science >> Wetenschap >  >> Biologie

Veldonderzoek heeft tot doel de verspreiding van door teken overgedragen ziekten in het Midwesten te vertragen

UC-student Madisen Kimbrel bereidt een teek voor op onderzoek in het biologielab van professor Joshua Benoit. Krediet:Jay Yocis/UC Creative Services

Teken zijn vervelende kleine overlevenden, zelfs dinosauriërs overleven omdat ze bestand zijn tegen droogte, verdraag koude en ga maanden zonder een maaltijd.

Ze dragen een groot aantal ziekten bij zich die ze verspreiden door hun van weerhaken voorziene mond in je te steken als een griezelige olieboortoren. Ze zijn moeilijk te verwijderen en nog moeilijker te doden.

Kruipt je huid al?

Onderzoekers van de Universiteit van Cincinnati onderzoeken de afweer van de teek, op zoek naar manieren om door teken overgedragen ziekten zoals de ziekte van Lyme te voorkomen.

Biologiestudenten en professoren aan het McMicken College of Arts and Sciences van de UC bestuderen de verspreiding van teken in het zuidwesten van Ohio, de ziekten die ze dragen en hun vermogen om de winters in het Midwesten te doorstaan. Het verbeteren van ons begrip van deze ineenkrimpende parasieten kan wandelaars helpen, hondenuitlaters en natuurliefhebbers blijven gezond.

"Er zijn nog zoveel dingen die we niet weten over teken, " zei UC-assistent-professor Joshua Benoit, wie het onderzoek begeleidt. "Ze staan ​​bekend om het overbrengen van nog meer ziekten dan muggen."

Vier soorten zijn te vinden in het zuidwesten van Ohio. Ze hebben de vorm van een watermeloenzaadje, maar kunnen in grootte variëren van een maanzaadje tot de kop van een punaise, met acht poten en een harde, beschermende schil. Honger naar een maaltijd, ze klimmen naar het puntje van een grasspriet of takje en zwaaien met hun extra lange, haak-getipte voorpoten in de lucht, een gedrag genaamd "zoeken, "tot een konijn, herten of mensen strijken voorbij. Ze kunnen koolstofdioxide detecteren van hun toekomstige gastheer, zodat ze klaar zijn om bont - of denim - te grijpen als ze de kans krijgen.

Teken hebben woeste monddelen met weerhaken, zoals ratels waarmee ze diep in de huid kunnen doordringen en ingebed kunnen blijven terwijl ze zich voeden met het bloed van de gastheer. Ze brengen ziekten over via hun speeksel in de vorm van spirocheten, kurkentrekkervormige bacteriën die door de bloedbaan van de gastheer wervelen.

Studenten van de afdeling Biologische Wetenschappen van de UC verzamelen regelmatig teken in parken in de provincies Hamilton en Butler. Teken zijn duur om in een laboratorium te kweken. Ze hebben een levende gastheer nodig, zoals een muis of konijn. Dus voor sommige onderzoeken UC koopt teken van een laboratorium aan de Oklahoma State University.

Surveillanceonderzoek begint bij UC's Center for Field Studies ten noordwesten van Cincinnati naast Miami Whitewater Forest. Het veldstation is de thuisbasis van andere UC-onderzoeksprojecten die de natuurlijke wereld onderzoeken, van inheemse vogels tot vlinders.

Op een recente ochtend, UC postdoctoraal fellow Andrew Rosendale en studenten Alicia Fieler, Benjamin Davies en Madisen Kimbrel sleepten vlaggen van fleece over struiken en weiden vol zomerbloemen om teken te verzamelen voor hun studie.

Davies, 19, van West Chester, Ohio, en afgestudeerd aan de Lakota West High School, vond teken aanvankelijk weerzinwekkend om dezelfde redenen als iedereen. De biologielaboratoria van UC bestuderen ook kakkerlakken en muggen.

"Onder die drie soorten, teken waren de beste keuze, " zei hij. "En werken op het veldstation is een goede manier om naar buiten te gaan en de natuur te ervaren."

Fier, 21, afgestudeerd aan de Oak Hills High School in Cincinnati, wil verpleegkundig specialist worden. Ze heeft tot nu toe bijgedragen aan drie gepubliceerde onderzoekspapers over teken. Het veldwerk bij UC geeft haar waardevolle ervaring, zowel binnen als buiten het lab, ze zei.

