Seroepidemiologische Studie zum Nachweis von Antikörpern gegen Coxiella burnetii und Chlamydophila psittaci bei Zootieren und den betreuenden Personen

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden im Laufe eines Jahres von 85 Tieren (6 Rentiere, 11 Ceylon-Hutaffen, 11 Kirk Dik-Diks, eine Gruppe von 34 unterschiedlichen Haustieren, 11 Aras sowie 12 Hühnervögel) aus dem Zoologischen Garten Berlin insgesamt 1.739 Serumproben gewonnen, von denen alle auf Antikörper gegen C. psittaci und 1.223 auf Antikörper gegen C. burnetii untersucht wurden. Von 13 Tierpflegern, die im selben Zeitraum mit den untersuchten Tieren arbeiteten, und einer Kontrollgruppe von 20 Personen aus dem Charité Campus Benjamin Franklin, gelangten 69 Serumproben zur Untersuchung des C. psittaci-Antikörpertiters. Ziel war es, aktuelle Daten über den Antikörperstatus gegen C. psittaci und C. burnetii bei den Tiergruppen zu erlangen. Weiterhin sollte durch die Untersuchung der Pfleger und einer humanen Kontrollgruppe auf C. psittaci-Antikörper das Risiko der Tierpfleger, sich mit C. psittaci zu infizieren, eingeschätzt werden. Alle Serumproben wurden mit einem Coxiellen- bzw. Chlamydien-Antikörper-ELISA des Chemischen und Veterinäruntersuchungsamtes (CVUA) Stuttgart untersucht. Um zu klären, ob dieser ELISA-Test mit dem verwendeten Konjugat auch für serologische Untersuchungen bei Zoo- und Wildtieren anwendbar ist, wurden C. burnetii - bzw. C. psittaci-positive Seren von Bovidae, Capridae, Ovidae, Equidae, Cervidae, Anatidae, Phasianidae und von Primaten aus dem Stuttgarter Zoo Wilhelma mit dem Konjugat in verschiedenen Verdünnungsstufen untersucht. Die Nachweisempfindlichkeit erwies sich bei allen Säugetieren als sehr gut, jedoch konnten beim C. burnetii-Antikörper-ELISA keine Reaktionen auf Immunglobuline in Vogelseren festgestellt werden. Die Seren der Hühnervögel konnten mittels des C. psittaci-Antikörper-ELISA des CVUA Stuttgart untersucht werden, zur Untersuchung der Papageiseren wurde der RIDASCREEN C. psittaci ELISA der Firma r-biopharm verwendet. Die Tiere der untersuchten Gruppen zeigten im ELISA-Test unterschiedlich deutliche Antikörperreaktionen gegen C. burnetii und hatten somit Kontakt mit dem Erreger, was allerdings keine Aussage über eine mögliche Erregerausscheidung oder den Zeitpunkt einer Infektion zuließ. Innerhalb der Gruppen gab es Tiere, die ganzjährig keine oder nur sehr geringe Antikörperreaktionen hatten, sowie Tiere, die im Laufe des Jahres vereinzelt erhöhte Indexwerte hatten und Tiere, die über das gesamte Untersuchungsjahr hohe Antikörperindexwerte gegen C. burnetii aufwiesen. Darüber hinaus gab es Tiergruppen, bei denen im gesamten Untersuchungszeitraum die Antikörperreaktionen in nur unverdächtigen Bereichen lagen. Eine 100%ige Infektion mit C. burnetii einer gesamten Gruppe, die man bei positiven Indexwerten aller Gruppenmitglieder über das gesamte Jahr vermuten würde, war nie festzustellen. Chronische symptomlose C. burnetii- Infektionen wurden als möglicher Grund für das Auffinden der „seropositiven“ Tiere angesehen, die durch Stressoren wie Geburten, Druck innerhalb der Gruppe oder ähnlichem zu den beschriebenen Aborten oder anderen Krankheitsgeschehen geführt haben könnten. Die Tatsache, dass zwischen Antikörperbildung und Antigennachweis kein direkter Zusammenhang bestehen muss, konnte durch den Antigennachweis bei Tieren erbracht werden, die im Untersuchungszeitraum verstorben waren, während der gesamten Zeit aber keine erhöhten Indexwerte gegen C. burnetii ausgebildet hatten. Auch konnte durch die erhöhten Indexwerte der Haustiergruppe zur Ablammsaison gezeigt werden, dass in diesem