Epidemiological study of zoonotic diseases in wild lagomorphs in Spain from a One Health perspective

Abstract

The European wild rabbit (Oryctolagus cuniculus) and the Iberian hare (Lepus granatensis) are the most relevant lagomorph species in terms of distribution, abundance and hunting interest in Spain. In Andalusia, 1.4 million and 200 thousand European wild rabbits and Iberian hares, respectively, are harvested each year, which makes them of great economic importance. Nevertheless, wild lagomorphs’ populations have shown a decreasing tendency in recent years, likely attributed to a combination of factors, among which the impact of transmissible diseases stands out. In addition, wild lagomorphs can serve as reservoirs or spillover hosts for various zoonotic pathogens, which, while not directly affecting their populations, can have a significant impact on public health. Nevertheless, scientific information about the role of wild lagomorphs in the epidemiology of zoonotic pathogens remains very limited. Thus, the main general objective of this PhD thesis is to assess the potential role of the European wild rabbit and the Iberian hare in the epidemiology of zoonotic pathogens in southern Spain. For this purpose, several studies were developed and are presented here under seven main headings. In the first study (Chapter 1.1), exposure of hepatitis E virus (HEV) was assessed in serum and fecal samples of wild lagomorphs. By species, the seroprevalences in wild rabbit and Iberian hare were 6.8% (29/370; 95%CI: 4.2-9.3) and 6.7% (4/60; 95%CI: 0.4- 13.0), respectively. Seropositivity was significantly higher in eastern compared to central Andalusia. HEV RNA was not detected in faeces. The results provide evidence of low, widespread and heterogeneous spatial distribution of HEV among wild lagomorphs in Spanish Mediterranean ecosystems, which indicates a limited role of wild lagomorphs in the maintenance of the virus in this region. The aim of the second study (Chapter 1.2) was to assess exposure to Crimean- Congo hemorrhagic fever virus (CCHFV) in wild lagomorphs in southern Spain and to evaluate the presence of the virus in ticks feeding on these species. None of the 635 (0.0 %; 95 %CI: 0.0-0.6) lagomorphs tested had anti-CCHFV antibodies and CCHFV RNA was not found in any of the 120 (0.0 %; 95%CI: 0.0-3.0) ticks analyzed. This finding suggested that the European wild rabbit and the Iberian hare do not play a significant role in the epidemiology of CCHFV within the Mediterranean ecosystems of southern Spain. The third study (Chapter 1.3) analyzed the circulation of West Nile virus (WNV) in wild lagomorph’s populations of Andalusia. Exposure to WNV was confirmed in 4.8% (19/394; 95%CI: 2.7-6.9) of wild rabbits and 0.7% (1/141; 95%CI: 0.0-2.1) of Iberian hares tested by both ELISA and virus neutralization test. The spatiotemporal distribution of the seropositive animals overlaps with the largest outbreak in equid and humans of WNV in Spain so far, suggesting that these species could act as sentinels in Mediterranean ecosystems of Spain, particularly in years with high circulation of this flavivirus. The aims of the fourth and fifth studies (Chapters 2.1 and 2.2) were to determine the prevalence, seroprevalence and risk factors associated with Coxiella burnetii circulation in wild lagomorphs and to assess the presence of this pathogen in ticks collected from these animals in southern Spain. Anti-C. burnetii antibodies were found in 11.3% (53/471; 95%CI: 8.4-14.1) of the wild rabbits and in 2.4% (4/167; 95%CI: 0.1- 4.7) of the Iberian hares analyzed. C. burnetii DNA was detected in 16.3% (74/453; 95%CI: 12.9-19.7) and 24.0% (29/121; 95%CI: 16.4-31.6) of the European wild rabbits and Iberian hares tested, respectively, and in 33 of the 120 (27.5%; 95%CI: 19.5-35.5) tick pools tested. These studies are the first surveys on C. burnetii performed in Iberian hare. Our results indicate widespread endemic