title: Molekulare und immunologische Untersuchungen bei Tsutsugamushifieber in Nepal
Creators: name: En-Nosse, Nora
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2022
Subjects: Scrub Typhus
Tsutsugamushifieber
Medical sciences Medicine
Medizin
Orientia tsutsugamushi
Tsutsugamushi fever
Nepal

description: Orientia (O.) tsutsugamushi, ein obligat intrazelluläres Gram-negatives Bakterium, wird durch Bisse von Milbenlarven übertragen und verursacht das Tsutsugamushifieber. Das im Zentrum des asiatischen Endemiegebiets liegende Land Nepal ist in den letzten Jahren verstärkt in den Fokus der Forschung zum Tsutsugamushifieber gerückt. Die Epidemiologie dieser vernachlässigten, aufstrebenden Infektionskrankheit in Nepal wurde bislang vornehmlich anhand von Fieberstudien beschrieben. Daten zur Orientia-spezifischen Immunantwort in der gesunden nepalesischen Bevölkerung, insbesondere zur Seroprävalenz von Antikörpern, existierten bisher noch nicht. Fragen zu Orienta-Persistenz und Koinfektionen mit dem „Schweres Fieber mit Thrombozytopenie-Syndrom“ (SFTS)-Virus waren unbeantwortet. Zudem war O. tsutsugamushi in Nepal bis jetzt nur spärlich molekular charakterisiert. Um ein vertieftes Verständnis der Erkrankung in Nepal zu erlangen, wurde in dieser Dissertation das erste Mal in einer gesunden nepalesischen Population die Orientia-spezifische IgM- und IgG-Antikörperantwort sowie das systemische Zytokinprofil mittels indirekter Immunfluoreszenz (IFAT) bzw. Multiplex-Immunoassay charakterisiert und mit akut Erkrankten, im Schnelltest positiven Tsutsugamushifieber-Patient:innen in Nepal verglichen. Weiterhin wurden Serumproben aus beiden Gruppen auf zirkulierende Orientia-DNA mittels PCR untersucht. Es schloss sich eine molekulare Typisierung und phylogenetische Analyse humanpathogener Orientia-Sequenzen aus Nepal an. Die vorliegende Dissertation zeigte, dass sich der Einsatz von Schnelltests zur akkuraten Diagnosestellung eines akuten Tsutsugamushifiebers bei eingeschränkter Beurteilbarkeit deren Spezifität als deutlich sensitiver als die IFAT erwies und dieses aufwendige Verfahren möglichweise als Goldstandard aufgegeben werden sollte. In dieser Arbeit konnte erstmals eine hohe Seroprävalenz Orientia-spezifischer Antikörper in der gesunden nepalesischen Population identifiziert und in diesem Zusammenhang das endemische Vorkommen der Erkrankung in Nepal genauer charakterisieren werden: Das Tsustugamushifieber ist zu einem hohen Grad endemisch in der nepalesischen Bevölkerung. Darüber hinaus wurde der Nachweis von Orientia 16S DNA bei asymptomatischen Blutspender:innen erbracht, der angesichts einer hohen Prävalenz von IgG-Antikörpern einen zusätzlichen Hinweis auf eine Persistenz des Erregers im Organismus, auch nach einer akuten Tsutsugamushifieber-Infektion, gibt. Auf Basis dieser Erkenntnisse zeigte sich, dass alleinige Orientia 16S DNA Nachweise zwar hoch sensitiv, jedoch nicht beweisend für eine akute Infektion sind. Perspektivisch könnten Multitarget PCRs mit der zusätzlichen Zielstruktur des 47kD Gens im endemischen Setting Nepals zur diagnostischen Diskriminierung einer akuten von einer vorangegangenen Infektion beitragen. Des Weiteren konnte ein diverses Orientia-Stammvorkommen in Nepal mit großen Homologien zu anderen asiatischen Orientia-Stämmen beschrieben werden. Zusätzlich ergab sich in dieser Arbeit kein Hinweis auf SFTS-Virus-Infektionen. Weiterhin zeigte sich, dass das systemische Zytokinprofil von IL-6 und IFN-γ teilweise signifikante Unterschiede zwischen den nepalesischen Tsutsugamushifieber-Patient:innen und den gesunden nepalesischen Blutspender:innen aufwies, aus der sich Hinweise auf eine Aktivierung von Lymphozyten und des angeborenen Immunsystems ableiten lassen. Bei TNF-α und IL-10 ergaben sich Hinweise auf eine schwache inflammatorische Immunantwort und damit auf eine möglicherweise nur leichte Erkrankung. Das Beleuchten der klinischen Charakteristik gab Anhaltspunkte zur Unterstützung einer klinischen Verdachtsdiagnose anhand des Vorliegens bestimmter Symptome wie subjektives Hitzegefühl, Diarrhoe und vergrößerte Leistenlymphknoten. Die vorliegende Arbeit liefert detailliertere Daten zur Seroprävalenz Orientia-spezifischer Antikörper und zur Entzündungsantwort in der nepalesischen Bevölkerung, ebenso wie zu geeigneten molekularen diagnostischen Targets und zur Heterogenität von O. tsutsugamushi in Nepal. Diese Daten geben neue Hinweise für ein verbessertes Verständnis der Erkrankung sowie zur Etablierung geeigneter und präziser Diagnostik in Nepal. Sie können darüber hinaus einen Beitrag zur Verbesserung der Krankheitsbehandlung, zur verbesserten Kontrolle der Tsutsugamushifieber-Infektionen und zur möglichen Entwicklung eines passenden Impfstoffes für Nepal leisten.
