@phdthesis{Fuss2020,
  author    = {Fuß, Antje},
  title     = {Evaluierung des Nachweises von Schistosoma mansoni DNA mittels Real-Time PCR in verschiedenen humanen Proben sowie den Zwischenwirtschnecken in einer Hochpr{\"a}valenzregion am Viktoriasee in Tansania},
  doi       = {10.25972/OPUS-21506},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-215061},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Die Schistosomiasis ist nach wie vor eine der h{\"a}ufigsten parasit{\"a}ren Erkrankungen der Welt und verursacht erhebliche gesundheitliche und wirtschaftliche Folgen, insbesondere in {\"a}rmeren, l{\"a}ndlichen Regionen. Durch Immunreaktionen auf die im Wirt abgelegten Eier des Parasiten k{\"o}nnen sich chronische Verlaufsformen manifestieren. Dabei kann es zu irreversiblen Sch{\"a}den kommen. Um dies zu verhindern sind eine fr{\"u}he und sichere Diagnose sowie eine Behandlung mit Praziquantel (PZQ) unabdingbar. Zudem spielt der zuverl{\"a}ssige Nachweis der Schistosomiasis eine Schl{\"u}sselrolle bei der {\"U}berwachung, Pr{\"a}vention und Kontrolle der Erkrankung. In epidemiologischen Studien findet am h{\"a}ufigsten die mikroskopische Kato-Katz (KK)-Methode zum Nachweis von Schistosoma mansoni Eiern im Stuhl Anwendung. Dieses Verfahren ist {\"a}ußerst spezifisch und bietet die M{\"o}glichkeit der Quantifizierung, wodurch die Intensit{\"a}t der vorliegenden Infektion bestimmt werden kann. Die Sensitivit{\"a}t der Testmethode ist jedoch nur moderat, insbesondere bei einer niedrigen Infektionsintensit{\"a}t. Zudem kann eine Infektion erst nach der Pr{\"a}patenzzeit nachgewiesen werden. Der ebenfalls h{\"a}ufig eingesetzte urinbasierte Point-of-Care Circulating Cathodic Antigen (POC-CCA)-Test weist zwar eine h{\"o}here Sensitivit{\"a}t aber geringere Spezifit{\"a}t als das KK-Verfahren auf. Als hochsensitive und sehr spezifische Methode zur Diagnose der Schistosomiasis hat sich der Nachweis von Schistosoma-spezifischer DNA mittels Real-Time PCR herausgestellt. Allerdings wird f{\"u}r die Durchf{\"u}hrung dieser Technik ein gut ausgestattetes Labor ben{\"o}tigt, das sich in der Regel nicht in unmittelbarer N{\"a}he zum Patienten im Feld befindet. Daher ist es besonders wichtig, {\"u}ber praktikable und schnelle Konservierungsmethoden zu verf{\"u}gen, die bevor die Extraktion und Amplifikation der DNA stattfindet, einen einfachen Transport und eine einfache Lagerung des Probenmaterials erm{\"o}glichen. Das Ziel des ersten Teils der vorliegenden Arbeit war, die Sensitivit{\"a}t und Spezifit{\"a}t der klassischerweise verwendeten KK-Methode und des POC-CCA-Tests mit der Real-Time PCR- Methode unter Verwendung von Stuhlproben, Urinproben, Serumproben sowie auf Filterpapier getrocknete Blutproben (dried blood spots - DBSs) zu vergleichen. Zudem wurde die Anwendbarkeit der Real-Time PCR aus Serum- und Urinproben zur Therapiekontrolle {\"u}berpr{\"u}ft. Die dazu notwendigen Studien wurden alle in der Region Mwanza in Tansania durchgef{\"u}hrt, welche als hochendemisch f{\"u}r S. mansoni gilt. F{\"u}r die Untersuchungen zur stuhlbasierten Real-Time PCR wurden als Studienteilnehmer Schulkinder gew{\"a}hlt. Aufgrund der erforderlichen Blutabnahme wurden die anderen Teilstudien nur mit erwachsenen Probanden durchgef{\"u}hrt. Unter Verwendung der