Serological and microbiological evaluation of the health status of free- ranging and captive cheetahs (Acinonyx jubatus) on Namibian farmland

Abstract

The largest free-ranging population of cheetahs, classified as vulnerable, currently lives on Namibian farmland. For this thesis, free-ranging cheetahs were captured, examined, sampled and radio-collared, and captive cheetahs held in large enclosures were examined and sampled. With these collected samples and data, as well as previously collected ones, I performed the tests and analyses included in this thesis. The aims of this thesis were to examine the health status of the Namibian cheetahs and to analyse blood samples serologically and microbiologically. Firstly, the serological tests followed on from a previous study that detected the first seropositive results for antibodies against feline leukemia virus (FeLV), a gammaretrovirus, in free- ranging cheetahs. For this I used various molecular tests as well as cell cultures. Secondly, I evaluated the immune response to FeLV vaccinations in captive cheetahs. Finally, I describe the first evidence of a hitherto unrecognized species of hemoplasma in cheetahs. In the appendix, I present a study in which I collaborated on the development and validation of an enzyme immunoassay to measure the metabolites of testosterone in faecal samples of cheetahs. Viral infections pose worldwide a significant threat to free-ranging and captive held wildlife species. Prominent examples are the fatal outbreaks of FeLV infections reported in freeranging Iberian lynxes (Lynx pardinus) and in captive cheetahs. Thus, it was of high importance to follow up on a previous study providing the first evidence that Namibian freeranging cheetahs came into contact with gammaretroviruses. In my study, I conducted numerous analyses and measured, depending on the test used, in up to 19% of free- ranging cheetahs antibodies against FeLV or a closely related gammaretrovirus. Seropositive animals were also seropositive for the Rauscher murine leukemia virus. Yet, no proviral DNA was detected. The seropositive, clinically healthy cheetahs might have been infected with a weakly pathogenic retrovirus or turned seropositive due to the expression of an endogenous retroviral sequence. Thus, the gammaretrovirus does not seem to pose currently a risk to the health of the cheetah population. The cheetahs held in enclosures had been vaccinated yearly for several years with a FeLV vaccine developed for the use in domestic cats. Antibody formation was measured in 86% of the captive cheetahs and no animal developed any notable adverse reactions. Thus, this vaccine might be a useful protection for cheetahs. However, vaccinations in free-ranging animals should only be used after very careful risk-benefit analyses and after extensive laboratory tests under controlled conditions. Infections with hemoplasmas, cell wall-free bacteria that parasitize red blood cells, have been described in many free-ranging and domestic animals and can cause feline infectious anemia in cats. Particularly in immunocompromised animals the effects of a hemoplasma infection can be life threatening. Until now there was no description of hemoplasma in any free-ranging feline species in southern Africa. My case study thus represents a first description. This is, however, not only the first report of an infection of a free-ranging Namibian cheetah with hemoplasma, but also a newly described isolate assigned to the Mycoplasma haemofelis/haemocanis group after the sequencing of the 16S rRNA and the RNAse P genes. The clinical implications and the mode of transmission of this disease remain unknown, but the infected cheetah did not show any signs of health impairment upon examination and was localised alive via radio collar for another 48 months. Hence, studies on serological and microbiological surveys are important for the assessment of the health status of a free-ranging population and are also relevant in the development of management to reduce human-animal conflicts. Concerning the latter, translocations of carnivores are performed regularly, yet without the evaluation of risks of infections in the new or also the old habitats. It would be advisable to routinely perform such surveys to eliminate the risk of disseminating pathogens during translocations. Comparative serological studies of free-ranging populations and captive held animals are very promising and should be continued. Only with sufficient science based information can we plan the urgently needed long-term strategies for further management of endangered carnivores and react on potential future epidemics.