description: Orientia tsutsugamushi is an obligate intracellular Gram-negative bacterium transmitted by bites from mite larvae and the causative agent of Tsutsugamushi fever, a disease also known as “Scrub Typhus”. Nepal, a country located in the center of the Asian endemic area, has been the focus of increased research on Tsutsugamushi fever in recent years. The epidemiology of this neglected emerging infectious disease in Nepal has been described primarily from fever studies. Data on Orientia-specific immune response in the healthy Nepalese population, and in particular on seroprevalence of antibodies does not currently exist. This leaves unanswered questions regarding Orienta persistence and co-infection with severe fever with thrombocytopenia syndrome (SFTS) virus, as well as sparse molecular characterization of Orientia tsutsugamushi in Nepal. To gain a deeper understanding of the disease in Nepal, this research represents the first characterization of the Orientia-specific IgM and IgG antibody response, by indirect immunofluorescence (IFAT), and systemic cytokine profile using multiplex immunoassay, in a healthy Nepalese population as compared to acutely ill, rapid test positive Tsutsugamushi fever patients. Additionally, serum samples from both groups were analyzed for circulating Orientia DNA by polymerase chain reaction (PCR). This was followed by molecular typing and phylogenetic analysis of human pathogenic Orientia sequences from Nepal. This approach showed that the use of rapid tests for diagnosis of acute Tsutsugamushi fever was accurate. Furthermore, despite limited ability to assess their specificity, rapid tests proved to be significantly more sensitive than IFAT, suggesting the field should consider abandoning this laborious procedure as the gold standard. This work is also the first to identify a high seroprevalence of Orientia-specific antibodies in the healthy Nepalese population and, in this context, to characterize more precisely the endemic occurrence of the disease in Nepal. This research demonstrates that Tsustugamushi fever is highly endemic in the Nepalese community. Furthermore, the detection of Orientia 16S DNA in asymptomatic blood donors provides additional evidence for persistence of the pathogen in the organism even after acute Tsutsugamushi fever infection, given the high prevalence of IgG antibodies. Based on these findings, Orientia 16S DNA detections alone were shown to be highly sensitive but not indicative of acute infection. As such, multi-target PCRs with the additional target of the 47kD gene in an endemic setting like Nepal could contribute to the diagnostic discrimination of acute from previous infections. The analysis allowed for the description of a diverse Orientia strain occurrence in Nepal, finding large homologies to other Asian Orientia strains. No evidence of SFTS virus infections emerged in this work. The systemic cytokine profile of IL-6 and IFN-γ showed partially significant differences between the Tsutsugamushi fever patients and blood donors, from which evidence for activation of lymphocytes and the innate immune system can be deduced. TNF-α and IL-10 revealed a weak inflammatory immune response with evidence of possibly only mild disease. The findings illuminate the clinical characteristics and provide clues for making a suspected clinical diagnosis based on the presence of symptoms such as a subjective feeling of heat, diarrhea, and enlarged inguinal lymph nodes. The present work adds to the limited body of research on Orientia tsutsugamushi in the Nepalese context, providing more detailed data on the seroprevalence of Orientia-specific antibodies and inflammatory response in the population, as well as on appropriate molecular diagnostic targets and the heterogeneity of Orientia tsutsugamushi in the country. The findings provide new clues for improved understanding of the disease and for establishing appropriate and accurate diagnostics in Nepal. They can also contribute to improved disease management, improved control of Tsutsugamushi fever infections, and the possible development of an appropriate vaccine for Nepal.