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Todas as doenças virais emergentes dos últimos 100 anos são zoonoses?

Todas as doenças virais emergentes dos últimos 100 anos são zoonoses?



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Do meu conhecimento básico: os vírus causadores do Ebola, Sars e Covid-19 são todos resultado de uma zoonose, significados de que os vírus passaram dos animais para os humanos.

Portanto, minha pergunta é: Todas as doenças virais surgidas recentemente (digamos 100 anos), com potencial para uma epidemia global, são o resultado de uma zoonose?


Que eu saiba, sim. Uma lista parcial de doenças virais emergentes / emergentes recentemente (eu certamente poderia ter esquecido algumas), com prováveis ​​hospedeiros reservatórios:

  • Chikungunya * (pássaros, roedores)
  • coronavírus (SARS [morcegos], MERS [camelos], COVID-19 [?? morcegos ?? pangolins ??])
  • Ebola e outros filovírus (Marburg): (morcegos?)
  • Hendra, Nipah (morcegos)
  • Vírus do rio Ross * (vários mamíferos)
  • HIV (primatas)
  • influenza (H1N1, aviária) (pássaros / porcos)
  • monkeypox (macacos, duh; também roedores)
  • Vírus do Nilo Ocidental * (pássaros)
  • Zika * (? "Uma grande variedade de animais na África Ocidental")

Os exemplos marcados com estrela são transmitidos por vetores (portanto, talvez sejam de preocupação um pouco menor - podem não se enquadrar em seu critério de "capaz de causar uma pandemia global").

Omitido:

  • vírus zoonóticos mais antigos (raiva, dengue, hepatite, ...)
  • zoonoses não virais (malária, peste, antraz)

Uma lista de zoonoses; outro do US CDC

De forma mais geral, o único outro lugar de onde um vírus emergente poderia vir seria da mutação ou recombinação de vírus humanos existentes. Não conheço tal exemplo.


A hepatite D surgiu nos últimos 100 anos, sem ser uma zoonose

A hepatite D é um vírus capaz de se replicar apenas na presença de uma coinfecção por hepatite B. Causa os mesmos sintomas do vírus da hepatite B, mas com maior gravidade e letalidade. Em países desenvolvidos, é raro, exceto entre usuários de drogas intravenosas.

Foi descoberto em 1977, embora as epidemias de febre de Lábrea nos anos 1950 tenham sido posteriormente determinadas como causadas pelo vírus. Comparações de cepas conhecidas e a taxa de mutação sugerem um ancestral comum por volta do ano 1930.

A hepatite D é o menor vírus animal conhecido (menos de 1700 nucleotídeos) e é a única espécie no Deltavirus gênero. Não há reservatório animal conhecido. O vírus animal conhecido mais semelhante compartilha apenas 32% dos nucleotídeos da hepatite D.

De acordo com a página da Wikipedia,

Foi proposto que O HDV pode ter se originado de uma classe de patógenos de plantas chamados de viróides, que são muito menores que os vírus.


Transmissibilidade de zoonoses virais emergentes

Afiliações Odum School of Ecology, University of Georgia, Athens, Georgia, Estados Unidos da América, Centro de Ecologia de Doenças Infecciosas, University of Georgia, Athens, Georgia, Estados Unidos da América

Conceituação de funções, metodologia, supervisão, redação - revisão e edição

Affiliation Cary Institute for Ecosystem Studies, Millbrook, New York, Estados Unidos da América

Investigação de funções, metodologia, redação - revisão e edição

Affiliation Southeastern Cooperative Wildlife Disease Study, College of Veterinary Medicine, University of Georgia, Athens, Georgia, Estados Unidos da América

Conceituação de funções, metodologia, administração de projetos, recursos, supervisão, redação - revisão e edição

Afiliações Odum School of Ecology, University of Georgia, Athens, Georgia, Estados Unidos da América, Centro de Ecologia de Doenças Infecciosas, University of Georgia, Athens, Georgia, Estados Unidos da América


Vetores de vacina auto-disseminados

Mesmo com programas como o EPT, a previsão de quais patógenos animais se estabelecerão como EIDs globalmente significativos dentro da população humana ainda está além de nossa capacidade. No entanto, os patógenos emergentes de uma origem animal geralmente são mal adaptados ao seu novo hospedeiro humano em termos de transmissão sustentada de humano para humano. [20] Os mecanismos envolvidos na adaptação não são claros e presumivelmente serão idiossincráticos para o patógeno emergente específico, mas foram sugeridos para fornecer uma necessidade de introduções repetidas na população humana antes que um evento de adaptação bem-sucedido resulte em adaptação humana completa. [20] Este requisito pode fornecer uma potencial & # x02018janela de oportunidade & # x02019 para o direcionamento imunológico do patógeno dentro das espécies de transmissão animal, interrompendo assim seu fluxo zoonótico contínuo antes da aquisição de adaptação total aos humanos. As vacinas de auto-disseminação são uma estratégia de vacina que pode, em alguns casos, ser mais adequada do que as vacinas convencionais para conter imunologicamente patógenos emergentes em seu hospedeiro não humano, desafiando os pontos quentes com poucos recursos & # x02019. As vacinas de disseminação são projetadas para explorar a capacidade de replicação de vetores baseados em vírus para se espalhar através de suas populações de hospedeiros animais sem a necessidade de inoculação direta de todos os animais. Nesta estratégia, a vacinação de um número limitado de animais & # x02018founder & # x02019 é usada para a introdução inicial da vacina na população-alvo. Como a vacina é projetada para expressar antígenos alvo do patógeno EID de interesse, sua disseminação de animais vacinados para não vacinados resultará na disseminação coordenada da imunidade específica de EID em toda a população animal alvo.

Vacinas baseadas no vírus mixoma para mixomatose e vírus da doença hemorrágica de coelho

A primeira vacina de disseminação para animais foi projetada para atingir dois EIDs específicos para coelhos altamente letais na população europeia de coelhos, o vírus do mixoma (MV) e o vírus da doença hemorrágica do coelho (RHDV). [21] A vacina foi baseada em uma cepa MV naturalmente atenuada (cepa 6918) selecionada para baixa virulência (não letalidade), alta imunogenicidade e manutenção da transmissão horizontal. [22] MV6918 é essencialmente idêntico à cepa de tipo selvagem altamente patogênica, exceto pela interrupção de quatro genes, dois dos quais são fatores de virulência conhecidos. [23] MV6918 foi capaz de proteger contra o desafio letal de MV após a vacinação usando inoculação direta. É importante ressaltar que MV6918 foi transmitido para & # x0003e50% dos coelhos alojados (avaliados por seroconversão) e a imunidade conferida pela transmissão foi protetora. [22] A transmissão posterior era menos eficiente (aprox. 12%) e não era mais protetora. MV1698 foi subsequentemente projetado para expressar a proteína do capsídeo de RHDV como uma vacina bivalente transmissível contra RHD e mixomatose. [21,22] Em condições de laboratório, a vacina bivalente MV6918VP60-T2 mostrou exibir características semelhantes a MV6918. A inoculação direta foi imunogênica e protetora em essencialmente todos os animais com & # x0003e50% de transmissão de coelhos inoculados diretamente para co-alojados e uma queda substancial na transmissão posterior. [21] MV6918VP60-T2 mostrou funcionar de uma forma notavelmente comparável em um ensaio de campo limitado realizado em uma ilha com uma população estimada de 300 coelhos europeus selvagens com a vacina mostrando avirulência mantida, alta imunogenicidade após inoculação direta e taxa de transmissão & # x0003e50%. [24]

