Ross River virus transmission, infection, and disease: a cross-disciplinary review

Ross River virus (RRV) is a fascinating, important arbovirus that is endemic and enzootic in Australia and Papua New Guinea and was epidemic in the South Pacific in 1979 and 1980. Infection with RRV may cause disease in humans, typically presenting as peripheral polyarthralgia or arthritis, sometimes with fever and rash. RRV disease notificatïons in Australia average 5,000 per year. The first well-described outbreak occurred in 1928. During World War II there were more outbreaks, and the name epidemic polyarthritis was applied. During a 1956 outbreak, epidemic polyarthritis was linked serologically to a group A arbovirus (Alphavirus). The virus was subsequently isolated from Aedes vigilax mosquitoes in 1963 and then from epidemic polyarthritis patients. We review the literature on the evolutionary biology of RRV, immune response to infection, pathogenesis, serologic diagnosis, disease manifestations, the extraordinary variety of vertebrate hosts, mosquito vectors, and transmission cycles, antibody prevalence, epidemiology of asymptomatic and symptomatic human infection, infection risks, and public health impact. RRV arthritis is due to joint infection, and treatment is currently based on empirical anti-inflammatory regimens. Further research on pathogenesis may improve understanding of the natural history of this disease and lead to new treatment strategies. The burden of morbidity is considerable, and the virus could spread to other countries. To justify and design preventive programs, we need accurate data on economic costs and better understanding of transmission and behavioral and environmental risks.

Mosquito isolates of Ross River virus from Cairns, Queensland, Australia

During 1996-1998 60,619 mosquitoes were collected around Cairns, Australia and processed for Alphavirus isolation. Thirty-three isolates of Ross River (RR) virus were made from 9 species, Aedes imprimens, Aedes kochi, Aedes notoscriptus, Aedes vigilax, Culex annulirostris, Culex gelidus, Mansonia septempunctata, Verrallina (formerly Aedes) carmenti, and Verrallina lineatus. Attempts to isolate RR virus from 121 Aedes aegypti were unsuccessful. Twenty six (79%) of the isolates came from within 1 km of a colony of spectacled flying-foxes, Pteropus conspicillatus. The minimum infection rate for these mosquitoes was 1.0 compared with 0.2 per 1,000 for mosquitoes trapped at all other sites. Ross River virus has not previously been isolated from Ae. imprimens, Cx. gelidus, Ma. septempunctata, Ve. carmenti, or Ve. lineatus. This is also the first isolation of an arbovirus from Cx. gelidus in Australia. In conclusion, the vector status of Ve. carmenti, Ae. aegypti and Mn. septempunctata warrants further study. This study also provides evidence that P. conspicillatus may be a reservoir host.

Experimental infection of Australian brushtail possums, Trichosurus vulpecula (Phalangeridae : Marsupialia), with Ross River and Barmah Forest viruses by use of a natural mosquito vector system

Brushtail possums, Trichosurus vulpecula Kerr, were experimentally infected with Ross River (RR) or Barmah Forest (BF) virus by Aedes vigilax (Skuse) mosquitoes. Eight of 10 animals exposed to RR virus developed neutralizing antibody, and 3 possums developed high viremia for < 48 hr after infection, sufficient to infect recipient mosquitoes. Two of 10 animals exposed to BF virus developed neutralizing antibody. Both infected possums maintained detectable neutralizing antibody to BF for at least 45 days after infection (log neutralization index > 2.0 at 45 days). Eight possums did not develop neutralizing antibody to BF despite exposure to infected mosquitoes. These results suggest that T. vulpecula may potentially act as a reservoir species for RR in urban areas. However, T. vulpecula infected with BF do not develop viremia sufficient to infect mosquitoes and are unlikely to be important hosts for BF.

