Features of human monocytic ehrlichiosis laboratory diagnostics

Abstract

Objective. Using the data obtained in Perm Region as an example, to identify the effectiveness of polymerase chain reaction (PCR) for the diagnosis of Human Monocytic Ehrlichiosis (HME) at different periods from the onset of the disease, and to determine the role of HME in the structure of infections transmitted by ixodic ticks using PCR and enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)

Materials and methods. A thorough clinical and epidemiological examination of 583 patients with acute febrile diseases developed after the suction of ticks was carried out. To detect E. muris DNA, 1586 whole blood samples were examined by PCR at different periods from the onset of the disease. For the purpose of serological verification of HME, all patients were examined with ELISA for the presence of immunoglobulins M and G against E. chaffeensis.

Results. In total, using the PCR method, ehrlichial DNA was detected in 76 (4.8 %) blood samples from 53 patients. Based on two research methods (ELISA and PCR) HME was diagnosed in 58 (9.9 %) persons, while in 50 (86.2 %) of them, the diagnosis was confirmed only by PCR. The timing of E. muris genomic material detection in the blood of patients varied from 1 to 58 days from the moment of the disease. The greatest effectiveness of PCR (up to 69.4 % of positive samples) was noted by us from the 1^st to the 7^th day of illness. HME was found in the form of monoinfection – in 9 (15.5 %), mixed infection – in 49 (84.5 %) persons. The following was revealed: HME+Ixodid tick-borne borreliosis (ITBB) in 35 (60.3 %), HME+ITBB+Human granulocytic anaplasmosis (HGA) – in 6 (10.3 %), HME+ITBB+HGA+Tick-borne encephalitis (TBE) – in 4 (6.9 %), HME+TBE – in 2 (3.5 %), HME+TBE+ITBB – in 2 (3.5 %).

Conclusions. In the diagnosis of HME, PCR significantly increased the number (up to 86.2 %) of confirmed cases, and most often in the acute period of the disease (up to 69.4 ± 15.3 % of positive samples in the first week of the disease). For laboratory verification of HME, it is advisable to combine ELISA with the PCR method, especially in case of negative results of serological studies.

Keywords

Human Monocytic Ehrlichiosis / polymerase chain reaction / enzyme-linked immunosorbent assay

References

[1] Vorob'eva N.N. Clinic, treatment and prevention of ixodic tick-borne borreliosis. Pod. red. E.I. Korenberga. Perm 1998; 136 (in Russian).

[2] Воробьева Н.Н. Клиника, лечение и профилактика иксодовых клещевых боррелиозов. Под ред. Э.И. Коренберга. Пермь 1998; 136.

[3] Telford S.R. III, Korenberg E.I., Goethert H.K., Kovalevskiy Yu.V., Gorelova N.B., Spielman A. Identification of natural foci of babesiosis and granulocytic ehrlichiosis in Russia. Zhurnal epidemiologii, mikrobiologii i immunobiologii 2002; 6: 21–25 (in Russian).

[4] Telford S.R. III, Коренберг Э.И., Goethert H.K., Ковалевский Ю.В., Горелова Н.Б., Spielman A. Выявление в России природных очагов бабезиоза и гранулоцитарного эрлихиоза. Журнал эпидемиологии, микробиологии и иммунобиологии 2002; 6: 21–25.

[5] Korenberg E.I., Gorelova N.B., Kovalevskii Y.V. Ecology of Borrelia burgdorferi sensu lato in Russia. In: J. Gray, O. Kahl, R.S. Lane, G. Stanek (ed.). Lyme Borreliosis: biology, epidemiology and control. CAB International 2002; 175–200.

[6] Grigoryan E.V., Korenberg E.I., Vorob'eva N.N. The first data on the clinical course of monocytic ehrlichiosis in Russia. Epidemiologiya i infektsionnye bolezni 2000; 6: 20–23 (in Russian).

[7] Григорян Е.В., Коренберг Э.И., Воробьева Н.Н. Первые данные о клиническом течении моноцитарного эрлихиоза в России. Эпидемиология и инфекционные болезни 2000; 6: 20–23.

