pobierz plik - Wydział Biologii UW

AUTOREFERAT ROZPRAWY DOKTORSKIEJ
Ewa Julia Mierzejewska
Przyczyny i znaczenie rozprzestrzeniania się kleszcza łąkowego Dermacentor reticulatus
(Amblyommidae) i patogenów przez niego przenoszonych w Polsce
Praca doktorska wykonana w Zakładzie Parazytologii, Instytut Zoologii, Wydział Biologii,
Uniwersytet Warszawski
AUTOR:
lek. wet. Ewa Julia Mierzejewska
PROMOTOR:
Dr hab. Anna Bajer, prof. UW
PROMOTOR POMOCNICZY: dr Renata Welc-Falęciak
RECENZENCI:
Prof. dr hab. Halina Wędrychowicz
Instytut Parazytologii im. Witolda Stefańskiego
Polska Akademia Nauk
Dr hab. n. med. Joanna Stańczak, prof. nadzw.
Instytut Medycyny Morskiej i Tropikalnej
Gdański Uniwersytet Medyczny
Wzrost liczby zachorowań na choroby odkleszczowe zawiązany jest, między innymi,
ze zwiększaniem zasięgu geograficznego gatunków kleszczy przenoszących patogenne
bakterie, wirusy i pierwotniaki. W Polsce od ponad dwóch dekad obserwuje się
rozprzestrzenianie się kleszcza łąkowego Dermacentor reticulatus. Jest on głównym
wektorem pierwotniaka Babesia canis, który wywołuje psią babeszjozę, jedną
z najgroźniejszych chorób zakaźnych psów na terenach endemicznych. Pomimo rzadkich
przypadków pasożytowania na ludziach, D. reticulatus bierze udział w krążeniu
i podtrzymywaniu w środowisku patogenów o znaczeniu zarówno weterynaryjnym, jak
i medycznym.
Do lat 90-tych XX wieku stanowiska D. reticulatus znajdowane były jedynie we
wschodniej Polsce. Na terenach pomiędzy Wisłą a zachodnią granicą kraju nie stwierdzano
obecności tego kleszcza. Ta część Polski była fragmentem obszarów Europy środkowej
tworzących przerwę w zasięgu D. reticulatus. Przerwa ta dzieliła populację kleszcza
łąkowego na makroregion zachodnioeuropejski i wschodni. Rzeka Wisła była uznawana za
część granicy makroregionu wschodniego. Jedną z hipotez powstania przerwy w zasięgu jest
zestaw niekorzystnych warunków zimowania, uniemożliwiających kleszczom przetrwanie
zimy
w stanie diapauzy. Z początkiem XXI wieku stanowiska D. reticulatus stwierdzono po
zachodniej stronie Wisły, a następnie w Polsce zachodniej. Ponieważ wszystkie zbiory
kleszczy w ostatnich latach prowadzone były w skali lokalnej, właściwy zasięg D. reticulatus
na terenie Polski nie był znany. Wśród możliwych przyczyn ekspansji tego gatunku
wymieniano wzrost bioróżnorodności oraz zmiany w sposobie użytkowania terenu
prowadzące do zwiększenia liczby siedlisk D. reticulatus oraz jego żywicieli. Wraz
z odkryciem nowych stanowisk, pojawiło się pytanie o ekstensywność i różnorodność
genetyczną patogenów, którymi zakażone są kleszcze łąkowe pochodzące z terenów
pomiędzy Wisłą a zachodnią granicą kraju oraz z terenów endemicznych na wschód od Wisły.
Celem niniejszej pracy doktorskiej było (i) wskazanie optymalnych siedlisk kleszcza
łąkowego, (ii) określenie aktualnego zasięgu oraz jego rzeczywistego rozprzestrzenienia w
Polsce, (iii) ocenienie wpływu temperatury na warunki zimowania kleszczy (iv) określenie
głównych żywicieli w populacji zwierząt domowych i gospodarskich oraz (v) ocenienie
ekstensywności zarażenia kleszczy D. reticulatus patogenami o znaczeniu medycznym
i weterynaryjnym.
