Leptospirosis in Switzerland: Prevalence study in free-ranging wildlife

• Research unit: FSVO
• Project number: 1.14.01

Key words (German)

Leptospirose, Prävalenz, renales Trägertum, Wildtiere, Schweiz, Zoonose

Key words (English)

Leptospirosis, prevalence, renal carriage, wildlife, Switzerland, zoonosis

Short description (German)

Leptospirose wird durch Spirochäten des Genus Leptospira verursacht. Sie wird als die weitest verbreitete zoonotische Erkrankung angesehen und breitet sich sowohl in industrialisierten wie auch in nicht-industrialisierten Ländern wieder aus. Die wichtigsten Konsequenzen einer Leptospirose bei Nutztieren sind Aborte, Totgeburten und eine verminderte Produktivität. Beim Hund betrifft diese potenziell tödliche Erkrankung v.a. Nieren und Lungen. Beim Menschen variieren die klinischen Zeichen von milden Grippe-ähnlichen Symptomen bis zu schweren multisystemischen Erkrankungen mit potentiell tödlichem Ausgang.

Haustiere können ein Reservoir sein für Leptospiren, aber das wichtigste und grösste Reservoir sind Nagetiere. Andere Wildtierarten werden verdächtigt, zur Aufrechterhaltung der Leptospiren in der Umwelt beizutragen. So wurde z.B. ein renales Trägertum bei Wildschweinen in Deutschland gefunden und diese Spezies wird stark verdächtigt, (indirekt) für einen schweren Humanfall verantwortlich zu sein.

Zu der Inzidenz der Fälle beim Menschen in der Schweiz gibt es keine Daten. Im Gegensatz dazu ist gibt es Indikationen, dass die Infektion mit Leptospiren bei Tieren weit verbreitet ist. Vor zwei Jahren wurde die Seroprävalenz beim Pferd auf hohe 58.5% geschätzt, beim Hund auf 53%. Wichtig ist auch, dass die Fälle beim Hund am Tierspital Bern in den letzten 10 Jahren exponentiell zugenommen haben. Parallel dazu wurde die Krankheit neu bei wiedereingeführten freilebenden Bibern beobachtet. Die starke Zunahme der Leptospirose hat Bedenken über ein potenzielles Wildtier-Reservoir, sowie über die Faktoren, die zur Ausbreitung führen und die Konsequenzen für Haustiere und den Menschen in der Schweiz geschürt.

Der Status der Wildtiere in der Schweiz ist nahezu unbekannt, sowohl hinsichtlich der Prävalenz wie auch der zirkulierenden Serovare/Genotypen. Renales Trägertum wurde in 12.6% der kleinen Nagetiere in der Stadt Zürich gefunden und 17.5% der untersuchten Alpensteinböcke waren seropositiv. Daten zu den höchstwahrscheinlich epidemiologisch wichtigen Spezies Wildschwein und Rotfuchs fehlen gänzlich.

Das Ziel dieses Projektes ist es, die mögliche Rolle der freilebenden Wildtiere als Reservoir für Leptospiren und als eine Infektionsquelle für Haustiere und den Menschen zu untersuchen. In einem ersten Schritt werden archivierte Proben der a priori wichtigsten Wildtierspezies (Nager, Biber, Wildschwein, Rotfuchs) zusammen getragen und analysiert, um die Prävalenzen auf nationalem Level zu schätzen und um potenzielle Risikogebiete zu identifizieren. In einem zweiten Schritt werden prospektiv Proben von Nagetieren, Wildscheinen und Rotfüchsen aus vier ausgewählten Regionen der Schweiz gesammelt, um genauere und aktuelle Daten zur Infektionsprävalenz und zu den zirkulierenden Serovaren/Genotypen zu erhalten, sowie um mögliche Risikofaktoren für eine Infektion zu identifizieren. Zudem ermöglicht die Verfügbarkeit von (archivierten und neu gesammelten) Proben, die einen längeren Zeitraum abdecken, die Erfassung eines eventuellen Anstiegs der Prävalenz. Laboranalysen werden v.a. aus Serologie mittels Mikroagglutinationstest (MAT) und PCR von Nierengewebe bestehen. Der MAT ist nicht spezifisch für eine Wirtsspezies und darum geeignet für Wildtierstudien. Zudem weist er auf die Serogruppen hin, die wahrscheinlich involviert sind. Die PCR hingegen erlaubt die Identifizierung von renalen Trägern und damit Ausscheidern.

