The multi-parasite/multi-host system occurring at the wildlife ruminant community of Sierras de Cazorla, Segura y Las Villas National Park

Abstract

En esta Tesis Doctoral se ha estudiado la interacción natural que ocurre entre los nematodos parásitos broncopulmonares y gastrointestinales que se encuentran presentes de forma natural en múltiples hospedadores silvestres presentes en el sureste de España. Se realizó el estudio desde el punto de vista multihospedador (parásitos compartidos entre especies diferentes) y multiparasitismo (infección simultánea con varias especies parásitas en un mismo hospedador). Para poder desarrollar este estudio se buscó una localización que permita su investigación ocurriendo de forma natural: el “Parque Natural de las Sierras de Cazorla, Segura y Las Villas” (PNSCSV) en Andalucía, en España. Se estudiaron como hospedadores dos bóvidos (cabra montés [Capra pirenaica]; muflón [Ovis orientalis musimon]) y dos cérvidos (ciervo [Cervus elaphus]; gamo [Dama dama]). Los objetivos principales de esta Tesis Doctoral son: • Descripción de datos epidemiológicos como son, riqueza, prevalencia, abundancia e intensidad parasitaria, en un contexto multiparásito / multihospedador. • Discusión del papel epidemiológico de la transmisión de estos parásitos, e intentando explicar la helmintofauna hallada desde una perspectiva ecológica. • Validación de la técnica de diagnóstico Baermann-Wetzel comparando las muestras pulmonares y fecales obtenidas durante las necropsias usando el análisis Blant-Altman. En el Capítulo 1 se estudiaron los nematodos gastrointestinales de los cuatro especie de rumiantes silvestres (n = 252). El 81,52% de los animales analizados resultaron estar parasitados y se identificaron un total de 29 especies. La prevalencia difirió significativamente entre las especies hospedadoras (gamo91,5%; muflón, 85,5%; cabra montés, 83,3%; ciervo, 61,4% y el muflón presentó la mayor riqueza parasitaria (12 especies diferentes), representando un claro ejemplo de un escenario de multiparasitismo. Además la estructura de la comunidad de parásitos se vio significativamente influenciada por el hospedador, con la mayor prevalencia y riqueza de parásitos apareciendo consistentemente en muflones. Estos resultados sugieren un punto de dispersión de parásitos originado por el muflón. Se demostraron diferencias significativas entre las 11 especies de nematodos compartidas por todas las especies hospedadoras. Estos hallazgos destacan la capacidad de los parásitos para adaptarse a la comunidad de hospedadores y dar forma a su distribución ecológica de acuerdo con las especies de hospedadoras más adecuadas disponibles. Siguiendo la línea anterior, en el Capítulo 2 se abordaron los nematodos broncopulmonares de la misma población de rumiantes silvestres. Casi la mitad (48,0%) de los animales estaban infectados con nematodos broncopulmonares. Se identificaron 7 nematodos diferentes, de los cuales 2 géneros (Protostrongylus spp. y Dictyocaulus spp.) y 3 especies (Cystocaulus ocreatus, Muellerius capillaris y Neostrongylus linearis) se registraron en al menos dos rumiantes, siendo el muflón el hospedador más común. En este caso, se pudo observar un efecto significativo entre las diferentes áreas de muestreo del PNSCSV, habiendo mayor abundancia de parásitos en la parte central del parque. En este estudio el muflón vuelve a ser la clave epidemiológica en la red natural de interacciones, mostrando una alta prevalencia y riqueza de nematodos broncopulmonares que son compartidos con las otras especies de rumiantes silvestres simpátricos. En el Capítulo 3 se valida la técnica de Baermann-Wetzel de diagnóstico de nematodos broncopulmonares. Es el método más habitual para el diagnóstico de nematodos broncopulmonares y se basa en la migración activa y el movimiento de sus larvas de primer estadio (L1). Las muestras de tejido pulmonar se utilizan para el diagnóstico post mortem del estatus parasitario de una población silvestre controlada, pero este tipo de muestra no siempre está disponible. Las muestras fecales son una opción no invasiva para el monitoreo de parásitos, aunque escasa en los estudios de comunidades silvestres. El estudio demostró que existe una sensibilidad similar para ambos métodos (86,7% para tejido pulmonar y 84,1% para heces). Al comparar los dos origenes se pudo observar un buen nivel de concordancia, así como una sensibilidad similar entre los dos tipos de muestra, validando el uso de muestras fecales como una alternativa menos invasiva y rentable para el seguimiento de la infección por nematodos broncopulmonares en poblaciones de rumiantes silvestres. Los hallazgos obtenidos a lo largo de los tres capítulos que conforman esta Tesis Doctoral aportan una valiosa información que permite conocer mejor este sistema natural multihospedador y de multiparasitismo que existe entre estas cuatro especies de rumiantes silvestres en el sureste de la península ibérica, destacando la importancia de cada uno de estos hospedadores en el mantenimiento del ciclo biológico de los nematodo.

