Culicoides spp. (Diptera : Ceratopogonidae) as vectors of bluetongue virus in South Africa – a review

Abstract

The aim of this paper is to consolidate vector competence studies on Culicoides midges (Diptera: Ceratopogonidae) as vectors of Bluetongue virus (BTV) done over a period 25 years at the Agriculture Research Council ‑ Onderstepoort Veterinary Institute in South Africa. In 1944, it was demonstrated for the first time in South Africa that Culicoides midges transmit BTV. In 1991, field‑collected Culicoides imicola were fed on blood containing BTV‑3 or BTV‑6 and the infection rates were established as being 31% and 24%, respectively. In 1998, Culicoides bolitinos was shown to have a higher infection prevalence and virus titre/midge than C. imicola. This species was then shown to have a higher transmission potential for BTV‑1 over a range of incubation temperatures wider than the one showed by C. imicola. Attenuation of BTV also does not reduce its ability to infect competent Culicoides species. Oral susceptibility studies, involving 29 BTV isolates of various serotypes, indicated differences between various geographic virus isolates and Culicoides populations evaluated. While low recovery rates of European BTV strains from South African Culicoides species suggest co‑adaptation between orbiviruses and vectors in a given locality, co‑adaption was shown not to be essential for virus transmission. Cumulative results since 1991 provide evidence that at least 13 livestock‑associated Culicoides species are susceptible to BTV. Susceptibility results are supported by field isolations from 5 of these species. This implies that multi‑vector potential for the transmission of BTV will complicate the epidemiology of BT. It must be emphasised that neither oral susceptibility nor virus isolation/ detection from field‑collected specimens is proof that a species is a confirmed field vector.

Il presente lavoro ha l’obiettivo di descrivere i risultati degli ultimi 25 anni di ricerca condotta all’Agriculture Research Council ‑ Onderstepoort Veterinary Institute in Sud Africa, sul ruolo dei Culicoides (Ditteri: Ceratopogonidae) come vettori del virus della Bluetongue (BTV). Nel 1944, in Sud Africa, è stato dimostrato per la prima volta il loro ruolo di vettori di BTV. Nel 1991, Culicoides imicola catturati in campo e nutriti con sangue contenente i sierotipi 3 o 6 del BTV hanno evidenziato percentuali di infezione, rispettivamente, del 31% e 24%. Nel 1998 è stato dimostrato che Culicoides bolitinos ha una prevalenza di infezione e un titolo virale per insetto superiori a quelli di C. imicola. È stato quindi dimostrato che C. bolitinos ha un maggior potenziale di trasmissione di BTV-1 in un intervallo di temperatura di incubazione più esteso di quello riportato per C. imicola. L’attenuazione del BTV non riduce la sua capacità di infettare specie competenti di Culicoides. Studi di competenza vettoriale attraverso infezione orale con 29 ceppi diversi appartenenti a vari sierotipi di BTV hanno evidenziato differenze a seconda dell'origine geografica dei ceppi e delle popolazioni di Culicoides esaminate. I bassi livelli di infezione dei ceppi europei di BTV in specie sudafricane di Culicoides suggeriscono l'esistenza di un possibile co-adattamento tra Orbivirus e vettori in una data zona, co-adattamento che tuttavia non è essenziale per la trasmissione del virus. In tutti questi anni è stato possibile dimostrare che almeno 13 specie di Culicoides associate al bestiame sono suscettibili al BTV. Tali risultati sono supportati da isolamenti di campo su 5 di queste specie. Ciò implica che il potenziale multi-vettoriale per la trasmissione di BTV complicherà l'epidemiologia di BT. Va sottolineato che né la suscettibilità orale né l’isolamento/rilevamento del virus da insetti catturati in campo provano che una data specie sia vettore certo del BTV.