Die Resultate dieser Studie werden einen Überblick über die epidemiologische Situation in potenziell wichtigen Wildtier-Wirten in mehreren Gebieten der Schweiz geben. Diese Daten sind wichtig für die Kontrolle und Prävention der Leptospirose bei Haustieren und beim Menschen.

Short description (English)

Leptospirosis is caused by spirochetes of the genus Leptospira. It is considered as the most widespread zoonotic disease worldwide and is currently re-emerging in both non-industrialized and industrialized countries. In livestock, the most relevant consequences of leptospirosis are abortion, stillbirth, and reduced production. In dogs, this potentially fatal disease is characterized by renal and respiratory signs. In humans, clinical manifestations are highly variable ranging from mild influenza-like symptoms to severe multisystemic illness with potentially fatal outcome.

Domestic animals are potential maintenance hosts for leptospires but rodents are recognized as the most important and widely distributed reservoir, and other wildlife species are suspected to contribute to the maintenance of leptospires in the environment.  For example, renal carriage was documented in wild boar in Germany, where this game species was strongly suspected to have been the (indirect) source of infection in a severe human case.

In Switzerland, no data are available on the incidence of human cases. In contrast, there are indications that leptospire infections are widespread in animals. Two years ago, seroprevalence was estimated to be as high as 58.5% in horses and 53% in dogs. Importantly, the number of clinical cases in dogs treated at the Tierspital Bern has exponentially increased during the past decade. In parallel, the disease has been newly observed in the reintroduced free-ranging beaver population. The emerging character of this disease has raised concern about the existence of a reservoir in Swiss wildlife, the factors driving disease emergence, and the threat it may represent to domestic animals and humans.

The status of Swiss wildlife regarding Leptospira infections is widely unknown, both regarding infection prevalence and circulating serovars/genotypes. Renal carriage was previously observed in 12.6% of small mammals in the city of Zurich and 17.5% of investigated Alpine ibex were found seropositive. However, so far no data exist on species which may be epidemiologically important, such as the wild boar and the red fox.

The overall objective of this project is to assess the possible role of free-ranging Swiss wildlife as a reservoir of leptospires and as a source of infection for animals and humans. In a first step, archived samples of a priori most relevant species (small rodents, beaver, wild boar and red fox) will be collated and analysed to estimate prevalences at national level and identify potential risk areas. In a second step, a prospective study will be performed in rodents, wild boar and red foxes from four selected study areas to obtain more accurate and recent data on prevalence of infection and circulating serovars/genotypes, and to identify possible risk factors for infection. Furthermore, the availability of samples (archived and newly collected) on a longer period of time will allow to check for a potential increase of prevalence over time.  Laboratory analyses will consist of serology with micro-agglutination test (MAT) and PCR from kidney tissue. The MAT is not specific for the host species and therefore suited for studies in wildlife. Furthermore, it indicates which serogroups are likely involved. PCR allows assessing the presence of leptospires in kidney tissue and therefore to identify spreader hosts.

Results of this study will provide an overview of the epidemiologic situation in potentially important wildlife hosts in various areas of Switzerland. Such data are important for control and prevention of leptospirosis in domestic animals and humans.

Project aims (English)

The overall objective of this project is to assess the role of free-ranging Swiss wildlife as a reservoir of leptospires and as a source of infection for domestic animals and humans. This implies the following aims:

-         To document the occurrence of infections with leptospires in a priori most relevant wildlife species, namely rodents (including beavers), fox, and wild boar, including the evaluation of circulating serogroups.

-         To differentiate between potential maintenance hosts and spill over hosts among the studied wildlife species.

-         To identify geographic areas at higher risk of infection for domestic animals and humans.

If the obtained data are sufficient, we will also attempt to detect potential changes of prevalence over time (past decade) and to identify risk factors for infection.

Publications / Results (German)

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MARREROS ET AL. | 9

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