Management of trypanocidal drug resistance in cattle in identified chemoresistance hot spots in the administrative District of Sikasso, south- east Mali

Abstract

Animal trypanosomosis still remains a major disease constraining livestock production across sub-Saharan Africa. Additionally; the development and spread of chemoresistance further severely threatens the cattle-based livelihoods of the rural poor in the cotton belt of West Africa. If not addressed; it will exacerbate rural poverty. Best-bet strategies; including tsetse control and strategic helminth control were tested for their efficacy to contain and or reverse trypanocide resistance in Sikasso; south-east Mali; where drug resistance had earlier been detected. The study was implemented in three phases: pre-intervention; intervention and post-intervention phase. Two areas of Sikasso; the eastern sector and the western sector; with comparable ecology and production systems were covered. The study was conducted in four villages from each sector. The pre-intervention phase; conducted between November and December 2007; involved a cross-sectional (tsetse catches; trypanosome prevalence and drug use practices) and a longitudinal (drug sensitivity testing) survey. Two tsetse species; Glossina palpalis gambiensis and G. tachinoides occurred in the study area. The eastern sector had a mean trypanosome prevalence of 13.9% which was not significantly different (p > 0.05) from 17.5% in the western sector. Two trypanocidal drugs; isometamidium chloride (ISMM) for prophylaxis and diminazene aceturate (DIM) for therapy; were found to be commonly used. Multiple drug-resistant Trypanosoma congolense were prevalent in both areas while T. vivax were sensitive to 3.5 mg/Kg bw DIM. Effects of tsetse control and de-worming to contain and reverse trypanocide resistance were assessed during in the intervention phase. In the intervention area (eastern sector); targets (N=957) impregnated in 0.4% deltamethrin (DECIS®; Roussel-Uclaf; France) (dry season) and targeted treatment of cattle (spraying on the limbs; lower abdominal area; brisket and perineal area) with 0.05% deltamethrin (Butox®; Intervet; the Netherlands) (rainy season) were used to control tsetse between March 2008 and November 2009. Additionally; strategic helminth treatment of risk group cattle (3-12 months) with 10mg/kg bw albendazole (10% Albenzole®; Kela; Belgium) was conducted in the intervention and control areas between June 2009 and November 2009. Albendazole was first used in June 2008 and repeated during the November 2008; June 2009 and November 2009 monitoring visits after randomly allocating the animals at risk into an albendazole treatment group and a control group. Five epidemiological visits (June 2008; November 2008; February 2009; June 2009 and November 2009) were conducted to estimate the resultant dynamics in tsetse catches; trypanosome infections and helminth infections in the two areas. All trypanosome positive risk cattle and those with PCV ≤ 20% were treated with 3.5mg/kg bw DIM. Tsetse control resulted; respectively; in 91.3% and 97.3% reductions of G. p. gambiensis and G. tachinoides catches in the intervention area. A reduction of 18.3% for the former and of 37.1% for the latter fly species also occurred in the control area. Significantly (p < 0.001) lower trypanosome infections in the intervention area than in the control area were observed at herd; village and area levels. Strongyle eggs; Strongyloides species eggs; Toxocara species eggs and Moniezia species eggs; among others; were detected. No Fasciola species eggs were detected in cattle of both areas. In the intervention area; the probability of albendazole treated cattle to acquire new trypanosome infections was calculated as 0.003 which was not significantly (p > 0.05) different from 0.007 for the control group. The post-intervention phase involved a cross-sectional and a longitudinal survey and was conducted from November to December 2009. As for the pre-intervention phase; trypanosome prevalence and drug sensitivity investigations were undertaken. There was a significant (p < 0.05) reduction in trypanosome prevalence in the intervention area from 13.9% during the pre- intervention phase to < 1% after intervention. In contrast; trypanosome prevalence remained unchanged in the control area. Only 3 T. vivax cases remained in the intervention area of which one was resistant to 0.5mg/kg bw ISMM but was cleared by 3.5 mg/kg bw DIM. Trypanocidal resistance patterns in the control area did not change. A faecal egg count reduction test (FECRT) to estimate the efficacy of albendazole revealed a 55.6% reduction of strongyle faecal egg counts. The low FECRT warrants further evaluation before concluding that resistance in strongyle helminths does exist. This investigation has shown that in a region of high trypanosomosis risk and trypanocidal drug resistance; tsetse control undertaken simultaneously with strategic helminth control and targeted treatment with trypanocidal drugs is likely to reduce trypanosomosis risk to negligible levels.

