonose mit großer ökonomischer Bedeutung für die Rinderhaltung. Sie kann Störungen des hämolymphen und des Immunsystems verursachen und ist weltweit überwiegend in tropischen und subtropischen Ländern verbreitet. Diese Arbeit enthält umfassende Informationen zur Anaplasmose anhand eines Literaturreviews in 19 Ländern Nordafrikas und des Nahen Ostens. Experimentell wurde eine Orientierungsstudie zur Prävalenz von Anaplasmose mittels Rinderseren aus Ägypten unter Verwendung kommerzieller serologischer (cELISA) und molekularer Kits (real time PCR Kit) durchgeführt. Zusätzlich wurden auch Kamelseren utersucht. Zur Anwendung des für Rinder entwickelten cELISAs zur Untersuchung von Kamelseren wurde eine Optimierung mittels Operationscharakteristik (ROC-Kurve) vorgenommen, um den Grenzwert, Sensitivität und Spezifität abzuschätzen. Der beste ‚Cutoff‘-Wert für Kamelseren liegt bei 0,42 (p-Wert <0,001), während dieser Wert bei Rindern 0,4022 betrug. Für Kamele wurde die Prävalenz abschließend mit einem Cutoff von 0,42 analysiert. Eine Simulation für 2300 generierte Daten mit 10% Fehler ergab eine Spezifität von 97.8%. Es wurde festgestellt, dass das New Valley Delta und die Eastern Desert Domain eine hohe Anaplasmose Prävalenz von 47.4% und 46.4% aufweisen. Eine ausführliche Auswertung öffentlich verfügbarer Litratur und von Staatlichen Quellen ergab eine mangelhafte Datenlage zur Epidemiologie und zur Perzeption der Anaplasmose im Allgemeinen in 19 Staaten Nord Afrikas und des Nahen Ostens. Die Anzahl von Anlass bezogenen, Anaplasmose-positiven Proben lag z.B. in Algerien zwischen 4,4 und 61,7% bei Rindern und Schafen, 14,08-67,37% bei Rindern in Ägypten, 7,5- 71% bei Hunden und kleinen Wiederkäuern in Marokko, 0,6-69,6% bei Rindern und Ziegen in Tunesien, 6,1-24,4% bei Rindern und Hunden im Sudan, 62,6% bei Schafen im Irak, 39,5% bei Hunden in Jordanien, 1,6% bei Hunden in Katar und 15,5-38,1% bei kleinen Wiederkäuern in Saudi-Arabien. In Saudi-Arabien wurde eine hohe Anzahl an Anaplasmose-positiven Proben bei geschlachteten Schafen festgestellt. Eigene Untersuchungen von Rinderseren aus ägyptitichen Governourates ergaben eine Seroprävalenz von 18,46% (CI: 15,8-21,4%) und 5.3% (CI: 3.8-7.1%) mittels cELISA bzw. real time PCR. Einige der Seren (3.95%) waren ebenfalls positiv für C. burnetii-spezifische Antikörper.