Questing ticks, hidden causes : tracking changes in Ixodes ricinus populations and associated pathogens in southwestern Finland

Abstract

Ticks (Acari: Ixodidae) and tick-borne diseases, especially Lyme borreliosis caused by Borrelia burgdorferi s.l. spirochetes and tick-borne encephalitis (TBE) caused by the TBE-virus (TBEV), are a growing problem in northern Europe and Russia. Surveys conducted in Russia, Sweden, and Norway have revealed an increase in tick abundance and a northwards shift in their distribution over the past few decades. In the southern parts of Finland, Ixodes ricinus is the primary vector for Borrelia, TBEV, and several other tick-borne pathogens (TBP). Despite their central role in the zoonotic transmission of severe diseases, ecological data of I. ricinus populations in Finland are almost non-existent. Less than 20 research papers focusing on I. ricinus have been published from Finland between 1961 and 2017, with only a few of them touching upon any ecological aspects of the ticks themselves. As such, no scientific data regarding changes in tick and TBP occurrence has been available prior to recent years. However, citizen science surveys mapping the distribution of I. ricinus in 2014 and 2015, as well as the numbers of Lyme borreliosis cases that have been increasing since the mid-90’s, suggest that changes similar to those observed in neighboring countries are likewise taking place in Finland.

In this thesis, I have focused on several of the neglected aspects of tick-related research in Finland, in an effort to determine the current status of tick populations in southwestern Finland and whether changes similar to those observed elsewhere in the northern parts of Europe can be observed there. Among others, study themes included changes in the abundance and distribution of I. ricinus, changes in the prevalence rates and occurrence of several TBPs, as well as long-term monitoring of spatial changes in the diversity and occurrence of TBPs.

I found that I. ricinus numbers in southwestern Finland have increased over the past few decades in all study sites with reference data available, with the highest densities being observed in 2017, the last year of studies for this thesis. Ticks were commonly found from all coastal areas in southwestern Finland, with particularly high densities being observed on islands in the Archipelago Sea. Similarly, in 2017 ticks were detected from several urban and suburban study sites in the city of Turku, some of which were surveyed but found lacking ticks in 2013. Regarding pathogens, higher prevalence of B. burgdorferi s.l was observed than in reference studies from 2000, and its geographical range had also expanded. Disconcertingly, particularly high Borrelia prevalence rates were observed in tick populations in urbanized areas around Turku. Altogether seven different pathogen groups were detected from southwestern Finland, including several species that had not been reported from Finland before. Furthermore, the probable emergence of two pathogens was observed on Seili Island during the study, highlighting that ticks are not proliferating alone: tick-borne pathogens are as well.

To conclude, the results of this thesis confirm that tick densities are increasing, tick-borne pathogens are becoming more common, and both ticks and TBPs are spreading in southwestern Finland. Particularly alarming is the detection of high numbers of ticks and TBPs in the sphere of influence for hundreds of thousands of people annually, in urban and suburban areas within and around Turku. Vigilance is required from both citizens and medical professionals, in order to prevent and detect harmful tick-borne infections. Action should be taken to inform citizens of noticeable tick risk also in urbanized areas. Unfortunately, no decrease in the number of ticks is likely to occur in the southern parts of Finland in the foreseeable future, so further increasing tick awareness is the best course of action for minimizing their negative impact.