"Ik heb zoveel geleerd - laboratoriumtechnieken en zelfs eenvoudige dingen zoals veiligheidsprotocollen en basislaboratoriumprocedures, hoe u tests uitvoert en alle gegevens samenbrengt, "zei ze. "Het hebben van deze achtergrond in de wetenschap zal me ook helpen met toekomstig onderzoek."

kimbrel, 20, een biologie-majoor uit Monroe, Ohio, zei dat het bestuderen van een onderwerp met mogelijke medische implicaties een goede onderzoekspas is, omdat ze een carrière in de geneeskunde wil nastreven.

"Het is geweldig omdat je kunt nemen wat je in de klas hebt geleerd en het in de echte wereld kunt toepassen, " ze zei.

UC biologiestudenten draperen stoffen vlaggen over hoog gras om teken te verzamelen voor studie. Krediet:Jay Yocis/UC Creative Services

Terug in het biologielab van professor Benoit, de leerlingen meten de niveaus van lipiden, eiwitten en glycogeen in de tekenmonsters. Een hoger vetgehalte is een indicatie van goede tekenvoeding. En ze kunnen identificeren welke ziekten, indien van toepassing, de teken dragen.

Zodra de tekeneieren uitkomen, de babyparasieten zoeken in elk van hun volgende drie levenscycli een bloedmaaltijd:larven, nimf en volwassen.

"Ze kunnen de ziekte in elk stadium van hun leven overdragen als ze besmet raken. Het is hier veel gebruikelijker om door een volwassene te worden gebeten. Maar ze kunnen de ziekte ook als larve of nimf oppikken, " UC's Rosendale zei.

En ze leven tot zes jaar.

Rosendale, co-auteur van talrijke studies over teken, zei dat het doel van het onderzoek is om manieren te vinden om de verspreiding van ziekten te vertragen of te stoppen.

"We willen betere manieren vinden om ze te doden door de mechanismen van resistentie van teken tegen pesticiden te bestuderen, " hij zei.

Fossiel bewijs suggereert dat teken 90 miljoen jaar geleden werden gevoed met dinosaurussen en andere Krijtwezens. Vandaag, teken krijgen Lyme en andere ziekten van dieren zoals muizen die dienen als reservoir voor de bacteriën.

"Teken dragen talloze ziekten bij zich. Er worden voortdurend nieuwe ontdekt, ' zei Benoït.

Naast Lyme, Van teken in veel staten in het Midwesten en Noordoosten is bekend dat ze ziekten overdragen zoals anaplasmose, ehrlichiosis en Rocky Mountain Spotted Fever. De beet van enkele eenzame sterteken in Kentucky en Indiana is in verband gebracht met een immuunrespons die ervoor zorgt dat sommige mensen allergisch worden voor rood vlees, een aandoening die alfa-gal wordt genoemd.

"Het is een bizarre aandoening. Mensen praten erover, maar het is relatief zeldzaam, " hij zei.

Artsen moeten waakzaam zijn voor door teken overgedragen ziekten, zelfs die welke in dit gebied niet vaak worden waargenomen, zei Dr. Carl J. Fichtenbaum, een specialist in infectieziekten aan het University of Cincinnati Medical Center en het Cincinnati Veterans Affairs Medical Center.

"Lyme is hier ongewoon. We zien elk jaar een handvol gevallen, "zei hij. "Iemand gaat naar Cape Cod voor vakantie en wordt gebeten door een teek en komt terug met een infectie."

Typisch, patiënten met Lyme klagen over griepachtige symptomen:hoofdpijn, koorts en pijnlijke gewrichten of spieren, hij zei.

"Ze kunnen de kenmerkende uitslag rond de beet krijgen, maar dat gebeurt niet bij iedereen, " hij zei.

In tegenstelling tot muggen, die virussen zoals West Nile of Zika in hun beet overbrengen, teken brengen bacteriën over als ze ons bijten, aldus Fichtenbaum.

"Bij door teken overgedragen ziekten, we hebben geen immuniteit tegen bacteriële infecties. We kunnen keer op keer besmet raken. Ons lichaam kan het niet afweren, " hij zei.

Een eenvoudige antibioticakuur geneest de meeste door teken overgedragen ziekten. Fichtenbaum zei dat surveillance-inspanningen, zoals het lopende onderzoek van UC, van onschatbare waarde zijn om artsen te helpen begrijpen hoe waarschijnlijk het is dat patiënten ziekten oplopen door lokale teken.

UC biologiestudenten bestuderen hoe teken de zomerdroogte en noordelijke winters kunnen overleven. Een teek in een reageerbuis. Krediet:Jay Yocis/UC Creative Services

"Ik vind het geweldig om de populatie dieren en insecten te testen om zoönose te begrijpen, ziekte overgedragen door levende dieren, "zei hij. "Het is altijd goed als we bijhouden wat er is, zodat we de mogelijkheden kennen."

