Trypanosomiasis: Introduction

Introduction All the papers in this special issue of the Bulletin of the World Health Organ- ization originate from a single project.' Although trypanosomiasis affects man and animals in about 10 000 000 km2 of the African continent and is transmitted by a number of different species of tsetse (Glossina), the project concentrated on one very limited area of 300-350 km2-the Lambwe Valley in Kenya. This valley is infested by only one species of tsetse of any importance-namely, G. pallidipes, which itself is found only in limited parts of the total area of tsetse distribution. This limitation was, however, based on practical considerations-the amount that could be undertaken by a relatively small staff within a fixed time and the existence, at the time the project was first planned, of an acute and unusual outbreak of human trypanosomiasis in western Kenya. In the Lambwe Valley, furthermore, are to be found almost all the factors necessary to the maintenance of trypanosomiasis-a human population (with or without domestic animals) in some parts, wild animals of a number of species, and a tsetse population and thicket vegetation that vary from very light to extremely dense. Again, though G. pallidipes usually has a limited distribution in any one locality, since its basic habitat is thicket, it is found in such vegetation in a wider range of climatic conditions than is any other species of tsetse. For this and other reasons it can be one of the more difficult species to control or eradicate. Its existence in extremely dense thicket in the Lambwe Valley, plus the fact that a game reserve of some 120 km2 in the middle of the valley ensured ade- quate food supply for the fly, posed a specially difficult problem. Finally, the G. pal- lidipes belt was completely isolated from any possible source of reinfestation so that, should eradication prove possible, the result would be permanent. The main purpose of the project, which became operational on 1 March 1968, was to devise methods for the effective and economic control of trypanosomiasis in man and animals in Nyanza and Western Provinces, Kenya. There were four principal areas of research: (1) the most effective means of controlling G. pallidipes; (2) the epi- demiology ofthe disease, with particular reference to its zoonotic aspects; (3) improved methods for the diagnosis of trypanosomiasis in man and animals; and (4) the effects of insecticides on the ecological balance in the treated areas. Work in these areas was associated with continuing programmes of tsetse control undertaken by the Tsetse Survey and Control Unit of the Government of Kenya. The project ran for three years (i.e., until 1 March 1971), except that the entomological work, par- ticularly that relating to aerial spraying against tsetse, and the work on game ecology both continued for another four months. The project staff included an epidemio- logist, a veterinarian, an entomologist, and several technical and administrative officers. A mid-term review led to a recommendation that a game ecologist be added to the project staff, and the value of this addition is clearly demonstrated in a number of the papers that follow. The papers fall naturally into several groups. The first of these (pages 691-718) comprises two introductory papers that provide the background-technical, physi- cal, and historical-to all the work of the project. The second group of papers 1The project, which was undertaken at the request of the Government of Kenya, was carried out by the World Health Organization with the participation of the Food and Agriculture Organization of the United Nations and was financed by the United Nations Development Programme. -685 - 686 INTRODUCTION (pages 719-749) is concerned with the epidemiological and epizootiological aspects of the disease and consists of four papers on trypanosomiasis in man and domestic animals, the role of game animals in the maintenance of the disease, and a single brief observation on multiple infections. The next six papers (pages 751-783) cover serological means of screening for, or diagnosing, trypanosomiasis, starting with the well established technique of estimating immunoglobulin M and going on to newer methods-two of which, the capillary and latex agglutination tests, were first devel- oped in the project. The fourth group (pages 785-809) consists of three papers on entomological aspects and game-tsetse relationships, but these represent only a small fraction of the work of this type done on the project. Finally (pages 811-819) come two papers on techniques, the first entomological and the second on the perennial problem of the temporary immobilization of wild animals for any kind of study. This number of the Bulletin does not include all that came from the project. One noteworthy achievement was the discovery of a simple solution to a problem that had hindered epidemiological and epizootiological research on trypanosomiasis for more than fifty years. This problem was that, if either T. brucei, which by defini- tion is not infective to man, or T. rhodesiense, which is, was isolated from a non- human source (e.g., directly from tsetse or from a naturally infected animal), the one and only means of making a positive identification was a direct test of infectivity in a