Analisi ecologica dei flebotomi vettori della leishmaniosi canina in Italia nord-orientale attraverso l'utilizzo di Sistemi Informativi Geografici (GIS) e Modelli di Distribuzione di Specie

Abstract

Since the 1990s, new foci of Canine Leishmaniosis have being detected in northern Italy, previously regarded as non-endemic. The disease has increased gradually in the regions of the Alps and entomological surveys demonstrated the established presence of two vectors of the disease, P. perniciosus and P. neglectus, in several localities of the area. The changing pattern of the disease is mainly due to movement of infected dogs from endemic areas, to the increase in human and animal travels and goods trade and to climatic changes, critical to the establishment of the vectors. The study describes the results of the 12-years entomological survey in Veneto, Friuli Venezia Giulia and Trentino Alto Adige Regions, analysed through the use of GIS tools and Species Distribution Models (SDMs), based on remote sensing environmental data. Several climatic and environmental features were explored in regard to the entomological data, in order to better understand the ecology of the vectors and the epidemiology of the disease, to create a tool in support of surveillance activities. Sandfly trapping was conducted from 2001 to 2012 in 175 sites, using sticky traps (n=114 sites), CDC light traps (n=53) and CO2 traps (n=66). GPS coordinates were acquired for all sites and potential risk factors (altitude, number and species of domestic bait animals, structural characteristics of site and level of urbanization) were identified and registered. The presence/absence of sandflies were compared with the risk factors considered and environmental variables, such as MODIS data (Normalized Difference Vegetation Index and Land Surface Temperature), a land cover map (Corine Land Cover 2006), a Digital Elevation Model (GTOPO30) and a bioclimatic variable taken from the database WorldClim (BIO 18, precipitation of Warmest Quarter). The environmental features resulted more relevant, were used to built a predictive model of presence of P. perniciosus and sandflies in Veneto, Friuli Venezia Giulia and Trentino Alto Adige Regions, using the software MaxEnt (Maximum Entropy Modeling System). Overall, 6.144 sandflies were collected and identified and P. perniciosus was the most abundant species (3.797, 61,8%), with density values comparable to endemic areas of southern and central Italy. The ecological analyses of risk factors identified the altitudinal range between 100 and 300 m as the optimal environment for sandflies. The analyses of eco-climatic variables showed that the species P. perniciosus and the sandflies prefer hilly areas, characterized by temperate climate, high vegetation cover and moderate rainfall. The SDMs developed showed a high predictive power and demonstrated to be realistic, since areas highly suitable for sandflies overlap with Canine Leishmaniosis foci in the study area. Visualisation of patterns of distribution of vector species in ecological space, using SDMs, was a useful tool for the understanding of the ecological requirements of the sandfly vectors. The used approach may be considered a new resource for the proper identification of the surveillance actions for the control of Canine Leishmaniosis.A partire dagli anni '90, sono stati evidenziati nuovi focolai autoctoni di leishmaniosi canina in Italia settentrionale, area fino agli anni precedenti considerata indenne. Gradualmente, la malattia si è diffusa nelle Regioni dell’arco alpino e i monitoraggi entomologici condotti, hanno evidenziato la presenza stabile di due vettori della malattia, P. perniciosus e P. neglectus, in diverse aree del Territorio. Il cambiamento della distribuzione della malattia sembra legato principalmente al movimento dei cani infetti dalle aree endemiche, all’aumento degli spostamenti di merci, animali e persone ed ai cambiamenti climatici, determinanti per la sopravvivenza dei vettori. Lo studio descrive i risultati di 12 anni di campionamenti entomologici, condotti in Veneto, Friuli Venezia Giulia e Trentino Alto Adige, analizzati attraverso l’utilizzo di strumenti GIS e modelli di distribuzione di specie (SDMs) basati su dati ambientali ottenuti tramite remote sensing. Sono state analizzate diverse caratteristiche climatiche ed ambientali, relazionandole con i dati relativi ai monitoraggi, con la finalità di comprendere meglio l’ecologia dei vettori e l’epidemiologia della malattia, per creare uno strumento di supporto alle attività di sorveglianza. Il monitoraggio è stato condotto dal 2001 al 2012 in 175 siti, utilizzando sticky traps (n=114 siti), CDC light traps (n=53 siti) e CO2 traps (n=66 siti). I siti sono stati geo-referenziati ed alcuni possibili fattori di rischio (altitudine, numero e specie di animali esca, tipologia di sito e livello di urbanizzazione) sono stati individuati e registrati sul campo. I dati di presenza/assenza dei flebotomi sono stati analizzati in funzione dei fattori di rischio considerati, di due variabili ambientali ottenute dal sensore MODIS (Normalized Difference Vegetation Index e Land Surface Temperature), di una mappa di uso del suolo (Corine Land Cover 2006), di un modello digitale del terreno (GTOPO30) e di una variabile climatica ottenuta dal data set WorldClim (BIO 18), relativa alle precipitazioni medie registrate nei trimestri più caldi. Le variabili risultate più rilevanti sono state utilizzate per elaborare un modello predittivo della presenza di P. perniciosus e dei flebotomi in Triveneto, utilizzando il software MaxEnt (Maximum Entropy Modeling System). In totale sono stati raccolti e identificati 6.144 flebotomi e P. perniciosus si è dimostrato essere la specie più rappresentata nel territorio (3.797 esemplari, 61,8%), con densità paragonabili a quelle registrate nelle aree endemiche del centro-sud Italia. L’analisi ecologica dei fattori di rischio ha individuato la fascia altitudinale tra i 100 e i 300 m s.l.m. come quella più idonea ai flebotomi. L’analisi delle variabili ambientali ha evidenziato che i flebotomi e P. perniciosus prediligono ambienti collinari, caratterizzati da un clima mite, elevata copertura vegetazionale e precipitazioni non abbondanti. Il modello di distribuzione di specie elaborato, ha mostrato un buon potere predittivo e si è dimostrato realistico, in quanto l’area risultata più idonea alla presenza dei flebotomi nel territorio si sovrappone in modo chiaro con le aree interessate da focolai di leishmaniosi canina. La visualizzazione dei pattern di distribuzione dei flebotomi vettori nello spazio ecologico, attraverso l’utilizzo di modelli di distribuzione di specie, si è dimostrata essere un valido strumento per comprendere quali fattori condizionano maggiormente la presenza degli stessi. Gli strumenti utilizzati possono essere considerati una nuova risorsa da integrare alle azioni di sorveglianza per la prevenzione della leishmaniosi canina, con il fine di destinare le risorse correttamente e di sviluppare strategie sempre più appropriate