Tuberculosis infection in captive sloth bears (Melursus ursinus) : a pilot study on diagnostic strategies

Dissertação de Mestrado Integrado em Medicina Veterinária

Tuberculosis (TB) is a cause of significant morbidity and mortality in both domestic and wild animals, and in humans, remaining a major global public health issue, especially in developing countries as India, the one with the highest TB burden in the world. Infection by Mycobacterium tuberculosis in rescued sloth bears represents a typical case of spillover infection resulting from a prolonged and close cohabitation with infected humans, after being forcibly and illegally poached from the wild as cubs and trained to behave as entertainers in the streets of India. The stress, traumas and hardship that the animals endure, also play a role in the development of the disease, as their immune system is usually compromised. As in the case of many other wild species, there is critical lack of accredited tests for TB screening in sloth bears. This way, it is of major importance to identify the diagnostic assays that have the highest sensitivity and specificity, in order to achieve a reliable diagnosis and implement a standard methodology. Various diagnostic methods were used to examine 15 presumable positive animals at Bannerghatta Bear Rescue Centre, in the Karnataka state, India, and their sensitivity was calculated, based on the results. M. tuberculosis infection was strongly suspected ante-mortem, based on the animals’ background as “dancing bears” and the revelation of several positive diagnostic results during their lives. Fourteen out of these 15 bears died between 2008 and 2013 and their death certificate reported post-mortem tuberculosis confirmation. Considering the previous statement, it was not possible to calculate the specificity and, thus, obtain a global and underlying insight about the tests in question. Post-mortem methods present, in general, the highest sensitivity results. According to this study, the ante-mortem methods with the most promising results were the ones belonging to the indirect assay category, which are based upon the animal’s immune response (both cellular and humoral) instead of the organism detection (as in culture, PCR and microscopy). A sensitivity increment was achieved when two or three tests from the three major test categories (direct, indirect based on cellular immunity and indirect based on humoral immunity) were used in parallel testing. The highest sensitivity achieved by multiple testing (93.3%) was the same for both double and triple parallel combinations, showing, in this case, no advantages in using combinations of three tests, instead of two, in terms of sensitivity increment.

RESUMO - Infeção por tuberculose em ursos-beiçudos (Melursus ursinus) em cativeiro - Um estudo piloto em estratégias diagnósticas - A Tuberculose (TB) provoca significativos índices de morbilidade e mortalidade em animais domésticos e selvagens, e em seres humanos, representando um considerável problema de saúde pública, sobretudo em países em vias de desenvolvimento, como a Índia, neste momento aquele com a incidência mais elevada de tuberculose em todo o mundo. A infeção pelo Mycobacterium tuberculosis em ursos-beiçudos em cativeiro, traduz a típica ocorrência de infeção acidental, resultando da prolongada e próxima co-existência com seres humanos infectados, após serem forçada e ilegalmente capturados do seu habitat natural, enquanto crias, e treinados para se comportarem como animadores nas ruas da Índia. O stress, traumas e adversidades passados por estes animais, são fatores no desenvolvimento desta doença, uma vez que o seu sistema imunitário se encontra normalmente comprometido. Como em muitas outras espécies selvagens, existe uma enorme lacuna no que diz respeito a métodos de testagem de tuberculose em ursos-beiçudos. Deste modo, é da maior importância definir os testes que possuem a sensibilidade e especificidade mais elevadas, potenciando a obtenção de um diagnóstico fiável e de uma metodologia padronizada. Diversos métodos diagnósticos foram aplicados em 15 animais presumivelmente positivos e residentes no Bannerghatta Bear Rescue Centre, em Karnataka, na Índia, e a sua sensibilidade foi calculada, com base nos resultados obtidos. A infeção por M. tuberculosis era fortemente suspeitada ante-mortem, com base na proveniência e passado dos animais como “dancing bears” e em vários resultados diagnósticos positivos durante a sua vida. Catorze destes 15 ursos morreram, entre 2008 e 2013, e o seu relatório de óbito reportou a confirmação post-mortem de tuberculose. Desta forma, não foi possível calcular a sua especificidade e, assim, obter um conhecimento global e aprofundado dos testes em questão. Os testes post-mortem apresentam, em geral, as sensibilidades mais elevadas. Segundo este estudo, os testes ante-mortem com os resultados mais promissores pertencem à categoria de métodos indiretos, baseados na deteção da resposta imunitária do próprio animal (tanto celular como humoral), ao invés da deteção do organismo (como em cultura, PCR e microscopia). Um aumento da sensibilidade foi conseguido quando dois ou três testes das três principais categorias exploratórias específicas (diretos, indiretos baseados em imunidade celular e indiretos baseados em imunidade humoral) foram usados em testagem paralela. A sensibilidade mais elevada obtida por uma combinação de testes (93.3%) foi a mesma para combinações paralelas duplas e tripla, demonstrando, neste caso, que não existem vantagens em combinar três testes, em vez de dois, no que toca ao aumento de sensibilidade.

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