KK-Methode als Goldstandard erzielten die Real-Time PCR aus Stuhlproben und der POC-CCA-Test sehr hohe Sensitivit{\"a}ten von 99,5\% bzw. 89,7\%, jedoch nur geringe Spezifit{\"a}ten von 29,55\% und 22,73\%. Die KK-Methode weist bekanntermaßen nur eine geringe bis moderate Sensitivit{\"a}t auf und ist daher nicht gut als Referenz geeignet. Deshalb wurde zus{\"a}tzlich eine latente Klassenanalyse angewandt, um die tats{\"a}chlich Erkrankten zu ermitteln und anhand dieser die diagnostische G{\"u}te der verwendeten Tests zu bestimmen. Hier zeigte der POC-CCA-Test die h{\"o}chste Sensitivit{\"a}t (99,5\%) sowie eine Spezifit{\"a}t von 63,4\%. Der Real-Time PCR-Test hatte eine Sensitivit{\"a}t von 98,7\% und die h{\"o}chste Spezifit{\"a}t (81,2\%). Die Spezifit{\"a}t der KK-Technik betrug 72,8\%, die Sensitivit{\"a}t war signifikant niedriger (89,7\%) als bei den anderen beiden Methoden. Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass der POC-CCA-Schnelltest empfindlicher ist als die KK-Methode und zum Screening von S. mansoni-Infektionen eingesetzt werden kann. Die Stuhl-PCR war zwar ebenfalls hochsensitiv und zeigte unter den drei getesteten Diagnoseverfahren die h{\"o}chste Spezifit{\"a}t, aber aufgrund der h{\"o}heren Kosten und der komplizierten Anwendung sollte f{\"u}r epidemiologische Untersuchungen in Hochpr{\"a}valenzregionen der POC-CCA-Test bevorzugt werden. Bei unklaren Diagnosen kann die Real-Time PCR-Methode als Best{\"a}tigungstest Anwendung finden. In der Teilstudie zur serum- und urinbasierten Real-Time PCR in einer endemischen Region vor und nach der Behandlung mit PZQ wurden folgende Ergebnisse erzielt: Unter Verwendung einer kombinierten Referenz aus den Ergebnissen des parasitologischen KK-Tests und / oder der serumbasierten PCR konnte zu Studienbeginn eine Pr{\"a}valenz von S. mansoni von 77,1\% ermittelt werden. In Bezug auf die Sensitivit{\"a}t zeigte der DNA-Nachweis aus Serum (96,3\%) und der POC-CCA-Assay (77,8\%) die h{\"o}chsten Ergebnisse. Die urinbasierte Real-Time PCR zeigte die geringste Empfindlichkeit (33,3\%). Durch die Behandlung mit Praziquantel wurde eine signifikante Reduktion der S. mansoni Pr{\"a}valenz erreicht. Zwanzig Wochen nach Therapie konnte durch die KK-Methode keine, mit dem POC-CCA-Test 33,3\% und mit der serumbasierten Real-Time PCR 58,3\% Infektionen festgestellt werden. Die Analyse der mittels der serumbasierten PCR bestimmten mittleren Ct-Werte im zeitlichen Verlauf zeigte, dass dieser eine Woche nach der Behandlung signifikant abnahm (von 30,3 auf 28) und 20 Wochen sp{\"a}ter {\"u}ber den Basiswert (34,9) anstieg. Der Ct-Wert ist umgekehrt proportional zur DNA-Ausgangsmenge, die in die PCR eingesetzt wurde. Dies deutet darauf hin, dass kurz nach der Therapie ein DNA-Anstieg zu verzeichnen war und 20 Wochen sp{\"a}ter weniger DNA als zu Beginn der Studie nachweisbar war. Dieser DNA-Verlauf l{\"a}sst verschiedene Interpretationsm{\"o}glichkeiten zu. Die Daten zeigen jedoch, dass die serumbasierte Real-Time PCR eine ausgezeichnete diagnostische Genauigkeit aufweist. Da die nachgewiesene DNA jedoch keine R{\"u}ckschl{\"u}sse auf das Parasitenstadium zul{\"a}sst und es sich hierbei auch um DNA aus im Gewebe verbliebenen Eiern oder Reinfektionen handeln k{\"o}nnte, ist diese Methode in Hochpr{\"a}valenz- Regionen