Acta Médica Costarricense

The challenges of rickettsial diagnosis, research, and awareness in Latin America

Los retos para establecer el diagnóstico de una enfermedad rickettsial específica, desarrollar un programa de investigación clínica o científica que se base en métodos eficaces de laboratorio, y promulgar la conciencia y el conocimiento de las rickettsiosis entre los médicos de atención primaria y los organismos de salud pública son hechos sustanciales. El logro de estas metas es una misión mancomunada. En esta mini revisión se presentan los principales desafíos en estos aspectos y se proponen algunos métodos para superarlos.

The challenges to establish the diagnosis of a specific rickettsial disease, to develop a clinical or scientific research program that relies upon effective laboratory methods, and to promulgate awareness and knowledge of rickettsial diseases among primary care physicians and public health agencies are substantial. Achieving these goals is our mission. This minireview delineates the challenges and proposes some approaches to surmount them.

Rickettsial diseases: ¿a public health problem in Latin America?

Para que una enfermedad sea considerada un problema de salud pública, los parámetros epidemiológicos son magnitud, vulnerabilidad y trascendencia. Si se considera sólo magnitud y vulnerabilidad basadas en la incidencia de las enfermedades rickettsiales en América Latina y en la ausencia de una vacuna efectiva contra esta clase de enfermedades, se puede decir que las enfermedades rickettsiales no son una prioridad ni un problema de salud pública. Sin embargo, si se investigan otros parámetros epidemiológicos se puede tener otra visión acerca de estas enfermedades. El objetivo de este trabajo es analizar mediante un estudio histórico retrospectivo, los factores de riego epidemiológicos en las enfermedades rickettsiales, para confirmar nuestra hipótesis sobre su relevancia en salud pública.

The epidemiologic parameters for a disease to be considered a public health problem are magnitude, vulnerability and transcendence. If you consider only magnitude and vulnerability based on incidence of rickettsial diseases in Latin America and in the absence of an effective vaccine against these kind of diseases, you can say that rickettsial diseases are not priority and are not a public health problem. If you investigate other epidemiologic parameters we can have another vision about the rickettsial diseases. The objective of this paper is to analyze the epidemiologic risk factors in rickettsial diseases by an historic retrospective in Latin America, to confirm our hypothesis of the public health relevance of rickettsial diseases.

Rickettsia felis: an emerging pathogen in Latin America

El primer caso humano infectado con Rickettsia felis fue descrito en un paciente diagnosticado con tifus murino en Estados Unidos en 1994. Los reportes acerca de la presencia de R. felis se han incrementado en los últimos años y ya se ha reportado en la mayoría de los países de América Latina. Los síntomas y signos de la enfermedad causada por R. felis son inespecíficos y es importante que cada país lo incluya en el diagnóstico diferencial con respecto a otras enfermedades que tienen las mismas manifestaciones clínicas.

The first human case of Rickettsia felis was described in 1994, in a patient diagnosed with murine typhus in the United States. Reports about the presence of R. felis have increased in the last years, and it has been reported in most countries of Latin America. Signs and symptoms of disease caused by R. felis are unspecific, and it is important for each country to include it in the differential diagnosis with other diseases that show the same clinical manifestations.

Perspectives on the laboratory diagnosis of rickettsial diseases in the 21^st century

Es necesario contar con métodos de laboratorio muy eficientes y específicos para poder distinguir las rickettiosis de otras enfermedades infecciosas y diferenciar con exactitud unas rickettsias de otras. Las categorías más importantes de métodos utilizados para diagnóstico de rickettsias son: Visualización directa por histología o tinciones inmunohistoquímicas, serología, cultivo y métodos moleculares, cada una de ellas posee sus fortalezas y debilidades. La presente revisión discute algunas de estas ventajas y desventajas inherentes a cada método y cómo estas técnicas pueden evolucionar colectivamente en el futuro. Históricamente, muchas enfermedades rickettsiales han sido pobremente estudiadas, generalmente porque estos patógenos se consideran difíciles de cultivar, difíciles de teñir y peligrosos de propagar en el laboratorio. Progresando hacia el siglo 21, un mayor uso de estos métodos de diagnóstico, especialmente en países tropicales y en vías de desarrollo podría beneficiar un reconocimiento global de las rickettsiosis y el impacto que estas tienen en un enorme segmento de la población mundial. Es cada vez más importante para los ricketsiólogos contemporáneos abstenerse de utilizar los métodos clásicos tales como cultivo, serología y hasta la visualización directa con la evolución de métodos moleculares más rápidos y sofisticados. Se pueden obtener resultados extraordinarios cuando se utilizan múltiples técnicas de manera concomitante.

