DOI: https://doi.org/10.3389/fpubh.2024.1440933
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39296852
تاريخ النشر: 2024-09-04
المؤلف: Thi Hai Au La وآخرون
الموضوع الرئيسي: بروسيلا: التشخيص، الوبائيات، العلاج
نظرة عامة
تبحث ورقة البحث في انتشار بكتيريا Brucella suis في الخنازير البرية عبر جزر هاواي المختلفة، مع تسليط الضوء على المخاطر zoonotic المرتبطة بهذا العامل الممرض. داء البروسيلات، وهو مرض تسببه جنس البروسيلة، يشكل تهديدات صحية كبيرة لكل من الحيوانات والبشر، حيث تم تحديد الخنازير البرية كمصدر رئيسي في هاواي. قامت الدراسة بتحليل عينات مصل تم جمعها على مدى عدة سنوات من عدة أحواض مائية، كاشفة أن معدلات الإيجابية في هاواي كانت ثلاثة أضعاف تلك التي لوحظت في الخنازير البرية في الولايات المتحدة المتجاورة. ومن الجدير بالذكر أن أعلى معدلات الإيجابية سجلت في ماوي، تليها أواهو وجزيرة هاواي، مع ظهور مستويات مرتفعة من العدوى في أحواض مائية ومناطق زراعية معينة.
تم استخدام تقنيات الوبائيات الجزيئية، بما في ذلك تحليل التكرار المتغير متعدد المواقع (MLVA) وتحليل تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNP) لتوصيف سلالات B. suis. أشارت النتائج إلى أن السلالات من هاواي هي الأقرب من الناحية النشوء والتطور لتلك الموجودة في البر الرئيسي للولايات المتحدة وبولينيزيا الفرنسية، بينما تختلف عن تلك الموجودة في تونغا وبولينيزيا الغربية. تؤكد الدراسة على أهمية تحديد المناطق عالية المخاطر لداء البروسيلات في هاواي، مشيرة إلى أن التجارة الحيوانية الحديثة وتدابير السيطرة على الأمراض قد خففت على الأرجح من إدخال سلالات جديدة. بشكل عام، توفر هذه الأبحاث رؤى حاسمة حول وبائيات داء البروسيلات في المنطقة وتؤكد على الحاجة إلى المراقبة المستمرة والتحليل الجيني لفهم ديناميات المرض بشكل أفضل.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث داء البروسيلات، وهو مرض zoonotic تسببه جنس البروسيلة، والذي يظهر على شكل عدوى مزمنة تؤدي إلى مشاكل صحية متنوعة، بما في ذلك الإجهاض التلقائي والتهاب المفاصل. يتم نقل المرض بشكل أساسي إلى البشر من خلال الحيوانات المستأنسة، حيث تم تحديد الخنازير البرية في هاواي كحاملين مهمين. تسلط المقدمة الضوء على التحديات التي تطرحها تجمعات الخنازير البرية، التي زادت بسبب الأنشطة البشرية، مما يتطلب جهود سيطرة مستهدفة لتخفيف المخاطر على الصحة الزراعية والعامة.
قامت الدراسة بتحليل 3,274 خنزيرًا بريًا على مدى 15 عامًا في هاواي، مستخدمة إجراء اختبار من مرحلتين لتقييم الاستجابة المناعية لداء البروسيلات. كشفت التحليلات المكانية عن المناطق ذات أعلى معدلات الإيجابية، وخاصة في جزر أواهو وهاواي، بينما ربط التحليل الجيني سلالات B. suis المحلية بنظيراتها الإقليمية والعالمية. تمثل هذه الأبحاث أول دراسة طويلة الأمد حول اتجاهات داء البروسيلات في هاواي، مما يوفر رؤى قيمة لصانعي السياسات بشأن استراتيجيات السيطرة على الحيوانات وتعزيز فهم المشهد الجيني للمرض.
طرق
يستعرض قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، بالإضافة إلى مصادرها وطرق تحضيرها. كما يصف القسم المنهجيات التي تم تنفيذها لجمع البيانات وتحليلها، مما يضمن إمكانية إعادة الإنتاج والصرامة في عملية البحث.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم معلومات حول التقنيات الإحصائية المطبقة لتفسير النتائج، مثل اختبار الفرضيات أو تحليل الانحدار. بشكل عام، يخدم هذا القسم لتوفير نظرة شاملة على الإطار التجريبي، مما يمكّن القراء من فهم الأساس للنتائج المقدمة في الدراسة.
