Emergence of dengue and Zika virus: Travellers as sentinels for global epidemics

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-3915-3
Title: Emergence of dengue and Zika virus: Travellers as sentinels for global epidemics
Author: Korhonen, Essi
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Medicine, Medicum, Department of Virology
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Dengue virus (DENV) serotypes 1-4 are mosquito-borne flaviviruses that are increasingly being diagnosed from travellers returning from subtropical and tropical regions. At present, 50-100 cases of dengue are diagnosed annually in Finland. A mosquito-borne flavivirus, Zika virus (ZIKV), was considered to be a relatively harmless virus found in Africa and Asia with low case numbers and mild disease associations. Since 2013, however, ZIKV has emerged and swept across Polynesia, the Americas and the Caribbean, causing massive outbreaks with new severe complications becoming apparent. Amongst these new complications, neurological symptoms have been observed in adults and, alarmingly, congenital infections resulting in severe developmental disorders, including microcephaly. Due to environmental changes and globalisation, the distribution areas of vectors of DENV and ZIKV have spread towards north, which emphasises the risk of introduction of new MBVs to new areas. This thesis aimed to explore the best possible practices in dengue and Zika diagnostics by studying the available methods of choice, their combinations and different sample materials collected from Finnish traveller patients at different phases of the illness. Additionally, this thesis includes studies exploring the molecular epidemiology of DENV and ZIKV and detailed characterization of a congenital ZIKV infection patient case. The detection kinetics of DENV NS1 antigen and RNA was explored from serum, urine and saliva samples. It was observed that NS1 antigen was detectable from the sera of travellers for notably longer periods than reported for populations living in endemic areas. Urine and saliva were demonstrated to be potential sample materials for DENV diagnostics. Urine, in particular, provides new opportunities for molecular diagnostics of DENV as the time window for detection of viral RNA is notably later during the infection when compared to serum samples. It was observed that also ZIKV RNA detection was successful from urine whereas the serum sample taken at the same time point remained negative. Nowadays, urine is considered to be a suitable sample material in diagnostics. By studying traveller patients, the DENV strain responsible for the Madeiran outbreak in 2012 was identified as DENV-1, most likely of South American origin. The characterization of a virus from a Finnish traveller revealed the circulation of ZIKV in the Maldives for the first time. This case was followed by a few additional traveller cases identified elsewhere. Subsequently, the local authorities conducted surveillance studies and confirmed local transmission of ZIKV by detecting the virus from local mosquitoes. Study in this thesis was among the first reports to provide concrete evidence for the causality between ZIKV infection in a pregnant woman and malformations of central nervous system in the foetus. In this study the virus was isolated from the brain tissue of the foetus. The mother’s viremia was noticed to be prolonged, an observation that later studies have confirmed to be a common phenomenon. Mother’s viremia was detectable weeks before the abnormalities in brain development were visible. The evidence provided by the studies herein, along with other recently published data, have shown that there is a need to update the diagnostic guidelines.Flaviviruksiin kuuluvia, hyttysten