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Weis, Lisa Maria (2014): Dermacentor reticulatus und Babesia canis: eine Feldstudie zum Vorkommen in Bayern mit anschließender digitaler Geländeanalyse. Dissertation, LMU München: Tierärztliche Fakultät
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Abstract

During the last years, a spreading of the endemic hard tick species Dermacentor reticu-latus and the transmitted canine babesiosis (respectively through the causative agent Babesia canis) was reported for Germany. To answer the question of the probability of further spreading, more detailed information on the epidemiological situation, the eco-logical niche of the tick and studies on the local prevalence of B. canis in D. reticulatus are required. During the last years, the use of geographical information systems (GIS) became common to process questions of species ecology. In the presented study, Bavarian habitats of D. reticulatus were searched for and charac-terized by analog and digital data sources, in order to gain further information on the tick’s epidemiological situation and also on its ecological niche. The possibility to create a reasonable digital risk map was evaluated. This map was meant to describe a potential distribution of D. reticulatus in Bavaria, by using the results of the digital spatial analysis. Collected D. reticulatus were screened for B. canis by molecular biological methods. The tick collection was carried out at 61 sampling sites during the biphasic activity pe-riod of D. reticulatus in the sampling years 2010 to 2013. Ticks were collected by the flagging method. Additionally, Bavarian veterinarians, pet owners and hunters were asked to report findings of D. reticulatus or to send in collected ticks. At all sampling sites climate data and information on ecosystem and vegetation were recorded. Digital spatial analysis and creation of the digital risk map were conducted with ArcMap GIS-tool. A conventional PCR targeting the 18S rRNA gene was carried out to detect B. ca-nis. Positive PCR-products were sequenced. A total of 4085 ticks were collected: 3746 (91.7%) I. ricinus (2095 adult, 482 larva, und 1169 nymphs) and 339 (8.3%) D. reticulatus (all adult; 214 female, 125 male). Another five adult D. reticulatus (collected from dogs) were sent in. Three habitats were positively evaluated for D. reticulatus: two forest areas (in the east of Regensburg and in the north-east of Munich) and the Isar floodplains between Munich and Freising. The site at the Isar floodplains is the first evidence of an endemic habitat in Bavaria in which D. reticulatus could be collected from the vegetation during several activity periods. The ecosystems of the positively evaluated sites differ, but they are all characterized by the presence of mixed forests – consisting of typical plant type associations – and a large amount of small surface waters. The endemic site is a river-related mixed forest, a floodplain site, showing signs of anthropogenic influence. The soil of the positively evaluated sites shows areas with extreme humid character. In the endemic area, soil consists mainly of clay and gley with a high water retention capacity. Availability of potential game animal hosts is high in all habitats. A population of red deer, which oc-curs seldom in Bavaria, inhabits the endemic D. reticulatus habitat. The digital spatial analysis revealed mean yearly temperatures of 8.5°C for the endemic habitat. This value is lower than the formerly presumed minimum yearly mean temperature of 9.0°C for D. reticulatus in Germany. A digital risk map could be created by using the results of the digital spatial analysis. The created risk map shows 15 forest sites all over Bavaria, which provide a similar combination of environmental variables than the endemic site. Six of these forest areas were evaluated during the field survey, revealing D. reticulatus in two areas. Therefore a positive prognostic value should be assumed for the created risk map. The overall presence of B. canis in the collected D. reticulatus was 0.3%. B. canis was only detected in ticks from the endemic site in Munich. This study showed that D. reticulatus is endemic in Bavaria. The climatic tolerance of D. reticulatus is wider than formerly assumed. A further spreading of the tick in Bavaria is likely due to the fact that further suitable habitats in Bavaria occur. Red deer should be considered as main transportation vector. The results of the risk map give a reasonable indication in which areas further field survey should be carried out with priority. A further digital based processing of the distribution of D. reticulatus is likely to produce valuable results. The prevalence of B. canis in the area of Munich is low compared to the results of previous studies. Moreover an increase of the prevalence during the next years should be considered. Veterinarians’ attention should be drawn to the risk of au-tochthonous canine babesiosis infections.