Realizacja pierwszego celu opierała się na ocenie wpływu takich praktyk jak koszenie
i wypalanie roślinności, odłogowanie ziemi oraz wypas zwierząt na zagęszczanie kleszczy
D. reticulatus. Trzyletnie badania prowadzone na terenach endemicznych województw
warmińsko-mazurskiego i mazowieckiego, wykazały najwyższe zagęszczenia kleszczy na
ugorach (8.96 kleszczy ± 0.862/100m2). Wiosną zagęszczenia na łąkach były ponad
trzykrotnie wyższe w porównaniu z pastwiskami, podczas gdy jesienią były jednakowo niskie
na obydwu typach powierzchni użytkowanych rolniczo (1.2/ 100m2), wskazując na korzystny
wpływ koszenia roślinności na obniżenie liczebności kleszczy łąkowych. Na terenach
wypalonych zagęszczenia kleszczy były blisko dziesięciokrotnie niższe w porównaniu
z sąsiadującym ugorem kontrolnym. Wyniki tych badań dowodzą, że wzrost powierzchni
ugorowanych oraz zaprzestanie masowego wypalania traw prowadzą do zwiększenia liczby
dogodnych siedlisk kleszcza łąkowego w Polsce, a przez to zwiększają szansę ekspansji tego
gatunku.
Aby potwierdzić rozprzestrzenianie się kleszcza łąkowego oraz określić jego aktualny
zasięg w Polsce, w trakcie dwuletnich badań poszukiwałam tego gatunku na terenie pomiędzy
Wisłą a zachodnią granicą kraju podczas każdego sezonowego szczytu aktywności (wiosna,
jesień). W sumie potwierdziłam obecność kleszczy łąkowych na 22 stanowiskach w Polsce
zachodniej oraz na 21 po zachodniej stronie Wisły. Na zachodzie kraju stwierdziłam
występowanie dużej, stabilnej populacji zachodniej wywodzącej się najprawdopodobniej
z makroregionu zachodnioeuropejskiego. Natomiast po zachodniej stronie Wisły rozciąga się
strefa ekspansji zajmowana przez populację wschodnią. Obie populacje odizolowane są
przerwą w zasięgu rozciągającą się od północnego zachodu po południe Polski. Po raz
pierwszy potwierdziłam obecność kleszcza łąkowego w woj. wielkopolskim, kujawskopomorskim oraz łódzkim. Nowe stanowiska D. reticulatus znajdowałam w każdym
sezonowym szczycie aktywności, potwierdzając stopniowe przesuwanie się granicy zasięgu
w kierunku wschodnim dla populacji zachodniej oraz w kierunku zachodnim dla populacji
wschodniej.
W trakcie tych badań zbierałam dane o temperaturze wierzchniej warstwy gleby za
pomocą rejestratorów umieszczonych na 25 stanowiskach pomiędzy Wisłą a zachodnią
granicą kraju oraz 3 w woj. Mazowieckim i 4 warmińsko-mazurskim. Celem tej obserwacji
była weryfikacja hipotezy o niekorzystnych dla kleszczy łąkowych warunkach zimowania na
terenie przerwy w zasięgu. Analizy statystyczne uzyskanych pomiarów temperatury nie
wykazały istotnych różnic pomiędzy stanowiskami zajmowanymi przez wschodnią lub
zachodnią populację D. reticulatus. Analiza skumulowanej temperatury dla każdego miesiąca
wykazała, że w endemicznym dla kleszczy rejonie, woj. warmińsko-mazurskim, od grudnia
do kwietnia wartości temperatury są istotnie niższe niż w pozostałych częściach Polski.
W
celu
określenia
kompetencji
żywicielskich
zwierząt
domowych
i gospodarskich od maja 2012 r. do czerwca 2013 r. zbierałam kleszcze żerujące na koniach
(n=215) i krowach (n=94), utrzymywanych na pastwiskach, oraz na psach (n=244) i kotach
(n=33). Do badań włączonych zostało również 146 kleszczy zebranych z żubrów zimą 2003
roku. Dermacentor reticulatus był dominującym gatunkiem żerującym na żubrach (100%),
krowach (97%), psach (86%) i koniach (81%). Na kotach większość stanowiły kleszcze
I. ricinus (94%), niezależnie od pory roku. Tylko w lecie kleszcze pospolite dominowały na
psach i koniach. Kleszcze łąkowe na psach były obecne w każdym miesiącu w roku. Zimą
stanowiły 100% kleszczy znajdowanych na tych zwierzętach. Wiosną i jesienią samice
D. reticulatus stanowiły ponad połowę wszystkich kleszczy zbieranych z psów, podczas gdy
zimą były zbierane niemal wyłącznie samce tego gatunku kleszcza (96%). Kompetencje
żywicielskie koni, krów i psów zostały ocenione na podstawie analizy statystycznej czterech
klas opicia samic D. reticulatus, wyznaczonych w oparciu o porównanie masy ciała kleszczy
poszukujących i żerujących. Samice we wszystkich klasach opicia były znajdowane na
wszystkich gatunkach analizowanych żywicieli. Odsetek w pełni opitych, gotowych do
rozrodu samic stanowił odpowiednio 45.3, 41.9 i 17.9% dla krów, psów i koni.
