Departamentul de Ecosisteme și Sănătate Publică, Facultatea de Medicină Veterinară, Universitatea din Calgary, 3280 Hospital Drive NW, Calgary, AB, T2N 4Z6, Canada, Departamentul de Științe Biologice, Universitatea din Calgary, 2500 University Drive NW, Calgary, AB, T2N 1N4, Canada

informează

Departamentul de Ecosisteme și Sănătate Publică, Facultatea de Medicină Veterinară, Universitatea din Calgary, 3280 Hospital Drive NW, Calgary, AB, T2N 4Z6, Canada, Departamentul de Științe Biologice, Universitatea din Calgary, 2500 University Drive NW, Calgary, AB, T2N 1N4, Canada

Departamentul de Științe Biologice de Afiliere, Universitatea din Calgary, 2500 University Drive NW, Calgary, AB, T2N 1N4, Canada

Departamentul de Afiliere pentru Ecosisteme și Sănătate Publică, Facultatea de Medicină Veterinară, Universitatea din Calgary, 3280 Hospital Drive NW, Calgary, AB, T2N 4Z6, Canada

  • Stefano Liccioli,
  • Carly Bialowas,
  • Kathreen E. Ruckstuhl,
  • Alessandro Massolo

Cifre

Abstract

Citare: Liccioli S, Bialowas C, Ruckstuhl KE, Massolo A (2015) Ecologia hrănirii informează epidemiologia paraziților: selecția prăzilor modifică rata de întâlnire cu Echinococcus multilocularis în coioții urbani. PLoS ONE 10 (3): e0121646. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0121646

Editor academic: Ulrike Gertrud Munderloh, Universitatea din Minnesota, STATELE UNITE

Primit: 18 octombrie 2014; Admis: 29 ianuarie 2015; Publicat: 13 martie 2015

Disponibilitatea datelor: Următoarele date sunt disponibile de la Figshare: Dieta generală pentru coiot (http://dx.doi.org/10.6084/m9.figshare.1309944); și elemente mici nedigerate de mamifere (http://dx.doi.org/10.6084/m9.figshare.1309943).

Finanțarea: Această lucrare a fost susținută de următoarele fonduri: Institutele Canadiene de Cercetare în Sănătate (RT #: 736488; http://www.cihr-irsc.gc.ca/e/193.html), Institutul pentru Sănătate Publică (RT #: 10002391; http://obrieniph.ucalgary.ca/) și Calgary Parks (RT: 10001048; http://www.calgary.ca/CSPS/Parks/Pages/home.aspx). SL a fost sprijinit de burse de la Universitatea din Calgary, Departamentul de Ecosisteme și Sănătate Publică (Universitatea din Calgary) și Alberta Innovates Health Solutions (RT #: 10006087; http://www.aihealthsolutions.ca/). Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Introducere

Ecologia hrănirii speciilor sălbatice este investigată în mod tradițional pentru a evalua relațiile prădător-pradă și selectivitatea dietetică [1-3], cerințele de habitat [1-3], cauzele declinului [4] și conflictele legate de om [5], cu scopul general de a identifică politicile de conservare și informează strategiile de gestionare. Mult mai rar, ecologia hrănirii animalelor este analizată pentru a arunca o lumină asupra transmiterii acelor paraziți care depind de relația prădător-pradă dintre gazdele definitive și intermediare [6].

