Clinical Infectious Diseases Advance Access published October 9, 2014 1  Ocular Toxoplasmosis in the United States: Recent and Remote Infections   

cr ipt

Jeffrey L. Jones1, Valerie Bonetti2, Gary N. Holland3, Cindy Press2, Steven R. Sanislo4, Rahul N. Khurana5, Jose  G. Montoya2,6  1

Parasitic Diseases Branch, Division of Parasitic Diseases and Malaria, Center for Global Health, Centers for  Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia 

2

Palo Alto Medical Foundation, Toxoplasma Serology Laboratory, Palo Alto, California 

3

4

Byers Eye Institute, Stanford University School of Medicine, Stanford, California 

5

Northern California Retina Vitreous Associates, Mountain View, California 

6

an

Division of Infectious Diseases and Geographic Medicine, Department of Medicine, Stanford University School  of Medicine, Stanford, California 

M

Corresponding author: Jeffrey L. Jones, M.D., M.P.H, Division of Parasitic Diseases and Malaria, Center for Global  Health, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, GA  30329‐4018, Email: [email protected], Phone: 404‐ 718‐4747, Fax: 404‐718‐4816 

Ac

ce

 

pt ed

Alternate corresponding author: Jose G. Montoya, M.D. Toxoplasma Serology Laboratory, PAMF Research  Institute, Ames Building, 795 El Camino Real, Palo Alto, CA 94301‐2302, Email: [email protected] (alternate:  [email protected]), Phone: 650‐853‐4828, Fax: 650‐614‐3292 

Published by Oxford University Press on behalf of the Infectious Diseases Society of America 2014. This work is  written by (a) US Government employee(s) and is in the public domain in the US. 

Downloaded from http://cid.oxfordjournals.org/ at Dalhousie University on October 9, 2014

us

Ocular Inflammatory Disease Center, Jules Stein Eye Institute and Department of Ophthalmology, David Geffen  School of Medicine at UCLA, University of California at Los Angeles, Los Angeles, California 

2    Abstract   We tested all samples from patients with ocular toxoplasmosis sent to the Palo Alto Medical Foundation from 

cr ipt

June 2004 through August 2010 for serologic evidence of recent T. gondii infection. Of 205 patients aged 10‐96 

an M pt ed ce Ac

Downloaded from http://cid.oxfordjournals.org/ at Dalhousie University on October 9, 2014

us

years, 11.7% had recent infection. Many people develop ocular disease soon after T. gondii infection. 

3     

cr ipt

Introduction  Toxoplasmosis is one of the most common causes of posterior uveitis [1] and can lead to variable 

degrees of vision loss, including blindness.  In the U.S., there are an estimated 21,000 persons who develop 

ocular lesions from Toxoplasma gondii each year and over 4,800 who develop symptomatic ocular disease (data 

burden on the U.S. health care system, with 250,000 visits to ophthalmologists for active or chronic disease over 

an

a period of two years estimated from a survey in 2002 [3]. 

Traditional teaching has been that the majority of ocular toxoplasmosis is associated with congenital  disease. Clinicians now accept the fact that the majority of reactivations are associated with post‐natally 

M

acquired infections, the first episode of ocular involvement having gone unnoticed, either because it was  associated with minimal symptoms or because it occurred in preverbal children [4]. It is estimated that 

pt ed

approximately 2% of T. gondii infected individuals in the United States develop ocular toxoplasmosis; however,  in some settings, such as epidemics with atypical genotypes, the prevalence of ocular disease soon after  infection may be as high as 20% [4, 5].    Methods 

Our study evaluated all T. gondii antibody‐positive serum samples from persons in the U.S. diagnosed 

ce

 

clinically with ocular toxoplasmosis that had been sent to the Palo Alto Medical Foundation Toxoplasma 

Ac

Reference Laboratory (PAMFRL) to confirm infection between June 2004 and August 2010. The PAMFRL is the  only Toxoplasma testing reference laboratory in the United States. The methods for determining recent T. gondii 

infection have been described, and can determine if infection occurred within the previous 6 months [6, 7].  Briefly, all samples were tested with the T. gondii Sabin‐Feldman dye test and IgM ELISA.  Samples that had been 

found to be both IgG and IgM antibody positive were tested further with the immunoglobulin A (IgA) ELISA, 

Downloaded from http://cid.oxfordjournals.org/ at Dalhousie University on October 9, 2014

us

from a study done in the early to mid‐2000s) [2]. Care of patients with ocular toxoplasmosis causes a substantial 

4  immunoglobulin E (IgE) ELISA, and differential agglutination (AC/HS) test.  An acute serological profile (i.e.,  positive Sabin‐Feldman dye test, positive IgM ELISA, an acute pattern in the differential agglutination test, and  positive IgA and IgE ELISA tests) correlates 100% with an infection acquired within 6 months in seroconversion 

cr ipt

studies of pregnant women in Europe and in serological studies of patients with lymphadenopathy in the United  States [6, 7]. In addition, all case patients had a low Toxoplasma avidity test result consistent with a recent 

infection [8, 9]. We did not use commercial Toxoplasma IgM tests alone to determine acute T. gondii infection 

because up to 27% of Toxoplasma IgM tests can remain positive for 2 or more years [10]. In analyzing our study 

us

9.2, SAS Institute Inc., Cary, NC). 