Tot nu toe is Lyme niet gevonden in de teken die Benoit's team lokaal heeft verzameld. Maar een soort, de hondenteek, is een bekende drager van Rocky Mountain Spotted Fever, die hoofdpijn en koorts veroorzaakt en, soms dagen later, een gevlekte uitslag. Het komt veel voor in de Midwest en de Mid-Atlantische staten.

Onbehandeld gelaten, Door teken overgedragen ziekten kunnen een cascade van problemen veroorzaken, van gehoorverlies tot neurologische complicaties.

De ziekte van Lyme treft veel meer mensen in de Verenigde Staten dan welke ziekteverwekker dan ook die door muggen in de Verenigde Staten wordt gedragen.

Ongeveer 30, Jaarlijks worden er 000 gevallen van de ziekte van Lyme gemeld aan de Centers for Disease Control and Prevention. De ziekte werd in 2015 waargenomen bij patiënten in 40 staten. Maar dit omvat niet alle gediagnosticeerde gevallen - of de vele vermoedelijke gevallen die elk jaar niet gediagnosticeerd worden, aldus het agentschap. Een onderzoek van de CDC uit 2015 gebruikte tussen 2005 en 2010 claims van medische verzekeringen om te schatten dat 329, In de Verenigde Staten krijgen elk jaar duizend mensen Lyme.

"De overgrote meerderheid van het onderzoek naar door teken overgedragen ziekten is waar de ziekte van Lyme voorkomt - in het noordoosten en het midden van het middenwesten, UC's Rosendale zei. "Het heeft niet veel aandacht gekregen in Ohio omdat de ziekte van Lyme historisch niet zo vaak is geweest. We hadden hier geen zwartbenige teek. Maar de laatste tijd zien we steeds meer van die soort en dus wordt de ziekte van Lyme een steeds groter probleem."

Iedereen die een teek van een broekspijp heeft geplukt, weet dat ze stoer zijn. Maar UC-onderzoek toont aan hoe sterk ze zijn.

Een UC-studie gepubliceerd in 2016 door het tijdschrift Teken en door teken overgedragen ziekten suggereert dat teken weinig moeite hebben om een ​​typische winter in Ohio te overleven. Benoït, Rosendale en hun co-auteurs van studenten onderzochten de koudetolerantie van de Amerikaanse hondenteek door ze bloot te stellen aan temperaturen zo koud als -9 graden Fahrenheit. Ze stelden vast dat geen enkele teken langer dan twee uur bij die temperatuur overleefde. Maar teken waren bestand tegen temperaturen net boven 0 graden en de meeste overleefden temperaturen in de jaren 20 gedurende minstens twee weken.

Dezelfde groep was co-auteur van een andere studie in de Tijdschrift voor Experimentele Biologie die ontdekte dat teken lange periodes van droogte konden weerstaan, blijvende uitdroging, zelfs als ze tot 18 weken zonder voedsel zitten.

Sommige tekensoorten lijken hun verspreidingsgebied uit te breiden, wat betekent dat de ziekten die ze bij zich dragen een opkomend probleem kunnen zijn, zei Rosendale.

"We verwachten meer gerapporteerde gevallen van de ziekte van Lyme te zien, " voegde hij eraan toe. "Warmere temperaturen en mildere winters zorgen ervoor dat ze kunnen overleven. We zien een verandering in de bevolkingsverdeling en ook in aantallen."

Lokale parken besteden veel aandacht aan het UC-onderzoek. Als onderdeel van de vergunning UC stemde ermee in haar surveillancebevindingen te delen.

"Het is een probleem voor de volksgezondheid. We willen weten wat we in onze parken hebben - of er ziekten aanwezig zijn en hoe mensen zichzelf kunnen beschermen, " zei Zurijanne Carter, specialist in natuurlijke hulpbronnen voor de Great Parks of Hamilton County.

De parkwijk krijgt af en toe telefoontjes van bewoners die zich zorgen maken over ziekte na het vinden van een teek, ze zei.

"Het onderzoek dat UC doet, zou een grote bijdrage leveren om meer te weten te komen over teken in Ohio, "Zei Carter. "Het is vergelijkbaar onderzoek naar de manier waarop we door muggen overgedragen ziekten controleren."

Benoit heeft onderzoek gepubliceerd over een verscheidenheid aan parasieten, inclusief tseetseevliegen. Hij reisde dit jaar naar Antarctica om een ​​ander soort geleedpotige te bestuderen, mijten.

Maar ook daar blijven teken, in een van de meest vijandige en afgelegen delen van de planeet. Ze leven van - wat nog meer? - pinguïns.