Validation of blood sampling with Dipetalogaster maxima for serological and blood chemical analyses and application of this method in an epidemiologic study on Toxoplasma gondii in small exotic felids in European zoos

Abstract

Blood sampling can be difficult in several exotic species. To obtain the blood sample needed for analysis, handling of the animal is necessary. In some species, restraint without anesthesia is extremely stressful and risky for the animal or the person handling it. The first objective of this study was the evaluation of a non-invasive blood sampling technique for Toxoplasma gondii-serology and blood-chemical analysis using the reduviid bug Dipetalogaster maxima in domestic cats. The technique was then applied to small exotic felids managed in European Endangered species Programmes (EEPs), European Stud Books (ESBs) or in monitoring programs (Mon) within the EAZA (European Association of Zoos and Aquaria). A seroepidemiological risk factor analysis for T. gondii infection in small exotic felids was conducted using D. maxima for sample collection. A total of 70 domestic cats (Felis silvestris catus) were blood-sampled by venous puncture (V) and by using Dipetalogaster maxima. Plasma samples collected from bugs shortly after engorgement (B0) were found reliable for the determination of alanine aminotransferase, albumin, creatinine, creatine kinase, cholesterol and urea concentrations. Values determined in B0 for alkaline phosphatase, total bilirubin, total calcium, total magnesium, phosphorus, globulin, total protein and chloride showed major aberrations from the concentrations measured in V. The comparison of V and B0 samples for sodium, potassium, triglyceride, glucose, glutamate dehydrogenase revealed only a limited correlation. As differences increased, when plasma was collected 1 h after engorgement (B1), it seemed important to collect samples soon after the engorgement to reduce the effects of digestion of the samples in the bugs. T. gondii antibody titers determined in V and the titers determined in plasma samples collected from bugs immediately, 1 hour, 2 hours or 4 hours after engorgement (B0/B1/B2/B4) were statistically significantly correlated. No statistically significant difference was observed between V and B0. In B1, B2 and B4 titers had increased slightly and the differences were statistically significant relative to V titers. However, the distribution of positive or negative serological T. gondii-results of the individuals tested remained the same regardless of the sample (V, B0, B1, B2 or B4). Felids analyzed in EAZA zoos showed an overall seroprevalence for T. gondii of 63%. Potential risk factors for seropositivity regarding T. gondii in EAZA zoos were evaluated using a questionnaire and individual data from the Zoological information management system (ZIMS). The risk factor study resulted in a final generalized linear mixed model comprised of five variables: The likelihood of seropositivity increased statistically significantly with “Age”, while feeding “Cattle-Frozen” relative to “Cattle-Fresh”, “Outdoor housing fenced in on all sides”, “Mesh size below 5 cm” relative to “Mesh size more than 5 cm” and wearing “Gloves” had statistically significant protective effects.

Eine Blutentnahme ist bei vielen exotischen Tieren problematisch, weil direkter Tierkontakt dafür unumgänglich ist. Bei vielen Arten ist dies ohne eine Narkose nicht möglich, da das „Handling“ extrem stressig und riskant für das Tier, oder auch die Personen, die an der Blutentnahme beteiligt sind, sein kann. In einem ersten Schritt wurde die nicht invasive Blutprobenentnahme für die Toxoplasma gondii-Serologie und klinische Blutchemie mit der Hilfe von Raubwanzen (Dipetalogaster maxima) bei Hauskatzen (Felis silvestris catus) überprüft. Darauf aufbauend wurde die Methode angewandt, um die Prävalenz von T. gondii bei exotischen Kleinkatzen in Zoos, innerhalb der „European Association of Zoos and Aquaria“ (EAZA), zu untersuchen. Von Interesse waren Katzen-Spezies, welche in einem „European Endangered species Programme“ (EEP) oder „European Stud Book“ (ESB) geführt wurden, oder aber wenigstens den Status „Monitored“ aufwiesen. Des Weiteren wurde eine sero-epidemiologische Risikofaktorstudie für T. gondii Infektionen bei exotischen Kleinkatzen, durchgeführt. Von 70 Hauskatzen (Felis silvestris catus) wurden Blutproben konventionell aus der Vene entnommen (V) und mit Hilfe von Dipetalogaster maxima gewonnen. Plasmaproben, welche gleich nach dem Saugvorgang aus den Wanzen entnommen wurden (B0), lieferten verlässliche Ergebnisse für die Bestimmung von Alanin-Aminotransferase-, Albumin-, Kreatinin-, Creatinkinase-, Cholesterol- und Harnstoff-Konzentrationen im Vergleich zu den Werten, wie sie für konventionell gewonnenes Plasma (V) ermittelt worden waren. Die Parameter Alkalische Phosphatase, Bilirubin, Calcium, Magnesium, Phosphor, Globulin, Gesamtprotein und Chlorid wiesen deutliche Abweichungen in den Konzentrationen zwischen V und B0 auf. Der Vergleich von V- und B0-Werten bei Natrium, Kalium, Triglyceriden, Glukose und Glutamat-Dehydrogenase zeigte keine deutliche Korrelation der Messwerte. Da sich die Konzentrationen der verschiedenen Parameter mit zunehmender Zeit zwischen Saugvorgang und Blutgewinnung aus der Wanze in steigendem Maße veränderten, sollte dieser Zeitraum so kurz wie möglich gehalten werden, um Effekte durch die Verdauung der Wanze zu reduzieren. T. gondii-Antikörpertiter in konventionellen Plasmaproben (V) und Proben aus Raubwanzen, die gleich nach dem Saugakt und eine, zwei und vier Stunden nach dem Saugakt (B0, B1, B2, B4) gewonnen wurden, zeigten eine statistisch signifikante Korrelation. Die Werte für die Proben V und B0 wiesen zudem keine statistisch signifikanten Unterschiede auf. Die Titer für B1, B2 und B4 stiegen nur leicht, aber dennoch statistisch signifikant an. Trotzdem war die Verteilung negativer und positiver Werte identisch, unabhängig davon, ob V, B0, B1, B2 oder B4 untersucht worden waren. Die serologische Prävalenz von T. gondii bei Feliden in EAZA-Zoos lag bei 63%. Verschiedene Risikofaktoren wurden mit der Hilfe eines Fragebogens und individuellen Daten aus dem „Zoological Information Management System“ (ZIMS) evaluiert. Die Risikofaktorstudie lieferte ein finales Model, welches fünf Variablen beinhaltete: die Wahrscheinlichkeit für Seropositivität stieg mit zunehmendem “Alter”, während das Füttern von “Rind-Gefroren” im Vergleich zu “Rind-Frisch”, “Außenhaltung - an allen Seiten eingezäunt”, “Maschenweite unter 5 cm” im Verhältnis zu “Maschenweite über 5 cm” und das Tragen von “Handschuhen” statistisch signifikant schützende Effekte zeigten.