Genomics of infectious bacterial skin diseases in wild non-human primates: Yaws and Leprosy
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Beschreibung
Genomik infektiöser bakterieller Hauterkrankungen bei wilden nichtmenschlichen Primaten: Gieren und Lepra
Es gibt eine vielzahl von Berichten über eine gierartige Krankheit bei nicht-menschlichen Primaten (NHPs), die durch Treponema pallidum subsp. pertenue (TPE) verursacht wird und in ihren verschiedenen dermatologischen Ausprägungen aus weiten Teilen der Subsahararegion Afrikas. Es blieb jedoch bislang unklar wie die genomische Vielfalt der NHPspezifischen TPE-Linien über Wirte und Raum verteilt ist. Im Taï-Nationalpark (TNP), Côte d'Ivoire, wurden symptomatische Rußmangaben (Cercocebus atys atys atys) mit gier- und syphilisähnlichen Läsionen beobachtet. Im Zusammenhang dazu untersucht die vorliegende Studie die Diversität von TPE bei wilden NHPs in TNP und anderen Standorten, an denen die Krankheit in Subsahara-Afrika auch zuvor aufgetreteten is.
Phylogenomische Analysen aus dieser Studie zeigten, dass das dermatologische Krankheitsbild von Rußmangaben in TNP, durch eine große Vielfalt von TPE-Linien verursacht wird. Alle TPE-Genome, die aus dieser Mangabenart isoliert werden konnten, waren unterschiedlich und zeigten deutlich andere Divergenzniveaus als bisher für eine einzige Spezies an einem Feldforschungsort, an dem die Krankheit vermutlich epizootisch ist, beobachtet werden konnte. Die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse unterstützen nicht die epizootische Ausbreitung eines einzelnen TPE-Klons, sondern weisen stattdessen auf häufige unabhängige Einführungen des Bakteriums hin, die syphilis- und gierähnliche Läsionen innerhalb einer einzigen sozialen Gruppe von Rußmangaben verursachen können. Desweiteren bilden die in dieser Studie bearbeiteten Isolate von simianem TPE keine monophyletischen Kladen mit den bislang veröffentlichten Vergleichsgenomen auf der Grundlage ihrer Wirtsarten oder Art der Symptome, sondern in Bezug auf ihre Geographie. Dieses phylogenetische Muster ist einhergehend mit der artenübergreifenden Übertragung von TPE in denjenigen Ökosystemen, in denen die Krankheit auftritt. Es bleibt allerdings unklar, wie oft und auf welche Weise diese Übertragung stattfindet. Diese Studie bildet nun die Grundlage für zukünftige Studien über das mögliche Auftreten der TPE-Übertragung bei NHPs.
Diese Arbeit zeigt auch, dass wertvolle TPE Genomdaten aus alten NHP-Knochen aus endemischen Gebieten gewonnen werden können. Dies kann helfen die Krankheit in die Vergangenheit zurückverfolgen und neue Standorte zu identifizieren, die in der Gegenwart oder Zukunft von der Krankheit betroffen sein könnten, auch wenn zum jetzigen Zeitpunkt keine klinischen Fälle bekannt sind. So zeigte diese Studie unter Verwendung von knochenabgeleiteten TPE-Kurzsequenzen in Verbindung mit einem phylogenetischen Leseplatzierungsalgorithmus , dass TPE in TNP für mindestens drei Jahrzehnte NHPs infiziert hat und ergänzt damit klinische Beweise, die sich erst ab 2014 zu sammeln begannen. Darüber hinaus zeigt der Nachweis von TPE in Freilandanlagen, in denen offiziell keine klinischen Fälle beobachtet werden, dass TPE-Infektionen in NHPs weitgehend unbemerkt bleiben, was eine intensive Überwachung der Krankheit bei wilden NHPs rechtfertigt.
Im zweiten Teil zielte diese Studie darauf ab, den Erreger lepraähnlicher Symptome zu untersuchen, die bei NHPs im Cantanhez Nationalpark und im Täi Nationalpark beobachtet wurden. Die Untersuchungen umfassten die Anpassung eines geeigneten nicht-invasiven Screeningtools, um die Bestimmung und Charakterisierung des Erregers der beobachteten Hautläsionen zu erleichtern.
Anhand von Stuhlproben konnte in dieser Studie festgestellt werden, dass M. leprae die Ursache für die lepraähnlichen Läsionen war und somit die ersten jemals beobachteten sylvatischen Leprafälle bei NHPs in Westafrika bestätigten. Dieses Ergebnis zeigt, dass Fäkalproben von NHP, die ohne große Schwierigkeiten gesammelt werden können, zur Überwachung der Lepra bei wilden NHPs verwendet werden können und das Potenzial für Skalierbarkeit beim Screening großer Populationen über große Gebiete haben. Darüber hinaus stellt diese Studie auch Sequenzdaten vor, die zeigen, dass wilde Schimpansen mit zwei Genotypen von Mycobacterium leprae infiziert sind, die in menschlichen Populationen selten sind. Dabei handelt es sich um 4O-P und 2F, und somit besteht die Möglichkeit, dass Schimpansen als Reservoirwirte dieser seltenen Genotypen dienen könnten. Zum ersten Mal wurde in Westafrika der Genotyp 2F von M. leprae entdeckt, der hauptsächlich im Mittelalter in Europa zirkulierte. Der Nachweis von 2F in einer Region, die vom Genotype 4 M. leprae dominiert wird, stellt das aktuelle Verständnis in Frage, dass die Infektion in NHPs das Ergebnis einer Übertragung vom Menschen waren. Abschließend ist inzwischen evident, dass M. leprae nicht nur ein menschlicher Erreger ist, da auch rote Eichhörnchen, Gürteltiere und NHPs auf natürlichem Wege infiziert werden können. Somit könnten Untersuchungen über die Rolle dieser Tiere als Reservoirwirte bei der Ökologie der Leprakrankheit nützlich sein, um Strategien für die Leprabekämpfung zu entwickeln.
Autor*in
Benjamin Mubemba
Themen in »Genomics of infectious bacterial skin diseases in wild non-human primates: Yaws and Leprosy«
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