W badaniach nad zakażeniem kleszczy D. reticulatus patogenami o znaczeniu
medycznym i weterynaryjnym weryfikowałam hipotezę o zróżnicowaniu ekstensywności
zakażenia w pomiędzy dwiema populacjami oraz w zależności od czasu zasiedlenia danego
terenu przez kleszcze łąkowe. Metodami molekularnymi (PCR, RT PCR) przebadałam 2585
kleszczy pochodzących ze stref ekspansji po zachodniej stronie Wisły i na zachodzie kraju
oraz z terenów endemicznych woj. mazowieckiego i warmińsko-mazurskiego.
Blisko połowa kleszczy była zarażona przynajmniej jednym patogenem (1197/2585,
46.3%). Całkowita ekstensywność zakażenia kleszczy łąkowych w Polsce wyniosła 4.18%
(108/2585) dla Babesia spp., 44.10% (1140/2585) dla Rickettsia raoulti 0.09% (1/1107) dla
Borrelia afzelii oraz 7.6% (7/92) dla wirusa KZM. Analiza uzyskanych sekwencji wykazała
99.81% podobieństwa do B. canis i 99.86 % podobieństwa do R. raoulti. W izolacie z samca
z woj. warmińsko-mazurskiego wykryłam materiał genetyczny B. microti, szczep Munich.
Wśród 592 izolatów DNA z kleszczy pochodzących z zachodu Polski nie wykryłam materiału
genetycznego B. canis, podczas gdy w populacji wschodniej ekstensywność wynosiła 5.42%
(108/1993). W strefie ekspansji po zachodniej stronie Wisły stwierdziłam istotne
zróżnicowanie ekstensywności pomiędzy obszarem północnym (1/148, 0.68%), centralnym
(5/424, 1.18%) i południowym (33/223, 14.8%). Ekstensywność zakażenia R. raoulti
zmieniała się w linii wschód-zachód, od najwyższej w populacji zachodniej (308/592,
52.03%), do najniższej na terenach endemicznych w woj. warmińsko-mazurskim (162/474,
34.18%). Nie stwierdziłam zróżnicowania genetycznego tych bakterii.
Podsumowując, na terenie Polski ma miejsce szybka ekspansja kleszcza łąkowego,
która wymaga monitoringu ze względu na przesuwanie się granic występowania dwóch
populacji, rozdzielonych przerwą w zasięgu. Występowanie tej przerwy nie może być
tłumaczone niekorzystnymi warunkami zimowania kleszczy. Profil temperatury na terenach
przerwy w zasięgu nie stanowi bariery dla rozprzestrzeniania się D. reticulatus. Natomiast
zmiany w sposobie użytkowania terenów rolniczych, które przekładają się na wzrost
powierzchni obszarów ugorowanych, prowadzą do zwiększenia liczby siedlisk kleszczy
łąkowych oraz ich żywicieli. Taka tendencja jest czynnikiem doprowadzającym do wzrostu
zagęszczeń kleszczy i umożliwiać może dalszą ekspansję kleszcza D. reticulatus. Ponadto
zwierzęta domowe i gospodarskie są kompetentnymi żywicielami kleszcza łąkowego. Biorą
one udział w podtrzymywaniu populacji D. reticulatus na terenach endemicznych oraz
rozprzestrzenianiu tego kleszcza na nowe tereny (np. psy podróżujące ze swoimi
właścicielami). Wyniki tych badań mogą zostać wykorzystane do modelowania dalszej
ekspansji kleszczy łąkowych w Polsce. Prognozowanie i wczesne wykrywanie nowych
obszarów zajętych przez ten gatunek może być wykorzystywane w podejmowaniu
odpowiednich środków prewencyjnych przeciwdziałających chorobom odkleszczowym.
Aktualnie najwyższe ryzyko związane z transmisją patogenów o znaczeniu medycznym
i weterynaryjnym występuje na terenach endemicznych woj. mazowieckiego. Ze względu na
brak różnorodności genetycznej wykrytych patogenów, potwierdzenie pochodzenia kleszczy
z danego makroregionu wymaga dalszych badań, polegających na genotypowaniu kleszczy
z makroregionu wschodniego i zachodnioeuropejskiego.