Isolation of arboviruses from mosquitoes (Diptera : Culicidae) collected from the Gulf Plains region of northwest Queensland, Australia

As part of investigations into Japanese encephalitis (JE) virus and related flaviviruses in northern Australia, 153,529 mosquitoes were collected and processed for virus isolation from the Gulf Plains region of northwest Queensland. Collections front within 30 km of each of the townships of Croydon, Normanton and Karumba yielded 3,087 (2.0%), 66,009 (43.0%), and 84,433 (55.0%) mosquitoes, respectively, from which 16 viruses were isolated. Four isolates of Murray Valley encephalitis (MVE), two of Kunjin (KUN), three of Ross River (1111), and one of Sindbis (SIN) viruses were obtained from Culex sitiens subgroup mosquitoes. Molecular identification of the mosquito species composition of these virus positive pools revealed that most isolates were from pools containing mainly Culex annulirostris Skuse and low numbers of Cidex palpalis (Taylor). Only three pools, one each of MVE, KUN, and RR, were from mosquitoes identified exclusively as Cx. annulirostris. Other viruses isolated include one Edge Hill Virus from Ochlerotatus normanensis (Taylor), an isolate of SIN from Anopheles meraukensis Venhuis, two isolates of RR from Anopheles amictus Edwards, and single isolates of RR from Anopheles bancroftii Giles and Aedes lineatopennis (Ludlow). The isolate of RR from Ae. lineatopennis was the first reported from this species. The public health implications of these isolations in the Gulf Plains region are discussed briefly.

Production of mosquitoes in rainwater tanks and wells on Yorke Island, Torres Strait: Preliminary study

The Torres Strait in northernmost Queensland, Australia, is subject to periodic outbreaks of dengue. A large outbreak of dengue 2 in 1996-97 affected five islands, resulting in 200 confirmed cases. On most of the affected islands, rainwater tanks were a common breeding site for vector mosquitoes. Rainwater tanks, wells and household containers filled with water are the most common breeding sites for dengue mosquitoes (Aedes aegypti), the primary vector of dengue in Queensland. We report on surveys conducted in February 2002 to measure the productivity of rainwater tanks and wells on Yorke Is. (Torres Strait), the first time the productivity of rainwater tanks has been measured in Australia. Of 60 rainwater tanks sampled, 10 had broken screens. Using a sticky emergence trap, 179 adult mosquitoes were collected, consisting of 63 Aedes scutellaris and 116 Culex quinquefasciatus. One unscreened tank produced 177 (99%) of the adults. A plankton net was used to sample 16 wells; 12 positive wells yielded 111 immature (larvae and pupae) mosquitoes, consisting of 57% and 43% Ae. scutellaris and Cx. quinquefasciatus, respectively. The apparent displacement of Ae. aegypti by Ae. scutellaris is discussed. Measures to reduce the likelihood of future dengue outbreaks are recommended.

Spatial distribution of vectors of Ross River virus and Barmah Forest virus on Russell Island, Moreton Bay, Queensland

We used a network of 20 carbon dioxide- and octenol-supplemented light traps to sample adult mosquitoes throughout Russell Island in southern Moreton Bay, south-east Queensland. Between February and April 2001, an estimated 1365 564 adult female mosquitoes were collected. In contrast to an average catch of 9754 female mosquitoes per trap night on Russell Island, reference traps set on Macleay Island and on the mainland returned average catches of 3172 and 222, respectively. On Russell Island, Ochlerotatus vigilax (Skuse), Coquillettidia linealis (Skuse), Culex annulirostris Skuse and Verrallina funerea (Theobald), known or suspected vectors of Ross River (RR) and/or Barmah Forest (BF) viruses, comprised 89.6% of the 25 taxa collected. When the spatial distributions of the above species were mapped and analysed using local spatial statistics, all were found to be present in highest numbers towards the southern end of the island during most of the 7 weeks. This indicated the presence of more suitable adult harbourage sites and/or suboptimal larval control efficacy. As immature stages and the breeding habitat of Cq. linealis are as yet undescribed, this species in particular presents a considerable impediment to proposed development scenarios. The method presented here of mapping the numbers of mosquitoes throughout a local government area allows specific areas that have high vector numbers to be defined.