Derzeit lebt der größte freilebende Bestand des als gefährdet eingestuften Gepards auf Farmland in Namibia. Im Rahmen dieser Dissertation wurden sowohl frei lebende Geparde gefangen, untersucht, beprobt und besendert, als auch in großen Gehegen gehaltene Geparde untersucht und beprobt. Anhand dieser neu gewonnenen, und auch bereits vorhandener, Proben wurden die Untersuchungen für diese Dissertation durchgeführt. Ziel der Arbeit war es, den Gesundheitsstatus der namibischen Geparde zu untersuchen und Blutproben serologisch und mikrobiologisch zu analysieren. Erstens bauen die serologischen Tests auf eine vorangehende Studie auf, die erste seropositive Ergebnisse von Antikörpern gegen das feline Leukämievirus (FeLV), einen Gammaretrovirus, bei frei lebenden Geparden nachwies. Hierfür nutzte ich verschiedene molekulare Tests, sowie Zellkulturen. Zweitens habe ich die Immunantwort auf FeLV Impfungen bei in Gehegen gehaltenen Geparden untersucht. Drittens beschreibe ich den ersten Nachweis von einer bisher unbeschriebenen Hemoplasmenart bei Geparden. Im Appendix wird eine weitere Studie über die Entwicklung und Validierung eines Enzymimmunoassays zur Messung von Testosteronmetaboliten in Kotproben von Geparden vorgestellt, an der ich mitbeteiligt war. Virale Erkrankungen stellen für frei lebende und in menschlicher Obhut gehaltene Wildtierarten weltweit eine große Bedrohung dar. Prominente Beispiele sind fatale FeLVErkrankungen bei frei lebenden Iberischen Luchsen (Lynx pardinus) und in menschlicher Obhut gehaltenen Geparden. Es ist daher von großer Bedeutung, den ersten Hinweisen einer vorangehenden Studie auf einen Kontakt der frei lebenden namibischen Gepardenpopulation mit Gammaretroviren zu folgen. In meiner Studie wurden mehrere Analysen durchgeführt und je nach Testmethode in bis zu 19% der frei lebenden Tiere Antikörper gegen FeLV oder einen nah verwandten Gammaretrovirus nachgewiesen. Seropositive Tiere waren auch seropositiv für das Rauscher murine Leukämievirus. Es konnte aber keine provirale DNA nachgewiesen werden. Die seropositiven, klinisch gesunden Geparde könnten sich entweder mit einem schwach pathogenen Retrovirus infiziert haben oder sie wurden durch die Expression einer endogenen retroviralen Sequenz seropositiv. Der Gammaretrovirus scheint daher keinen gesundheitsgefährdenden Einfluss auf die Gepardenpopulation zu haben. Die in Gehegen gehaltenen Geparde wurden über mehreren Jahre hinweg jährlich mit einem für Hauskatzen entwickelten FeLV Impfstoff geimpft. In 86% der Geparde wurden Antikörper gemessen und keines der Tiere entwickelte erkennbare Nebenwirkungen. Dieser Impfstoff könnte daher einen geeigneten Schutz für Geparde darstellen. Allerdings sollten Impfungen bei frei lebenden Wildtieren nur nach einer gezielten Nutzen-Risiko-Abwägung und erst nach ausführlichen Tests unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt werden. Infektionen mit Hemoplasmen, die als zellwandfreie Bakterien Blutzellen parasitieren, wurden bei diversen frei lebenden und domestizierten Tierarten beschrieben und können bei Katzen zur felinen infektiösen Anämie führen. Besonders bei immunkomprimierten Tieren können die Folgen einer Hemoplasmeninfektion lebensbedrohlich sein. Bisher gab es keine Beschreibungen von Hemoplasmen bei frei lebenden Katzenartigen im südlichen Afrika. Meine Studie stellt daher eine Erstbeschreibung dar. Es wurde nicht nur die erste Infektion eines frei lebenden namibischen Geparden mit Hemoplasmen nachgewiesen, sondern mithilfe von Sequenzierungen der 16S rRNA und RNAse P Gene ein neues Isolat in der Mycoplasma haemofelis/haemocanis Gruppe beschrieben. Die klinische Bedeutung dieser Erkrankung, sowie deren Übertragungsweg, sind weiterhin ungeklärt, aber das infizierte Tier zeigte bei der Untersuchung keine Anzeichen eines verminderten Allgemeinbefindens und konnte per Senderhalsband noch weitere 48 Monate lebend geortet werden. Studien zu serologischen und mikrobiologischen Untersuchungen sind nicht nur für die Abschätzung des Gesundheitsstatus einer Population relevant, sondern auch für Management-Strategien bei der Reduzierung von Mensch-Tier-Konflikten. Diesbezüglich werden immer wieder Translokationen von Raubtieren durchgeführt, allerdings ohne vorherige Abklärung von Infektionsrisiken in den neuen und alten Streifgebieten. Es wäre empfehlenswert, solche Untersuchungen routinemäßig durchzuführen, um einer Verschleppung von Erregern bei Translokationen vorzubeugen. Vergleichende serologische Arbeiten von frei lebenden Populationen mit in Gehegen gehaltenen Tieren sind vielversprechend und sollten weitergeführt werden. Nur mit umfassenden wissenschaftsbasierten Informationen können die dringend benötigten langfristigen Pläne für das weitere Management von bedrohten Raubtierarten gemacht und auf eventuelle weitere Seuchenausbrüche reagiert werden.