Jahresabschnitt der Infektionsdruck für die zusammenlebenden Tiere besonders hoch zu sein schien. In allen untersuchten Tiergruppen wurden C. psittaci- Antikörperindexwerte festgestellt, allerdings in unterschiedlicher Höhe, sodass von einem Kontakt mit dem Erreger ausgegangen werden konnte. Da die „seropositiven“ Tiere während des gesamten Untersuchungsjahres ein ungestörtes Allgemeinbefinden zeigten, wurde vermutet, dass symptomlose Verlaufsformen der Infektion dominierten. Stress, den die Tiere untereinander hatten, und andere immunsuppressive Faktoren wie Geburten oder das Führen von Jungtieren, könnten zu erhöhten C. psittaci-Antikörperindexwerten geführt haben. Während der Ablammsaison im Frühjahr des Untersuchungsjahres wurde ein gehäuftes Auftreten „seropositiver“ Tiere in der Haustiergruppe festgestellt. Der Kontakt der Zootiere mit Wildvögeln und –säugern in den Innen- und Außengehegen könnte als eine weitere Ursache für Antikörperreaktionen angesehen werden. Die serologischen Untersuchungsergebnisse der Hühnergruppen mit hohen Antikörperindexwerten im gesamten Jahr zeigten eine klinisch inapparente Infektion des Gesamtbestandes. Auch die Gruppe der Aras wies einen hohen Grad an C. psittaci-Antikörpern auf. Dieser Antikörpernachweis gelang sowohl parallel zu einem Antigennachweis, als auch zu den Zeiten, in denen kein Antigen mehr festgestellt werden konnte. Trotz des regelmäßigen Kontaktes der Tierpfleger zu Zootieren mit erhöhten C. psittaci-Antikörpertitern und mit immer wiederkehrenden C. psittaci-Antigennachweisen, war der Anteil der AK- positiven-Reagenten unter den Tierpflegern (3 AK-positive-Reagenten von 13) im Vergleich zur Kontrollgruppe (16 AK-positive-Reagenten von 20) geringer. Weder klinische noch serologische Auffälligkeiten konnten bei den untersuchten Tierpflegern festgestellt werden. Eine Aussage über ein erhöhtes Risiko der Pfleger, sich durch die Arbeit mit den Zootieren an C. psittaci zu infizieren, konnte durch die vorliegende Arbeit nicht getroffen werden. Anhand der vorliegenden Untersuchung wurden erstmalig in diesem Umfang in einem Zoologischen Garten einzelne Tiergruppen auf Coxiellen- bzw. Chlamydien- Antikörper über einen längeren Zeitraum hin untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass mit den verwendeten ELISA IgG-Antikörper nachweisbar sind und sich Verläufe der Antikörperentwicklungen in den Tiergruppen darstellen lassen. In zukünftigen Studien sollten Vergleichsuntersuchungen über den Nachweis der Ig-Klassen IgM und IgG vorgenommen werden, um eindeutige Aussagen über die Antikörperentwicklung treffen zu können. Zur besseren Bewertung der Antikörperentwicklungen empfiehlt sich darüber hinaus für weiterführende Arbeiten der gleichzeitige Antigennachweis. Aufgrund der Ergebnisse kann beim Verdacht einer Coxiellen- bzw. Chlamydien-Infektion innerhalb einer Tiergruppe einer zoologischen Einrichtung eine serologische Untersuchung auf Antikörper gegen die Erreger bei einigen Tieren (Rentiere, Ceylon-Hutaffen, Kirk Dik- Diks, unterschiedliche Haustiere, Aras sowie Hühnervögel) zur Bestandsdiagnostik empfohlen werden. Hierbei stellen die verwendeten Tests des CVUA Stuttgart eine Möglichkeit dar. Eine einheitliche Vorgehensweise und Bewertung der Ergebnisse für alle Tierarten ist jedoch nicht zu empfehlen, da sich der Grenzwert von 0,4, wie ihn der Hersteller der Tests für die Verwendung bei Rind, Schaf und Ziege vorsieht, nicht für alle überprüften Tiergruppen als geeignet herausstellte. Weitere Studien, die eine eventuelle Anpassung des Cut-offs an die Untersuchung von Wildtieren ermöglichen, fehlen bislang und bleiben zukünftigen Studien vorbehalten.