Robust laboratory methods are necessary to distinguish rickettsioses from other infectious diseases and to accurately distinguish one rickettsiosis from another. The major categories of diagnostic techniques used for rickettsioses, i.e., direct visualization by histological or immunohistochemical stains, serology, culture, and molecular techniques, each have unique strengths and weaknesses. This review discusses some of the advantages and disadvantages inherent to each method and how these techniques might evolve collectively in the future. Many rickettsial diseases have been historically understudied, often because the pathogens were considered difficult to grow, difficult to stain, and dangerous to propagate. As we progress into the 21st century, the broader use of diagnostic assays, particularly in many tropical and developing countries, will better leverage the global recognition of rickettsioses, and the impact that these infections have on enormous segments of the world population. It will be increasingly important for contemporary rickettsiologists to refrain from replacing entirely classical methods such as culture, serology, or even direct visualization with more rapidly evolving and increasingly sophisticated molecular techniques. Extraordinary results can be achieved when multiple techniques are used in tandem.

Rickettsiosis in Costa Rica

La Fiebre de las Montañas Rocosas causada por Rickettsia rickettsii es una enfermedad reportada en Costa Rica desde 1977 con casos en humanos, originalmente provenientes de zonas endémicas del bosque tropical húmedo; sin embargo, recientemente se han confirmado casos en habitantes de la meseta central, de zonas urbanas en San José. Por otra parte, se han detectado anticuerpos contra Rickettsia sp. en animales silvestres y en perros domésticos, además se demostró presencia de la bacteria en sus ectoparásitos. Todos estos estudios confirman la importancia de esta zoonosis en el país y demuestran la necesidad de alertar a profesionales y autoridades nacionales en salud para que estén atentos a posibles casos de esta enfermedad que puede ser letal sino se trata a tiempo.

Rocky Mountain spotted fever caused by Rickettsia rickettsii was first reported in Costa Rica in human cases since 1977, the first cases from endemic areas of humid tropical forests and recently reported human cases in the urban areas of San José. Also, positive serology as well as presence of the bacteria in ectoparasites of wild and domestic animals has been demonstrated. All these scientific results confirm the importance of this zoonosis in the country and demonstrate the urgency to alert public health professionals and political authorities to be aware of possible cases of this disease which can be lethal if not treated on time.

Human Ehrlichiosis and Anaplasmosis in America

Se realiza una descripción de los agentes de Ehrlichia y Anaplasma que han sido vinculados con la generación de enfermedad los seres humanos, dando especial énfasis Ehrlichia chaffeensis, Anaplasma phagocytophilum y Ehrlichia canis. Se describe además, el cuadro clínico relacionado con cada agente, su correspondiente diagnóstico y tratamiento.

A description of Ehrlichia and Anaplasma agents that have been linked to human disease is presented. A particular emphasis is given to Ehrlichia chaffeensis, Anaplasma phagocytophilum, and Ehrlichia canis. The clinical features associated with each agent, as well as the corresponding diagnosis and treatment are also described.

Ehrlichiosis and anaplasmosis in Costa Rica

La ehrlichiosis y la anaplasmosis son enfermedades infecciosas producidas por bacterias de la familia Anaplasmataceae y transmitidas por garrapatas. Ambas afectan, entre otras especies, al hombre, ocasionando sintomatología que puede ser asociada a un resfriado común o con signos clínicos compatibles con el dengue hemorrágico, patología que se presenta frecuentemente en Costa Rica. Tanto la ehrlichiosis como la anaplasmosis son consideradas también enfermedades de importancia en Medicina Veterinaria. A continuación se brinda una revisión sobre los hallazgos obtenidos en investigaciones realizadas en el país para determinar la presencia y distribución de Ehrlichia y Anaplasma en Costa Rica. Ehrlichia canis se encuentra ampliamente distribuida en el país y es la especie predominante en perros y garrapatas (Rhipicephalus sanguineus). Adicionalmente, se ha detectado, aunque en menor porcentaje, la presencia de Anaplasma platys y Anaplsma phagocytophilum en perros y sus garrapatas. También se ha determinado la presencia de A. phagocytophilum en un venado cola blanca, y de E. canis en humanos donadores de bancos de sangre mediante técnica serológica y molecular.

Ehrlichiosis and anaplasmosis are tick borne infectious diseases caused by bacteria from the family Anaplasmataceae. They both can infect humans, amongst other species, and their clinical presentation can be associated to a common cold or compatible to dengue hemorrhagic fever, a common disease in Costa Rica. Ehrlichiosis and anaplasmosis are also considered diseases with veterinary importance. Following is a review of the findings from research conducted in the country to determine the presence and distribution of Ehrlichia and Anaplasma in Costa Rica. Ehrlichia canis is widely distributed in the country, prevailing in dogs and their ticks (Rhipicephalus sanguineus). Also, the presence of Anaplasma platys and Anaplasma phagocytophilum has been detected in dogs and their ticks, although less frequently. We also detected the presence of A. phagocytophilum in white-tailed deer, and E. canis in humans blood bank donors by serological and molecular techniques.