levittämiä dengue- ja zikaviruksia esiintyy tropiikin ja subtropiikin alueilla. Denguevirusinfektio vaihtelee oireiltaan lievästä kuumetaudista henkeä uhkaaviin tautimuotoihin. Denguevirusten aiheuttamia kuumetauteja diagnosoidaan enenevissä määrin matkailijoilla, jotka vierailevat virukselle endeemisillä alueilla. Suomalaisilla matkailijoilla todetaan noin 50–100 lievää denguetapausta vuosittain. Dengueviruksille sukua olevan zikaviruksen luultiin aikaisemmin olevan merkityksetön, Afrikassa ja Aasiassa satunnaisia lieväoireisia infektioita aiheuttanut virus. Vuodesta 2013 lähtien zikavirus kuitenkin yllättäen levisi räjähdysmäisesti Polynesian kautta Etelä- ja Väli-Amerikkaan sekä Karibialle, aiheuttaen massiivisen epidemian. Tässä yhteydessä zikavirusinfektioon liitettiin uusia oireita kuten vakavia sikiön kehityshäiriöitä – muun muassa mikrokefaliaa. Myös aikuisilla potilailla raportoitiin vakavia neurologisia oireita. Oireiden perusteella dengue-ja zikavirusten aiheuttamia tauteja on mahdotonta erottaa muista kuumetaudeista, ja niiden toteamiseksi tarvitaan yleensä useita erilaisia laboratoriotestejä. Näiden luotettavuus varsinkin taudin alkuvaiheessa on ollut epäselvää. Tämän väitöskirjatyön tavoitteina oli kehittää dengue- ja zikavirusten diagnostiikkaa tutkimalla ja vertaamalla eri menetelmiä ja niiden yhdistelmiä, sekä kokeilla erilaisten näytemateriaalien soveltuvuutta potilasnäytteiden taudinmääritykseen. Työhön kerättiin näytteitä suomalaisilta matkailijoilta taudin eri vaiheissa. Väitöstyössä selvitettiin potilasnäytteiden avulla myös dengue- ja zikavirusten molekyyliepidemiologiaa tutkimalla sairastumisia aiheuttaneita flaviviruksia geneettisellä tasolla. Perinteisen näytemateriaalin, potilaan verestä peräisin olevan seeruminäytteen rinnalla tutkittiin sylki- ja virtsanäytteiden käyttöä diagnostisena näytemateriaalina. Virtsanäytteen havaittiin soveltuvan erityisen hyvin sekä dengue-että zikaviruksen perimän osoittamiseen, sillä virtsanäytteestä viruksen perimän osoittaminen on mahdollista pidempään kuin perinteisestä seeruminäytteestä. Tutkimuksessa havaittiin, että denguevirusproteiinia (NS1) löytyi ajallisesti pidempään matkailijoiden seerumista kuin mitä aikaisemmin oli raportoitu maailmalla ei-matkailijapotilaista. Sairaalahoidon tarve ja kesto oli lievissä tautitapauksissa yhteydessä havaittuun virusmäärään, kuten aikaisemmin oli havaittu vakavien tautimuotojen kohdalla. Suomalaisten matkailijanäytteiden avulla oli mahdollista osoittaa, että Madeiralla vuonna 2012 puhjenneen paikallisen dengue-epidemian oli aiheuttanut DENV-1 virus, jonka todennäköinen alkuperä oli Etelä-Amerikassa. Lisäksi epäillyn dengueinfektion tarkempi selvitys suomalaispotilaasta vuonna 2015 paljasti ensi kertaa zikaviruksen esiintymisen Malediiveilla. Tämän tapauksen jälkeen Malediivien viranomaiset ryhtyivät toimenpiteisiin, ja osoittivat zikavirusta paikallisista hyttysistä. Tähän väitöskirjatyöhön sisältyvä tutkimus oli ensimmäisten joukossa tuottamassa todistusaineistoa äidin zikavirusinfektion ja sikiön keskushermoston kehityshäiriöiden välillä. Tulokset osoittivat, että virus oli osoitettavissa äidin verestä jo viikkoja ennen kuin kuvantamismenetelmillä voitiin havaita sikiössä kehityshäiriöitä. Tässä väitöskirjatyössä tuotettu tieto on yhdessä muiden tutkimusten kanssa tarkentanut diagnostisia suosituksia liittyen sekä testityypin että näytemateriaalin valintaan dengue- ja zikavirusinfektioissa. Väitöstutkimus toi myös uutta tietoa dengue- ja zikavirusten esiintymisestä uusilla alueilla.
URI: URN:ISBN:978-951-51-3915-3
http://hdl.handle.net/10138/228970
Date: 2017-12-15
Subject:
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Emergenc.pdf 1.240Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record