Puutiaiset (Acari: Ixodidae) ja niiden levittämät taudit, erityisesti Borrelia -bakteerien aiheuttama borrelioosi ja puutiaisaivokuumeviruksen aiheuttama puutiaisaivotulehdus, ovat kasvava ongelma pohjoisessa Euroopassa ja Venäjällä. Ruotsissa, Norjassa ja Venäjällä tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että puutiaisten määrät ovat lisääntyneet ja niiden levinneisyysalue siirtynyt pohjoisemmaksi viime vuosikymmenten aikana. Eteläisessä Suomessa puutiainen (Ixodes ricinus) on puutiaisvälitteisten taudinaiheuttajien pääasiallinen kantaja. Vaikka puutiaiset toimivat lukuisten vakavien tautien levittäjinä, ei niiden ekologiaa ole Suomessa aiemmin juuri tutkittu: vuosien 1961–2017 välillä Suomesta on julkaistu alle kaksikymmentä puutiaista käsittelevää tieteellistä tutkimusta. Näistä valtaosa keskittyy niiden kantamien taudinaiheuttajien esiintymiseen, ja vain muutama käsittelee millään tapaa itse puutiaisen ekologiaa. Näin ollen tieteellistä näyttöä puutiaisten ja niiden kantamien taudinaiheuttajien määrien muutoksista ei ole ollut saatavilla. Vuosina 2014 ja 2015 toteutettujen, puutiaisten levinneisyyttä kartoittaneiden kansalaiskeräysten tulokset sekä vuosittain raportoitujen borrelioositapausten lisääntyminen 90-luvun puolivälistä saakka viittaavat kuitenkin siihen, että naapurimaissa havaitut muutokset koskevat myös Suomea.

Väitöskirjatyössäni keskityin selvittämään Lounais-Suomen puutiaispopulaation nykyistä tilaa, sekä arvioimaan, onko puutiais- ja taudinaiheuttajapopulaatioissa havaittavissa samansuuntaisia muutoksia kuin muissa Pohjoismaissa ja Venäjällä. Tutkittuihin teemoihin lukeutuivat mm. muutokset puutiaisten määrissä ja esiintymisessä, muutokset puutiaisten kantamien taudinaiheuttajien määrissä ja esiintymisessä, sekä pitkän aikavälin muutokset taudinaiheuttajien paikallisessa esiintymisessä.

Tutkimuksissani havaitsin, että puutiaismäärät ovat viime vuosikymmenten aikana kasvaneet kaikilla niillä tutkimusalueilla, joilta vertailuaineistoa on olemassa. Alueilla, joilla tutkimuksia tehtiin useamman vuoden ajan, puutiaismäärät olivat korkeimmillaan viimeisimpänä tutkimusvuotena, 2017. Löysin puutiaisia kaikilta saarilla ja merenrannan tuntumassa sijainneilta tutkimusalueilta, ja korkeimmat puutiaismäärät havaitsin Saaristomeren saarilta. Puutiaisia havaittiin runsaasti myös Turun kaupunki- ja esikaupunkialueilta. Löysin Borrelia -bakteereita kantavia puutiaisia niin ikään yleisemmin ja useammalta eri paikalta kuin 2000-luvun alkuun sijoittuvissa vertailututkimuksissa. Hieman huolestuttavasti näitä bakteereita tavattiin erityisen yleisinä Turun kaupunkialueen puutiaisilta. Kaiken kaikkiaan tutkimuksissa löydettiin seitsemää eri taudinaiheuttajaa, joista osa oli Suomelle uusia lajeja. Seilin saaren seurantatutkimuksissa havaitsin lisäksi kahden taudinaiheuttajan ilmaantumisen saarelle tutkimukseni kuluessa, mikä osaltaan tukee havaintoa, että taudinaiheuttajien esiintymisessä Suomessa on tapahtumassa samanlaisia muutoksia kuin naapurimaissa.

Väitöskirjani tulokset osoittavat, että puutiaisten ja niiden välittämien taudinaiheuttajien määrät sekä levinneisyysalueet ovat kasvaneet Lounais-Suomessa 2000-luvulla. Erityisen huolestuttavia ovat havainnot korkeista puutiais- ja taudinaiheuttajamääristä myös Turun kaupunkialueella, jossa asuu ja vierailee satoja tuhansia ihmisiä vuosittain. Tämän väitöskirjan tulokset korostavat, että tietoisuutta puutiaisista ja taudinaiheuttajista tulisi yhä lisätä kansalaisten ja terveydenhuollon ammattilaisten parissa – erityisesti kaupunkialueilla, joissa ihmiset eivät välttämättä ajattele olevansa alttiina tartunnoille. Puutiaisten määrät ovat tuskin vähenemässä lähitulevaisuudessa, joten puutiaistietoisuuden lisääminen tulee jatkossakin olemaan tärkeässä asemassa niiden aiheuttaman haitan minimoimisessa.