[8] Afanas'eva M.V., Vorob'eva N.N., Korenberg E.I. Human granulocytic anaplasmosis: features of clinical manifestations in Russia. Infektsionnye bolezni 2006; 4 (2): 24–28 (in Russian).

[9] Афанасьева М.В. Воробьева Н.Н., Коренберг Э.И. Гранулоцитарный анаплазмоз человека: особенности клинических проявлений в России. Инфекционные болезни 2006; 4 (2): 24–28.

[10] Rudakov N.V. Anaplasmas and anaplasmoses. Rukovodstvo dlya vrachey. Omsk 2017; 100 (in Russian).

[11] Рудаков Н.В. Анаплазмы и анаплазмозы: руководство для врачей. Омск 2017; 100.

[12] Provorova V.V., Krasnova E.I., Khokhlova N.I., Savel'eva M.A., Filimonova E.S., Kuznetsova V.G. Old and new tick-borne infections in Russia. Infektsionnye bolezni: novosti, mneniya, obuchenie 2019; 8 (2): 102–112 (in Russian).

[13] Проворова В.В., Краснова Е.И., Хохлова Н.И., Савельева М.А., Филимонова Е.С., Кузнецова В.Г. Старые и новые клещевые инфекции в России. Инфекционные болезни: новости, мнения, обучение 2019; 8 (2): 102–112.

[14] Grigoryan E.V. Clinical and epidemiological characteristics of human monocytic ehrlichiosis in Russia: avtoref. dis. … kand. med. nauk. Moscow 2002; 20 (in Russian).

[15] Григорян Е.В. Клинико-эпидемиологическая характеристика моноцитарного эрлихиоза человека в России: автореф. дис. … канд. мед. наук. М. 2002; 20.

[16] Korenberg E.I. Ehrlichiosis is a new problem of infectious pathology for Russia. Meditsinskaya parazitologiya i parazitarnye bolezni 1999; 4: 10–16 (in Russian).

[17] Коренберг Э.И. Эрлихиозы – новая для России проблема инфекционной патологии. Медицинская паразитология и паразитарные болезни 1999; 4: 10–16.

[18] Vorob'eva N.N., Grigoryan E.V., Korenberg E.I. Ehrlichiosis in Russia. Problemy kleshchevykh i parazitarnykh zabolevaний. СПб. 2000: 21–25 (in Russian).

[19] Воробьева Н.Н., Григорян Е.В., Коренберг Э.И. Эрлихиоз в России. Проблемы клещевых и паразитарных заболеваний. СПб. 2000; 21–25.

[20] Korenberg E.I. Study and prevention of mixed infections transmitted by ixodid ticks. Vestnik rossiyskoy akademii meditsinskikh nauk 2001; 11: 41–45 (in Russian)

[21] Коренберг Э.И. Изучение и профилактика микст-инфекций, передающихся иксодовыми клещами. Вестник российской академии медицинских наук 2001; 11: 41–45.

[22] Swanson, S.J., Neitzel, D., Reed, K.D., Belongia. Coinfections acquired from Ixodes ticks. Clin. Microbiol. Rev. 2006; 19: 708–727.

[23] Swanson S.J., Neitzel D., Reed K.D., Belongia E.A. Coinfections acquired from Ixodes ticks. Clin. Microbiol. Rev. 2006; 19: 708–727.

[24] Grigoryan E.V., Vorob'eva N.N., Korenberg E.I. Mixed infection: monocytic human ehrlichiosis with ixodid tick-borne borreliosis and tick-borne encephalitis. Klinicheskie perspektivy v infektologii. SPb. 2001: 57–58 (in Russian).

[25] Григорян Е.В., Воробьева Н.Н., Коренберг Э.И. Микст-инфекция: моноцитарный эрлихиоз человека с иксодовым клещевым боррелиозом и клещевым энцефалитом. Клинические перспективы в инфектологии. СПб. 2001: 57–58.

[26] Korenberg E.I., Vorob'eva N.N., Sumlivaya O.N., Frizen V.I., Afanas'eva M.V. Infections transmitted by ixodid ticks in the Perm Region (etiology, epidemiology, pathogenesis, clinic, diagnosis, treatment and prevention); metodicheskie rekomendatsii dlya vrachey. Perm' 2007; 67 (in Russian).