Dintre paraziții cu transmitere trofică, Echinococcus multilocularis oferă un sistem interesant și complex care poate arunca lumina asupra proceselor ecologice și epidemiologice importante. Acest cestod parazit este larg distribuit în emisfera nordică [7] și infectează în principal canidele sălbatice, cum ar fi vulpile (Vulpes spp.) Și coioții (Canis latrans) ca gazde definitive, și mai mult de 40 de specii de mamifere mici (în principal Arvicolidae, Cricetidae și Muridae, [8]) ca gazde intermediare [9]. Important, parazitul este agentul cauzal al echinococozei alveolare la om, considerat în prezent printre cele mai grave boli zoonotice din emisfera nordică (rata mortalității cazului> 90% dacă nu este tratată [8]). De obicei, infecțiile la om urmează ingestiei accidentale de ouă de paraziți prin sol și/sau alimente contaminate sau prin contactul cu câinii infectați [10]. În ciuda ciclului de viață în primul rând silvatic, E. multilocularis poate circula și se poate menține în habitatele urbane [8, 10]: aici, având în vedere riscul ridicat de transmitere zoonotică, înțelegerea ecologiei paraziților devine crucială pentru prevenirea bolilor și gestionarea riscurilor.

În regiunea nord-centrală a Americii de Nord (13 state americane și cele patru provincii canadiene de vest [11-13]), șoareci de luncă (Microtus pennsylvanicus) și șoareci de cerb (Peromyscus maniculatus) sunt abundenți în întreaga gamă de paraziți și sunt considerați în mod tradițional cele mai importante gazde intermediare [8, 14]. Mai mult, competența șoimului cu spate roșu sudic (Myodes gapperi) pentru E. multilocularis a fost demonstrată recent [8], iar distribuția geografică a speciei [15] sugerează că această gazdă ar putea fi relevantă pentru transmiterea parazitului în Canada. Cu toate acestea, prevalența locală a paraziților numai la mamiferele mici nu poate ilumina transmisia E. multilocularis decât dacă este combinată cu informații despre selecția prăzii gazdei definitive [16].

Mai multe studii au explorat ecologia hrănirii coioților în zonele naturale [17], suburbane [18-20] și urbane [21]. Deși relevanța mamiferelor mici în dieta coiotului a fost documentată pe scară largă [22, 23], nici o cercetare nu a explorat vreodată în mod specific ecologia hrănirii acestui prădător oportunist în raport cu transmiterea E. multilocularis. Un astfel de studiu este deosebit de relevant în habitatele urbane nord-americane, unde coioții pot fi responsabili de menținerea ciclului de viață silvatic urban al acestui parazit [19, 21-24]. În special, datele disponibile pentru Calgary (AB, Canada) ar sugera că coioții sunt mult mai abundenți decât vulpile roșii în limitele orașului și, astfel, pot acționa ca principală gazdă locală definitivă sălbatică [13]. Până în prezent, studiile asupra dietei coiotului în habitatele urbane au vizat în principal investigarea utilizării surselor de hrană asociate omului și informarea gestionării conflictului coiot-om [25], în timp ce aspectele ecologiei bolii sunt încă neexplorate.

Aici, am investigat rolul ecologiei definitive a hrănirii gazdei asupra transmiterii E. multilocularis în habitatele urbane, folosind coioți ca specii focale. Mai exact, ne-am propus să i) evaluăm variațiile sezoniere ale infecției cu E. multilocularis la coioți în raport cu dieta lor; ii) determina impactul consumului selectiv de coiot al prăzilor de mamifere mici asupra transmiterii E. multilocularis; și iii) evaluează modul în care aceste procese afectează transmiterea paraziților prin modificări ale ratei de întâlnire a coioților cu E. multilocularis.

Material si metode

Declarație etică

Mamiferele mici au fost capturate pe câmp cu capcane letale (Woodstream Museum Special Traps). Dacă este necesar, animalele au fost eutanasiate prin luxația cervicală de către operatori instruiți. Protocolul privind utilizarea animalelor a fost aprobat de Comitetul pentru îngrijirea animalelor al Facultății de Medicină Veterinară, Universitatea din Calgary (numărul protocolului: AC12–0037). Permisul de teren a fost acordat de către City of Calgary și guvernul Alberta (parcuri provinciale).

