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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-001663-3

Epidemiology of the Hepatitis E Virus in Reservoir Hosts

  • Background: Hepatitis E virus (HEV) is the etiological agent of an acute self-limiting hepatitis in humans worldwide. The main route of infection is by ingestion of food or water contaminated with the virus. In Germany, several hundred human cases are reported each year, while preliminary studies suggest a high infestation rate of herds of domestic pig (Sus scrofa domesticus) and sounders of wild boar (Sus scrofa). Autochthonous cases are originating mainly from zoonotic transmission from domestic pig and wild boar, but other animals may also be involved. Recently, a novel strain of HEV (ratHEV) had been found in Norway rats (Rattus norvegicus) in Germany, that could contribute to human epidemiology. Therefore, the aim of this study was to assess the seroprevalence of both HEV and the novel ratHEV in human, domestic pig and rat. For each of the three mammal species, an indirect immunoglobulin G (IgG) enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) was established, that based on an Escherichia coli-expressed carboxy-terminal segment (GT3-Ctr, amino acid (aa) 326–608) of the capsid protein of the autochthonous genotype 3 (GT3), derived from a wild boar from Germany. In parallel, a segment from ratHEV homologous to GT3-Ctr was also expressed in E. coli (ratHEV-Ctr, aa315–599) and was used in the ELISA. Hence, the established tests detect antibodies directed against HEV GT3 when using GT3-Ctr as antigen and ratHEV when using ratHEV-Ctr. Results: The GT3-based in-house human IgG test was validated using a commercial assay and showed high specificity and sensitivity. The average human population (represented by a panel of blood donors from Berlin and Brandenburg) reached a seroprevalence of 12.3% (37/301) with the in-house ELISA. A panel of forestry workers from Brandenburg had an even higher seroprevalence of 21.4% (119/555). Furthermore, ratHEV-specific antibodies could be detected in several sera of forestry workers. The novel ratHEV-based rat IgG ELISA could not be compared to similar tests, however, parallel testing with GT3-Ctr and statistical inference allowed conclusion of a seroprevalence. Rats trapped from several sites in Germany had an overall seroprevalence of 24.5% (36/147). The sera were reactive exclusively with ratHEV-Ctr. As with the in-house ELISA for human sera, the porcine IgG test was validated using a commercial assay, yielding high specificity and sensitivity. A panel of domestic pigs from ten federal states of Germany showed a seroprevalence of 42.7% (383/898) when tested with the in-house ELISA. Reactivity with ratHEV was present, but seemed to be caused mostly by cross-reactivity to GT3-Ctr. Conclusion: The HEV seroprevalence observed for human sera of the average population of Germany is among the highest in Europe and has been confirmed recently by other authors. The high seroprevalence found in forestry workers suggests that they should be counted as a risk group for HEV infection. Populations of rats have been shown to be infested heavily with ratHEV, as rats from all trapping sites situated within cities had a high prevalence for ratHEV exclusively and no serum reacted exclusively with GT3-Ctr. Seroprevalence in domestic pigs was demonstrated to be distributed evenly across federal states and districts. However, a vast difference of infestation could be detected in different herds, suggesting either differences in husbandry conditions, or an external source of infection that acts locally only. The rare but exclusive reactivity of human sera with ratHEV as well as the high cross-reactivity of swine sera with ratHEV suggests that viral strains other than the ones already known may contribute to cases of hepatitis E.