human volunteer. For obvious reasons such tests could rarely be made, and never on a large scale. It was therefore impossible, for example, to determine the relative frequency of occurrence of these two species in nature, or to what extent certain species of animal acted as reservoirs of T. rhodesiense. The blood incubation infectivity test developed in the course of the project now makes it possible to distinguish between T. brucei and T. rhodesiense without recourse to tests on humans. Details of the test and of subsequent studies of its reliability have already been published.' Research is continuing with the objective of standardizing the technique and elucidating the principle on which it is based. In addition to the studies reported herein, trials of the aerial application of insecticide against tsetse were also undertaken as part of the project, and the result- ing contamination of the environment was assessed. In these trials helicopters and fixed-wing aircraft were directly compared, both for cost and for effectiveness, and the insecticide was applied in invert (i.e., water-in-oil) emulsion. Although spraying of relatively dense vegetation had been attempted before it had generally been unsuc- cessful, and the Lambwe Valley thicket where the first trials were carried out is so dense that not even the most powerful bulldozer could force its way through. Never- theless, penetration of such thicket, as judged by both the long-term effect on the fly population and chemical analysis, was achieved. The insecticide used was dieldrin, which is persistent and hence liable to cause serious contamination. However, samples taken from vegetation and from wild animals showed that none of the latter suffered dangerous contamination and that in the existing conditions (bright sunlight and an altitude of 1 300 m) dieldrin was rapidly converted into biodegradable photo- isomers, themselves highly toxic to tsetse. K. C. WILLETT 1 Rickman, L. R. & Robson, J. (1970) Bull. Wld Hlth Org., 42, 911; (1972) Ibid., 46, 403. Introduction Tous les articles publi6s dans ce num6ro sp6cial du Bulletin de l'Organisation mondiale de la Sante concernent un projet unique." Bien que la trypanosomiase humaine et animale sevisse sur un territoire couvrant environ 10 000 000 km" du continent africain et soit transmise par plusieurs especes de mouches tse-ts6 (Glossina), ce projet s'est deroul6 dans une zone de 300-350 km2 seulement, la vallee de la Lambwe (Kenya). Cette vall6e n'est infestee que par une seule espece de glossines de quelque importance, G. pallidipes, qui ne se trouve elle-meme que dans certaines parties de la zone totale de r6partition de ces insectes. Ce sont toutefois des raisons pratiques qui ont limite l'envergure du projet a savoir, d'une part, la tache qu'est capable de mener a bien un effectif relativement faible de personnel dans un laps de temps donne et, d'autre part, l'existence dans l'ouest du Kenya, a l'6poque oiu le projet a et6 envisage pour la premiere fois, d'une epidemie, violente et inhabituelle, de trypanosomiase humaine. En outre, on trouve dans la vallee de la Lambwe presque tous les facteurs necessaires a la persistance de la maladie: une population humaine (avec ou sans animaux domestiques) dans certaines parties, plusieurs especes d'ani- maux sauvages, ainsi qu'une population de glossines et une vegetation de fourr6s variant l'une et l'autre d'une tr6s faible a une tres forte densite. Par ailleurs, dans tous les lieux oiu existe G. pallidipes, sa repartition est d'ordinaire limitee par le fait que cette espece vit surtout dans les fourres. Mais quand ce type de vegetation existe, G. pallidipes, par rapport aux autres glossines, se rencontre sous une plus grande diversite de conditions climatiques. C'est pour cette raison, entre autres, que cette espece est peut-etre la plus difficile a combattre ou a eradiquer. Sa presence dans les fourres extremement denses de la vall6e de la Lambwe, a laquelle s'ajoutait le fait qu'une reserve de gibier de quelque 120 kM2, situ&e au milieu de la vallee, lui assure sa nourriture, posait un probleme particulierement difficile. Enfin, la ceinture de G. pallidipes etait completement isolee de toute source possible de reinfestation, en sorte que si l'on parvenait a realiser l'eradication, celle-ci serait d6finitive. Le principal objectif du projet, dont l'ex6cution a commence le ler mars 1968, etait de mettre au point des methodes efficaces et economiques de lutte contre la trypa- nosomiase humaine et animale dans les provinces occidentale et de Nyanza, Kenya. Les recherches portaient sur quatre secteurs principaux: 1) les moyens les plus efficaces de lutter contre G. pallidipes; 2) l'epid6miologie de la maladie consideree plus parti- culierement sous sa forme zoonotique; 3) de meilleures methodes de diagnostic de la trypanosomiase humaine et animale; et 4) les effets des insecticides sur l'equilibre ecologique dans les zones traitees. Les travaux ont ete effectues en liaison avec des programmes continus de lutte contre la mouche tse-tse mis en aeuvre par le service de lutte contre la mouche ts&ets et de surveillance de la trypanosomiase du Gouvernement du Kenya. L'execution du projet a dure trois ans (c'est-a-dire jusqu'au ler mars 1971), sauf en ce qui concerne les travaux entomologiques et plus parti- culierement les etudes relatives a l'epandage aerien d'insecticide, ainsi que les travaux sur l'ecologie du gibier, qui se sont poursuivis pendant quatre mois de plus. Le personnel affecte au projet comprenait un epidemiologiste, un vet6rinaire, un ento- I Le projet, entrepris a la demande du Gouvernement du Kenya, a ete execut6 par l'Organisation mondiale de la Sant6, avec la participation de l'Organisation des Nations Unies pour I'Alimentation et l'Agriculture, et financ6 par le Programme des Nations Unies pour le D6veloppement. 