 

an

Results 

Of 205 patients with serologic evidence of T. gondii infection, 110 (54%) were female. The median age 

M

for those with recent infection and chronic infection were 52 years (range 15‐80 years) and 44 years (range 10‐ 96 years), respectively (p=.19, t‐test with Satterthwaite approximation). Samples from 24 (11.7%; 95% 

pt ed

confidence limits 7.7%, 16.9%) patients were found to have serological test results indicating recent infection  (i.e., IgG‐positive/IgM‐positive and a serologic panel including IgA, IgE, AC/HS, and avidity test consistent with  recent infection); the remaining 181 (88.3%) were IgG‐positive/IgM‐negative, indicating that they had ocular  disease associated with chronic infection from the more distant past.   

 

ce

Discussion    

In this referral population, 11.7% of those with ocular disease had recently acquired T. gondii infection. 

Ac

Because the youngest person in the study was 10 years old, all recently acquired infections occurred after birth  (in the 6 months prior to T. gondii testing, as defined in the methods), while chronic infections may have 

occurred after birth or congenitally (but over 6 months previous to T. gondii testing). Those with chronic  infections were probably tested by their physicians when active ocular lesions were noted (representing 

Downloaded from http://cid.oxfordjournals.org/ at Dalhousie University on October 9, 2014

data, exact confidence intervals for binomial proportions and the t‐test were performed using SAS (SAS version 

5  reactivations, the most common clinical presentation), but for these patients it is not known when the ocular  disease first developed or over what interval reactivation occurred.   

cr ipt

It has been assumed that most retinal lesions among T. gondii‐infected people are associated with  remote infections [4], with clinically apparent lesions first arising from occult tissue cysts that had been present  in retinal tissue since the systemic infection occurred [11].  Retinal disease can recur multiple times, as satellite  lesions adjacent to retinochoroidal scars, which represent the residua of past infections.  In contrast as many as 

apparent toxoplasmic retinochoroiditis within a few weeks of the outbreaks [5]. These initial retinal infections  present as “primary lesions” (those not arising from the borders of scars).  The hypothesis is that the higher 

an

incidence of early ocular involvement in epidemics versus the general population is related to infection with  atypical strains of parasite [5].  Numerous genotypes are circulating in the U.S. [12], and atypical genotypes have 

M

been found to be associated with ocular toxoplasmosis in the U.S., even among those with sporadic disease [13].    Our study has a number of limitations. The samples may not be representative of all people with ocular 

pt ed

toxoplasmosis in the U.S.  Ophthalmologists are trained to recognize the classic appearance of satellite lesions  adjacent to chronic retinochoroidal scars as being diagnostic for ocular toxoplasmosis, and might be less likely to  seek serologic confirmation of infection in such cases.  Since other presentations of ocular toxoplasmosis are less  well understood, serologic testing might be obtained more often for people with primary lesions or for those 

ce

lesions that represent more severe disease.  Clinicians therefore may be more likely to seek confirmation of  infection for lesions that occur at the time of initial infection, because all such patients will have primary lesions;  being the first episode of retinal disease, none will already have scars. It should be noted, however, that primary 

Ac

lesions alone are not a reliable sign of recent infection; up to 20% of patients who present with primary lesions  have serologic profiles consistent with remote T. gondii infection [14]. The PAMFRL records do not provide  information about whether patients tested had satellite recurrences or primary lesions.  These potential biases 

could increase the observed prevalence of ocular toxoplasmosis associated with recent infection.  An additional 

Downloaded from http://cid.oxfordjournals.org/ at Dalhousie University on October 9, 2014

us

10‐20% of patients infected in several reported epidemics of T. gondii infection have developed clinically 

6  potential limitation is that the diagnosis of ocular toxoplasmosis was made by physicians who referred serum for  testing, and the authors did not independently validate the diagnosis. 

cr ipt

Nevertheless, the results of our study indicate that over 10% of people with ocular disease developed it  soon after acquiring T. gondii infection, a phenomenon previously thought to be uncommon in the general 

population. These results also suggest that patients identified both clinically and serologically as having had a 

recent T. gondii infection should be questioned about known risk factors for infection, and about close family 

(i.e., persons who may have had a common exposure leading to infection). Potentially infected persons thus  identified could then be examined and tested; this is particularly important for those who are pregnant or 

an

immunosuppressed [15]. Household members that are infected with the same genotype as a person with ocular  involvement may be at increased risk for ocular disease because, and as noted above, a higher rate of ocular 