nicht zur Therapiekontrolle geeignet. Die Verwendung von Urin zum DNA-Nachweis erzielte keine vielversprechenden Ergebnisse. Die Sensitivit{\"a}t der Real-Time PCR aus DBSs war ebenfalls sehr gering (45,4\%) und kann ohne weitere ausf{\"u}hrliche Testung hinsichtlich Lagertemperatur, Lagerdauer, verschiedener Filterpapierarten und Extraktionsmethoden nicht empfohlen werden. Zusammenfassend zeigten die Ergebnisse dieser Studien, dass sowohl die stuhl- als auch die serumbasierte Real-Time PCR bei der Erkennung und Bewertung der Infektionspr{\"a}valenz, einem wichtigen Aspekt epidemiologischer Studien, deutlich empfindlicher ist als das mikroskopische KK-Verfahren. Aufgrund des hohen Kosten- und Personalaufwandes und der Notwendigkeit eines gut ausgestatteten Labors wird sich diese Methode aber nicht zum Screening in hochendemischen L{\"a}ndern durchsetzen. Sie kann jedoch einen Mehrwert bei der Diagnose der Schistosomiasis bieten, vor allem bei fr{\"u}hen oder leichten Infektionen. Zudem kann diese hochsensitive und spezifische Methode als Best{\"a}tigungstest bei unklaren Diagnosen herangezogen werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden malakologische Untersuchungen zur Identifizierung potenzieller {\"U}bertragungsorte f{\"u}r die Schistosomiasis rund um die im Viktoriasee gelegene Insel Ijinga durchgef{\"u}hrt. Diese Analysen fanden innerhalb eines Pilotprojektes zur Eliminierung der Erkrankung auf der Insel Ijinga statt, wobei ein intensiviertes Behandlungsprotokoll, welches die gesamte Inselbev{\"o}lkerung einschloss, Anwendung fand. Die Kontrolle der Praziquanteleffektivit{\"a}t nach mehreren Behandlungsrunden bringt eine Reihe diagnostischer Herausforderungen mit sich. Hier k{\"o}nnte die Beurteilung der Schistosoma-Infektion in den Zwischenwirtschnecken vor und nach der Therapie als Indikator f{\"u}r den Erfolg der Maßnahme dienen. Zu diesem Zweck erfolgte zun{\"a}chst eine Baseline-Untersuchung, bei der Schnecken an Uferregionen gesammelt wurden, an denen die Inselbewohner h{\"a}ufigen Wasserkontakt hatten. Die Schnecken wurden anhand morphologischer Merkmale identifiziert und mithilfe der Real-Time PCR-Methode auf Infektionen mit S. mansoni untersucht. Insgesamt wurden 35,4\% (279/788) S. mansoni- positive Zwischenwirtschnecken (Biomphalaria) detektiert. Dies verdeutlicht, dass an den meisten Wasserkontaktstellen um die Insel Ijinga ein potentielles Risiko f{\"u}r die {\"U}bertragung der Schistosomiasis besteht. Die mithilfe der KK-Methode ermittelte Gesamtpr{\"a}valenz von S. mansoni in der humanen Bev{\"o}lkerung betrug 68,9\%. Nachdem die Bewohner der Insel viermal mit PZQ behandelt wurden, zeigte sich in der kontinuierlich {\"u}berwachten Sentinelgruppe eine Reduktion der Pr{\"a}valenz auf 28,7\%. Zu diesem Zeitpunkt wurde ebenfalls die Analyse der Schnecken wiederholt und es konnten 16,8\% (57/350) Schnecken mit einer S. mansoni Infektion nachgewiesen werden. Die Reduktion der Infektionsh{\"a}ufigkeit in den Schnecken vor und nach der viermaligen Behandlung der Bev{\"o}lkerung war signifikant (χ² = 74.335, p < 0,001). Dies deutet darauf hin, dass die intermedi{\"a}ren Wirtsschnecken zur {\"U}berwachung von Kontrollmaßnahmen verwendet werden k{\"o}nnen.},
  subject      = {Schistosomiasis},
  language  = {de}
}