النتائج
قامت الدراسة بتحليل 3,274 عينة من الخنازير البرية على مدى 15 عامًا، حيث تم جمع الغالبية (2,558) من مقاطعة هونولولو في أواهو، الجزيرة الأكثر اكتظاظًا بالسكان في هاواي. كان متوسط جمع العينات السنوي 192.6، مع معدل إيجابية لداء البروسيلات تم تحديده من خلال اختبار من مرحلتين بمتوسط 23.77%. ومن الجدير بالذكر أن أعلى معدل إيجابية سجل في عام 2020 بنسبة 74.04%، بينما لم تسجل كاواي ومولوكاي أي عينات إيجابية. لمعالجة التحيزات المحتملة في أخذ العينات، تم تطبيق التنعيم البايزي التجريبي، مما أدى إلى معدلات إيجابية معدلة لمقاطعات مختلفة، حيث أظهرت مقاطعة ماوي معدلًا مرتفعًا ملحوظًا قدره 63.1%.
كشفت التحليلات الإضافية على مستوى الأحواض المائية أن 77 من أصل 558 حوضًا مائيًا عبر الجزر الرئيسية في هاواي تم أخذ عينات منها، مما يغطي 51.29% من إجمالي مساحة الأرض. اختلفت معدلات الإيجابية الملساء بشكل كبير، حيث تراوحت معدلات أواهو من 0% إلى 37.68%، ومعدلات ماوي من 8.25% إلى 90.11%. تم تحديد تجمعات عالية من الإيجابية في أواهو، وخاصة في أحواض أناهولو وكيامانيا، بينما تم العثور أيضًا على تجمعات كبيرة في جزيرة هاواي. أشار التحليل النشوي لسلالات البروسيلة إلى أن السلالات المعزولة من الماشية في هاواي تنتمي إلى مجموعة B. suis biovar 1، مع علاقات جينية وثيقة مع سلالات من تكساس وتاهيتي، مما يبرز الترابط بين سلالات داء البروسيلات عبر المناطق. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية العوامل الجغرافية والبيئية في وبائيات داء البروسيلات في تجمعات الخنازير البرية في هاواي.
المناقشة
تكشف الدراسة حول داء البروسيلات في الخنازير البرية في هاواي أن معدلات الإيجابية أعلى بكثير مما كان يُعتقد سابقًا، بمتوسط يقارب 23% مقارنة بمعدل 10% في البر الرئيسي للولايات المتحدة. ومن الجدير بالذكر أن جزيرة ماوي أظهرت أعلى المعدلات، خاصة في حوض واياكوا، الذي سجل معدل إيجابية مذهل قدره 90.11%. استخدمت التحليلات طرقًا إحصائية متنوعة، بما في ذلك التنعيم البايزي التجريبي والتلقائية المكانية المحلية، لتحديد تجمعات عالية من انتشار الأجسام المضادة، خاصة في المناطق الزراعية في أواهو ومقاطعة هاواي. تشير هذه النتائج إلى أن تجمعات الخنازير البرية قد تعمل كمخازن لداء البروسيلات، مما يشكل مخاطر على كل من الماشية والصحة العامة.
تشير التحليلات الجينية لسلالات البروسيلة إلى احتمال إدخال B. suis إلى هاواي من الغرب، مع روابط تاريخية لسلالات من البر الرئيسي للولايات المتحدة. تؤكد الدراسة على الحاجة إلى مزيد من الأبحاث الجينية ومراقبة تجمعات الخنازير البرية لفهم ديناميات انتقال داء البروسيلات بشكل أفضل. بالإضافة إلى ذلك، فإن الآثار على الزراعة والصحة العامة كبيرة، حيث يمكن أن تنقل الخنازير البرية الأمراض zoonotic إلى البشر والماشية. يمكن أن يساعد تحديد الأحواض المائية عالية المخاطر صانعي السياسات في استهداف الموارد بشكل فعال لتخفيف المخاطر المرتبطة بالخنازير البرية وداء البروسيلات في هاواي. يجب أن تأخذ التحقيقات المستقبلية أيضًا في الاعتبار إمكانية وجود عدوى zoonotic أخرى، مثل Yersinia enterocolitica، في هذا السياق.
DOI: https://doi.org/10.3389/fpubh.2024.1440933
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39296852
Publication Date: 2024-09-04
Author(s): Thi Hai Au La et al.
Primary Topic: Brucella: diagnosis, epidemiology, treatment
Overview
The research paper investigates the prevalence of Brucella suis in feral swine across various islands in Hawai’i, highlighting the zoonotic risks associated with this pathogen. Brucellosis, a disease caused by the Brucella genus, poses significant health threats to both animals and humans, with feral swine identified as a primary reservoir in Hawai’i. The study analyzed serum samples collected over a multi-year period from multiple watersheds, revealing that seropositivity rates in Hawai’i were three times higher than those observed in feral swine in the contiguous United States. Notably, the highest positivity rates were recorded on Maui, followed by O’ahu and the island of Hawai’i, with specific watersheds and agricultural areas showing elevated levels of infection.
