Presence and potential distribution of malaria‑infected New World primates of Costa Rica

Abstract

Background: In South and Central America, Plasmodium malariae/Plasmodium brasilianum, Plasmodium vivax, Plasmodium simium, and Plasmodium falciparum has been reported in New World primates (NWP). Specifically in Costa Rica, the presence of monkeys positive to P. malariae/P brasilianum has been identified in both captivity and in the wild. The aim of the present study was to determine the presence of P. brasilianum, P. falciparum, and P. vivax, and the potential distribution of these parasites-infecting NWP from Costa Rica. Methods: The locations with PCR (Polymerase Chain Reaction) positive results and bioclimatic predictors were used to construct ecological niche models based on a modelling environment that uses the Maxent algorithm, named kuenm, capable to manage diverse settings to better estimate the potential distributions and uncertainty indices of the potential distribution. Results: PCR analysis for the Plasmodium presence was conducted in 384 samples of four primates (Howler monkey [n = 130], White-face monkey [n = 132], Squirrel monkey [n = 50], and red spider monkey [n = 72]), from across Costa Rica. Three Plasmodium species were detected in all primate species (P. falciparum, P. malariae/P. brasilianum, and P. vivax). Overall, the infection prevalence was 8.9%, but each Plasmodium species ranged 2.1–3.4%. The niche model approach showed that the Pacific and the Atlantic coastal regions of Costa Rica presented suitable climatic conditions for parasite infections. However, the central pacific coast has a more trustable prediction for malaria in primates. Conclusions: The results indicate that the regions with higher suitability for Plasmodium transmission in NWP coincide with regions where most human cases have been reported. These regions were also previously identified as areas with high suitability for vector species, suggesting that enzootic and epizootic cycles occur.

Antecedentes: En América del Sur y Central, se ha reportado la presencia de Plasmodium malariae/Plasmodium brasilianum, Plasmodium vivax, Plasmodium simium y Plasmodium falciparum en primates del Nuevo Mundo (PNM). Concretamente en Costa Rica, se ha identificado la presencia de monos positivos a P. malariae/P brasilianum tanto en cautividad como en libertad. El objetivo del presente estudio fue determinar la presencia de P. brasilianum, P. falciparum y P. vivax, y la distribución potencial de estos parásitos que infectan a los PNM de Costa Rica. Métodos: Las localidades con resultados positivos a la PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa) y los predictores bioclimáticos fueron utilizados para construir modelos de nicho ecológico basados en un entorno de modelización que utiliza el algoritmo Maxent, denominado kuenm, capaz de manejar diversos escenarios para estimar mejor las distribuciones potenciales y los índices de incertidumbre de la distribución potencial. Resultados: Se realizó un análisis de PCR para detectar la presencia de Plasmodium en 384 muestras de cuatro primates (mono aullador [n = 130], mono cara blanca [n = 132], mono ardilla [n = 50] y mono araña rojo [n = 72]), de toda Costa Rica. Se detectaron tres especies de Plasmodium en todas las especies de primates (P. falciparum, P. malariae/P. brasilianum y P. vivax). En general, la prevalencia de la infección fue del 8,9%, pero cada especie de Plasmodium osciló entre el 2,1-3,4%. El enfoque del modelo de nicho mostró que las regiones costeras del Pacífico y del Atlántico de Costa Rica presentaban condiciones climáticas adecuadas para las infecciones del parásito. Sin embargo, la costa del Pacífico central presenta una predicción más fiable para la malaria en primates. Conclusiones: Los resultados indican que las regiones con mayor aptitud para la transmisión de Plasmodium en el PNW coinciden con las regiones donde se han reportado más casos en humanos. Estas regiones también fueron identificadas previamente como zonas con alta idoneidad para las especies vectoriales, lo que sugiere que se producen ciclos enzoóticos y epizoóticos.