Nos estudos acima, o MV foi selecionado como a base genética para a disseminação da vacina devido à sua capacidade de se espalhar pelas populações de coelhos. A alta especificidade de espécies de MV para coelhos também diminuiu o potencial de disseminação para alvos & # x02018 off-species & # x02019 dentro do ambiente. No entanto, o uso de um patógeno normalmente virulento para a espécie hospedeira que está sendo direcionada como a plataforma de vacina auto-disseminada necessariamente requer o uso de uma cepa de MV atenuada. Este requisito teve um impacto claro na capacidade de disseminação da vacina baseada em MV6918. Abordagens mais recentes de vacinas de auto-disseminação têm usado o citomegalovírus (CMV), que é um beta-herpesvírus, como plataforma de vacina de disseminação. Semelhante ao MV, os CMVs são imunogênicos e se espalham de forma eficiente por meio de suas espécies hospedeiras. [25 & # x0201327] No entanto, a infecção por CMV é normalmente benigna no hospedeiro saudável. Esta diferença importante remove a necessidade de usar cepas atenuadas, permitindo, assim, o uso de CMVs de tipo selvagem com características de transmissão animal a animal preservadas. Semelhante ao MV, os CMVs também são altamente restritos às espécies, com cada espécie hospedeira de mamífero estudada carregando seu próprio CMV. [25] A barreira de espécies para CMV parece notavelmente robusta, com a inoculação experimental direta sendo incapaz de estabelecer infecção fora da espécie, mesmo entre rhesus estreitamente relacionados e CMVs de macacos cynomolgous (90% idênticos no nível de nucleotídeo). [28] Um estudo recente mostrou que essa restrição estrita de espécies se estende aos CMVs na natureza, com a ausência de transmissão cruzada de espécies de CMV mesmo entre chimpanzés e espécies de presas de macacos envolvidas em uma relação íntima de predador NHP & # x02013prey no Parque Nacional da Floresta Tai, Cote d & # x02019Ivore. [29] Os CMVs também são onipresentes em suas espécies hospedeiras, [25] o que permite que as vacinas sejam projetadas a partir de cepas de CMV já endêmicas nas espécies-alvo. Isso ajuda a eliminar as preocupações associadas à introdução de novos vírus em populações animais com as quais não há uma relação biológica estabelecida há muito tempo.

Vacina imunocontraceptiva baseada em citomegalovírus murino para pragas de camundongos domésticos (Mus domesticus)

Embora não tenha como alvo um EID, mais de uma década de trabalho para o uso de um CMV murino (MCMV) como uma vacina imunocontraceptiva de vetor viral para controlar pragas em camundongos na Austrália dá algumas dicas sobre a aplicação de vacinas de disseminação para alvejar patógenos de alto risco para o controle de EID . Camundongos diretamente infectados com cepas de MCMV que expressam antígenos de fertilidade de camundongos fêmeas desenvolvem infertilidade prolongada & # x02013 essencialmente para toda a vida & # x02013. [30] A imunocontracepção era dependente da produção de anticorpos e levava à ablação dos folículos ovarianos. [31,32] Apesar do sucesso do MCMV como vacina injetável, a falta de transmissão direta para camundongos não infectados em condições laboratoriais tem sido um obstáculo para seu desenvolvimento posterior. A expressão do transgene por MCMV está frequentemente associada à atenuação da glândula salivar (um dos principais órgãos envolvidos na transmissão animal-animal do CMV). No entanto, mesmo cepas de tipo selvagem não manipuladas geneticamente e de passagem baixa de MCMV transmitem mal em condições de laboratório. [32] Portanto, não está claro se a má transmissão das cepas da vacina é devido à manipulação genética do vírus e / ou reflete uma falta geral de transmissão viral em condições de laboratório. É possível que a incapacidade de transmissão em condições de laboratório seja devida a características de transmissão exclusivas de CMVs de roedores. Semelhante à situação com o MCMV em camundongos, [33] a transmissão do hantavírus Sin Nombre (SNV) em camundongos cervos não pôde ser demonstrada em condições laboratoriais padrão. No entanto, a transmissão eficiente foi observada após o co-alojamento em recintos externos e correlacionada com o número de encontros agressivos enumerados pelo número de feridas de mordida. [34]

Vacina cervical e camundongo baseada em CMV para interromper a transmissão zoonótica do hantavírus Sin Nombre

Os primeiros estudos usando o CMV como uma vacina de disseminação direcionada a um EID humano usaram o CMV de camundongos cervos (Peromyscus CMV (PCMV)) para direcionar o SNV nas espécies de transmissão de SNV dos camundongos cervos selvagens. Usando um PCMV que expressa a glicoproteína G1 do envelope SNV, a vacina PCMV (& # x00394P33: G1EGFP) induziu anticorpos específicos de G1 após a inoculação direta de camundongos cervos. [35] A imunidade induzida por PCMV (& # x00394P33: G1EGFP) foi durável, persistindo por um período de 12 meses, [36] mas foi associada a um nível mais baixo de anticorpos específicos de PCMV em comparação com o PCMV de tipo selvagem. [35,36] Um atraso observado na replicação em vitro combinado com os níveis mais baixos de anticorpos anti-PCMV sugeriu um nível de atenuação. No entanto, o PCMV (& # x00394P33: G1EGFP) ainda foi capaz de induzir imunidade específica de G1 em camundongos veados saudáveis ​​previamente infectados com PCMV (& # x00394P33: G1EGFP) ou PCMV de tipo selvagem. [35,36] Esta capacidade do CMV reinfectar o hospedeiro soropositivo para CMV é uma característica compartilhada por outros CMVs e é crítica para o uso desse vírus como uma plataforma de vacina de disseminação devido aos CMVs serem onipresentes em seus hospedeiros mamíferos. [37] A capacidade do PCMV (& # x00394P33: G1EGFP) de transmitir imunidade específica de G1 em camundongos co-alojados ou de proteger contra o desafio de SNV não foi determinada. No entanto, esses estudos sugerem ainda a importância do uso de uma plataforma de vacina baseada em vírus não atenuada com características de tipo selvagem, o que é possível com o CMV devido à sua natureza benigna no hospedeiro saudável.

Vacina baseada em CMV para interromper a transmissão zoonótica do vírus Ebola

Uma abordagem baseada no CMV de disseminação também está sendo desenvolvida para o controle do vírus Ebola em reservatórios de vida selvagem e espécies de transmissão na África. [38,39] Aproximadamente 30% dos surtos anteriores de vírus Ebola em humanos são conhecidos por terem resultado do manuseio direto de infectados carcaças de macacos, [40] identificando macacos como uma espécie crítica de transmissão do vírus Ebola na vida selvagem. O vírus Ebola também é considerado uma grande ameaça à sobrevivência das populações de macacos africanos na natureza. [41] Consequentemente, uma estratégia de disseminação baseada no CMV está sendo desenvolvida como parte de um esforço multidisciplinar contínuo entre cientistas de saúde humana e os conservacionistas do World Wildlife Fund para combater a infecção pelo vírus Ebola em grandes símios africanos (bonobo, chimpanzé e gorila) e potencialmente também em frutas morcegos. Morcegos frugívoros (Rousettus aegyptiacus) também são um reservatório conhecido do vírus de Marburg [42], uma plataforma de vacina em disseminação direcionada a abrigos de morcegos também pode ser adequada para interromper a transmissão deste filovírus relacionado. Uma série recente de estudos mostrou que uma vacina baseada em CMV é capaz de fornecer proteção contra o desafio do vírus Ebola após a inoculação direta. [38,39] Nesses estudos, um vetor MCMV expressando um epítopo de células CD8 & # x000a0 + & # x000a0T de nucleoproteína (NP) do vírus Ebola fundida a uma proteína MCMV não essencial (MCMV / ZEBOV-NPCTL) mostrou induzir imunidade específica a NP durável (& # x0003e14 meses). [38,39] MCMV / ZEBOV-NPCTL camundongos vacinados não mostraram nenhuma evidência de doença pelo vírus Ebola (EVD) após o desafio letal do vírus Ebola. Impressionantemente, 5/8 camundongos controlaram completamente a infecção pelo vírus Ebola, sem viremia detectável, os 3 camundongos restantes mostraram uma redução de 2,8 log na viremia em relação aos controles não vacinados. A proteção teve vida longa quando os camundongos vacinados com uma dose única de MCMV / ZEBOV-NPCTL foram protegidos contra EVD após desafio letal 17 semanas após a vacinação & # x02013 uma qualidade atraente para uma vacina de disseminação para ser usada em populações de animais selvagens. Estudos no modelo de desafio do vírus Ebola do NHP foram recentemente concluídos (manuscrito em revisão). Neste modelo, a questão chave da transmissibilidade da imunidade em animais soropositivos para CMV (que não pode ser avaliada no modelo de camundongo de laboratório (veja acima)) pode agora ser abordada em um sistema experimental mais traduzível para NHPs na natureza.