Molecular epidemiological techniques, including Multi-Locus Variable-number tandem repeat Analysis (MLVA) and whole genome Single Nucleotide Polymorphism (SNP) analysis, were employed to characterize the strains of B. suis. The findings indicated that strains from Hawai’i are phylogenetically closest to those found in the mainland U.S. and French Polynesia, while differing from those in Tonga and Western Polynesia. The study underscores the importance of identifying high-risk areas for brucellosis in Hawai’i, suggesting that modern animal trade and disease control measures have likely mitigated the introduction of new strains. Overall, this research provides critical insights into the epidemiology of brucellosis in the region and emphasizes the need for ongoing surveillance and genomic analysis to better understand the disease dynamics.
Introduction
The introduction of the research paper discusses brucellosis, a zoonotic disease caused by the Brucella genus, which manifests as chronic infections leading to various health issues, including spontaneous abortions and arthritis. The disease is primarily transmitted to humans through domesticated animals, with feral swine in Hawai’i identified as significant carriers. The introduction highlights the challenges posed by feral swine populations, which have increased due to human activities, necessitating targeted control efforts to mitigate risks to agricultural and public health.
The study analyzed 3,274 feral swine over 15 years in Hawai’i, employing a two-stage testing procedure to assess seroreactivity for brucellosis. Spatial analysis revealed areas with the highest seropositivity rates, particularly on the islands of O’ahu and Hawai’i, while genetic analysis linked local B. suis strains to regional and global counterparts. This research represents the first long-term examination of brucellosis trends in Hawai’i, providing valuable insights for policymakers regarding animal control strategies and enhancing understanding of the disease’s genetic landscape.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures utilized in the study. It details the specific materials employed, including any reagents, equipment, and biological samples, as well as their sources and preparation methods. The section also describes the methodologies implemented for data collection and analysis, ensuring reproducibility and rigor in the research process.
Additionally, the section may include information on the statistical techniques applied to interpret the results, such as hypothesis testing or regression analysis. Overall, this section serves to provide a comprehensive overview of the experimental framework, enabling readers to understand the basis for the findings presented in the study.
Results
The study analyzed 3,274 feral swine samples over 15 years, with the majority (2,558) collected from Honolulu County on O’ahu, the most populous island in Hawaii. The average annual sample collection was 192.6, with a positivity rate for brucellosis determined by two-stage testing averaging 23.77%. Notably, the highest seropositivity rate was recorded in 2020 at 74.04%, while Kaua’i and Moloka’i reported no positive samples. To address potential sampling biases, empirical Bayesian smoothing was applied, resulting in adjusted seropositivity rates for various counties, with Maui County showing a notably high smoothed rate of 63.1%.
Further analysis at the watershed level revealed that 77 out of 558 watersheds across the major Hawaiian Islands were sampled, covering 51.29% of the total land area. The smoothed positivity rates varied significantly, with O’ahu’s rates ranging from 0% to 37.68%, and Maui’s from 8.25% to 90.11%. High-high clusters of seropositivity were identified on O’ahu, particularly in the Anahulu and Keamanea watersheds, while significant clusters were also found on the island of Hawai’i. Phylogenetic analysis of Brucella strains indicated that the strains isolated from cattle in Hawaii belonged to the B. suis biovar 1 group, with close genetic relationships to strains from Texas and Tahiti, highlighting the interconnectedness of brucellosis strains across regions. Overall, the findings underscore the importance of geographic and ecological factors in the epidemiology of brucellosis in feral swine populations in Hawaii.
Discussion
The study on feral swine brucellosis in Hawai’i reveals that seropositivity rates are significantly higher than previously assumed, with an average of approximately 23% compared to the mainland U.S. rate of about 10%. Notably, the island of Maui exhibited the highest rates, particularly in the Waiakoa watershed, which recorded a staggering 90.11% seropositivity. The analysis utilized various statistical methods, including empirical Bayesian smoothing and local spatial autocorrelation, to identify clusters of high seroprevalence, particularly in agricultural areas of O’ahu and Hawai’i County. These findings suggest that feral swine populations may act as reservoirs for brucellosis, posing risks to both livestock and public health.
The genetic analysis of Brucella strains indicates a potential westward introduction of B. suis to Hawai’i, with historical links to strains from the U.S. mainland. The study underscores the need for further genomic research and monitoring of feral swine populations to better understand the dynamics of brucellosis transmission. Additionally, the implications for agriculture and public health are significant, as feral swine can transmit zoonotic diseases to humans and livestock. The identification of high-risk watersheds can aid policymakers in targeting resources effectively to mitigate the risks associated with feral swine and brucellosis in Hawai’i. Future investigations should also consider the potential for other zoonotic infections, such as Yersinia enterocolitica, in this context.