[27] Коренберг Э.И., Воробьева Н.Н., Сумливая О.Н., Фризен В.И., Афанасьева М.В. Инфекции, передающиеся иксодовыми клещами, в Пермском крае (этиология, эпидемиология, патогенез, клиника, диагностика, лечение и профилактика). Методические рекомендации для врачей. Пермь 2007; 67.

[28] Afanas'eva M.V., Korenberg E.I., Frizen V.I., Vorob'eva N.N., Manokina T.E. Clinical and laboratory testing of new domestic test systems for serological verification of monocytic ehrlichiosis and granulocytic human anaplasmosis. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika 2005; 1: 45–48 (in Russian).

[29] Афанасьева М.В., Коренберг Э.И., Фризен В.И., Воробьева Н.Н., Манокина Т.Е. Клинико-лабораторная апробация новых отечественных тест-систем для серологической верификации моноцитарного эрлихиоза и гранулоцитарного анаплазмоза человека. Эпидемиология и вакцинопрофилактика 2005; 1: 45–48.

[30] Nichols Heitman K., Dahlgren F.S., Drexler N.A., Massung R.F., Behravesh C.B. Increasing incidence of ehrlichiosis in the United States: a summary of national surveillance of Ehrlichia chaffeensis and Ehrlichia ewingii infections in the United States, 2008–2012. Am. J. Trop. Med. Hyg. 2016; 94: 52–60.

[31] Ismail N., Bloch K.C., McBride. J.W. Human ehrlichiosis and anaplasmosis. Clin. Lab. Med. 2010; 1: 261–292.

[32] Teterin V.Yu., Korenberg E.I., Nefedova V.V., Vorob'eva N.N., Frizen V.I., Pomelova V.G., Kuznetsova T.I. Clinical and laboratory diagnostics of infections transmitted by ixodid ticks in the Perm Region. Epidemiologiya i infektsionnye bolezni 2013; 4: 11–15 (in Russian).

[33] Тетерин В.Ю., Коренберг Э.И., Нефедова В.В., Воробьева Н.Н., Фризен В.И., Помелова В.Г., Кузнецова Т.И. Клинико-лабораторная диагностика инфекций, передающихся иксодовыми клещами в Пермском крае. Эпидемиология и инфекционные болезни 2013; 4: 11–15.

[34] Mowla S.J., Drexler N.A., Cherry C.C., Annambholta P.D., Kracalik I.T., Basavaraju S.V. Ehrlichiosis and Anaplasmosis among Transfusion and Transplant Recipients in the United States. Infect. Dis. 2021; 27 (11): 2768–2775.

[35] Mowla S.J., Drexler N.A., Cherry C.C., Annambholta P.D., Kracalik I.T., Basavaraju S.V. Ehrlichiosis and Anaplasmosis among Transfusion and Transplant Recipients in the United States. Infect Dis. 2021; 27 (11): 2768–2775.

[36] Bovt O.N., Kicherova O.A., Reykhert L.I. Neurological manifestations of monocytic human ehrlichiosis on the example of one clinical case. Nevrologicheskiy zhurnal 2016; 6: 353–356 (in Russian).

[37] Бовт О.Н., Кичерова О.А., Рейхерт Л.И. Неврологические проявления моноцитарного эрлихиоза человекана примере одного клинического случая Неврологический журнал 2016; 6: 353–356.

[38] Teterin V.Yu., Korenberg E.I., Nefedova V.V., Vorob'eva N.N., Frizen V.I. Results of laboratory diagnostics of human monocytic ehrlichiosis by polymerase chain reaction. II Ezhegodnyy vserossiyskiy kongress po infektsionnym boleznyam. Moscow 2010; 316 (in Russian).

[39] Тетерин В.Ю., Коренберг Э.И., Нефедова В.В., Воробьева Н.Н., Фризен В.И. Результаты лабораторной диагностики моноцитарного эрлихиоза человека полимеразной цепной реакцией. II Ежегодный всероссийский конгресс по инфекционным болезням. М. 2010; 316.

RIGHTS & PERMISSIONS

Teterin V.Y., Korenberg E.I., Nefedova V.V., Vorobyova N.N., Sumlivaya O.N., Okishev M.A., Semerikov V.V.