Zona de studiu și colectarea probelor

Studiul a fost realizat în următoarele cinci parcuri și zone naturale din orașul Calgary (51 ° 5′N, 114 ° 5′W), Alberta, Canada: Nose Hill Park (NHP), Bowmont (BM), Weaselhead Natural Environment Areas (WSH), Southland Lowlands (SL) și Fish Creek Provincial Park (FCPP) (pentru detalii și hartă, vezi [23, 26]). Tipurile de habitate disponibile în Calgary sunt reprezentate în principal de pajiști, deși două râuri majore, mai multe pârâuri și corpuri de apă oferă o cantitate mare de habitat riveran, adesea cuprins în parcurile orașului, ariile naturale și terenurile de golf [13].

Între iunie 2012 și iunie 2013, fecalele de coiot au fost colectate pe un program de eșantionare de zece zile, urmând metodologiile și protocoalele descrise anterior [27]. După colectare, fecalele au fost cântărite și depozitate la -80 ° C timp de 72 de ore pentru a inactiva Echinococcus spp. ouă [13, 28] și protejează operatorii de expunerea potențială. Probele au fost apoi depozitate la -20 ° C până la analiză.

În cele din urmă, rata de întâlnire sezonieră (medie, 95% CI) a coioților cu E. multilocularis a fost estimată ca unde N IHPreyi este numărul total de pradă ingerate din i speciile gazdă intermediare, iar pIHi este prevalența parazitului (medie, 95% CI ) la i specii gazdă intermediare, așa cum s-a observat în zona de studiu în aceeași perioadă de timp [15, 45, 46]. În detaliu, prevalența E. multilocularis (IC 95%) la gazdele intermediare a fost luată în considerare după cum urmează. Volei de luncă: vară (0-0,007), toamnă (0,009-0,017), iarnă (0,034-0,06), primăvară (0-0,027); șoareci de căprioară: vară (0,009-0,017), toamnă (0-0,005), iarnă (0,031-0,062), primăvară (0-0,026); căprioară cu spate roșu sudic: vară (0-0,028), toamnă (0,021-0,043), iarnă (0-0,5) [13]. Întrucât prevalența mușchiilor cu spate roșu sudică nu era cunoscută pentru primăvară, specia nu a fost luată în considerare la estimarea ratei de întâlnire cu parazitul în acel sezon specific.

analize statistice

Rezultate

Dieta coiot

Un total de 251 probe fecale de coiot au fost colectate în cele cinci situri (NHP, n = 37; BM, n = 71; WSH, n = 51; SL, n = 38; FCPP, n = 54) și supuse analizei dietei. Dintre animale vertebrate, mamiferele mici au avut cea mai mare frecvență de apariție per scat în total (57,1%) și în fiecare sezon, urmate de iepuri de câmp (20,3%), căprioare (17,5%), Sciuridae (15,1%) și păsări (14,3%). Rămășițele de vulpe roșie au fost găsite în fecalele de coiot în timpul verii și primăverii, cu o frecvență totală de apariție de 4,7%. Alte specii care au fost detectate la mai puțin de 5% din fecalele coiotului au inclus șobolan, porcupin, pisică și câine domestic (Tabelul 1). Resturile de bovine și mofete au fost identificate într-o singură ocazie (Tabelul 1. Frecvența apariției per scat (Scat) și frecvența apariției per articol (Apare) de produse alimentare întâlnite în fecalele de coiot colectate în orașul Calgary, AB, între iunie 2012 și Iunie 2013.

N indică dimensiunea eșantionului (numărul de fecale analizate).

