Detecting national human enteric disease outbreaks linked to animal contact in the United States of America

Rev Sci Tech. 2020 Aug;39(2):471-480. doi: 10.20506/rst.39.2.3098.

Abstract

Enteric pathogens, such as non-typhoidal Salmonella, Campylobacter and Escherichia coli, can reside in the intestinal tract of many animals, including livestock, companion animals, small mammals and reptiles. Often, these animals can appear healthy; nonetheless, humans can become infected after direct or indirect contact, resulting in a substantial illness burden. An estimated 14% of the 3.2 million illnesses that occur in the United States of America (USA) each year from such enteric pathogens are attributable to animal contact. Surveillance for enteric pathogens in the USA includes the compilation and interpretation of both laboratory and epidemiologic data. However, the authors feel that a collaborative, multisectoral and transdisciplinary - or One Health - approach is needed for data collection and analysis, at every level. In addition, they suggest that the future of enteric illness surveillance lies in the development of improved technologies for pathogen detection and characterisation, such as genomic sequencing and metagenomics. In particular, using whole-genome sequencing to compare genetic sequences of enteric pathogens from humans, food, animals and the environment, can help to predict antimicrobial resistance among these pathogens, determine their genetic relatedness and identify outbreaks linked to a common source. In this paper, the authors describe three recent, multi-state human enteric illness outbreaks linked to animal contact in the USA and discuss how integrated disease surveillance was essential to outbreak detection and response. Additional datasharing between public health and animal health laboratories and epidemiologists at the local, national, regional and international level may help to improve surveillance for emerging animal and human health threats and lead to new opportunities for prevention.

Les agents pathogènes entériques tels que les Salmonella non typhiques, Campylobacter et Escherichia coli peuvent coloniser le tractus intestinal d’un grand nombre d’animaux y compris les espèces d’élevage, les animaux de compagnie, les petits mammifères et les reptiles. Les animaux porteurs sont souvent sains en apparence ; néanmoins, les humains peuvent contracter l’infection après un contact direct ou indirect avec un animal atteint, ce qui induit un fardeau significatif associé à ces maladies. D’après les estimations, environ 14 % des 3,2 millions de cas annuels d’infections par des agents pathogènes entériques aux États-Unis d’Amérique ont pour origine un contact avec des animaux. Aux États-Unis, la surveillance des agents pathogènes entériques est basée sur la collecte et l’interprétation des résultats de laboratoire et des données épidémiologiques. Les auteurs sont néanmoins convaincus de la nécessité de recourir à une approche collaborative, multisectorielle et transdisciplinaire (en d’autres termes, une approche Une seule santé) pour la collecte et l’analyse des données, à tous les niveaux. Ils considèrent également que la surveillance des infections entériques reposera à l’avenir sur le développement de technologies avancées dans le domaine de la détection et de la caractérisation des agents pathogènes, notamment le séquençage génomique et la métagénomique. En particulier, le recours au séquençage du génome entier afin de comparer les séquences d’agents pathogènes d’origine humaine, alimentaire, animale et environnementale permettra d’anticiper l’apparition d’antibiorésistances, de déterminer le degré de parenté génétique de ces agents et d’identifier les foyers provenant d’une même source. Les auteurs décrivent trois foyers récents d’infections entériques humaines survenus dans plusieurs états des États-Unis et soulignent à quel point l’exercice d’une surveillance sanitaire intégrée a été déterminant pour la détection de ces foyers et la mise en œuvre d’une réponse appropriée. Un partage accru d’informations entre les laboratoires et les épidémiologistes de santé publique et animale aux niveaux local, national, régional et international pourrait contribuer à améliorer la surveillance des menaces émergentes pesant sur la santé animale et humaine et à mettre en œuvre de nouvelles modalités de prévention.

En el tracto intestinal de muchos animales, entre ellos ganado, mascotas, pequeños mamíferos o reptiles, puede haber patógenos intestinales como salmonelas no tifoideas, Campylobacter o Escherichia coli. A menudo los animales parecen sanos, pese a lo cual las personas pueden infectarse por contacto directo o indirecto con ellos, lo que da lugar a una considerable carga de morbilidad. Se calcula que, de los 3,2 millones de casos de enfermedad que estos patógenos intestinales causan al año en los EE. UU., un 14% es atribuible al contacto con animales. La vigilancia de patógenos intestinales que se practica en los EE. UU. incluye la compilación e interpretación de datos tanto epidemiológicos como de laboratorio. En opinión de los autores, sin embargo, es preciso que la obtención y el análisis de datos respondan a un planteamiento de colaboración multisectorial y transdisciplinar – esto es, a la lógica de Una sola salud – que abarque todos los niveles. Los autores apuntan además que el futuro de la vigilancia de las enfermedades intestinales pasa por el desarrollo de tecnologías más eficaces de detección y caracterización de patógenos, como la secuenciación genómica o la metagenómica. En particular, el uso de la secuenciación de genomas completos para comparar entre sí las secuencias genéticas de patógenos intestinales presentes en personas, alimentos, animales y el medio ambiente puede ayudar a predecir la aparición de resistencias a los antimicrobianos en estos patógenos, determinar su parentesco genético e identificar brotes vinculados con un origen común. Los autores, tras describir tres recientes brotes de enfermedad intestinal humana ligados al contacto con animales que afectaron a varios estados de los EE. UU., explican la función esencial que cumplió la vigilancia integrada de enfermedades para detectar esos brotes y responder a ellos. El intercambio de más datos entre los laboratorios de salud pública y sanidad animal y los epidemiólogos a escala local, nacional, regional e internacional puede ser de ayuda para mejorar la vigilancia de amenazas sanitarias y zoosanitarias emergentes y abrir nuevas posibilidades de prevención.

Keywords: Campylobacter; Case study; Early warning system; Enteric disease surveillance; Enteric pathogen; Enteric zoonotic pathogen; Escherichia coli; Non-typhoidal Salmonella; Outbreak; Surveillance; United States of America.

MeSH terms

  • Animals
  • Disease Outbreaks* / veterinary
  • Humans
  • Laboratories
  • One Health*
  • Public Health
  • United States / epidemiology
  • Whole Genome Sequencing / veterinary