Evidências substanciais apóiam a capacidade dos CMVs de primatas, incluindo o CMV humano (HCMV), de superinfetar o hospedeiro soropositivo. Um estudo de 2008 examinando mulheres soropositivas ao HCMV mostrou a presença frequente de múltiplas variantes da glicoproteína N (gN) e / ou gB em amostras de urina e sangue positivas para HCMV, sugerindo que a maioria dos indivíduos está infectada com múltiplas cepas de HCMV. [43] Um estudo subsequente monitorando o desenvolvimento de respostas de anticorpos específicos da cepa de HCMV em uma coorte de mulheres soropositivas saudáveis ​​relatou que 29% dos participantes desenvolveram novos anticorpos específicos da cepa com um tempo médio de 17,8 meses (& # x000b1 10,3 meses), indicando que a superinfecção é relativamente evento comum. [44] A superinfecção de NHPs soropositivos para CMV foi demonstrada experimentalmente no vírus da imunodeficiência símia (SIV): modelo de AIDS de macaco rhesus após inoculação direta de CMV rhesus recombinante (RhCMV) geneticamente modificado para expressar antígenos SIV. [45] Após a superinfecção, RhCMVs recombinantes foram capazes de estabelecer uma infecção persistente de longo prazo e induziram respostas de células CD4 + e CD8 + & # x000a0T contra o antígeno SIV expresso comparáveis ​​àqueles observados em animais soronegativos para RhCMV. [45] Esta capacidade de induzir uma resposta robusta de células T contra o antígeno heterólogo & # x02018new & # x02019 codificado pelo vetor RhCMV na presença de imunidade CMV anterior é notável [46], pois sugere que & # x02018 pecado antigênico original & # x02019 & # x02013 um fenômeno observado pela primeira vez para anticorpos específicos para influenza A, [47] e, em seguida, para respostas de células T específicas para vírus no modelo de camundongo do vírus da coriomeningite linfocítica, [48] pelo qual a presença de imunidade pré-existente embota a resposta imune contra um novo mas o antígeno de reatividade cruzada & # x02013 pode não se aplicar nesta situação. No entanto, o efeito em antígenos alvo heterólogos mais próximos antigenicamente no contexto da infecção por CMV precisará ser determinado.

Os estudos realizados no modelo SIV: macaco rhesus mostraram que a capacidade de superinfecção era dependente de genes na região US2-11 do genoma & # x02013 uma região que contém vários genes envolvidos na modulação negativa da apresentação do antígeno MHC de classe I. [49] A depleção de células CD8 + & # x000a0T restaurou a capacidade de RhCMVs deletados para US2-11 para superinfetar animais soropositivos indicando que a superinfecção foi devido à subversão viral da resposta imune de células CD8 + & # x000a0T hospedeira. Curiosamente, após a recuperação da resposta das células CD8 + & # x000a0T nesses animais, os vírus excluídos de US2-11 foram capazes de persistir, o que indica que, uma vez estabelecida, a resposta das células CD8 + & # x000a0T hospedeira é incapaz de limpar o vírus infecção. Fora do modelo de camundongo MCMV (ver acima), a capacidade dos CMVs recombinantes de se espalharem entre os animais não foi testada. No entanto, um estudo recente que investigou a transmissão de RhCMV em animais co-alojados mostrou que cepas de RhCMV não recombinantes, mas passadas por cultura de tecidos, mantêm a capacidade de serem eliminadas em fluidos corporais (saliva e urina) em níveis comparáveis ​​aos do tipo selvagem RhCMV, desde que uma região do genoma que codifica vários genes envolvidos no tropismo e evasão imunológica (chamada de região UL / b & # x02019) esteja intacta. [50] Em geral, acredita-se que a transmissão do CMV envolva a exposição da mucosa a esses fluidos (bem como secreções genitais e leite materno). [25] Consistente com suas características de eliminação mantidas, os vírus das passagens por cultura de tecidos também retiveram a capacidade de se propagar entre animais soropositivos para RhCMV co-alojados. Esta observação indica que é pelo menos possível para as cepas de CMV manipuladas em laboratório manter a capacidade de transmissão do tipo selvagem.

Mais estudos são necessários para garantir que os CMVs recombinantes que expressam antígenos alvo heterólogos possam manter a transmissão do tipo selvagem e respostas imunes específicas do alvo após a transmissão. Espera-se que a experiência de estudos explorando o uso de disseminação de vacinas direcionadas a outros patógenos (ver acima) seja inestimável para esses estudos, especialmente no que diz respeito à importância de evitar a atenuação da vacina para manter as características de transmissibilidade do CMV de tipo selvagem. Quando estudado, as frequências de infecção por CMV por transmissão natural em populações de animais se aproximam de 100%. Consistente com estudos epidemiológicos em humanos, um pico importante de infecção ocorre em uma idade inicial do hospedeiro, com essencialmente todos os macacos rhesus do centro primata dos EUA sendo soropositivos para RhCMV com a idade de um ano. [37] Estresses ambientais, como infecção SIV de chimpanzés, podem resultar em supressão imunológica de animais na natureza. [51] Portanto, também será importante garantir que qualquer vacina baseada em CMV não apresente maior risco em animais imunocomprometidos do que as cepas de CMV de tipo selvagem com as quais eles já estão infectados.


Doenças infecciosas do gado e zoonoses

As doenças infecciosas da pecuária são uma grande ameaça à saúde e ao bem-estar animal global e seu controle efetivo é crucial para a saúde agronômica, para salvaguardar e garantir o abastecimento de alimentos nacionais e internacionais e para aliviar a pobreza rural nos países em desenvolvimento. Algumas doenças devastadoras na pecuária são endêmicas em muitas partes do mundo e ameaças de antigos e novos patógenos continuam a emergir, com mudanças no clima global, práticas agrícolas e demografia apresentando condições que são especialmente favoráveis ​​para a disseminação de doenças transmitidas por artrópodes em novas áreas geográficas áreas. As infecções zoonóticas que são transmissíveis direta ou indiretamente entre animais e humanos estão aumentando e representam ameaças adicionais significativas à saúde humana e o atual estado de pandemia da nova influenza A (H1N1) é um exemplo tópico do desafio apresentado pelos vírus zoonóticos. Neste artigo, fornecemos uma breve visão geral de algumas das questões relacionadas às doenças infecciosas da pecuária, que serão discutidas em mais detalhes nos artigos a seguir.

1. Introdução e segurança alimentar

No início do século XXI, o mundo se depara com um cenário em mutação de doenças infecciosas que afetam o homem e os animais e que representam ameaças significativas à saúde e ao bem-estar e à agenda internacional de segurança alimentar. Doenças da pecuária que têm consequências devastadoras para a saúde animal e que impactam o comércio nacional e internacional permanecem endêmicas em muitas partes do mundo. Ameaças de antigos e novos patógenos continuam a surgir, alimentadas por mudanças no meio ambiente (clima, hidrologia, perturbação dos ecossistemas, etc.), na agricultura e na produção de alimentos (sistemas intensivos de criação, monocultura agrícola, processamento de alimentos, etc.) e na demografia e conectividade da aldeia 'global' moderna (crescimento populacional, urbanização, comércio internacional, turismo mundial e transporte rápido, etc. Gibbs 2005). A propagação da nova influenza A (H1N1) é ilustrativa: entre fevereiro de 2009, quando os primeiros casos de uma doença semelhante à influenza em pessoas foram relatados no estado de Veracruz, na costa do Golfo, no México, e 24 de junho de 2009, ela se espalhou para 91 países com 55 867 casos relatados (consulte http://www.who.int para atualizações diárias).

Espera-se que a população humana global aumente de aproximadamente 6,5 bilhões em 2008 para aproximadamente 9,2 bilhões em 2050 (PNUD 2008), com cerca de um bilhão desse aumento ocorrendo na África. O crescimento populacional em tal escala apresenta enormes desafios para a produção de alimentos em geral, já que um aumento na demanda por 50 por cento a mais de alimentos é esperado até 2030, e para a pecuária em particular, especialmente nos países em desenvolvimento, onde aumentos materiais na renda familiar e a consequente urbanização demanda por carnes e laticínios (Delgado et al. 1999 Jones e Thornton 2009). O primeiro ano em que mais da metade da população da Terra (aproximadamente 3,3 bilhões) habitou áreas urbanas foi 2008, e em 2030, esse número deverá aumentar para aproximadamente cinco bilhões, com a grande maioria do crescimento urbano ocorrendo na África e Ásia (UNFPA 2008). Junto com essas mudanças sem precedentes no tamanho e localização das populações humanas e as demandas por alimentos, os impactos das mudanças ambientais são provavelmente prejudiciais à produção agrícola (Fresco 2009). Esses fatores, portanto, impulsionarão a necessidade de uma aplicação sistemática da ciência em toda a cadeia alimentar, a fim de que todos os setores de produção de alimentos se adaptem às mudanças de temperatura, condições de nutrientes e água e exposição a patógenos prejudiciais. As oportunidades de inovação científica são enormes em número e escopo e devem ser exploradas se a população mundial quiser ter o suficiente para comer nas próximas décadas. O controle de patógenos do gado continuará a ser um componente altamente importante da produção eficiente de alimentos e se tornará mais abertamente associado à agenda de segurança alimentar.