Enhancement or modulation of the vector competence of ochlerotatus vigilax (Diptera : Culicidae) for Ross River virus by temperature

Two different doses of Ross River virus (1111) were fed to Ochlerotatus vigilax (Skuse), the primary coastal vector in Australia; and blood engorged females were held at different temperatures up to 35 d. After ingesting 10(4.3) CCID50/Mosquito, mosquitoes reared at 18 and 25degreesC (and held at the same temperature) had higher body remnant and head and salivary gland titers than those held at 32degreesC, although infection rates were comparable. At 18, 25, and 32degreesC, respectively, virus was first detected in the salivary glands on days 3, 2, and 3. Based on a previously demonstrated 98.7% concordance between salivary gland infection and transmission, the extrinsic incubation periods were estimated as 5, 4, and 3 d, respectively, for these three temperatures. When Oc. vigilax reared at 18, 25, or 32degreesC were fed a lower dosage of 10(3.3) CCID50 RR/mosquito, and assayed after 7 d extrinsic incubation at these (or combinations of these) temperatures, infection rates and titers were similar. However, by 14 d, infection rates and titers of those reared and held at 18 and 32degreesC were significantly higher and lower, respectively. However, this process was reversible when the moderate 25degreesC was involved, and intermediate infection rates and titers resulted. These data indicate that for the strains of RR and Oc. vigilax used, rearing temperature is unimportant to vector competence in the field, and that ambient temperature variations will modulate or enhance detectable infection rates only after 7 d: extrinsic incubation. Because of the short duration of extrinsic incubation, however, this will do little to influence RR epidemiology, because by this time some Oc. vigilax could be seeking their third blood meal, the latter two being infectious.

Vector competence of Australian mosquitoes (Diptera : Culicidae) for Japanese encephalitis virus

Australian mosquitoes were evaluated for their ability to become infected with and transmit a Torres Strait strain of Japanese encephalitis virus. Mosquitoes, which were obtained from either laboratory colonies and collected using Centers for Disease Control and Prevention light traps baited with CO2 and octenol or reared from larvae, were infected by feeding on a blood/sucrose solution containing 10(4.5+/-0.1) porcine stable-equine kidney (PS-EK) tissue culture infectious dose(50)/ mosquito of the TS3306 virus strain. After 14 d, infection and transmission rates of 100% and 81%, respectively, were obtained for a southeast Queensland strain of Culex annulirostris Skuse, and 93% and 61%, respectively, for a far north Queensland strain. After 13 or more days, infection and transmission rates of > 90% and greater than or equal to 50%, respectively, were obtained for southeast Queensland strains of Culex sitiens Wiedemann and Culex quinquefasciatus Say, and a far north Queensland strain of Culex gelidus Theobald. Although infection rates were > 55%, only 17% of Ochlerotatus vigilax (Skuse) and no Cx. quinquefasciatus, collected from far north Queensland, transmitted virus. North Queensland strains of Aedes aegypti L., Ochlerotatus kochi (Donitz), and Verrallina funerea (Theobald) were relatively refractory to infection. Vertical transmission was not detected among 673 F, progeny of Oc. vigilax. Results of the current vector competence study, coupled with high field isolation rates, host feeding patterns and widespread distribution, confirm the status of Cx. annulirostris as the major vector of Japanese encephalitis virus in northern Australia. The relative roles of other species in potential Japanese encephalitis virus transmission cycles in northern Australia are discussed.

Análise espacial do padrão de introdução e disseminação da dengue nos municípios do Espírito Santo

O número de municípios infestados pelo Aedes aegypti no Estado do Espírito Santo vem aumentando gradativamente, levando a altas taxas de incidência de dengue ao longo dos anos. Apesar das tentativas de combate à doença, esta se tornou uma das maiores preocupações na saúde pública do Estado. Este estudo se propõe a descrever a dinâmica da expansão da doença no Estado a partir da associação entre variáveis ambientais e populacionais, utilizando dados operacionalizados por meio de técnicas de geoprocessamento. O estudo utilizou como fonte de dados a infestação pelo mosquito vetor e o coeficiente de incidência da doença, as distâncias rodoviárias intermunicipais do Estado, a altitude dos municípios e as variáveis geoclimáticas (temperatura e suficiência de água), incorporadas a uma ferramenta operacional, as Unidades Naturais do Espírito Santo (UNES), representadas em um único mapa operacionalizado em Sistema de Informação Geográfica (SIG), obtido a partir do Sistema Integrado de Bases Georreferenciadas do Estado do Espírito Santo. Para análise dos dados, foi realizada a Regressão de Poisson para os dados de incidência de dengue e Regressão Logística para os de infestação pelo vetor. Em seguida, os dados de infestação pelo mosquito e incidência de dengue foram georreferenciados, utilizando como ferramenta operacional o SIG ArcGIS versão 9.2. Observou-se que a pluviosidade é um fator que contribui para o surgimento de mosquito em áreas não infestadas. Altas temperaturas contribuem para um alto coeficiente de incidência de dengue nos municípios capixabas. A variável distância em relação a municípios populosos é um fator de proteção para a incidência da doença. A grande variabilidade encontrada nos dados, que não é explicada pelas variáveis utilizadas no modelo para incidência da doença, reforça a premissa de que a dengue é condicionada pela interação dinâmica entre muitas variáveis que o estudo não abordou. A espacialização dos dados de infestação pelo mosquito e incidência de dengue e as Zonas Naturais do ES permitiu a visualização da influência das variáveis estatisticamente significantes nos modelos utilizados no padrão da introdução e disseminação da doença no Estado.

