Coxiella burnetii and Q fever: an emergent zoonosis in Portugal?

Abstract

A Febre Q é uma doença zoonótica causada por Coxiella burnetii com uma ocorrência mundial. A Febre Q origina normalmente uma infeção assintomática, podendo manifestar-se como uma síndrome gripal com recuperação espontânea. Contudo, por vezes, formas agudas podem causar quadros mais graves como pneumonia, aborto ou meningite. Complicações a longo prazo, como endocardite e problemas osteoarticulares, podem também ocorrer com menor frequência. O espectro de hospedeiros recetivos a C. burnetii é largo. Porém, os ruminantes domésticos são considerados a principal fonte de infeção para humanos, excretando bactérias através de produtos do parto e aborto, do leite e das fezes. O risco que a Febre Q representa para humanos é reconhecido desde a sua primeira descrição, em 1937 na Austrália. E, após um dos maiores surtos alguma vez reportados, ocorrido na Holanda (2007-2011), as autoridades de saúde, nomeadamente a European Food and Safety Authority (EFSA), alertaram para as incertezas existentes na compreensão da epidemiologia da Febre Q. Num relatório científico publicado pela EFSA em 2010, foi referido que, apesar da larga distribuição de C. burnetii entre ruminantes domésticos, a prevalência real de infeção não era conhecida em muitos países; e que a falta de metodologias harmonizadas entre os estudos existentes dificultava a comparação de dados. Além disso, foi realçada a falta de conhecimento sobre o papel de outras espécies, como animais domésticos e silvestres, ou mesmo vetores, na epidemiologia da doença. Em Portugal, a informação sobre a epidemiologia da Febre Q era ainda mais escassa. Apenas alguns estudos reportando a ocorrência de infeção em humanos, em ruminantes domésticos e em animais de zoo estavam publicados e a prevalência de infeção nas populações animais em Portugal permanecia pouco clara. Para reunir informação sobre a epidemiologia de C. burnetii em Portugal, o presente projeto teve como objetivo estimar a prevalência de infeção em diferentes espécies animais (animais domésticos de companhia e de produção, e animais silvestres), mas também identificar potenciais reservatórios de infeção em meio urbano e em meio rural e também em vetores (ixodídeos), e ainda caracterizar geneticamente as estirpes circulantes comparando com estirpes identificadas internacionalmente. Para atingir estes objetivos foi realizado um rastreio serológico em animais domésticos e silvestres; em seguida foi efetuada a pesquisa de DNA de C. burnetii em amostras biológicas colhidas em explorações ou em animais seropositivos, e ainda em ixodídeos; e por fim as estirpes de C. burnetii detetadas foram geneticamente caracterizadas. As metodologias utilizadas foram harmonizadas com as metodologias utilizadas no Laboratório de Referência para a Febre Q sito em França e seguindo as recomendações da EFSA. Os resultados obtidos revelaram que em Portugal, independentemente do tipo de produção, a seroprevalência ao nível da exploração é mais elevada em pequenos ruminantes (32,6% em explorações de carne e 51,6% em explorações de leite) do que em bovinos (23,5% em explorações de carne e 37,8% em explorações de leite). Apesar de não ter sido evidenciada a exposição em suínos domésticos, demonstrou-se que a infeção por C. burnetii não está limitada aos ruminantes domésticos, tendo sido demostrada a exposição em animais de companhia, nomeadamente em cães (12,6%) e gatos (17,2%); em javalis (5,6%); e em veados (30,4%). No entanto, o DNA de C. burnetii foi apenas detetado em ruminantes domésticos. A evidência de excreção de C. burnetii foi superior (20%) em explorações de bovinos do que em pequenos ruminantes (6,3%). Individualmente, a proporção de animais excretores foi superior em caprinos (15%), seguindo-se os bovinos (10,8%) e por fim os ovinos (3,6%). O leite surgiu como a via de excreção mais importante (10,9%) comparativamente com zaragatoas vaginais (2,1%). C. burnetii parece ser um agente importante mesmo em ruminantes domésticos aparentemente saudáveis sendo o leite uma via de excreção importante. Apesar da informação controversa sobre o risco de infeção associado ao consumo de leite não pasteurizado, é necessário considerar as atividades ocupacionais que implicam o contacto com ruminantes domésticos em lactação e/ou que requerem a manipulação do leite e seus produtos derivados. A caracterização molecular de C. burnetii obtida a partir de amostras biológicas permitiu identificar seis novos perfis MLVA-6. Estes novos genótipos apresentam-se no mesmo cluster que genótipos identificados em bovinos de outros países Europeus e em infeções agudas de humanos em Portugal. Globalmente, os resultados obtidos demonstram que em Portugal, C. burnetii circula entre animais domésticos e silvestres. Adicionalmente, a relação próxima entre os genótipos identificados neste estudo e os genótipos identificados em bovinos de outros países da Europa sugere que existe um pool comum de estirpes de C. burnetii que circulam entre bovinos na Europa e que podem estar associados com a infeção em humanos. Finalmente, este estudo realça a necessidade de uniformização de metodologias para a realização de estudos epidemiológicos. Tal é fundamental para a comparação de resultados permitindo abranger diferentes cenários quando é necessário implementar planos de controlo.