A população mundial de gado é estimada atualmente em aproximadamente 1,3 bilhão de cabeças, com 30 por cento na Ásia, 20 por cento na América do Sul, 15 por cento na África, 14 por cento na América do Norte / Central e 10 por cento na Europa (http : //cattletoday.info). As estimativas do número global de animais menores variam consideravelmente de fonte para fonte, mas é geralmente aceito que há aproximadamente um bilhão de porcos, aproximadamente dois bilhões de pequenos ruminantes e mais de 50 bilhões de aves criadas anualmente para a produção de alimentos. Os métodos de produção agrícola são tremendamente variados e trazem consigo seus próprios riscos particulares em termos de introdução e transmissão de doenças infecciosas. Em um extremo está a pecuária de subsistência de baixíssima intensidade, particularmente de aves, ovelhas e cabras, que opera nas famílias rurais mais pobres do mundo e que é crítica para sustentar o abastecimento local de alimentos, aliviando a pobreza por meio da geração de renda e do estado nutricional . Esses animais são frequentemente mantidos em condições de necrose com pouca atenção ao controle de doenças, alojamento ou suplementação alimentar, sofrem uma grande carga de doenças endêmicas e são susceptíveis de estar em contato próximo com outras espécies de gado e humanos, e potencialmente em contato com uma variedade de animais não domésticos. O impacto de doenças epidêmicas nos meios de subsistência desses agricultores pobres, especialmente se houver alta mortalidade ou a imposição de restrições de movimentação ou abate de animais, é grave (http://smallstock.info). Nesta edição, Perry & amp Grace (2009) consideram em detalhes os impactos que as doenças da pecuária, e o controle delas, podem ter no desenvolvimento e promoção de políticas nacionais e internacionais que favoreçam os pobres e que reduzam a pobreza rural. Na outra extremidade do espectro de criação estão os setores altamente organizados e intensivos da indústria avícola, onde as taxas de crescimento rápido de aves criadas em densidades de até 50.000 aves em um único galpão proporcionam as conversões de alimentação em carne mais eficientes de qualquer sistema agrícola e fornecer produtos baratos e de alta qualidade para o consumidor. Esta intensificação da criação só pode ser feita controlando muitas doenças infecciosas que, de outra forma, infligiriam graves perdas ou mesmo impediriam completamente a produção avícola intensiva, pela administração de vacinas no início do período de criação. Para o setor avícola, o surgimento de um novo patógeno, ou uma nova variante de um antigo patógeno, tem o potencial de se espalhar rapidamente e devastar rebanhos nacionais, como aconteceu em várias ocasiões com cepas de influenza aviária altamente patogênica (Alexander 2000, 2007 Velkers et al. 2006). De fato, alguns surtos de gripe aviária altamente patogênica resultaram na destruição de bandos inteiros de aves domésticas e o repovoamento completo foi exigido de uma empresa de criação internacional antes que a produção de aves pudesse ser retomada. Tal vulnerabilidade ilustra a importância das doenças infecciosas dos animais no contexto da segurança alimentar global.

Alguns dos patógenos considerados nesta série de análises apresentam um risco real ou real para uma séria escassez de alimentos em muitas partes do mundo. Na Europa, as recentes incursões do vírus da língua azul (BTV) e subsequentes surtos de doenças lembraram que o gado pode rapidamente ficar exposto à devastação de uma nova doença que se instala devido às mudanças nas condições. Em todo o norte da Europa, a BTV tornou-se uma nova ameaça muito recente para ovinos e bovinos e, em 2008, as taxas de mortalidade de ovinos infectados eram altas (mais de 10% em alguns países). Somente a introdução pelo Reino Unido de um plano nacional de vacinação contra a BT em 2008 evitou o estabelecimento e a disseminação da doença, e a alta suscetibilidade da maioria das raças europeias de ovinos à BTV significa que a vacinação deve continuar. Embora a propagação gradual da BTV para o norte a partir do norte da África e do sul do Mediterrâneo tenha sido observada por vários anos (Mellor et al. 2008), a introdução abrupta do BTV-8 no norte da Europa foi inesperada e mais um lembrete de que as doenças dos animais podem aparecer rapidamente e sem aviso aparente (Wilson & amp Mellor 2009). A encefalopatia espongiforme bovina no Reino Unido na década de 1980 é indiscutivelmente o melhor exemplo de uma doença nova e altamente significativa da pecuária emergente como consequência de uma mudança, neste caso nas práticas alimentares, com um profundo impacto no abastecimento e segurança alimentar e na confiança pública.

2. Doenças emergentes e reemergentes

Aumentos no surgimento ou reemergência de doenças infecciosas animais e humanas têm sido evidentes em muitas partes do mundo há vários anos (Weiss & amp McMichael 2004 Gibbs 2005 Woolhouse et al. 2005). Mais de 1600 patógenos humanos são descritos agora, uma média de três novas doenças é relatada aproximadamente a cada 2 anos e um novo organismo infectante é publicado a cada semana (http: /www.gideononline.com). Algumas doenças emergentes, como borreliose de Lyme, febre da arranhadura do gato (bartonelose), quinta doença (parvovírus B19), legionelose e criptosporidiose são na verdade muito mais antigas, mas os agentes causadores foram reconhecidos apenas recentemente de forma semelhante, várias condições não infecciosas presumidas, como úlcera péptica, sarcoma de Kaposi e câncer cervical são agora conhecidos por terem etiologias infecciosas. No entanto, não há dúvida do surgimento de muitas doenças genuinamente novas e, enquanto 60 por cento de todos os agentes infecciosos conhecidos são zoonóticos (Taylor et al. Jones 2001 et al. 2008), estima-se que aproximadamente 75 por cento dos ‘novos’ patógenos humanos relatados nos últimos 25 anos tenham se originado em animais e o risco de zoonoses deverá continuar a aumentar (King et al. 2006). Os vírus de RNA apresentam riscos zoonóticos particularmente altos porque podem surgir e se espalhar rapidamente e uma análise estatística recente de 146 vírus de gado indica que a capacidade de um vírus de se replicar no citoplasma (sem entrada nuclear) é o mais forte preditor de espécies cruzadas transmissão e capacidade de infectar humanos (Pulliam & amp Dushoff 2009).

No contexto de zoonoses responsáveis ​​por cerca de 60 por cento das introduções de novas doenças (Taylor et al. Jones 2001 et al. 2008 Jones & amp Thornton 2009), as ‘megacidades’ do mundo fornecem um foco óbvio de atenção, pois normalmente constituem ambientes de fusão para a mistura de doenças infecciosas humanas e animais e sua rápida disseminação potencial, tanto local quanto internacionalmente. Em 2000, havia 18 megacidades com população superior a 10 milhões de habitantes, em 2025 espera-se que só a Ásia tenha pelo menos 10 megacidades e em 2030 mais de dois bilhões de pessoas no mundo viverão em favelas associadas às cidades (http: / /en.wikipedia.org/wiki/Megacity). A Cidade do México, com uma população de cerca de 23 milhões de pessoas, foi o foco da fase inicial da propagação da gripe A / H1N1 em 2009 e Ma et al. (2009) in this issue describe the emergence of zoonoses in the context of China, where it is forecast that cities will contain a total population of 800 million people by 2020. The emergence of the severe acute respiratory syndrome (SARS) virus and its rapid international spread provides another recent example of the transmission of a new disease from a megacity. Fortunately, the outbreak of SARS was ‘owned’ by the countries involved subsequently and a series of fast-acting global campaigns by medical practitioners and others proved adequate to stop the disease from becoming established. However, many diseases, including livestock diseases, are regarded as seemingly intractable problems and if the affected areas of the world straddle political or economic boundaries, especially involving countries in different national, regional and economic groupings, a lack of ownership of the disease may more typically define the need for containment and control.

