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Epidemiology and Ecology of Bacillus cereus biovar anthracis in Ta National Park, Cte d’Ivoire

Zimmermann, F;

Der pltzliche Tod von Schimpansen in Cte dIvoire (Ta National Park) und Gorillas in Kamerun (Dja Reservat) in den Jahren 2001 und 2004 wurde von einem unbekannten Bacillus anthracis-hnlichen Erreger verursacht, der spter als Bacillus cereus biovar anthracis (Bcbva) bezeichnet wurde. Bcbva kombiniert den chromosomalen Hintergrund von Bacillus cereus mit den Virulenzplasmiden von Bacillus anthracis. In Tierversuchen wurde gezeigt, dass die Virulenz von B. cereus und B. anthracis vergleichbar ist. Im Rahmen einer Langzeitstudie im Ta National Park (TNP) wurden alle gefundenen Wildtierkadaver autopsiert und Umweltproben gesammelt. Bcbva positive Proben reichen zurck bis 1991 und es konnte gezeigt werden, dass Bcbva kontinuierlich Todesflle bei mehreren Sugetierarten verursacht. Das Ziel dieser Dissertation war es, unter Anwendung phylogenetischer und serologischer Methoden die Epidemiologie und kologie von Bcbva im Ta Nationalpark, dem natrlichen Regenwaldhabitat des Erregers, zu untersuchen. Bcbva konnte aus verschiedenen Probenmaterialien kultiviert werden (Gewebe, Knochen, Aasfliegen) und 178 Bcbva Vollgenome wurden sequenzanalysiert. Diese decken den Zeitraum von 1996 bis 2014 ab. SNP-basierte phylogenetische Analysen unter Anwendung bayesischer statistischer Methoden zeigten eine messbare Evolution des Erregers ber diesen Zeitraum. Die Zeit bis zum letzten gemeinsamen Vorfahren der Isolate (tMRCA) betrgt 146 Jahre (95% Konfidenzintervall: 70-237 Jahre) und pro Bcbva Chromosom und Jahr enstehen im Durchschnitt 0.2 neue Mutationen. In bayesischen Monte-Carlo-Sampling-Verfahren (BMCMC) unter Annahme verschiedener demografischer Szenarien war kein Modell wahrscheinlicher als die Annahme einer konstanten Bakterienpopulation. Dies deutet darauf hin, dass die Gre der Bakterienpopulation ber diesen Zeitraum nicht bedeutend variiert hat. Um diese Ergebnisse besser einordnen zu knnen, wurde die Mutationsrate des Bcbva Gesamtgenoms in in vitro Experimenten bestimmt. Diese ist vergleichbar mit der Mutationsrate von B. anthracis. Der Vergleich der Evolutions- und der Mutationsrate von Bcbva deutet darauf hin, dass der Erreger im TNP im Durschnitt pro Jahr nur 102 Generationen durchluft. Dies spricht gegen eine bedeutende Vermehrung des Erregers auerhalb von Sugetierwirten. Weiterhin deckten die Sequenzdaten mehrere parallele Infektionsketten in unterschiedlichen Teilen des Parks auf. Fr kleine genomische Distanzen sind genomische und geographische Distanz der Isolate korreliert, eine typische Folge der Ansteckung an eingegrenzten Quellen, z.B. Kadavern. Um weitere mgliche betragungswege aufzudecken, wurden Aasfliegen auch im Bltterdach des Regenwaldes gefangen. Bcbva konnte aus Fliegen aus einer Hhe von bis zu 25m kultiviert werden. Trotz des groflchigen, konstanten Drucks von Bcbva auf die TNP Fauna zeigten in einer serologischen Studie in fnf Wildtierspezies (n=59) nur zwei Affen eine eindeutige Antikrperantwort gegen Milzbrand. Dies ist ein Hinweis dafr, dass Bcbva-Infektionen in den getesteten Spezies oft tdlich enden. Abschlieend fhrte eine Kombination unserer im TNP erhobenen Daten mit Bcbva Sequenzdaten aus anderen Lndern zu der Einschtzung, dass Bcbva schon seit mehreren tausend Jahren im Afrika sdlich der Sahara existiert.