Increasing evidence of climate change and variability has highlighted the risks posed by climate-sensitive diseases, especially in regions with limited capacity for adaptation. Strengthening disease surveillance to enhance the capacity for early detection and response to outbreaks in these regions is of high global health, security, and economic importance. Northern Kenya is one such area, where high-consequence vector-borne pathogens circulate amongst communities who are largely unaccounted for in surveillance programs. Key among these pathogens is Rift Valley fever virus, a vector-borne, zoonotic pathogen of global health importance due to its epidemic and epizootic potential in the face of limited countermeasures.
Despite the global health importance of RVF, many aspects of its epidemiology in endemic areas like Kenya remain poorly understood. Ongoing climate variability, land-use changes, and expanding livestock production systems are reshaping the dynamics of human-animalenvironmental interactions and are bound to influence RVF transmission dynamics in the future. Based on this reality, there is a need for applied research in endemic settings during IEP to provide information on viral transmission dynamics, generate data to inform risk assessments, and strengthen early warning and response systems.
A critical gap in our understanding of RVF epidemiology is the limited data on the mechanisms for viral maintenance during IEP in endemic areas. While vertical transmission of the virus in floodwater Aedes mosquitoes has traditionally been accepted as the key mechanism for viral maintenance, the frequent detection of IEP RVF infections in humans and livestock in endemic areas suggests that this mechanism alone might not be sufficient for RVFV persistence. Increasingly, attention has shifted toward the possibility that low-level transmission among livestock and humans plays a substantial role in maintaining the virus between outbreaks.
To address these uncertainties, the thesis focused on determining whether active RVF transmission occurs among humans and livestock during the interepidemic period in Kenya and, if so, at what levels. The research was conducted in northern Kenya, an area considered endemic due to a history of RVF outbreaks, a high livestock population, a wildlife-livestock interface, and ecological conditions that favour RVF vector survival. Using a combination of cross-sectional and longitudinal approaches, the study examined patterns of exposure in humans and in key livestock species, including cattle, sheep, and goats.
The cross-sectional study found high RVF seroprevalence in humans and livestock, confirming the endemicity of RVF in the study areas. In addition, a small proportion of livestock showed markers of recent infection despite appearing clinically healthy, suggesting active infections rather than long-standing exposure. Age-related patterns of seropositivity in livestock and humans further suggest sustained exposure over time, consistent with enzootic transmission rather than sporadic introduction of the virus. Human exposure patterns closely mirrored those observed in livestock, reinforcing the disease's endemicity in the study area. The high seroprevalence observed in humans reflects both frequent occupational exposure and the ecological conditions that support RVFV vector survival. Risk factor analysis in humans revealed slaughtering and butchering animals, and age was associated with higher odds of RVFV exposure. Direct human contact with infected animal tissues has long been recognized as one of the main pathways for RVFV zoonotic spillover, underscoring the need for targeted risk communication, occupational safety measures, and community engagement strategies tailored to pastoral and livestock-dependent populations. Spatial analysis demonstrated spatial heterogeneity in human and livestock exposure risk, largely attributable to ecological factors. Lower-lying areas with moderate rainfall showed higher exposure levels in both humans and animals, likely due to conditions that favor mosquito breeding and survival. Elevation emerged as a strong predictor of human exposure, suggesting that environmental factors play a critical role in shaping transmission dynamics and should be integrated into risk mapping and surveillance strategies.
The longitudinal component of the study provides significant insights. By providing evidence of seroconversion in unvaccinated animals and humans, in the absence of any reported outbreak or noticeable clinical signs, the data provide compelling evidence of low levels of viral transmission in humans and three livestock species. Differences in incidence among livestock species suggest that different hosts may play a disproportionately important role in transmission, possibly due to greater exposure to vectors, higher mobility, or species-specific susceptibility. Our study detected temporal variation in exposure risk. While we did not further elucidate the ecological cause of the variation, this provides a future research area.
The detection of human seroconversion during the study period underscores the public health significance of interepidemic transmission and highlights the risk of underdiagnosis and missed cases. Febrile illnesses occurring outside recognized outbreaks are rarely investigated for RVF, leading to underestimation of the disease burden and missed opportunities for early intervention.
Overall, the study demonstrates that RVF circulates in endemic regions during IEP, creating conditions that allow for rapid amplification when favorable environmental conditions arise. These findings support the hypothesis of undetected zoonotic spillover associated with the IEP epidemic circulation of RVFV among livestock in northern Kenya, as has been described in other endemic areas.