The rate of introduction of vector-borne pathogens to previously ‘free’ areas of the world is increasing (Jones et al. 2008). It is estimated that almost half of the world's population is infected by vector-borne pathogens (http://sedac.ciesin.columbia.edu) with the greatest impact on developing countries within tropical and subtropical areas. The impacts of climate change and global warming are becoming more obvious and the survival and spread of BTV into Northern Europe provides a disturbing example of how an ‘exotic’ vector-borne livestock pathogen can quickly become established within new geographical regions to present new and significant risks to livestock production. Since the arrival of BTV-8 in The Netherlands in 2006, bluetongue (BT) has spread widely throughout Northern Europe with around 57 000 holdings in Europe affected by BTV in 2007 (with tens of thousands of animals killed) and around 33 000 holdings were affected in 2008. Significantly during the past 3 years, more serotypes have been introduced very recently within Northern Europe (including BTV-1, BTV-11 and BTV-16) and, with BTV-1 circulating, it is now clear that ongoing and sustained vaccination campaigns will be necessary for several years if the disease of BT is not to cause further welfare problems and high rates of mortality in sheep.

Other livestock diseases are also moving geographically and include African Swine Fever (ASF), the cause of a very serious haemorrhagic fever of pigs, which leads to mortality rates close to 100 per cent. Rather typically for diseases that are now emerging as serious pathogens on a potentially far larger scale than hitherto (and somewhat neglected for scientific study), there is no vaccine against ASF virus (ASFV) and control has to rely on other approaches, such as slaughter of infected herds. ASF had been previously been confined mainly to sub-Saharan Africa, with continued spread to previously uninfected countries on that continent, but the introduction of ASFV into Georgia in 2007 and its subsequent spread from the Caucasus has introduced a new risk to pig production in Europe. In this issue, Costard et al. (2009) review the mechanisms by which ASFV is maintained within wildlife and domestic pig populations, how it can be transmitted, the broader risks for global spread of ASFV and how disease might be mitigated. Wild boars have the potential to distribute ASFV widely and they are also known as reservoirs for a number of other important diseases and their growing importance in transmission of zoonotic diseases is the specific theme of Meng et al. (2009) in this issue. The roles of wildlife in transmission are being identified with increasing clarity and for avian influenza wild waterfowl have been shown to be capable of widely distributing the virus. Iqbal et al. (2009) in this issue set the scene for their work on investigating whether different avian influenza viruses show variation in the degree of diversity from the consensus sequence of the virus as they replicated in different hosts by broadly reviewing the maintenance of highly pathogenic H5N1 viruses in different avian host species. They note the prevalence of the virus in waterfowl such as ducks and swans, but also a variety of other wild bird species, including sparrows, crows, magpies and birds of prey.

Other wildlife seen as increasingly important in the transmission of zoonotic pathogens includes the fruit bat, which is known to be a reservoir of internationally important zoonotic pathogens such as Hendra virus and Nipah virus. Greater risks to human health from wildlife pathogens appear to be inevitable as a consequence of increasing human contact with wildlife through greater access to, and disturbance of, wildlife habitats. Deforestation and the taking of land for livestock farming can lead to the habitats of wildlife being disturbed, and the spread of Nipah virus to pigs (and thence to humans) in 1998 in Malaysia is associated with the movement of fruit bats from their forest environment to cultivated orchards and pig farms, driven by fruiting failure of forest trees during El Nino-related drought as more land was sought for farming (Chua et al. 2002 Looi & Chua 2007).

In general, much less is known about infectious agents of wildlife, livestock and even companion animals than of humans, and there are several examples where enzootic viruses of animals (SARS coronavirus, hantaviruses, Ebola and Marburg viruses, Nipah virus, Hendra virus and human immunodeficiency viruses) were completely unknown until they switched hosts to cause disease in humans (Parrish et al. 2008). However, emerging infectious diseases (EIDs) and zoonoses are not solely due to viruses and a recent detailed study of 335 EID events in man and animals between 1940 and 2004 concluded that more than 50 per cent were due to bacteria or rickettsia, more than 10 per cent to protozoa, 6 per cent to fungi and 3 per cent to helminths (Jones et al. 2008). A major concern is that vector-borne diseases have increased dramatically over the last decade adding support to hypotheses that climate change drives emergence of diseases where arthropod vectors are sensitive to environmental changes. Tropical areas have seen the highest increases in EIDs, and while those caused by zoonoses emanating from wildlife are correlated with wildlife biodiversity, those caused by emergence of new drug resistant strains are correlated with agronomic factors such as antibiotic use and population density.

In the spring of 2009, a new influenza A (H1N1) virus emerged and spread rapidly throughout the world, and was declared a pandemic by the World Health Organisation on 11 June. Epidemiological data indicate that the outbreak in humans started in mid-February in Veracruz, Mexico (Fraser et al. 2009), the virus is related to swine influenza A (H1N1) viruses recently circulating in pigs in North America and in Europe/Asia and carries a mixture of genes from viruses circulating in these two geographical regions (Garten et al. 2009 Trifonov et al. 2009). Six gene segments are most similar to those of swine H1N2 influenza A viruses isolated from North America in the late 1990s, whereas two gene segments are related to those of Eurasian strains of the early 1990s. Evolutionary phylogenetic analysis suggests that it is likely that initial transmission to humans occurred several months before recognition of the outbreak and that it is possible that reassortment of swine lineages to generate the direct precursor of the pandemic strain may have occurred years ago (Smith et al. 2009). However, the virus has not been previously detected in any animal or human populations and definitive scientific evidence to support its origin directly in pigs is not yet confirmed (Irvine & Brown 2009). It has been established experimentally that the virus can infect and transmit between pigs (Brookes et al. 2009), and it is highly probable that natural transmissions between humans and pigs will become a feature of the pandemic, although a complete picture of the potential host species range of these viruses has not yet emerged and many questions relating to disease severity in susceptible hosts, transmission dynamics within and between hosts and probable risks of selection for increased virulence due to zoonotic transmission remain to be determined.

Maudlin et al. (2009) in this issue make the point that, unlike newly emerging zoonoses that attract the attention of the developed world, many endemic zoonoses are neglected by comparison and this ‘in turn artificially downgrades their importance in the eyes of administrators and funding agencies’. This is a problem familiar to most scientists working on endemic livestock pathogens per se and presents many risks to the broader relevant scientific activity, not least the prospect that important basic and underpinning research data, tools and reagents are not in place. A good example of endemic zoonoses that continues to cause divergent clinical disease is toxoplasmosis, caused by the ubiquitous apicomplexan protozoan Toxoplasma gondii, which has high prevalence in many parts of the world associated with consumption of tissue cysts in undercooked meat, or exposure to oocysts derived from cat faeces (Sibley et al. 2009, this issue). As well as causing congenital infections with severe clinical sequealae, T. gondii establishes chronic, persistent infection in humans with a lifelong risk of reactivation, often associated with immunosuppression. Ocular toxoplasmosis is on the increase in immunocompetent people throughout the world, with an estimated incidence of 2 per cent in the USA (up to five million patients) and a much higher incidence in southern Brasil (Holland 2003) where it has been shown recently that clinical disease is associated with the emergence of newly described divergent parasite genotypes (Khan et al. 2006).

The changing incidence of pathogens and patterns of diseases over time requires the scientific community to review, develop and use different sets of skills. For example, climate change and the increasing spread of vector-borne diseases has driven a need for more entomologists and vector biologists and the re-emergence of helminth infections globally will, as Robinson & Dalton (2009) note in this issue, increase the need for basic laboratory research on zoonotic helminths. As the diseases change, so will the professional skills set required.

3. Past successes and future prospects

Infectious diseases are remarkably difficult to eliminate and only smallpox virus has formally been eradicated. However, a highly significant veterinary achievement is the expectation that, by 2010, the disease rinderpest (the cause of cattle plague) will also have been eliminated from the planet. This prospect was facilitated by the launch in 1994 of a Global Rinderpest Eradication Programme (GREP) both to consolidate gains in rinderpest control and to move towards disease eradication. While the biology of the virus was permissive to control by vaccination, the GREP was ultimately successful because it implemented a highly effective international coordination mechanism to promote the initiative, confirm freedom from rinderpest in affected areas and to deliver technical guidance and the means to achieve the goals. Thus, the expected eradication of rinderpest represents a triumph for a holistic approach to control, which integrates vaccination, robust diagnostic practices and, crucially, the political wills of many countries.