Mamiferele mici, iepurii și căprioarele au reprezentat prăzile cheie ale coioților, reprezentând în general 30% din totalul produselor alimentare (interval: 23,6%, vară - 44,7%, iarnă) (Tabelul 1). Frecvența apariției per scat a mamiferelor mici a variat în funcție de anotimpuri (X 2 = 8.290; df = 3; p = 0.039), cu un maxim vara (65,1%) și un minim iarna (39,4%), deși nu există diferențe între anotimpuri au fost detectate odată ce pragul de eroare de tip I a fost corectat pentru a ține cont de comparații multiple (corecția lui Bonferroni, α '(0,05; 6) = 0,0083). S-a observat o tendință opusă pentru cerbi, pentru care frecvența apariției per scat a variat și în funcție de anotimpuri (X 2 Exact = 16.224; df = 3; p = 0.001), atingând vârful în timpul iernii (36,4%) și cel minim primăvara (4,7%) (iarnă vs. primăvară, X 2 Exact = 16.540; df = 1; toate celelalte comparații nu sunt semnificative). Apariția iepurelui a arătat o tendință sezonieră similară (X 2 Exact = 11.263; df = 3; p = 0.009), cu cea mai mică frecvență observată vara (11,6%) și cea mai mare primăvara (32,8%) (vara vs. primăvara, X 2 Exact = 10,044; df = 1; p = 0,002; toate celelalte comparații, p> 0,0083).

Vegetația (25,6%) și fructele (16,7%) au fost componente relevante ale dietei cu coiot în ceea ce privește frecvența apariției pe articol (Tabelul 1), deși vegetația a fost adesea prezentă doar în cantități mici (46,5% din cazurile cu ≤ 10% volum ).

Asamblare de mamifere mici și abundență relativă

Un total de 971 de mamifere mici au fost capturate pe parcursul a 30.200 de capcane-nopți, pentru o rată de captare globală de 5,61%, atunci când au fost luate în considerare ratele de capcană. Specii de mamifere mici au inclus șobolani de pajiște (n = 267), șampani cu spate roșu sudic (n = 71), șoareci de cerb (n = 305), șoareci de sărituri vestici (n = 32) și șorci (n = 296). Abundența relativă (rata efectivă de captare, în%) a mamiferelor mici a variat între specii (testul Kruskal-Wallis, X 2 = 70,583; df = 3; p 0,005) s-a observat între abundența relativă a campanilor, șoarecilor de cerb și șopârlelor, ca precum și între șoimul cu spatele roșu sudic și mouse-ul săritor vestic (toate celelalte comparații, p 2 Exact = 50.880, df = 1, p 2 Exact = 63.428, df = 1, p 2 Exact = 38.661, df = 1, p 2 Exact = 75.604, df = 1, p 2 Exact = 80.969, df = 1, p Fig 1. Variații sezoniere ale consumului de specii de mamifere mici de către coioți, exprimate ca procentul de scats care conțin un anumit produs alimentar (adică, frecvența apariție per scat), în cinci situri din orașul Calgary, AB, Canada, între iunie 2012 și iunie 2013.

Comparativ cu disponibilitatea lor relativă, speciile de campoleni au fost consumate în mod semnificativ mai mult decât era de așteptat (campă de luncă, X 2 Exact = 65.288, df = 1, p 2 Exact = 71.301, df = 1, p 2 Exact = 82.390, df = 1, p 2 Exact = 161.512, df = 1, p 2 Exact = 64.099, df = 1, p 2 Exact = 11.745, df = 1, p 2 Exact = 47.685, df = 1, p 2 Exact = 5.527, df = 1, p = 0,023). Shrews au fost selectate negativ în fiecare sezon (vară, X 2 Exact = 27.748, df = 1, p 2 Exact = 36.515, df = 1, p 2 Exact = 25.686, df = 1, p 2 Exact = 75.892, df = 1, p 2 Exact = 32,897, df = 1, p Tabelul 2. Hrănirea selectivă a coioților la speciile de mamifere mici din orașul Calgary, AB, Canada, între iunie 2012 și iunie 2013.

Pe baza ratei de defecație aplicată în acest studiu, am estimat o medie de 116,7 ± 24,2 mamifere mici consumate pe coiot individual pe sezonul de 3 luni, variind de la un maxim de 178,7 în primăvară la un minim de 70,6 în timpul iernii. Majoritatea mamiferelor mici predate erau specii competente pentru E. multilocularis, rezultând o medie de 101,7 ± 19,8 gazde intermediare ingerate pe sezon și variind de la un maxim de 157,3 în primăvară la un minim de 70,6 în timpul iernii (Tabelul 3).