circulation of this zoonotic bacterium and highlight the importance of both wild lagomorph species as natural reservoirs of C. burnetii in Andalusia. The sixth study (Chapter 2.3) assessed the occurrence of Francisella tularensis in the wild lagomorphs inhabiting southern Spain. None of the 952 (0.0%; 95%CI: 0.0-0.4) European wild rabbits and Iberian hares sampled showed presence of F. tularensis DNA. This result indicates absence or very low circulation of the bacterium in wild lagomorph populations in Mediterranean ecosystems of southern Spain, denoting a limiting risk of transmission of this pathogen to other sympatric species, including human beings. In the seventh and last study (Chapter 3.1), the aims were to determine the seroprevalence and potential risk factors associated with Sarcoptes scabiei exposure in European wild rabbits and Iberian hares in Andalusia. The overall apparent individual seroprevalence was 15.9% (95/596; 95%CI: 13.0-18.9). Significantly higher seroprevalence was found in Iberian hares (31.1%) than in European wild rabbits (11.6%). The multivariate analyses identified “age” (adult) and “geographical area” (western Andalusia) as risk factors potentially associated with exposure to this parasite. The results indicate a widespread, endemic, and heterogeneous circulation of S. scabiei among wild lagomorphs in the Mediterranean ecosystems of southern Spain. This doctoral thesis adds novel knowledge about the epidemiological role of wild lagomorphs to zoonotic pathogens, providing valuable information on risk factors associated. The obtained information will enhance control measures for disease of public health importance and underline the importance of epidemiological surveillance in wildlife.

El conejo silvestre europeo (Oryctolagus cuniculus) y la liebre Ibérica (Lepus granatensis) son las especies de lagomorfos más relevantes en cuanto a distribución, abundancia e interés cinegético en España. En Andalucía estas especies presentan una gran importancia económica ya que se capturan anualmente 1,4 millones y 200 mil conejos silvestres y liebres Ibéricas, respectivamente. Sin embargo, las poblaciones de lagomorfos silvestres han mostrado una tendencia decreciente en los últimos años. Aunque el declive se atribuye a una combinación de factores, destaca el impacto de las enfermedades transmisibles. Asimismo, los lagomorfos silvestres pueden actuar de reservorios o hospedadores accidentales de diversos patógenos zoonósicos que, aunque no afecten directamente a sus poblaciones, pueden tener un impacto importante en salud pública. Sin embargo, la información científica sobre el papel de los lagomorfos silvestres en la epidemiología de patógenos zoonósicos sigue siendo muy limitada. Por ello, la presente Tesis Doctoral tiene el objetivo principal de evaluar el potencial papel epidemiológico del conejo silvestre europeo y la liebre Ibérica en la transmisión y mantenimiento de patógenos zoonósicos en el sur de España. Para ello se han diseñado siete estudios que abordan cada uno de los objetivos específicos. En el primero (Capítulo 1.1), se evalúa la exposición al virus de la hepatitis E (VHE) en muestras de suero y heces de lagomorfos silvestres. Por especies, las seroprevalencias en conejo silvestre y liebre Ibérica fueron del 6,8% (29/370; IC 95%: 4,2-9,3) y 6,7% (4/60; IC 95%: 0,4-13,0), respectivamente. La seropositividad fue significativamente mayor en Andalucía oriental que en Andalucía central. No se detectó ARN del VHE en las heces analizadas. Los resultados obtenidos indican una baja y amplia pero heterogénea distribución espacial del VHE en lagomorfos silvestres de los ecosistemas mediterráneos españoles, lo que indica un papel limitado de los lagomorfos silvestres en el mantenimiento del virus en esta región. El objetivo del segundo estudio (Capítulo 1.2) es determinar la exposición al virus de la fiebre hemorrágica de Crimea-Congo (VFHCC) en lagomorfos silvestres