In this Doctoral Thesis, it has been studied the natural interaction that occurs on gastrointestinal and bronchopulmonary parasitic nematodes in four species of wild ruminants present in southeastern Spain. The phenomenon called multi-host (one nematode species shared by different hosts) and multi-parasitism (simultaneous infection with several parasitic species in the same host) was studied. In order to carry out this study, it has been chosen as study area the “Sierras de Cazorla, Segura and Las Villas Natural Park” (PNSCSV) in Andalucía (Spain), a location that allowed to evaluate naturally occurring multi-host/multi-parasite phenomenon. Studied hosts included two bovids (Iberian ibex [Capra pyrenaica]; European mouflon [Ovis orientalis musimon]) and two cervids (red deer [Cervus elaphus]; fallow deer [Dama dama]). The main objectives of this Doctoral Thesis are: • to describe the richness, prevalence, abundance and intensity of parasites, in a multi-parasite / multi-host context. • to discuss the epidemiological role and transmission of these parasites, trying to explain the parasite community from an ecological perspective. • to validate the larval migration technique or Baermann method by comparing parasite presence and load in lung and fecal samples of the same animals, using the Blant-Altman analysis. In Chapter 1 the gastrointestinal nematodes of the four wild ruminants species were studied from a multi-host point of view (n = 252 wild ruminants). Eighty-one point fifty-two of the animals analyzed were positive for parasitic infection and 29 species of nematodes were identified. Nematode prevalence differed significantly between host species (fallow deer, 91.5%; mouflon, 85.5%; Iberian ibex 83.3%;red deer, 61.4%). In addition, the mouflon presented the highest parasitic richness (12 different species). In this scenario, the structure of the parasite community was significantly influenced by the host, with the highest prevalence and richness of parasites consistently appearing in mouflon, suggesting a parasite dispersal point originated by the mouflon. The presence of significant differences between the 11 species of nematodes shared by all host species was shown. These findings highlight the ability of parasites to adapt to the host community and shape their distribution according to the host species available. Following the previously described line, in Chapter 2, the bronchopulmonary nematode community of the four wild ruminants species was studied. Almost half (48.0%) of the animals were infected with bronchopulmonary nematodes. Seven different nematodes were identified, of which two genera (Protostrongylus spp. and Dictyocaulus spp.) and three species (Cystocaulus ocreatus, Muellerius capillaris and Neostrongylus linearis) were recorded in at least two ruminants, being the mouflon the most affected host. From a spatial perspective, the highest abundance of parasites was detected in the central part of the study area. The mouflon was again the epidemiological key in the natural network of interactions, showing a high prevalence and richness of bronchopulmonary nematodes that are shared with other wild ruminant species. Chapter 3 describes the validation of the Baermann-Wetzel technique for the diagnostic of bronchopulmonary nematodes. This is the most common method for the diagnosis of bronchopulmonary nematodes, and it is based on the active migration and movement of their first stage larvae (L1). Lung tissue samples are frequently used for post mortem diagnosis of these parasites, to determine the parasitic infection status of a controlled wild population, but this type of sample is not always available. Faecal samples represent a non-invasive option for monitoring parasites, however, this type of sample is used mainly in domestic ruminants. The study showed a good level of sensitivity for the two simple types (86.7% for lung tissue and 84.1% in faeces). Hence, a good level of agreement, as well as a similar sensitivity, between the two types of samples, was observed, validating the use of faecal samples as a less invasive and cost-effective alternative for the follow-up of the infection with bronchopulmonary nematodes in wild ruminant populations. These results support the use and value of feces as a non-invasive and cost-effective sampling technique for long-term studies. The findings obtained throughout the three chapters that form this Doctoral Thesis provide valuable information allowing to better understand the natural multi-host and multi-parasitic system in the southeast of the Iberian Peninsula, highlighting the importance of each host species in the maintenance of the biological cycle of the nematodes.