Q fever is a zoonotic disease caused by Coxiella burnetii that occurs worldwide. It causes usually an asymptomatic infection or manifests as a flu-like syndrome with spontaneous recovery. Sometimes, acute Q fever can cause serious problems like pneumonia, abortions or meningitis, and long-term complications such as endocarditis and osteo-articular problems may occur in a lower percentage of patients. A wide range of hosts can be infected by C. burnetii. Domestic ruminants are considered as the main source of human infection; shedding bacteria principally through birth and abortion products, milk and faeces. The risk that Q fever may represent to humans is recognized since its first description in 1937 in Australia; but after the largest ever reported Q fever outbreak in the Netherlands (2007-2011); public health authorities, namely the European Food and Safety Authority (EFSA), warned about the uncertainties that still exist in the understanding of Q fever epidemiology, including amongst the domestic ruminant populations throughout Europe. Some relevant facts pointed in a scientific report published by EFSA in 2010, mentioned that despite the knowledge about the wide distribution of C. burnetii among domestic ruminants, the true prevalence of infection is not known in many countries; and the lack of harmonized methodologies between the different existing studies hinder data comparison. Moreover, the role of other species, including domestic and wild animals, and even vectors; in the epidemiology of the disease is very limited. In Portugal, epidemiological data on Q fever is even scarcer. Only, a few studies reporting the infection in humans, in domestic ruminants and in zoo animals have been published and the prevalence of Q fever in Portuguese animal populations remains unclear. To gather information about C. burnetii epidemiology in Portugal, the present project aimed to provide information about Q fever prevalence among different animal species (domestic, companion and wild animals), but also to identify potential reservoirs in urban and rural environment and vectors (ticks), and to genetically characterize the circulating strains and compare them with those identified in other countries. To achieve our global objectives, a serologic survey was conducted in domestic and wild animals to screen for Q fever; then C. burnetii DNA was detected in biological samples collected from seropositive herds or animals, and from ticks; and finally, C. burnetii strains were genetically characterized. Harmonized methodologies used in the French Reference Laboratory for Q fever were used, following the recommendations drawn by EFSA. The results obtained showed that in Portugal, independently of the type of production, herd seroprevalence is higher in small ruminants (32.6% meat herds and 51.6% dairy herds) than in cattle (23.5% meat herds and 37.8% dairy herds). Despite the non-evidence of exposure in domestic pigs, C. burnetii infection is not restricted to domestic ruminants as an exposure was demonstrated in companion animals, namely in dogs (12.6%) and in cats (17.2%); in feral pigs (5.6%); and in red deer (30.4%). However, C. burnetii DNA was only detected in domestic ruminants. The shedding of C. burnetii was demonstrated in cattle herds a higher percentage (20%) than in small ruminant herds (6.3%). Individually, the proportion of animal shedders was higher in goats (15%), followed by cattle (10.8%) and then sheep (3.6%). Milk appeared as the most important shedding route (10.9%) compared to vaginal swabs (2.1%). C. burnetii seems to be an important threat even in apparently healthy domestic ruminant populations, and milk appeared as an important shedding route. Despite the controversial data about the risk of infection by the consumption of unpasteurized milk, special attention should be given to occupational activities requiring contact with lactating domestic ruminants, and those requiring the manipulation of milk and milk products. The molecular characterization of C. burnetii obtained from clinical samples allowed the identification of six novel MLVA-6 profiles. These novel genotypes clustered with genotypes identified in cattle from other European countries and in Portuguese acute human infections. Overall, our results demonstrate that in Portugal C. burnetii circulates among several domestic and sylvatic animals. Additionally, the close relation of the herein identified genotypes to those identified in cattle from other European countries suggests that a common pool of C. burnetii strains circulates in cattle in Europe and might be linked to human infection. Finally, this study highlights that harmonized methodologies are needed for epidemiological studies. It is central for comparing results from different studies and to cover different scenarios when controlling programs are needed.