In the present study, 1.739 serum samples were obtained from 85 animals (6 reindeers, 11 Toque Macaque, 11 Kirk Dik-Diks, a group of 34 farm animals, 11 Aras, and 12 chickens) from the Berlin Zoo during one year. All samples were tested for the presence of antibodies against C. psittaci, and 1.223 samples were tested for the presence of antibodies against C. burnetii. Sixty-nine serum samples for serologic tests for antibodies against C. psittaci were also obtained from 13 keepers during the same timeframe and from 20 persons from the campus of the Charité Benjamin Franklin, serving as control group. The first aim of the present study was to obtain data determining the immunologic status in regards to C. psittaci and C. burnetii of the different animal groups. The second aim of the study was to evaluate the risk of infection with C. psittaci for the keepers. All serum samples were tested using a Coxiella- or Chlamydia-antibody ELISA provided by the CVUA Stuttgart. In order to determine the usefulness of this ELISA test for serologic testing of serum from zoo- and wildlife animals, serial dilutions of C. burnetii - and C. psittaci-positiv sera from Bovidae, Capridae, Ovidae, Equidae, Cervidae, Anatidae, Phasianidae and from primates from the Stuttgart Zoo Wilhelma were examined. Results showed a high sensitivity for mammalian species. However, no response to immunoglobulins utilizing the C. burnetii-antibody-ELISA was observed in sera obtained from avian species. The serum samples of the chickens therefore were tested using the C. psittaci-antibody-ELISA of the CVUA Stuttgart whereas the RIDASCREEN C. psittaci ELISA (r-biopharm) was used to test sera from parrots. Utilizing the ELISA, results revealed that animals of the different groups developed antibodies against C. burnetii and therefore had exposure to the agent. However, no conclusions were possible regarding possible shedding of the agent or time of infection. Within the groups were animals that had none or just a very small antibody response during the year, animals that had multiple peaks of antibody titers, and animals that showed high amounts of antibodies against C. burnetii all year around. In some animal groups antibody titers were considered insignificant during the time of the study. In none of the animal groups, 100% of the animals were infected during the entire year. Chronic, subclinical infections with C. burnetii were considered the cause of abortions or other symptoms evolving in seropositive animals, when stress like birth or social stress within the group occurred. Antigen was found in animals that died during the study period, but prior to death had never developed antibodies against C. burnetii. Therefore, no correlation was found between presence of antibodies and antigen. Increase in antibody titers within the farm animal group during lambing season showed increased infection risk for animals living together during this time of the year. In all animal groups examined, various antibody titers against C. psittaci were detected, suggesting exposure to the agent. All serologically positive animals showed no clinical signs of infection during the study period, suggesting predominantly subclinical infections. Social stress within a group or other immunosuppressive factors such as births or raising the young could be the cause for elevated C. psittaci antibody titers. During lambing season in spring, an increased rate of serologically positive animals was noted within the farm animal group. Additionally, contact between zoo- and wildlife within inside and outside housing facilities could be another cause for the antibody responses seen. Serologic results of the chicken groups showed high antibody titers during the entire year, indicating subclinical infection of the entire group. The group of Aras showed a high prevalence of antibody titers against C. psittaci. Antibodies were found correlating with antigen detection, and found as well as at times, where no antigen could be found. Despite the regular contact between keepers and zoo animals with increased antibody titers against C. psittaci and detected antigen, the antibody prevalence among the keepers was considerably lower (3/13) compared to the control group (16/20). No clinical abnormalities could be detected in any of the keepers. The present study allowed no conclusions about a higher risk for the keepers for infection with C. psittaci. For the first time, this study investigated different groups of animals from a zoo for the presence of antibodies against C. burnetii and C. psittaci for one year. The ELISA test utilized was sensitive to detect IgG- antibodies. Serial titers could be evaluated in the different animal groups. Further studies comparing IgM and IgG would be helpful to further elicit the serologic changes associated with those infections. For a better interpretation of the serological changes a simultaneous antibody detection is recommended for further studies. The results of this study suggest, that if an infection with C. burnetii or C. psittaci is suspected within a group of zoo animals, serologic testing of some animals species (reindeers, Toque Macaque, Kirk Dik-Diks, different farm animals, Aras as well as chickens) could be useful to estimate the immunological state within a group. The tests utilized in the present study provide a valuable tool to detect these antibodies in the different species examined. Evaluation of the results need to be adjusted for different species, because the recommended cut-off-value of 0.4 for use in cattle, sheep and goats has shown to be invalid for other species. Further studies to develop a cut-off for the examination of wildlife would be beneficial.