These findings challenge the traditional reliance on passive surveillance and rainfall and flooding as primary predictors of RVF risk and argue for a broader, more nuanced approach to ecological and subject-level risk assessment. In under-resourced settings, innovative, costeffective approaches such as community event-based surveillance to enhance detection and reporting, and targeted sentinel sero-surveillance in high-risk regions, should be implemented to complement traditional, passive surveillance systems. The findings further underscore the need to implement sustained vector control and vaccination programs.
Zunehmende Evidenz für den Klimawandel und die Klimavariabilität hat die Risiken klimawandelabhängiger Erkrankungen verdeutlicht, insbesondere in Regionen mit begrenzten Anpassungskapazitäten. Die Stärkung der Krankheitsüberwachung zur Verbesserung der frühzeitigen Erkennung und Reaktion auf Ausbrüche in diesen Regionen ist von hoher globaler gesundheitlicher, sicherheitspolitischer und wirtschaftlicher Bedeutung. Nordkenia ist eine solche Region, in der hochrelevante, vektorübertragene Krankheitserreger in Bevölkerungsgruppen zirkulieren, die in Überwachungsprogrammen weitgehend nicht erfasst sind. Zu den wichtigsten dieser Erreger zählt das Rift Valley Fever-Virus, eine vektorübertragenes zoonotisches Pathogen von globaler gesundheitlicher Bedeutung aufgrund seines epidemischen und epizootischen Potenzials bei gleichzeitig begrenzten verfügbaren Gegenmaßnahmen.
Trotz der globalen gesundheitlichen Relevanz von RVF sind viele Aspekte seiner Epidemiologie in endemischen Regionen wie Kenia nach wie vor unzureichend verstanden. Anhaltende Klimavariabilität, Veränderungen der Landnutzung sowie die Ausweitung von Nutztierproduktionssystemen verändern die Dynamik der Mensch-Tier-Umwelt-Interaktionen und werden die RVF-Übertragungsdynamik künftig maßgeblich beeinflussen. Vor diesem Hintergrund besteht ein Bedarf an angewandter Forschung in endemischen Gebieten während interepidemischer Perioden (IEP), um Informationen zu viralen Übertragungsdynamiken zu gewinnen, Daten zur Unterstützung von Risikobewertungen zu generieren und Frühwarn- und Reaktionssysteme zu stärken.
Eine wesentliche Wissenslücke in der RVF-Epidemiologie betrifft die begrenzte Datenlage zu den Mechanismen der Virusaufrechterhaltung während der IEP in endemischen Regionen. Während die vertikale Übertragung des Virus in Aedes-Stechmücken traditionell als zentraler Mechanismus der Viruspersistenz angesehen wird, deutet der wiederholte Nachweis von RVF-Infektionen bei Menschen und Nutztieren während interepidemischer Perioden in endemischen Gebieten darauf hin, dass dieser Mechanismus allein möglicherweise nicht ausreicht, um das Fortbestehen des RVFV zu erklären. Zunehmend richtet sich die Aufmerksamkeit auf die Möglichkeit, dass eine geringgradig Übertragung unter Nutztieren und Menschen eine wesentliche Rolle bei der Aufrechterhaltung des Virus zwischen Ausbrüchen spielt.
Zur Klärung dieser Unsicherheiten konzentrierte sich die vorliegende Arbeit darauf zu untersuchen, ob während der interepidemischen Periode in Kenia eine aktive RVF-Übertragung bei Menschen und Nutztieren stattfindet und, falls ja, in welchem Ausmaß. Die Studie wurde in Nordkenia durchgeführt, einer als endemisch geltenden Region aufgrund einer Vorgeschichte von RVF-Ausbrüchen, einer hohen Nutztierpopulation, einer ausgeprägten Wildtier-Nutztier-Schnittstelle sowie ökologischer Bedingungen, die das Überleben der RVF-Vektoren begünstigen. Mithilfe einer Kombination aus Querschnitts- und longitudinaler Untersuchungsansatz wurden Expositionsmuster bei Menschen sowie bei zentralen Nutztierarten, darunter Rinder, Schafe und Ziegen, untersucht.