Die Trypanosomose der Rinder ist nach wie vor eine der bedeutendsten limitierenden Faktoren für die Tierproduktion in Afrika südlich der Sahara. Die Entwicklung und die Verbreitung von Chemoresistenzen bedroht zusätzlich ernsthaft die Lebensgrundlage der auf die Rinderhaltung angewiesenen ländlichen Bevölkerung im Baumwollgürtel Westafrikas. Wenn die negativen Auswirkungen der Chemoresistenz nicht reduziert werden; wird sich die ländliche Armut weiter verstärken. Um eine weitere Verbreitung von chemoresistenten Trypanosomen zu verhindern bzw. die Resistenzlage in dem betroffenen Gebiet umzukehren; sollten erfolgversprechende Strategien; wie Tsetsefliegenbekämpfung bei gleichzeitigem strategischen Einsatz von Anthelminthika auf ihre Effizienz getestet werden. Die Studie wurde in drei Phasen; in einer Präinterventions-; Interventions- und Postinterventionsphase durchgeführt. Es wurden zwei Versuchsgebiete mit vergleichbarer Ökologie und vergleichbaren Produktionssystemen identifiziert. In jedem Gebiet wurden vier Dörfer ausgewählt. Die Präinterventionsphase umfasste den Zeitraum von November bis Dezember 2007 und beinhaltete eine Querschittsuntersuchung (Tsetsefliegenfänge; Bestimmung der Trypanosomen-prävalenz; bisheriger Arzneimitteleinsatz durch die Tierhalter) und eine Longitudinalstudie (Prüfung der Empfindlichkeit der Medikamente). Zwei Tsetsefliegenspezies; Glossina palpalis gambiensis und G. tachinoides traten in dem Studiengebiet auf. Das östliche Untersuchungsgebiet hatte eine durchschnittliche Trypanosomenprävalenz von 13;9%; die sich unwesentlich (p > 0;05) von der Prävalenz im westlichen Sektor unterschied (17;5%). Zwei Medikamente bzw. trypanozide Wirkstoffe; das Phenanthridinderivat Isometamidiumchlorid (ISMM) zur Chemoprophylaxe und das Diminazenaceturat (DIM) zur Chemotherapie; wurden im Untersuchungsgebiet von den Tierhaltern eingesetzt. Bei Trypanosoma congolense wurden in beiden Gebieten Resistenzen gegen beide Wirkstoffe nachgewiesen. Trypansoma vivax- Infektionen konnten noch erfolgreich mit 3;5 mg/kg KGW DIM behandelt werden. Die östliche Untersuchungsregion wurde als Interventionsgebiet erklärt; die westliche Region diente als Kontrollgebiet. Im Interventionsgebiet wurde eine Tsetsefliegenbekämpfung von März 2008 bis November 2009 durchgeführt. In der Trockenzeit wurden stationäre; mit Deltamethrin (0;4%; DECIS®; Roussel-Uclaf; Frankreich) behandelte Tücher (N = 957) aufgestellt. Während der Regenzeit erfolgte eine Sprühbehandlung der distalen Körperregionen (Gliedmaßen; Unterbrust und Unterbauch; Perianalregion) der Rinder mit 0.05% Butox® (5% Deltamethrin; Intervet; Holland). Zusätzlich wurde in beiden Gebieten zwischen Juni 2008 und November 2009 bei 3-12 Monate alten Kälbern (= Risikogruppe für Wurminfektionen) eine anthelminthische Behandlung mit Albendazol (10mg/kg KGW; Albenzole®; Kela Laboratories; Belgien) vorgenommen. Albendazol wurde erstmalig zu Beginn der Regenzeit im Juni 2008 eingesetzt. Wiederholte Behandlungen fanden während der Kontrollbesuche im November 2008 (am Ende der Regenzeit); Juni 2009 und November 2009 statt. Trypanosomen-positive Kälber der Risikogruppe und diejenigen mit einem Hämatokrit von  20% wurden mit 3;5mg/kg KGW DIM behandelt. Die Tsetsefliegenbekämpfung führte im Interventionsgebiet zu einer Reduktion der Überträger um 91;3% (G. p. gambiensis) bzw. 97;3% (G. tachinoides). Auch im Kontrollgebiet wurde eine Reduktion um 18;3%; bzw. um 37;1% für die genannten Glossinenarten beobachtet. Im Interventionsgebiet wurden auf Herden-; Dorf- und Gebietsebene bedeutend weniger Infektionen mit Trypanosomen (p < 0;001) als im Kontrollgebiet beobachtet. Es wurden unter anderem Strongylideneier; Eier von Strongyloides spp.; Eier von Toxocara spp. und Eier von Moniezia spp. gefunden. In beiden Gebieten konnten keine Eier von Fasciola spp. bei den Rindern nachgewiesen werden. Die Postinterventionsphase wurde von November bis Dezember 2009 durchgeführt. Es wurde ein signifikanter Rückgang (p < 0.05) der Trypanosomenprävalenz von 13;9% vor der Intervention (November 2007) auf unter 1% nach der Intervention (November 2009) beobachtet. Im Gegensatz dazu blieb die Trypanosomenprävalenz im Kontrollgebiet unverändert. Nur 3 T. vivax- Infektionen wurden nach der Intervention diagnositziert; von denen eine resistent gegenüber 0;5mg/kg KGW ISMM; aber empfindlich gegenüber 3;5mg/kg KGW DIM war. Die Resistenzsituation im Kontrollgebiet hatte sich nicht verändert. Der Eizahlreduktionstest zur Abschätzung der Wirksamkeit von Albendazol ergab eine Reduktion der Anzahl der im Kot detektierten Magendarm-Strongyliden (MDS) Eier um nur 55;6%. Weitere Untersuchungen sind erforderlich; um schlüssige Aussagen über das Vorliegen einer Resistenz gegenüber Albendazol zu machen. Die Untersuchungen haben gezeigt; dass es möglich ist; in einem Gebiet mit hohem Trypanosomose- und Resistenz-Risiko durch eine Tsetsefliegenbekämpfung; bei gleichzeitigem gezielten Einsatz von Trypanoziden und strategischer anthelminthischer Intervention; das Trypanosomose-Risiko auf ein vernachlässigbares Niveau zu drücken.