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Poliovirus vaccine strains in sewage and river water in South Africa

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Abstract:

Since the initiation of the global poliomyelitis eradication program in 1988, the number of wild-type polio cases decreased from 350 000 to fewer than 500, and the number of polio endemic countries declined from more than 125 to 10. The last case of polio in South Africa caused by a wild-type poliovirus (PV) occurred in 1989. The live attenuated oral poliovirus vaccine (OPV) has been effectively used in the reduction and control of poliomyelitis. However, as OPV strains are excreted in stools after vaccination, this vaccine could become a source of dissemination of PVs in the environment and the potential cause of poliomyelitis. Therefore, the aim of the study was to determine the occurrence of OPV strains in selected sewage and river water samples. During the period between 2001 and 2003, 138 samples of river water and 213 samples of settled sewage were collected from selected areas of South Africa. A total of 860 plaques were analysed, which consisted of 703 plaques from the sewage and 157 plaques from the river water samples. Using a reverse transcriptase (RT)-multiplex PCR, 49 PVs were successfully distinguished from 176 non-polio enteroviruses (NPEVs). The 176 NPEVs consisted of 50 coxsackie B2 viruses (CBV2), followed by 39 echoviruses 11 (ECV11), 25 CBV5, 21 CBV3, 15 CBV4, 14 coxsackie A6 viruses (CAV6), 7 CBV6, 2 CAV5, 2 CBV1, and 1 ECV19, which was in agreement with the prevalence of these EVs in other parts of the world. The Sabin-specific RT-triplex PCR revealed the presence of 29 Sabin PV type 1, 8 Sabin PV type 2, and 12 Sabin PV type 3 isolates. Buffalo green monkey kidney and primary liver carcinoma cell cultures allowed the amplification of a broad spectrum of EVs, whereas human epidermoid carcinoma cells were more selective for PVs. This study addressed some of the issues regarding the prevalence of OPV strains in the environment. The identification of 49 viable OPV isolates confirmed the presence and circulation of PV vaccine strains in sewage and river water. The extent of the potential health risk constituted by these OPV isolates remains to be investigated.Key words: poliovirus vaccine strains, enteroviruses, circulation, sewage, river water, molecular techniques.

Depuis l'amorce du programme d'éradication globale de la poliomyélite en 1988, le nombre de cas de polio de type sauvage a diminué de 350 000 à moins de 500 et le nombre de pays endémiques pour la polio est passé de plus de 125 à 10. Le dernier cas de polio causé par un poliovirus (PV) de type sauvage en Afrique du Sud s'est produit en 1989. Le vaccin oral du poliovirus vivant atténué (OPV) a été utilisé avec succès pour la réduction et le contrôle de la poliomyélite. Toutefois, puisque des souches de OPV sont excrétées dans le sol après la vaccination, ce vaccin pourrait devenir une source de la dissémination de PV dans l'environnement et devenir une cause potentielle de la poliomyélite. Le but de cette étude était donc de déterminer la présence de souches de OPV dans des échantillons sélectionnés d'eau d'égouts et de rivières. Au cours de la période de 2001 à 2003, 138 échantillons d'eau des rivières et 213 échantillons d'égouts stagnants ont été prélevés dans des régions sélectionnées d'Afrique du Sud. Un total de 860 plages ont été analysées représentant 703 plages issues des échantillons d'égouts et 157 plages issues des échantillons d'eau de rivière. À l'aide d'un PCR multiplexé en temps réel, 49 PV ont pu être distingués de 176 entérovirus non-polio (NPEV). Les 176 NPEV étaient constitués de 50 coxsackie B2 virus (CBV2), suivis par 39 echovirus 11 (ECV11), 25 CBV5, 21 CBV3, 15 CBV4, 14 coxsackie A6 virus (CAV6), 7 CBV6, 2 CAV5, 2 CBV1 et 1 ECV19, en accord avec la prévalence de ces EV dans d'autres parties du monde. Le PCR en temps réel triplex spécifique au Sabin a révélé la présence d'isolats de 29 PV Sabin de type 1, 8 PV Sabin de type 2 et 12 PV Sabin de type 3. Des cultures des cellules de rein de singes verts Buffalo et de cellules primaires de carcinomes hépatiques ont permis l'amplification d'un large spectre de EV, alors que les cellules de carcinomes épidermoïdes humains étaient davantage sélectives aux PV. Cette étude a solutionné certaines des questions à propos de la prévalence de souches de OPV dans l'environnement. L'identification de 49 isolats viables de OPV dans cette étude a confirmé la présence et la circulation de souches vaccinales de PV dans les eaux d'égouts et de rivières. L'étendue des risques potentiels que représentent ces isolats de OPV pour la santé a encore besoin d'être examinée.Mots clés : souche vaccinale de poliovirus, entérovirus, circulation, égouts, eau de rivière, technique moléculaire.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2006-08-01

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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