Ehrlichia: Advances in vaccines, diagnostics and pathobiology

Ehrlichia spp. es responsable de una zoonosis humana emergente y una enfermedad veterinaria importante en las Américas. Ehrlichia chaffeensis emerge en Norte América en 1986 y nuevas erlichias asociadas con enfermedad humana continúan emergiendo junto con la identificación reciente de una E. muris-like en Minnesota y Wisconsin en el 2011. E. canis es prevalente en toda América en los perros y ha sido asociada con enfermedad humana en América del Sur. La erlichiosis humana causada por todas estas erlichias junto con E. ewingii, es un importante problema de salud pública. En años recientes se han descrito importantes avances en el desarrollo de la vacuna, inmuno-diagnóstico y la pato biología de estas enfermedades. Sin embargo es necesario entender por completo el mecanismo de la enfermedad producida por estos patógenos emergentes trasmitidos por garrapatas, tanto en humanos como a nivel de medicina veterinaria.

Ehrlichia spp. is responsible emerging human zoonoses and diseases of veterinary importance in the Americas. Ehrlichia chaffeensis emerged in North America in 1986 and new Ehrlichia spp. associated with human disease continue to emerge with the recent identification of an E. muris-like agent in Minnesota and Wisconsin in 2011. E. canis is prevalent throughout the Americas in dogs and has been associated with human disease in South America. The human ehrlichioses caused by all these erlichias together with E. ewingii, is an important public health problem. In the last years have been important advanced in vaccine development, immunodiagnostic and pathobiology of these diseases. However, is necessary the understanding of disease mechanisms of these emerging tick-transmitted pathogens in human and veterinary medicine.

**Epidemiology of rickettsioses by Rickettsia parkeri andother emerging and reemerging species associated with anthropization in Latin America**

Se describe la importancia regional de Rickettsia parkeri y sus respectivos vectores. Se hace énfasis en los factores de antropización que favorecen la aparición de hospedadores alternativos para las garrapatas en los entornos domésticos y peridomésticos, generando modificaciones en la epidemiología del agente etiológico. También se menciona las modificaciones ecológicas que pueden favorecen el incremento de poblaciones de reservorios para las garrapatas incrementando el riesgo para el ser humano de sufrir enfermedades rickettsiales.

A description of the regional importance of Rickettsia parkeri and their vectors is presented. There is emphasis on the factors of anthropization that favor the development of alternative hosts for ticks in domestic and peridomestic environments, generating changes in the epidemiology of the etiological agent. The environmental changes that can promote the increase in populations of tick reservoirs, increasing the risk for humans for rickettsial diseases, is also mentioned.

Rickettsioses: pathogenesis, immunity, and vaccine development

Varias especies dentro del género Rickettsia son altamente patogénicas; por ejemplo R. rickettsii (el agente de la fiebre manchada de las Montañas Rocosas) y R. prowazekii (el agente del tifus epidemémico). Muchas de las rickettsiosis son prevalentes a lo largo de América Latina; sin embargo, estas enfermedades son desatendidas porque rara vez son consideradas en el diagnóstico diferencial de enfermedades febriles en los trópicos. Esto se explica parcialmente por el hecho de que todas las infecciones causadas por Rickettsia son difíciles de diagnosticar, debido a la presentación clínica no-específica inicial, sospecha clínica ausente, y la falta de pruebas diagnósticas sensibles y específicas que se pueden utilizar durante la presentación aguda. Además, la confusión diagnóstica con infecciones virales es la regla, y esto es un problema crítico ya que estas infecciones pueden tratarse con antibióticos apropiados. Con esta revisión, esperamos contribuir al conocimiento y la conciencia de estas importantes enfermedades dentro de los profesionales científicos y de salud en América Latina.

Several species within the genus Rickettsia are highly pathogenic; for example, R. rickettsii (the agent of Rocky Mountain spotted fever) and R. prowazekii (the agent of epidemic typhus). Many of the rickettsioses are prevalent throughout Latin America; however these diseases are neglected because they are seldom considered in the differential diagnosis of febrile diseases in the tropics. This is partly explained by the fact that all infections caused by Rickettsia are difficult to diagnose due to the initial non- specific clinical presentation, absent clinical suspicion, and the lack of sensitive and specific diagnostic tests that can be deployed during the acute presentation. Furthermore, diagnostic confusion with viral infections is the rule, and this is a critical problem because these infections can be treated with appropriate antibiotics. With this review, we expect to contribute to increase knowledge and awareness of these important diseases among scientists and health care professionals in Latin America.