  • Grundlage: Das weltweit vorkommende Hepatitis E virus (HEV) ist die Ursache für eine akut auftretende, selbstlimitierende Hepatitis beim Menschen. Hauptsächlich erfolgt die Infektion durch die orale Aufnahme von mit Virus kontaminierten Nahrungsmitteln und Wasser. In Deutschland werden jährlich mehrere hundert Fälle von Hepatitis E im Menschen gemeldet, auch von einer hohen Durchseuchung der Haus- und Wildschweinpopulationen (Sus scrofa domesticus und Sus scrofa) wird berichtet. Autochthone Erkrankungen in Deutschland werden primär durch zoonotische Übertragung von Haus- und Wildschweinen verursacht, doch andere Übertäger könnten ebenfalls beteiligt sein. Ein 2010 beschriebener HEV-Stamm aus der Wanderratte (Rattus norvegicus), Ratten-HEV, könnte für die Epidemiologie der Hepatitis E ebenfalls von Bedeutung sein. Daher war das Ziel dieser Studie die Abschätzung der Seroprävalenz von HEV (sowohl Ratten-HEV als auch humanpathogenes HEV) in Mensch, Hausschwein und Wanderratte. Für jede der drei Säugetierspezies wurden indirekte Immunoglobulin G (IgG) Enzymimmunoassays (ELISAs) etabliert, die auf einem Escherichia coli-exprimierten carboxyterminalen Segment des Kapsidproteins basieren (GT3-Ctr, Aminosäureposition (aa) 326– 608). Der dafür verwendete Stamm gehört dem in Deutschland autochthonen Genotyp 3 (GT3) an und entstammt einem Wildschwein aus Deutschland. Parallel dazu wurde für den ELISA auch ein zu GT3-Ctr homologes und in E.coli exprimiertes Segment des Ratten-HEV verwendet (Ratten-HEV-Ctr, aa315– 599). Infolgedessen erfassen die etablierten serologischen Tests Antikörper gegen GT3, wenn sie GT3-Ctr als Antigen verwenden, und Antikörper gegen Ratten-HEV beim Einsatz von Ratten-HEV-Ctr als Antigen. Ergebnisse: Der auf GT3 basierende in-house Human-IgG-Test wurde mithilfe eines kommerziell erhältlichen Tests validiert und erwies sich als hoch spezifisch und sensitiv. Die Durchschnittsbevölkerung (repräsentiert durch eine Gruppe von Blutspendern aus Berlin und Brandenburg) zeigte mit dem in-house ELISA eine Seroprävalenz von 12,3% (37/301). Eine Gruppe Waldarbeiter aus Brandenburg zeigte eine Seroprävalenz von 21,4% (119/555). Desweiteren wurden Ratten-HEV-spezifische Antikörper in einigen Waldarbeitern gefunden. Der neuartige, auf Ratten-HEV basierende Ratten-IgG-ELISA konnte nicht mit ähnlichen Tests verglichen werden. Durch parallele Testung mit GT3-Ctr-Antigen konnte jedoch auf eine Seroprävalenz geschlossen werden. Ratten von verschiedenen Fangorten innerhalb Deutschlands wiesen eine durchschnittliche Seroprävalenz von 24,5% (36/147) auf. Die Seren zeigten ausschließlich Reaktivität mit Ratten-HEV-Ctr. Wie beim Human-IgG-ELISA wurde auch der Schweine-IgG-ELISA mittels eines kommerziellen Tests validiert und erreichte eine hohe Sensitivität und Spezifität. Ein Serumpanel von Hausschweinen aus insgesamt zehn deutschen Bundesländern erreichte im in-house-ELISA eine Seroprävalenz von 42,7% (383/898). Wenige Seren reagierten auch mit Ratten-HEV-Ctr, was aber größtenteils auf eine Kreuzreaktivität mit GT3-Ctr zurückgeführt werden kann. Schlussfolgerung: DiebeobachteteSeroprävalenzderdeutschenDurchschnittsbevölkerunggehört zu den bislang höchsten in Europa und konnte von anderen Autoren bestätigt werden. Die höchste Seroprävalenz wurde für Waldarbeiter bestimmt und lässt vermuten, daß es sich bei diesen um eine Risikogruppe für HEV-Infektionen handelt. Deutsche Rattenpopulationen zeigten eine hohe Durchseuchung mit Ratten-HEV. Die Tiere von allen innerstädtischen Fangorten wiesen eine hohe Reaktivität ausschließlich mit Ratten-HEV-Ctr auf; kein Serum reagierte mit GT3-Ctr allein. Die Seroprävalenz in Hausschweinen ist gleichmäßig auf alle getesteten Bundesländer und Landkreise verteilt. Im Vergleich einzelner Betriebe zeigte sich jedoch ein starker Unterschied in der Durchseuchung. Die Ursachen hierfür könnten entweder Unterschiede in der Haltung, oder eine externe, lediglich lokal wirkende Infektionsquelle sein. Aufgrund der ausschließlichen Reaktivität einiger Humanseren mit Ratten-HEV-Ctr und wegen der hohen Kreuzreaktivität weniger Hausschweinseren mit Ratten-HEV-Ctr liegt der Schluss nahe, daß weitere, bisher unbekannte HEV-Stämme bei humanen HEV-Infektionen eine Rolle spielen könnten.

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Metadaten
Author: Paul Dremsek
URN:urn:nbn:de:gbv:9-001663-3
Title Additional (German):Epidemiologie des Hepatitis E Virus in Reservoir-Wirten
Advisor:Dr. Rainer Ulrich
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2013/12/16
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2013/12/02
Release Date:2013/12/16
Tag:ELISA, Hepatitis E Virus, rekombinantes Antigen
ELISA, Hepatitis E Virus, recombinant Antigen
GND Keyword:Deutschland, Hausschwein, Mensch, Ratte, Serologie
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Mikrobiologie - Abteilung für Genetik & Biochemie
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 570 Biowissenschaften; Biologie