Abstract

In den letzten Jahren wird in Deutschland ein verstärktes Auftreten der endemisch vor-kommenden Schildzecke Dermacentor reticulatus, und der von ihr übertragenen caninen Babesiose (in diesem Fall ausgelöst durch Babesia canis) festgestellt. Es ist fraglich, ob in Zukunft mit einer weiteren Ausbreitung der Zecke und des Pathogens gerechnet werden muss. Zur Klärung dieser Frage müssen weitere Informationen zur epi-demiologischen Situation und der ökologischen Nische von D. reticulatus gewonnen werden, zudem müssen lokale Prävalenzen von B. canis in D. reticulatus ermittelt wer-den. Zur Aufarbeitung speziesökologischer Fragestellungen werden in den letzten Jah-ren zunehmend geographische Informationssysteme (GIS) eingesetzt. In der vorliegenden Arbeit wurden D. reticulatus Habitate in Bayern gesucht, und mit-tels analog und digital gewonnener Daten charakterisiert, um einen Beitrag zur Klärung der epidemiologischen Situation zu leisten und weitere Rückschlüsse auf die ökologi-sche Nische von D. reticulatus zu ziehen. Es wurde getestet, ob anhand der Ergebnisse der digitalen Geländeanalyse eine plausible digitale Risikokarte für D. reticulatus in Bayern erstellt werden kann. Gesammelte D. reticulatus wurden molekularbiologisch auf B. canis untersucht. Die Zeckensammlung wurde an 61 Standorten mittels Fahnen-Flaggen-Methode, wäh-rend der zweiphasigen Aktivitätsperiode von D. reticulatus, in den Sammeljahren 2010 bis 2013 durchgeführt, zudem wurden Tierärzte, Tierbesitzer und Jäger gebeten, Funde von Dermacentor spp. mitzuteilen, bzw. Zecken einzusenden. An den beprobten Stand-orten wurden klimatische Daten gemessen, sowie Daten zu Ökosystem und Vegetation erfasst. Die Auswertung digitaler Daten und die Erstellung der Risikokarte erfolgte mit-tels GIS-Programm von ArcMap. Der molekularbiologische Nachweis von B. canis erfolgte mittels konventioneller PCR mit dem Zielgen 18S rRNA. Positive PCR-Proben wurden sequenziert. Insgesamt wurden 4085 Zecken gesammelt, darunter 3746 (91,7%) I. ricinus (2095 Adulte, 482 Larven, und 1169 Nymphen) und 339 (8,3%) D. reticulatus (alle adult, 214 weiblich, 125 männlich). Eingesandt wurden fünf vom Hund abgesammelte adulte D. reticulatus. Der Nachweis von D. reticulatus erfolgte in drei Habitaten: In zwei Wald-gebieten (östlich von Regensburg und nordöstlich von München) und an den Isarauen zwischen München und Freising. Beim Habitat der Isarauen handelt es sich um den ers-ten Nachweis eines endemischen Habitates in Bayern, in dem in mehreren Aktivitätspe-rioden D. reticulatus von der Vegetation abgesammelt wurden. Die positiv beprobten Standorte gehören unterschiedlichen Ökosystemen an, zeichnen sich jedoch alle durch das Vorkommen von Mischwäldern mit typischen Pflanzengesellschaften und einer Vielzahl kleiner Gewässer im Gebiet aus. Das endemische Gebiet ist ein flussbegleitendes, naturnahes, aber anthropogen beein-flusstes Areal mit verändertem Auencharakter (Isarauen). Die Böden der positiv beprob-ten Standorte zeichnen sich durch meist hohe Bodenfeuchten aus. Im endemischen Fundgebiet finden sich vorwiegend Ton- und Gleyböden mit hohem Wasserhaltever-mögen. Die Verfügbarkeit von potentiellen Wildtierwirten ist hoch. Die Grenzen des endemischen D. reticulatus Habitates fallen mit den Ausbreitungsgrenzen eines Rot-wildhabitates zusammen. Aus der Analyse der digitalen Klimadaten ergab sich für das endemische Gebiet eine Jahresdurchschnittstemperatur von 8,5°C. Dieser Wert liegt unter der jährlichen Durchschnittstemperatur von 9°C, die bisher als untere Tempera-turgrenze für D. reticulatus in Deutschland angenommen wurde. Durch die Daten der digitalen Geländeanalyse konnte eine Risikokarte erstellt werden, die 15 Waldgebiete in Bayern aufzeigt, deren Umweltvariablen eine ähnliche Korrelation wie das endemische Habitat aufweisen. Sechs dieser Gebiete waren im Rahmen der Feldstudie evaluiert worden, in zwei Gebieten wurde D. reticulatus nachgewiesen. Es ist daher ein positiver Prognosewert für die Karte anzunehmen. Die molekularbiologische Untersuchung ergab B. canis in D. reticulatus aus dem Sammelgebiet der Isarauen. Die Gesamtprävalenz lag bei 0,3%. In dieser Arbeit konnte bestätigt werden, dass D. reticulatus in Bayern endemisch ist. Die klimatische Toleranz der Art ist größer, als bisher angenommen. Eine weitere Aus-breitung von D. reticulatus in Bayern ist denkbar, da die Art geeignete Areale vorfinden kann. Der Rothirsch sollte dabei als einer der Haupttransportvektoren in Betracht gezo-gen werden. Die erstellte digitale Risikokarte lieferte gute Anhaltspunkte, in welchen Gebieten zukünftige Felduntersuchungen priorisiert durchgeführt werden sollten. Eine weitere, digital gestützte Aufarbeitung der Verbreitung von D. reticulatus scheint viel-versprechend. Die Prävalenz von B. canis in D. reticulatus im Raum München ist im Vergleich mit anderen direkten Nachweisen des Pathogens niedrig. Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass sich die lokale Prävalenz in den nächsten Jahren erhöht. Tierärzte sollten auf das Risiko autochthoner caniner Babesiose aufmerksam gemacht werden.