Unfortunately, for the prospects of further eradication successes, most pathogens are characterized by phenotypes presenting different antigenic forms that are stable with time (antigenic diversity) or that show antigenic variation during the course of infection. The presence of multiple serotypes or variants of a pathogen is a major hurdle for long-term control by vaccination and it seems that more complete successes such as the eradication of smallpox virus and rinderpest virus are aspirational rather than realistic. However, good progress continues to be made on the control of several important livestock pathogens and mechanisms are now in place to bring together the critical scientific expertise and political will to succeed. For example, to provide tools to endemically affected countries to help with control of foot and mouth disease (FMD) virus and to improve methods to better manage and reduce risk of outbreaks in FMD-free countries, a Global Foot-and-Mouth Disease Research Alliance (GFRA) was established in 2003 to bring together the relevant animal health research organizations worldwide. Thus, the GRFA is aligned conceptually to the GREP and is spearheading work to understand more about key issues of the biology of FMD virus, such as predictions of the virulence and spread of FMD virus under different circumstances, immunological mechanisms of protection against disease and virus replication and how to generate longer-lasting protective immunity after vaccination, the drivers of virus evolution and ways to improve vaccine stability and generate protection to multiple serotypes. Initiatives such as GFRA will help to share the burden of controlling burdensome diseases because, as Paton et al. (2009) point out for FMD in this issue, if the potential for disease control becomes too large for individual nations to tackle, responsibility for control may be seen to belong to a third party. This type of political dimension is clearly a significant factor in the prospects of better control of some very important diseases and any inertia in implementing plans at national government levels will make it easier for pathogens to persist and spread further.

The ability to control livestock diseases effectively is sometimes problematic because of the ‘carrier state’ in which a pathogen persists in the host for extended periods. Stevens et al. (2009) in this issue report that the bacterium Salmonella enterica may develop a carrier state in the host after primary challenge and such carriers typically excrete high levels of bacteria during recovery from enteric or systemic disease, often in the absence of clinical signs. In some cases, the carrier state may exist for the lifetime of the host, for example, with bacterial species such as S. enterica serovar Dublin.

FMD is also characterized by a carrier state in which FMD virus locates rapidly to, and is maintained in, the light zone of germinal centres (Juleff et al. 2009) and it remains a fundamental problem to be overcome before more effective control measures can be put in place. The tropism of pathogens and why some organisms translocate from one site of development to another remains generally poorly understood. Stevens et al. (2009), this issue, report an emerging theme among pathogens associated with enteric fevers, such as S. enterica serovar Typhi, Brucella spp. and enteropathogenic Yersinia spp.: they use ‘stealth strategies’ to evade detection by the innate immune system of the host and thus any control by the host at the level of mucosal surfaces.

In summary, considerable challenges are presented by livestock and zoonotic pathogens to the health and well being of animals and man. For some critically important diseases, the first line of defence will be the deployment of state-of-the art approaches to diagnosis and surveillance to provide a network of global intelligence on their spread and an assessment of risk presented. Combined with this, the delivery of effective vaccine strategies for the control of major pathogens of livestock will be especially testing and a continuum of new and better vaccines able to deliver more long-lasting and durable protective immunity and to be effective against multiple strains or variants will be essential.


Discussão

Wild animals were implicated as a source of disease spillover to humans for the vast majority of zoonotic viruses, further substantiating the concept that the diversity of wildlife on our planet has provided a rich pool of viruses, a fraction of which have successfully adapted to infect humans. Our findings indicate that high viral host plasticity is an important trait that is predictive of pandemic potential of viruses in the zoonotic pool, not only because wide host range was common among viruses that have spilled over from animals to humans, but also because this trait was associated with increased human-to-human transmission and spread on a global scale. Reporting bias must be considered in the interpretation of any association based on data reported in the literature and the relationship between human-to-human transmissibility and host plasticity could be biased by increased research effort for viruses that have been shown to be transmissible among humans. However our analyses identified a strong linear relationship between host plasticity and likelihood of human-to-human transmissibility and we estimate zoonotic viruses found in 10 host orders are 12 times more likely to be human-to-human transmissible than zoonotic viruses found in only one animal host order. Human-to-human transmission of viruses with high host plasticity is consistent with the hypothesis that evolutionary selection for viruses with greater ability to adapt rapidly to new hosts co-selects for viruses capable of effective intraspecies transmission in the new host. Evolutionary selection of viruses capable of infecting a wide range of hosts has been a key hypothesis underpinning disease emergence theory 7,21 and we provide evidence for the importance of viral host plasticity as a synergistic trait aiding mechanisms of disease transmission, particularly at the high-risk human-animal interfaces reported here.

Human practices facilitating heightened contact between taxonomically diverse animal hosts has likely facilitated selection of viruses with high host plasticity and sharing of zoonotic diseases. Zoonotic viruses reported in domestic animals had a significantly wider host range than viruses not shared by domesticate species. Increased research effort targeting diseases in domesticated species could bias data towards this finding, but we also detected increased host range among viruses transmitted by wildlife kept in similarly confined circumstances. Increased host plasticity among viruses shared by domestic animals supports the concept that the breeding and keeping of taxonomically diverse domesticated species in regular close contact with people for centuries has enabled evolutionary adaptive selection for mutation-prone RNA viruses capable of cross-species transmission 2 . For the many viruses shared by wildlife and domestic animals, domesticated species play a critical role in facilitating direct contact with people, as well as amplification of disease transmission in intensive animal production facilities.

Our finding of significantly higher host plasticity among viruses transmitted by direct contact with wildlife kept as pets or in zoos and sanctuaries provides additional evidence to support the premise that confining taxonomically diverse species in close proximity selects for transmission of adaptable viruses with high host plasticity, even among wildlife. Diverse species of wild animals that are confined in zoos, sanctuaries, kept as pets and sold at markets are also subject to circumstances that facilitate cross-species virus transmission via intimate contact, particularly for zoonotic viruses already adapted to transmission among domesticated animals. Vectorborne transmission similarly enables opportunities for effective contact across diverse animal hosts, which is consistent with our finding of higher host plasticity among vectorborne viruses. Through this mechanism, vector-borne transmission has facilitated emergence of animal diseases in humans, particularly those from wildlife, and, for viruses with generalist vectors, this transmission route is an effective method for interspecific dispersal 6 .

Here we provide an epidemiologic picture of the animal-human transmission networks likely to perpetuate future disease emergence and our findings add to previous efforts to guide global health research geographically 3 . In addition to an emphasis on vector control, the myriad of other high-risk interfaces with human activities that have facilitated animal-to-human viral spillover should be a focus for education and interventions directed at disease prevention. More in depth investigation of the epidemiology of zoonoses at high risk human-animal interfaces is needed to assess risk of viral disease emergence and direct global, as well as local, disease prevention and control. Risk for a new human pandemic is likely highest at the high-risk interfaces facilitating disease threats in the past. Unfortunately, wild animal hosts and high-risk interfaces facilitating spillover of zoonotic viruses, particularly beyond their first emergence, remains vastly under-reported. Adequate data on circumstances at the point of disease spillover are lacking for many viruses because animal involvement in zoonotic disease exposure is very difficult to ascertain and this information is often not linked to diagnoses in published reports. Global animal disease data are largely incomplete due to inadequate livestock and wildlife health surveillance worldwide. Resulting ascertainment biases are especially problematic for spillover events that do not involve professions likely to self-report, as is likely the case for veterinarians, researchers and scientists working at laboratory facilities. Detailed patient histories that elucidate activities precipitating animal exposure will greatly assist in completing the epidemiologic picture underlying the emergence of many zoonotic viruses. This, together with heightened surveillance to gather data on human practices enabling contact with animals in settings with diverse host assemblages, particularly at high-risk interfaces under-reported to date, will direct us towards critical control points for disease control and behavior change interventions aimed at prevention.


Factors in the Emergence or Re-emergence of Infectious Diseases

There are many factors involved in the emergence of new infectious diseases or the re-emergence of “old” infectious diseases. Some result from natural processes such as the evolution of pathogens over time, but many are a result of human behavior and practices. Consider how the interaction between the human population and our environment has changed, especially in the last century. Factors that have contributed to these changes are population growth, migration from rural areas to cities, international air travel, poverty, wars, and destructive ecological changes due to economic development and land use.

For an emerging disease to become established at least two events have to occur – (1) the infectious agent has to be introduced into a vulnerable population and (2) the agent has to have the ability to spread readily from person-to-person and cause disease. The infection also has to be able to sustain itself within the population, that is more and more people continue to become infected.

Many emerging diseases arise when infectious agents in animals are passed to humans (referred to as zoonoses). As the human population expands in number and into new geographical regions, the possibility that humans will come into close contact with animal species that are potential hosts of an infectious agent increases. When that factor is combined with increases in human density and mobility, it is easy to see that this combination poses a serious threat to human health.