687 688 INTRODUCTION mologiste et plusieurs agents techniques et administratifs. II a paru opportun, ulte- rieurement, de leur adjoindre un sp6cialiste de 1'ecologie du gibier et l'utilite de sa presence au sein de l'equipe ressort clairement de plusieurs des articles ci-apres. Ces articles peuvent se repartir en plusieurs groupes. Le premier (pages 691-718) comprend deux documents d'introduction qui d6limitent le cadre technique, physique et historique dans lequel le projet a et execut6. Le deuxieme (pages 719-749) porte sur les aspects epid6miologiques et epizootiologiques de la maladie et comprend quatre textes sur la trypanosomiase chez l'homme et les animaux domestiques, le role du gibier dans le maintien de la maladie et une breve observation sur les infections multiples. Les six articles suivants (pages 751-783) traitent des methodes serologiques de d6pistage ou de diagnostic de la trypanosomiase - technique classique du titrage de l'immunoglobulineM et methodes plus recentes dont deux, l'epreuve d'agglutination en tube capillaire et 1'epreuve d'agglutination au latex, ont e mises au point durant les op6rations. Le quatrieme groupe (pages 785-809) reunit trois articles sur des ques- tions d'entomologie et sur les rapports gibier-glossines, mais il ne represente qu'une petite fraction du travail de cet ordre accompli durant l'ex6cution du projet. Viennent enfin (pages 811-819) deux articles relatifs l'un a une technique entomologique et l'autre a un procede d'immobilisation temporaire des animaux sauvages, celle-ci posant toujours le meme probleme quelle que soit l'etude entreprise. Ce numero du Bulletin ne fournit pas la totalite des resultats des travaux effectu6s dans le cadre du projet de la vallee de la Lambwe. C'est ainsi qu'on a decouvert une solution simple a un probleme qui entravait les recherches epidemiologiques et epi- zootiologiques sur la trypanosomiase depuis plus de cinquante ans. Si l'on isolait soit Trypanosoma brucei qui, par definition, n'infecte pas l'homme, soit T. rhodesiense qui l'infecte, a partir d'une source non humaine (par exemple directement a partir de glossines ou d'un animal naturellement infecte), le seul moyen de savoir duquel des deux parasites il s'agissait etait de proceder a une epreuve directe d'infectivite sur un volontaire, 6preuve rarement praticable et jamais a grande echelle. Il etait donc impossible de determiner la fr6quence relative de la presence de ces deux especes dans la nature, ou dans quelle mesure certaines especes animales jouaient le role de reservoir de T. rhodesiense. L'6preuve d'infectivite apres incubation en presence de sang humain, mise au point pendant le deroulement du projet, rend maintenant possible de diff& rencier T. brucei de T. rhodesiense sans avoir A recourir a l'inoculation des parasites a des volontaires. La description detaillee de l'epreuve et des etudes qui ont e faites ensuite sur sa fiabilite a deja ete publiee.2 Les recherches se poursuivent en vue de nor- maliser la technique et de decouvrir sur quel principe elle se fonde. En plus des etudes dont il est rendu compte dans la presente publication, des essais de lutte contre les glossines par epandage aerien d'insecticide ont aussi ete entrepris et l'on a mesure la pollution de l'environnement qui en est resultee. Au cours de ces essais, on a compare directement le couAt et l'efficacite respectifs des heli- copteres et des aeronefs a voilure fixe et l'insecticide a e applique en emulsion <(eau dans huile #. Bien que l'epandage d'insecticide sur une vegetation relativement dense ait d6ji ete tente, il s'est generalement solde par un echec et les fourres de la vallee de la Lambwe o'u les premiers essais ont eu lieu sont si denses que meme le plus puissant des bulldozers ne peut s'y frayer un chemin. Or la p6n6tration a et realisee, comme l'ont demontre tant l'effet a long terme sur la population de glossines que l'analyse ' Rickman, L. R. & Robson, J. (1970) Bull. Org. mond. Santi, 42, 911; (1972) 46, 403. INTRODUCTION 689 chimique. L'insecticide utilise etait la dieldrine qui est une substance a effet remanent et par cons6quent apte 'a provoquer une forte pollution. N6anmoins, les echantillons pr6lev6s sur la vegetation et sur les animaux sauvages ont montr6 qu'aucun de ces derniers n'avait subi de contamination dangereuse et que, dans les conditions exis- tantes (grand soleil et altitude de 1300 m), la dieldrine se transformait rapidement en photo-isomeres biodegradables qui sont fortement toxiques pour les mouches tse-ts6. I1 faut esperer que les articles contenus dans ce numero special du Bulletin de l'Organisation mondiale de la Sante' seront utiles I toutes les personnes qui se con- sacrent 'a la lutte contre la trypanosomiase et a la recherche en ce domaine. K. C. WILLETr