Vector-borne viral infections in travellers: Clinical and laboratory findings, biomarkers for early diagnosis, and role as sentinels of new transmission areas

Background: dengue, Zika and chikungunya viruses have become a health concern in the past decades in Europe. The number of travellers that are found positive each year brings constant threats of autochthonous outbreaks, challenging the healthcare system that needs to quickly identify cases and stop or prevent the transmission. Clinical presentations of these diseases are frequently overlapping and nonspecific, thus challenging diagnosis. A prompt clinical suspect can shorten diagnostic times and allow to give diagnostic confirmation and treatment priority to patients that are deemed as more probable. Aims: This work has four specific aims: 1) analysis of the epidemiology of the three infectious diseases of interest in travellers returning from endemic countries to the Veneto Region; 2) evaluation of laboratory tests applied for the diagnosis of dengue; 3) investigation of the role of sentinel travellers for spotting new areas of transmission of disease in country of origin; 4) identification of clinical and laboratory biomarkers for early diagnosis of dengue in travellers. Material and methods: The Microbiology and Virology Unit of Padua University Hospital receives samples suspected arboviral infections from the whole Veneto Region for laboratory confirmation. Samples are accompanied by report forms containing patients’ clinical and laboratory data. These information were collected in a database spanning from 2017 to 2022. Only travellers were considered for analyses, with different inclusion criteria as required for the four studies. Statistical methods included descriptive statistics, comparison among groups by Student’s t test, Chi-square test, Fisher’s exact test, Mann-Whitney U test. Test performance was determined by ROC (Receiver Operating Characteristic) curve analysis. A score of the risk of dengue in travellers including multiple parameters was determined by multiple logistic regression analysis. Results: Aim 1. Descriptive tables and graphs were constructed to visually represent the epidemiological characteristics of the diseases of interest in the studied population. Aim 2. Evaluations on laboratory diagnostic tests for dengue showed how PCR testing of blood samples plays a major role in direct diagnosis, while PCR testing in urine samples may extend the time window for molecular testing. The rapid antigenic test for dengue proved to be accurate if performed within 7 to 10 days from the onset of symptoms. Aim 3. The study confirmed that tracking of cases in travellers might be useful in spotting new transmission areas through sentinel travelers. This was the case of a traveller with ZIKV infection imported recently from the Maldives. Aim 4. 241 controls and 71 cases were identified for the evaluation of clinical parameters. In the evaluation of laboratory parameters, because of missing data, a second population of 43 cases and 136 controls was selected. Clinical parameters were analyzed with appropriate statistical and p values were obtained. Laboratory tests were studied with ROC curves which allowed to identify cutoffs of WBC < 4000/mcL and platelets < 140000/mcL as optimal values to discriminate dengue patients from controls. No significant statistical difference was found for the hematocrit. Laboratory and clinical variables were analyzed by multivariate logistic regressions, the one using WBC, platelets, skin rash, myalgia and a travel history from a non-African country as variables, had the best performance. Conclusions: Tracking of arbovirus infection in travellers can yield information on the epidemiology of diseases and may allow to discover new areas of transmission. Molecular testing and antigenic testing are sensitive and specific tests for dengue diagnosis if applied within the first two weeks from symptom onset. An arbovirus score, including leukopenia, thrombocytopenia, skin rash, myalgia and a travel history from a non-African country, had the best performance.

Contesto: dengue, Ziza e chikungunya sono diventate infezioni di interesse medico in Europa. Ogni anno, l’afflusso di viaggiatori positivi è una minaccia di outbreak autoctoni, richiedendo al sistema sanitario di identificare rapidamente i casi per prevenire la trasmissione. Un pronto sospetto clinico può ridurre i tempi di diagnostica di laboratorio e di terapia. Obiettivi dello studio: 1) analisi dell’epidemiologia delle tre infezioni d’interesse in viaggiatori di ritorno in Veneto da paesi endemici; 2) valutazione dei test di laboratorio applicati per la diagnosi di dengue; 3) investigare il ruolo dei viaggiatori sentinella nell’individuare nuove aree di trasmissione nel paese d’origine; 4) valutazione di biomarkers clinici e laboratoristici per una precoce diagnosi di dengue nei viaggiatori. Materiali e metodi: L’Unità di Microbiologia e Virologia dell’Ospedale Universitario di Padova riceve campioni di sospette arbovirosi da tutto il Veneto per conferma di laboratorio. I campioni sono accompagnati da una scheda di segnalazione contenente i dati clinici e di laboratorio del paziente. Queste informazioni sono state raccolte in un database che va dal 2017 al 2022. Solo i viaggiatori sono stati considerati per le analisi, con diversi criteri di inclusione a seconda di quanto richiesto dai 4 studi. I metodi statistici hanno incluso statistiche descrittive, confronti tra gruppi con l’uso di test di Student, Chi quadro, Fisher, Mann-Whitney. La performance dei test è stata determinata tramite l’analisi delle curve ROC. È stato elaborato uno score, considerante multipli parametri, per il rischio di dengue nei viaggiatori tramite un’analisi di regressione logistica multipla. Risultati: Scopo 1. Tabelle e grafici descrittivi sono stati costruiti per rappresentare le caratteristiche epidemiologiche delle malattie d’interesse nella popolazione di studio. Scopo 2. Si mostra come la PCR rivesta un ruolo preponderante nella diagnosi diretta di dengue, mentre la PCR su urine potrebbe estendere la finestra diagnostica per la diagnosi molecolare. Il test antigenico rapido per dengue si è dimostrato accurato se eseguito entro 7 – 10 giorni dai sintomi. Scopo 3. Il monitoraggio dei casi nei viaggiatori può fornire informazioni sull’epidemiologia delle malattie ed essere utile nell'individuare nuove aree di trasmissione tramite i viaggiatori sentinella. Si riporta il recente caso di un viaggiatore proveniente dalle Maldive con infezione da ZIKV. Scopo 4. 241 controlli e 71 casi sono sati identificati per la valutazione dei parametri clinici. Nella valutazione dei parametri di laboratorio, per via di dati mancanti, è stata costruita una seconda popolazione di 43 casi e 136 controlli. I parametri clinici sono stati analizzati con i test statistici appropriati, ottenendo i valori di p. I test di laboratorio sono stati studiati con curve ROC che hanno permesso di identificare dei cutoff di WBC < 4000/mcL e Piastrine < 140000/mcL come valori ottimali per discriminare i casi di dengue dai controlli. Per l’ematocrito non sono state trovate differenze statisticamente significative tra i due gruppi. I parametri clinici e di laboratorio sono stati analizzati tramite regressioni logistiche multivariate, quella che ha usato WBC, piastrine, rash cutaneo, mialgia e storia di viaggio in paesi non africani come variabili, ha avuto la migliore performance. Conclusioni: Il monitoraggio dei casi nei viaggiatori è in grado di fornire informazioni sull’epidemiologia delle malattie, e può permettere di individuare nuove aree di trasmissione. La diagnosi molecolare e il test antigenico sono sensibili e specifici per la diagnosi di dengue se effettuati nelle prime due settimane dall’insorgenza dei sintomi. Un Arbovirus score che include leucopenia, trombocitopenia, rash cutaneo, mialgia e ritorno da un paese non africano come variabili, ha avuto la migliore performance nel discriminare i casi dai controlli.