Climate change is increasingly becoming a concern as a factor in the emergence of infectious diseases. As Earth's climate warms and habitats are altered, diseases can spread into new geographic areas. For example, warming temperatures allow mosquitoes - and the diseases they transmit - to expand their range into regions where they previously have not been found.

A factor that is especially important in the re-emergence of diseases is antimicrobial resistance - the acquired resistance of pathogens to antimicrobial medications such as antibiotics. Bacteria, viruses, and other microorganisms can change over time and develop a resistance to the drugs used to treat diseases caused by the pathogens. Therefore, drugs that were effective in the past are no longer useful in controlling disease.

Another factor that can cause a disease to re-emerge is a decline in vaccine coverage, so that even when a safe and effective vaccine exists, a growing number of people choose not to become vaccinated. This has been a particular problem with the measles vaccine. Measles, a highly contagious and serious infection that was eliminated from the U.S. in 2000 and from the Western Hemisphere in 2016, has returned in certain areas due to an increase in the number of people opting to take nonmedical vaccine exemptions for reasons of personal and philosophical belief. This has been driven by an anti-vaccine movement that was founded largely on an invalid and discredited study that claimed a link between a vaccine against measles and autism. As a result of the decline in vaccine coverage, measles cases are highest by far this decade with more than 1,000 cases of measles reported in the U.S. in the first half of 2019.


Control of zoonoses in emergency situations: lessons learned during recent outbreaks (gaps and weaknesses of current zoonoses control programmes)

In emergency situations, domestic animals and wildlife are, like people, exposed to infectious diseases and environmental contaminants in the air, soil, water and food. They can suffer from acute and/or chronic diseases from such exposure. Often animals serve as disease reservoirs or early warning systems for the community in regard to the spread of zoonotic diseases. Over 100 years of experience have shown that animal and human health are closely related. During the past few years, emergent disease episodes have increased nearly all have involved zoonotic agents. As there is no way to predict when or where the next important new zoonotic pathogen will emerge or what its ultimate importance might be, investigation at the first sign of emergence of a new zoonotic disease is particularly important. Today, in many emerging situations, different activities involving zoonotic disease control are at risk because of failed investigative infrastructures or financial constraints. Considering that zoonotic diseases have their own characteristics, their prevention and control require unique strategies, based more on fundamental and applied research than on traditional approaches. Such strategies require cooperation and coordination between animal and public health sectors and the involvement of other disciplines and experts such as epidemiologists, entomologists, environmentalists and climatologists. Lessons learned from the avian influenza pandemic threat, the Crimean-Congo haemorrhagic fever and rabies outbreaks are presented and the gaps and weakness of current control programmes are discussed.


NH and RK: conceptualization and preparing the first draft manuscript. NH, RK, and PR-O: methodology and literature review. PR-O, RK, AYO, LBA, LE, MJT, DY-M, RA, NK, LM, JR, TDM, DLH, AZ, and LM-B: writing review and editing. NH, PR-O, RK, and LM-B: address the comments of reviewers and editors. All authors contributed to the article and approved the submitted version.

Os autores declaram que a pesquisa foi realizada na ausência de quaisquer relações comerciais ou financeiras que pudessem ser interpretadas como um potencial conflito de interesses.


Introdução

Bats are the only flying placental mammals that present all around the world except in Arctic, Antarctica and a few oceanic islands. They are the second largest order of mammals that evolved from one of the oldest fossil, Icaronycteris, during Eocene period (50 million years ago) and diverged into 925 known species which constitute 20% of > 4800 mammalian species [29]. Although the bats attribute advantages in the diverse ecosystem as pest controller (insectivorous bats) and pollinators (frugivorous bats) the worrisome fact is they act as natural reservoirs for a large number of emerging as well as re-emerging pathogens that other animals and humans can contract. Moreover they gained a bad reputation in classical literatures, in which bats are associated with evils- Lucifer, darkness, Dracula- blood fed vampires and as omens and in modern scientific society they were obligatorily dangerous, as evolved as a super-mammal for harboring many of the newly identified deadly diseases without any signs and lesions. Recent database on bat viruses from 69 countries worldwide comprises more than 4100 bat-associated animal viruses belonging to 23 viridae detected in 196 bat species [6]. Recently reported 43% of the emerging and reemerging pathogens included in bioterrorism list as category A, B, C were recognized in different bat species. The emergence of bat borne zoonotic viruses significantly arise a global public health impact.

Many of the emerging and reemerging viruses are formidable foes for the physicians putting them into confusion due to their mutagenic nature. Best example is the recent report of Zika virus in India, which doesn’t cause any developmental mutagenicity in children compared to the outbreak in Brazil in 2015. In Asia and Pacific regions, bats were demonstrated as natural reservoirs for a large number of this types of emerging as well as re-emerging pathogens such as SARS, Ebola, Marburg, Nipha, Hendra, Tioman, Menangle, Australian bat lyssa virus, Rabies and many encephalitis causing viruses in humans and animals [2]. Sub Saharan Africa, where people hunt bats as bush meat is the biggest hot spot for viral spill over from bats to humans and other mammals. Southeast Asia is also been considered as another danger zone. A change in agent, host and environment is responsible for the emergence and re emergence of various diseases. From bats the pathogen get transmitted to humans via intermediate hosts like horses(hendra) and pigs(nipah) and different species of animals get infected by consumption of partially eaten fruits of bats and the chewed out materials of bats after extracting the juice. Studies suggest bats can travel a long distance (2000–3000 km) which also develops issues of introducing new disease to the place unknown earlier. Phylogenetic analysis suggests a co evolutionary relationship between viruses and the existing bats [18]. All these facts arose international scientific attention for the study on bats and bat associated viruses and it suggests that a series of events happened to precipitate the emergence of the viruses which were ancient and circulating in the bats for a long time.

Recent applications of conventional PCR/RT PCR, metagenomics and next-generation sequencing (NGS) technologies revealed the complexity of the bat virome, which may impact upon its reservoir capacity and consequently affect vector–reservoir host interactions. Several studies showed bats as an important reservoirs for a number of RNA viruses (including, lyssa, corona, paramyxo, filo and astro viruses) and DNA viruses (including, parvo, circo, herpes and adeno) [3]. Variation in the incidence and diversity of viruses in bats suggests that some species of bats are reservoir host and some others are incidental hosts [36]. The bat virome in frugivorous bats are less compared to the insectivorous bats [57]. More than 200 viruses were reported in bats wherein most are RNA viruses. Out of 60 viruses found to be associated with bats, 59 were RNA viruses due to high degree of mutations and recombination [28, 56]. The first report of a transmission of a viral disease from bats to humans was a rabies virus (RABV) belonging to the Lyssa virus genus [5]. Rio Bravo virus was the first non rabies virus to be recognized as originating from bats in 1960s [35]. Majority of viruses identified in bats were belonging to flavi virus group including West Nile virus and Kyasanur forest disease virus [39] and the application of metagenomics helped to identify Picorna viruses in bats.

Since a large number of different types of virus were identified in bats it is better to understand the spectrum and characteristics of viruses that bats carry. It may help to prevent and control potential emerging bat-borne diseases. Further as bats are acknowledged for emerging zoonoses, identification and characterization of novel viruses from bats is needed. Unlike other animals the detailed information regarding bat anatomy, ecology, importance in ecosystem and their ability to act as reservoirs for a large number of viruses which are potentially harmful for humans and animals have to be studied. Moreover, knowledge regarding the antibody and cytokine synthesis in bats, pathogenicity and the pathology associated with infections are lagging. Some of important pathogenic RNA viruses identified in bats so far with emphasis on Nipha virus transmission and few more bat borne viruses are discussed below.


Infectious diseases—past, present, and future

In 1962 Sir McFarland Burnett stated, ‘By the end of the Second World War it was possible to say that almost all of the major practical problems of dealing with infectious disease had been solved.’ At that time, his statement was logical. Control and prevention measures had decreased the incidence of many infectious diseases, and with the ability to continue to identify new antibiotics, to handle new problems, and the ongoing development of appropriate vaccines, his statement appeared to be appropriate.

In the US, similar feelings were expressed and funding for infectious disease fellowships began to decline with federal resources being directed elsewhere.

The history of the world is intertwined with the impact that infectious diseases have had on populations. Evidence of smallpox has been found in 3000-year-old Egyptian mummies. Egyptian papyrus paintings depict infectious diseases such as poliomyelitis. Hippocrates wrote about the spread of disease by means of airs, water, and places, and made an association between climate, diet, and living conditions. Investigators described miasmas as the source of infections. Fracastoro discussed the germ theory in the 1500s and three routes of contagion were proposed—direct contact, fomites, and contagion from a distance (airborne). Epidemics of leprosy, plague, syphilis, smallpox, cholera, yellow fever, typhoid fever, and other infectious diseases were the norm.

