Seroprevalence Rate and Molecular Characterization of Cystic Echinococcosis in Khartoum State, Central Sudan

Abstract

Abstract Background: Hydatid disease or cystic echinococcosis (CE) is caused by the larval stages of the cestode parasite Echinococcus granulosus. The disease is of major public health and veterinary importance. The objectives of this study were to estimate the prevalence of seropositivity and molecular characterization of hydatid cysts isolates collected from human clinical samples and the risk factors associated with the disease among humans in Khartoum State, Central Sudan. Methods: Across-sectional study was conducted between October 2016 and 2019. A total of 512 randomly selected consenting participants from three localities were included in the current investigation. An in-house enzyme-linked immunosorbent assay was used to detect immunoglobulin G antibodies to E. granulosus. Theχ2 test and logistic regression analysis were used to determine the risk factors associated with CE seropositivity. Molecular genotyping of hydatid cyst was also performed. DNA was extracted from protoscolices and the germinal layer of each cyst was subsequently amplified by PCR targeting the mitochondrial NADH dehydrogenase subunit 1 (NADH-1) gene. The amplified PCR products were purified and subjected to direct sequencing for subsequent construction of phylogenetic tree. Results: A seroprevalence of 3.9% (20/512) was recorded among humans in Khartoum State, Central Sudan. Locality {odds ratio (OR) 10.61, confidence interval (CI) 1.29 to 87.89, p=0.029}, and contact with dogs (OR 6.62, CI 2.57 to 17.64, p=0.001) were recorded as potential risk factors for seropositivity to CE in the study area. The identity of the PCR products was confirmed as NADH1 nucleotide sequences. The phylogenetic tree revealed the presence of Echinococcus canadenesis genotype 6 (G6) in all cysts (100%). Conclusion: The seroprevalence of CE (3.9%) is high among humans in Khartoum State, Central Sudan. According to the results of the molecular genotyping, it can be concluded that the majority of cases of human hydatidosis in Sudan are caused by genotype 6 (G6) camel strain of E. granulosus, which indicates the camel-dog cycle in the studied area.

الخلاصة خلفية: يحدث مرض الاكياس العدارية او داء المشوكات الكيسي بسبب المراحل اليرقية لطفيل الديدان الخيطية. (Echinococcus granulosus) لهذا المرض اهمية كبيرة للصحة العامة والبيطرية. وهي من اهم الامراض ذات الاهمية الصحية العامة في السودان. هدفت هذه الدراسة الي تقدير مدي انتشار الايجابية المصلية والتوصيف الجزيئي لعزلات(Echinococcus granulosus) التي تم جمعها من العينات السريرية البشرية وعوامل الخطر المرتبطة بالمرض بين البشر في ولاية الخرطوم، وسط السودان. الطرق: أجريت دراسة مقطعية بين اكتوبر/تشرين الاول 2016- 2019. تم تضمين ما مجموعه 512 مشاركا تم اختيارهم عشوائيا من ثلاث مناطق في الدراسة الحالية. تم استخدام مقايسة الممتز المناعي الداخلي المرتبط بالانزيم ((ELISA للكشف عن الاجسام المضادة للجلوبيولين المناعيG ل Echinococcus granulosus) . تم استخدام اختبار كاي مربع ((χ2 وتحديد الانحدار اللوجستي (LOGESTIC REGRETION) لتحديد عوامل الخطر المرتبطة بالاجابية المصلية للمرض. ايضا تم اجراء التنميط الجيني للاكياس العدارية. تم استخلاص الحمض النووي من البروتوسكولات وتم تضخيم الطبقة الجرثومية لكل كيس لاحقا عن طريق تفاعل البليميراز المتسلسل ((PCR الذي يستهدف الوحدة الفرعية واحد (NADH-1) للميتوكوندريا . تم تنقية منتجات ال (PCR) المضخمة و تعريضها للتسلسل المباشر للبناء اللاحق لشجرة التطور . النتائج: تم تسجيل معدل الانتشار المصلي بنسبة 3.9 % (512/20) بين البشر في ولاية الخرطوم ، وسط السودان. تم تسجيل الموقع الجغرافي(نسبة الأرجحية 10.61, فاصل الثقة 11.29 الي 81.89) والاتصال بالكلاب (نسبة الأرجحية 6.62, فاصل الثقة 2.57 الي 17.64) كعوامل خطر محتملة للايجابية المصلية الي CE في منطقة الدراسة. تم تأكيد هوية منتجات PCR علي انها متواليات نيوكليوتيدات NADH-1 باستخدام اداة البحث عن المحاذاة المحلية الاساسية (BLAST) ل NCBI المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية، Bethesda MD,). كما كشفت شجرة النشؤ والتطور عن وجود النمط الجيني 6 (G6) من Echinococcus canadensis في جميع عينات الكياس العدارية (100%). الخلاصة: تبين ان معدل الانتشار المصلي لمرض الاكياس العدارية مرتفع (3.9%) بين البشر في ولاية الخرطوم، وسط السودان. يعد الرصد المحسن ضروريا لتحسين استراتيجيات المكافحة والوقاية من مرض الاكياس العداريةباعتباره مرضا حيوانيا مهملا بين السكان في منطقة الدراسة في وسط السودان. بناء علي نتائج التنميط الجيني الجزيئي ، يمكن الاستنتاج ان غالبية حالات اصابة البشر بداء الكياس العدارية في السودان ناتجة عن سلالة الابل من النمط الجيني 6 (G6) مما يدل علي تاكيد حصول دورة الكلب والجمل في منتطقة الدراسة.