Investigações sôbre o comportamento de formas adultas de mosquitos Silvestres no Estado de Sao Paulo, Brasil

Apresentaram-se os resultados das observações sobre o comportamento de formas adultas de Culicidae silvestres na área de Casa Grande, de zona de florestas primitivas situada na parte nordeste do Estado de São Paulo, Brasil. As investigações focalizaram os mosquitos de hábitos diurnos e crepusculares-noturnos, durante o período de 1963 a 1966. Foram obtidos dados concernentes à composição especifica, distribuição, ciclo anual da densidade, estratificação vertical na floresta e possíveis relações com o ambiente doméstico. A região estudada é considerada como bioma ou ecossistema do Anopheles (Kerteszia) cruzii e, dessa maneira, êsse mosquito compareceu de maneira predominante nas observações, merecendo por isso especial atenção. As outras espécies distribuiram-se predominantemente entre os Sabethini, além de alguns Culicini. No que concerne à domesticidade, o Anopheles cruzii apresentou-se como apreciável freqüentador das casas, seguido pelo Aedes serratus. Além disso, aquele anofelino mostrou-se acentuadamente acrodendrófilo, parecendo ser dotado de alguma ornitofilia.

Estudos ecológicos sobre mosquitos Culicidae no sistema da Serra do Mar, Brasil: 1 - Observações no ambiente extradomiciliar

Apresentam-se os resultados das coletas extradomiciliares de mosquitos Culicidae no Vale do Ribeira, Estado de São Paulo, Brasil. As observações foram levadas a efeito visando obter informações que esclareçam o mecanismo de transmissão de encefalite por vírus ocorrida em caráter epidêmico na região. Com o emprego de várias técnicas, foram feitas coletas em áreas com aspectos variáveis em relação à conservação do ambiente. Fundamentalmente, a diferenciação baseou-se em áreas alteradas, com matas residuais e ocorrência de casos de encefalite, e áreas conservadas, com matas primárias e sem a presença da doença, até o momento. Foram obtidos dados que sugerem possível associação entre a ocorrência da virose e o comportamento de Aedes serratus, Aedes scapularis e Culex (Melanoconion) sp. Admite-se também a possível participação de representantes de Limatus e Psorophora, embora provavelmente de maneira variável e menos intensa do que a dos anteriores. A possível ocorrência de ciclos prolongados de baixa densidade daqueles mosquitos na zona florestal da escarpa serrana, poderá explicar o possível papel de barreira que a Serra de Paranapiacaba e do Mar desempenham para a propagação da epidemia em direção ao planalto do Estado de São Paulo.

Estudos ecológicos sobre mosquitos Culicidae no Sistema da Serra do Mar, Brasil: 2 - Observações no ambiente domiciliar

Apresentam-se os resultados obtidos nas coletas domiciliares de mosquitos Culicidae no Vale do Ribeira, Estado de São Paulo, Brasil. Com o objetivo de esclarecer o mecanismo de transmissão de encefalite por vírus, ali ocorrida em caráter epidêmico, seguiu-se a mesma orientação das observações realizadas no extradomicílio. Para tanto baseou-se a diferenciação das localidades trabalhadas, nas características do terreno, na ocorrência de casos da doença e no caráter rural e urbano das habitações. Os dados obtidos sugeriram possível ocorrência de transmissão domiciliar da virose. As espécies que apresentaram maior significância nesse sentido foram Aedes scapularis e representantes de Culex (Melanoconion) sp. A possível transmissão domiciliar por culicídeos mostrou-se mais evidente na zona rural do que na urbana.