The development of the microscope by Leeuwenhoek in the 1600s allowed scientists to visualize micro-organisms for the first time. The 1800s brought knowledge of the cultivation and identification of micro-organisms. Vaccines were developed and used which introduced specific methods to our storehouse of measures for control and prevention. Pasteurization was another important contribution to disease control. An appreciation of the environment and its relationship to infectious diseases resulted in implementation of broad control measures such as community sanitation, personal hygiene, and public health education. The importance of nutrition was appreciated for its impact on infectious diseases.

The 20th century brought chemotherapy and antibiotics into our infectious disease armamentarium. Greater dependency upon vaccination programmes and health education became important allies in our efforts at reducing the occurrence of infectious disease. So Sir McFarland’s statement was not an off hand remark.

But we are now aware that emerging and re-emerging infections have become a significant worldwide problem. In 1991, the Institute of Medicine of the National Research Council in the US appointed a 19-member multidisciplinary expert committee to study the emergence of microbial threats to health. Their report published in 1992 was entitled, ‘Emerging Infections —Microbial Threats to Health in the United States’ but the concepts that they discussed certainly have worldwide application. 1 They concluded that six categories of factors could explain the emergence or re-emergence of infectious diseases. These factors are: Human demographics and behaviour Technology and industry Economic development and land use International travel and commerce Microbial adaptation and change and Breakdown of public health measures.

There have been other groupings of causative factors proposed related to re-emerging infections and in some instances we do not yet have a clue as to how new agents have appeared in animal and human populations. The problem of emerging infections is well exemplified by the many examples of new and emerging infectious diseases that have impacted upon localized populations and/or geographical areas over the past several decades. Human immunodeficiency virus (HIV)/AIDS, first identified in 1981, portrays the significant impact that an infectious disease can have on the world. Presently HIV/AIDS is the fourth leading cause of death in the world and it remains the leading cause of death in Africa. The economic havoc it has created worldwide is frightening and its impact upon all peoples will remain embedded on mankind for decades. More geographically localized, but still creating worldwide concern, have been the haemorrhagic fevers, Nipah virus, and monkeypox. And more recently sudden acute respiratory syndrome (SARS) exemplifies how the occurrence of a new and dangerous infectious disease can monopolize governmental activities, cause fear and hysteria, have a significant impact on the economy throughout the world and on the freedom of movement of people.

We are bold in our attempts to control infectious diseases. We have eradicated one disease (smallpox) and two other diseases are in the final stages of eradication (poliomyelitis and dracunculiasis). These eradication programmes demonstrate how international collaboration and co-operation can significantly benefit the world. However, our goals must be realistic, that is, initiation of an eradication programme must be limited to the few diseases for which this is a valid goal. Control and prevention should be our main emphasis as we plan our ongoing commitment in our approach to infectious diseases.

In this issue of the International Journal of Epidemiology, a number of articles are included that exemplify the continuing problems with infectious diseases. Modelling has become an important ally in our attempts to project future occurrence of infectious diseases and can have a significant impact on our distribution of resources for purposes of control and prevention. Murray et al. studied behavioural changes among intravenous drug users in Australia as to the occurrence of HIV and hepatitis C virus (HCV) and, using a mathematical model, have made projections as to what the future prevalence of these two diseases will be. 2 Law and colleagues modelled HCV incidence in Australia, being concerned about the impact of hepatitis C infection on the development of chronic liver disease and increased mortality. 3 These two papers demonstrate the relationships between an infectious agent and chronic disease and the authors discuss their concern about the burden that these infections will have on future populations.

Pappalardo and colleagues are concerned about the relationship between pregnant women simultaneously infected with HIV and HCV and the impact upon the newborn infant. 4 Accurate evaluation of this risk has been hampered by small numbers in individual observational investigations. They conducted a meta-analysis and included 10 studies in their investigations. In developing larger groupings of cases for analysis they have concluded that infants born to HIV co-infected mothers increases the risk of HCV infection in these infants.

de los Angeles and colleagues conducted an investigation of seroprevalence of HIV in men who have sex with men in Argentina in order to determine the risk factors related to HIV infection. 5 Their analyses indicate that age, employment status, previous sexually transmitted disease history, and an HIV positive partner were all risk factors. The outcome of their investigations should impact upon the direction of HIV control and prevention activities.

Lagarde and colleagues have reported on their investigations of HIV in West Africa, pointing out the differences in the epidemiology of this infection from other parts of Africa. 6 They describe the relationship of mobility to the spread into rural areas, with rural migrants temporarily located in urban areas becoming infected and carrying HIV back to the rural areas. This is not a new finding but emphasizes the importance of instituting prevention measures, including health education, that can play a significant role in curbing this form of transmission.

Todd and colleagues looked at the use of randomized clinical trials to evaluate control and prevention measures for HIV infection. 7 They looked at homogenicity, and the number and size of the communities, and concluded that the power of community-randomized trials can be improved by selecting homogeneous communities or stratifying the communities prior to randomization.

Pezzotti and colleagues were interested in developing a more accurate estimate of the prevalence of HIV infection than could be ascertained from a single data source. 8 They cross-linked prevalence data from four sources and by applying capture– recapture methodology conclude that these methods can improve the accuracy of estimates of the prevalence of HIV infection.

Inigo and colleagues were concerned about improving the knowledge of the timing of transmission of tuberculosis (TB) in populations. 9 By comparing the molecular analysis of Mycobacterium tuberculosis organisms and conventional epidemiological information and using the capture–recapture method of analysis they were able to develop a better estimate of the timing of transmission of TB. This technology improves our ability to define the parameters of the spread of TB, which can have an impact upon implementing control and prevention measures.

Hussain and colleagues investigated the prevalence of TB in prisoners in a province in Pakistan. 10 By use of skin tests and sputum smears they were able to define the extent of infection among the prisoners (prevalence of 48%) and determine the significance risk factors associated with infection. They recommend the following measures in order to control and prevent this problem: routine screening of prisoners on entry, using sputum smear and skin tests for diagnosis of active or latent TB respectively, clinical or prophylactic treatment as appropriate, reduction of overcrowding, education, and public health surveillance of long-term prisoners.

Lago and colleagues studied the detection of polioviruses in wastewater following a poliomyelitis immunization campaign in Cuba. 11 Their concern emanated from recent epidemics of poliovirus caused by the vaccine-derived virus and whether this virus could continue to circulate after ‘eradication’ of the wild virus. As a supplement to acute flaccid paralysis surveillance, the sampling of wastewaters may be an important ancillary method of surveillance. Their investigations reveal that virus detection from wastewater using PCR (polymerase chain reaction) was as sensitive for detection of poliovirus as the standard cell culture and neutralization methods. Poliovirus was identified in fecal specimens from children through the seventh week following vaccination and the same poliovirus was identified in wastewater up to 15 weeks after vaccination. Though this methodology needs to be evaluated for its sensitivity, it adds to our ability to evaluate the eradication of poliovirus from communities.

Cooper and Bird investigated the projected incidence of variant Creutzfeldt-Jakob disease (vCJD) associated with dietary exposure to bovine spongiform encephalopathy (BSE) in the UK for two birth cohorts (1942–1969 and post-1969). 12 They concluded that there is a greater risk of developing vCJD in the time period 2001–2005 for the post-1969 birth cohort than for the earlier cohort. However, very few onsets of vCJD are predicted to occur in the post-1969 birth cohort after 2010, whereas almost half of the onsets of vCJD are predicted to occur up to 2010 in the 1940–1969 birth cohort. The use of simulation models is well demonstrated in this paper and does allow for considering projections of the occurrence of this disease.

The events of the last several decades demonstrate that our infectious disease guard cannot be reduced. We are making progress in controlling and preventing infectious diseases but we must not become complacent. The infectious disease papers in this edition of the Journal amply portray the continuing impact that infectious disease has on the world. They also demonstrate how new research can be important in defining new methods of control and prevention.

As we focus on the problems of emerging and re-emerging infectious diseases, we must not underplay other diseases and health conditions that also significantly impact on all of us. With finite limits on our resources for disease control and prevention, we must learn how to better use these resources. Better planning, more attention to training, improved efficiency, and strengthening the collaboration and co-operation between countries will help in our efforts to reduce the burden of disease.


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