del sur de España y evaluar la presencia del virus en garrapatas recogidas sobre estas especies. Ninguno de los 635 (0,0 %; IC 95 %: 0,0-0,6) lagomorfos analizados presentó anticuerpos anti-VFHCC y no se detectó ARN del virus en ninguna de las 120 (0,0 %; IC 95 %: 0,0- 3,0) garrapatas analizadas. Este hallazgo sugiere que el conejo silvestre europeo y la liebre ibérica no desempeñan un papel significativo en la epidemiología del VFHCC en los ecosistemas mediterráneos del sur de España. El tercer estudio (Capítulo 1.3) analiza la circulación del West Nile virus (WNV) en poblaciones de lagomorfos silvestres de Andalucía. Se confirmó la exposición al WNV en el 4,8% (19/394; IC 95%: 2,7-6,9) de los conejos silvestres y en el 0,7% (1/141; IC 95%: 0,0-2,1) de las liebres ibéricas analizadas mediante ELISA y test de neutralización vírica. La distribución espacio-temporal de los animales seropositivos se solapa con el mayor brote de WNV en humanos y caballos descritos en España hasta la fecha, sugiriendo que estas especies podrían actuar como centinelas en los ecosistemas mediterráneos de la península Ibérica, particularmente en años con alta circulación de este flavivirus. Los objetivos de los estudios cuarto y quinto (Capítulos 2.1 y 2.2) son determinar la prevalencia, seroprevalencia y factores de riesgo asociados a la circulación de Coxiella burnetii en lagomorfos silvestres y evaluar la presencia de este patógeno en garrapatas recogidas de estos animales en el sur de España. Se encontraron anticuerpos frente a C. burnetii en el 11,3% (53/471; IC 95%: 8,4-14,1) de los conejos silvestres y en el 2,4% (4/167; IC 95%: 0,1-4,7) de las liebres ibéricas analizadas. Se detectó ADN de C. burnetii en el 16,3% (74/453; IC 95%: 12,9-19,7) y el 24,0% (29/121; IC 95%: 16,4-31,6) de los conejos silvestres europeos y las liebres ibéricas analizados, respectivamente, y en 33 de los 120 (27,5%; IC 95%: 19,5-35,5) pools de garrapatas. Estos estudios son los primeros realizados sobre la exposición de liebres Ibéricas a C. burnetii. Nuestros resultados indican una amplia y endémica circulación de este patógeno zoonósico y destacan la importancia de ambas especies como reservorios naturales de C. burnetii en Andalucía. El sexto estudio (Capítulo 2.3) evalúa la presencia de Francisella tularensis en lagomorfos silvestres del sur de España. Ninguno de los 952 (0,0%; IC 95%: 0,0-0,4) conejos silvestres europeos y liebres Ibéricas muestreados presentó de ADN de F. tularensis. Este resultado indica la ausencia o muy baja circulación de la bacteria en las poblaciones de lagomorfos silvestres de los ecosistemas mediterráneos del sur de España, lo que denota un riesgo limitado en la transmisión de este patógeno a otras especies simpátricas, incluido al ser humano. En el séptimo y último estudio (Capítulo 3.1), se determinó la seroprevalencia y los posibles factores de riesgo asociados a la exposición a Sarcoptes scabiei en conejos silvestres europeos y liebres Ibéricas en Andalucía. La seroprevalencia global fue del 15,9% (95/596; IC 95%: 13,0-18,9). Las liebres Ibéricas (31,1%) presentaron una seroprevalencia significativamente superior que los conejos silvestres (11,6%). Se identificó la “edad” (adulto) y la “zona geográfica” (Andalucía occidental) como factores de riesgo potencialmente asociados a la exposición por este parásito. Los resultados indican una circulación generalizada, endémica y heterogénea a nivel espacial de S. scabiei entre los lagomorfos silvestres de los ecosistemas mediterráneos del sur de España. Esta Tesis Doctoral aporta nuevos conocimientos acerca del papel epidemiológico de los lagomorfos silvestres frente a patógenos zoonósicos, proporcionando información valiosa sobre los factores de riesgo asociados. La información obtenida permitirá mejorar las medidas de lucha de enfermedades de importancia para la salud pública y subrayan la importancia de la vigilancia epidemiológica en fauna silvestres.