Observações sobre atividade de mosquitos Culicidae, em mata residual no Vale do Ribeira, S. Paulo, Brasil

Relatam-se observações sobre o ciclo diário de atividade, por parte de mosquitos Culicidae de mata residual, em área de ambiente intensamente modificado por exploração agropecuária, no Vale do Ribeira, Estado de São Paulo, Brasil. Foram levadas a efeito, com ritmo bimensal, capturas ininterruptas de vinte e cinco horas com isca humana, além de coletas simultâneas com ardilhas tipo Shannon em ambiente intra e extra florestal. Os resultados evidenciaram o caráter diurno e noturno das espécies mais freqüentes, com destaque para o Ae. scapularis e Ae. serratus que, embora com atividade classificada como diurna, mantêm atuação apreciável também durante a noite. Em relação ao primeiro acrescenta-se a ocorrência de nítido pico endocrepuscular vespertino, e a manutenção de sua presença no meio extraflorestal. De maneira geral, essas duas espécies mostram-se presentes todos os meses do ano, com dominância de Ae. scapularis sobre Ae. serratus somente no mês de junho, ocasião porém em que aquele sobrepuja a este de maneira considerável. Tais feições caracterizam quadro que permite atribuir àquele mosquito maiores oportunidades de contato com a população humana e, por conseguinte, papel importante na veiculação de arboviroses, em especial modo, de encefalites.

Vector competence experiments with Rocio virus and three mosquito species from the epidemic zone in Brazil

First-generation progeny of field-collected Psorophora ferox, Aedes scapularis, and Aedes serratus from the Rocio encephalitis epidemic zone in S.Paulo State, Brazil, were tested for vector competency in the laboratory. Psorophora ferox and Ae. scapularis are susceptible to per os infection with Rocio virus and can transmit the virus by bite following a suitable incubation period. Oral ID50S for the two species (10(4.1) and 10(4.3) Vero cell plaque forming units, respectively) did not differ significantly. Infection rates in Ae. serratus never exceeded 36%, and, consequently, an ID50 could not be calculated for this species. It is unlikely that Ae. serratus is an epidemiologically important vector of Rocio virus. The utility of an in vitro feeding technique for demonstrating virus transmission by infected mosquitoes and difficulties encountered in working with uncolonized progeny of field-collected mosquitoes are discussed.

Observações sobre atividade de mosquitos Culicidae em matas primitivas da planície e perfis epidemiológicos de vários ambientes no Vale do Ribeira, São Paulo, Brasil

Observou-se o ciclo diário da atividade culicídea em ambiente primitivo das florestas perenifólias higrófilas da planície, compreendendo tanto a quaternária como a de transição, do Sistema da Serra do Mar, no Vale do Ribeira, Estado de São Paulo (Brasil). Em cada floresta foram realizadas capturas mensais de 25 horas ininterruptas com o emprego de isca humana, bem como a utilização de armadilha tipo Shannon operadas dentro e fora do ambiente florestal. Registrou-se a dominância de An. cruzii embora não de maneira tão acentuada quanto a verificada na mata da encosta, mas que se manteve durante todos os meses do ano. Juntamente com Ae. serratus e An. bellator, esse mosquito manteve-se continuamente em atividade, na isca humana, durante todo o período das 24 horas. Cx. sacchettae e Ps. ferox revelaram ciclo nictimeral caracteristicamente noturno para o primeiro e diurno para o segundo. A influência crepuscular evidenciou-se com a ocorrência de nítidos picos endocrepusculares para An. cruzii, An. bellator e o caráter eocrepuscular para Cx. sacchettae. Aquelas duas espécies de Kerteszia confirmaram a presença de ritmo paracrepuscular. O Ae. scapularis ocorreu nas coletas efetuadas no aberto, ou seja, no meio extraflorestal onde não se registrou a presença de Ae. serratus. Comparando-se os resultados destas observações com aqueles obtidos no ambiente modificado e na mata da encosta, pôde-se traçar o perfil culicídeo dos quatro locais notando-se a ocorrência de nítida sucessão na fauna, conseqüente às alterações introduzidas pelo homem. Ae. scapularis e Cx. ribeirensis mostraram capacidade de adaptação ao ambiente humano, com a conseqüente importância epidemiológica que desse fenômeno se pode deduzir.