Die Querschnittsstudie zeigte eine hohe RVF-Seroprävalenz bei Menschen und Nutztieren und bestätigte damit die Endemizität von RVF in den Untersuchungsgebieten. Darüber hinaus wies ein kleiner Anteil der Nutztiere Marker einer kürzlich erfolgten Infektion auf, obwohl diese klinisch unauffällig waren, was auf aktive Infektionen und nicht auf lange zurückliegende Expositionen hindeutet. Altersabhängige Muster der Seropositivität bei Nutztieren und Menschen sprechen zudem für eine anhaltende Exposition über die Zeit hinweg, was mit einer enzootischen Übertragung und nicht mit einer sporadischen Einführung des Virus vereinbar ist. Die Expositionsmuster beim Menschen entsprachen weitgehend denen der Nutztierpopulation, was die Endemizität der Erkrankung im Untersuchungsgebiet weiter unterstreicht. Die hohe beim Menschen beobachtete Seroprävalenz spiegelt sowohl häufige berufliche Expositionen als auch ökologische Bedingungen wider, die das Überleben der RVFV-Vektoren begünstigen. Die Analyse von Risikofaktoren beim Menschen ergab, dass das Schlachten und Zerlegen von Tieren sowie das Alter mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit einer RVFV-Exposition assoziiert waren. Der direkte Kontakt des Menschen mit infiziertem tierischem Gewebe gilt seit Langem als einer der Hauptübertragungswege für den zoonotischen Spillover von RVFV und unterstreicht die Notwendigkeit gezielter Risikokommunikation, arbeitsbezogener Schutzmaßnahmen und auf pastorale sowie von der Nutztierhaltung abhängige Bevölkerungsgruppen zugeschnittener Strategien zur Einbindung der Gemeinschaft. Räumliche Analysen zeigten eine ausgeprägte räumliche Heterogenität des Expositionsrisikos bei Menschen und Nutztieren, die überwiegend auf ökologische Faktoren zurückzuführen ist. Tiefer gelegene Gebiete mit moderaten Niederschlägen wiesen sowohl bei Menschen als auch bei Tieren höhere Expositionsniveaus auf, was wahrscheinlich auf für die Mückenbrut und das Überleben günstige Bedingungen zurückzuführen ist. Die Höhenlage erwies sich als ein starker Prädiktor für die menschliche Exposition, was darauf hindeutet, dass Umweltfaktoren eine zentrale Rolle bei der Gestaltung der Übertragungsdynamik spielen und in Risiko- und Überwachungsstrategien integriert werden sollten.
Der longitudinaler Untersuchungsansatz der Studie liefert wesentliche zusätzliche Erkenntnisse. Durch den Nachweis von Serokonversionen bei ungeimpften Tieren und Menschen, in Abwesenheit gemeldeter Ausbrüche oder auffälliger klinischer Symptome, liefern die Daten überzeugende Hinweise auf geringgradig Virusübertragungen bei Menschen sowie bei drei Nutztierarten. Unterschiede in der Inzidenz zwischen den Nutztierarten deuten darauf hin, dass bestimmte Wirte möglicherweise eine unverhältnismäßig wichtige Rolle in der Übertragung spielen, etwa aufgrund höherer Vektorexposition, größerer Mobilität oder artspezifischer Anfälligkeit. Darüber hinaus wurde eine zeitliche Variation des Expositionsrisikos festgestellt. Obwohl die ökologischen Ursachen dieser Variation nicht weiter aufgeklärt wurden, stellt dies ein wichtiges Feld für zukünftige Forschung dar.
Der Nachweis menschlicher Serokonversionen während des Studienzeitraums unterstreicht die gesundheitliche Relevanz der interepidemischen Übertragung und verdeutlicht das Risiko nicht erkannter oder fehldiagnostizierter Infektionen. Fieberhafte Erkrankungen außerhalb bekannter Ausbruchssituationen werden nur selten auf RVF untersucht, was zu einer Unterschätzung der Krankheitslast und zu verpassten Gelegenheiten für frühzeitige Interventionen führt. Insgesamt zeigt die Studie, dass RVF in endemischen Regionen während der interepidemischen Perioden zirkuliert und dadurch Bedingungen geschaffen werden, die bei Auftreten günstiger Umweltfaktoren eine rasche Amplifikation ermöglichen. Diese Ergebnisse stützen die Hypothese eines bislang unerkannten zoonotischen Spillovers im Zusammenhang mit der interepidemischen Zirkulation von RVFV unter Nutztieren in Nordkenia, wie sie auch aus anderen endemischen Regionen beschrieben wurde.
Die Ergebnisse stellen die traditionelle Fokussierung auf passive Überwachung sowie auf Niederschläge und Überschwemmungen als primäre Prädiktoren für das RVF-Risiko infrage und sprechen für einen breiteren, differenzierteren Ansatz der ökologischen und individuellen Risikobewertung. In ressourcenarmen Kontexten sollten innovative und kosteneffiziente Ansätze, wie gemeindebasierte ereignisbasierte Überwachung zur Verbesserung der Erkennung und Meldung sowie gezielte sentinelbasierte Seroüberwachung in Hochrisikoregionen, implementiert werden, um klassische passive Überwachungssysteme zu ergänzen. Darüber hinaus unterstreichen die Ergebnisse die Notwendigkeit der Umsetzung nachhaltiger Vektorkontroll- und Impfprogramme.