M

disease has been reported in epidemics associated with atypical genotypes [5]. Recent evidence from a study in  Brazil in an area with atypical genotypes and a high rate of T. gondii‐related ocular disease suggests that 

pt ed

systemic treatment of recently infected persons may decrease the occurrence of early ocular involvement  [Arantes TEF, Silveira S, Holland GN, et al. Ocular involvement following post‐natally acquired Toxoplasma gondii  infection: endemic disease in southern Brazil (manuscript submitted)]. However, the Arantes et al. study does  not present the type, dose, or duration of treatment and clinical trials would be needed to fully establish the 

Ac

ce

regimens and effectiveness of prophylactic treatment after acute T. gondii infection to prevent ocular disease. 

Downloaded from http://cid.oxfordjournals.org/ at Dalhousie University on October 9, 2014

us

members or associates who may have had systemic and/or ocular symptoms similarly suggestive of infection 

7    Source of funding:  Funding for this study was provided to the Palo Alto Medical Foundation by the Centers for 

cr ipt

Disease Control and Prevention.    Conflicts of interest:   

and Regeneron, and has received payment for lectures from Genentech and Regeneron.  Dr. Holland reports 

an

that he has been a consultant for Genentech, Novartis International, Staten, and Xoma LLC, and has received  funding for clinical trial participation from Xoma LLC. 

M

 

Standard Centers for Disease Control and Prevention Disclaimer:   

pt ed

The findings and conclusions in this report are those of the authors and do not necessarily represent the official 

Ac

ce

position of the Centers for Disease Control and Prevention.

Downloaded from http://cid.oxfordjournals.org/ at Dalhousie University on October 9, 2014

us

Dr. Khurana reports that he has been a consultant for Allergan and Genentech, has grants pending from Allergan 

8    References  

practice of ophthalmology. Am J Ophthalmol, 1996; 121: 35‐46. 

cr ipt

1. McCannel CA, Holland GN, Helm CJ, Cornell PJ, Winston JV, Rimmer TG. Causes of uveitis in the general 

2. Jones JL, Holland GN. Annual burden of ocular toxoplasmosis in the United States.  Am J Trop Med Hyg, 2010; 

3. Lum FL, Jones JL, Holland GN, Liesegang TJ, 2005. Survey of ophthalmologists about ocular toxoplasmosis. Am 

an

J Ophthalmol, 2005; 140: 724‐726. 

4. Holland GN. Ocular toxoplasmosis: a global reassessment. Part 1: epidemiology and course of disease . Am J 

M

Ophthalmol, 2003; 136: 973‐988. 

5. Holland GN. An epidemic of toxoplasmosis: lessons from Coimbatore, India. Arch Ophthalmol, 2010; 128: 126‐

pt ed

128. 

6. Montoya JG, Remington JS. Studies on the serodiagnosis of toxoplasmic lymphadenitis. Clin Infect Dis 1995;  20: 781‐789. 

7. Montoya JG.  Laboratory diagnosis of Toxoplasma gondii infection and toxoplasmosis. J Infect Dis, 2002; 185 

ce

Suppl 1: S73‐S82. 

8. Hedman K, Lappalainen M, SeppaiaI, Maela O. Recent primary Toxoplasma infection indicated by a low avidity 

Ac

of specific IgG. J Infect Dis, 1989; 159: 736‐740.   9. Montoya JG, Huffman HB, Remington JS. Evaluation of the immunoglobulin G avidity test for diagnosis of 

toxoplasmic lymphadenopathy.J Clin Microbiol, 2004; 42: 4627‐4631. 

Downloaded from http://cid.oxfordjournals.org/ at Dalhousie University on October 9, 2014

us

82: 464‐465. 

9  10. Gras L, Gilbert RE, Wallon M, et al. Duration of the IgM response in women acquiring Toxoplasma gondii  during pregnancy: implications for clinical practice and cross‐sectional incidence studies. Epidemiol Infect 2004; 

cr ipt

132: 541‐548.  11. Holland GN, Muccioli C, Silveira C, Weisz JM, Belfort R Jr, O'Connor GR. Intraocular inflammatory reactions 

without focal necrotizing retinochoroiditis in patients with acquired systemic toxoplasmosis. Am J Ophthalmol,  1999; 128: 413‐440. 

an

13. Grigg ME, Ganatra J, Boothroyd JC, Margolis TP. Unusual abundance of atypical strains associated with  human ocular toxoplasmosis. J Infect Dis, 2001; 184: 633‐639. 

M

14. Bosch‐Drissen LEH, Berendschot TTJM, Ongkosuwito JV, Rothova A. Ocular toxoplasmosis: clinical features  and prognosis of 154 patients. Ophthalmology, 2002; 109: 869‐878. 

pt ed

15. Contopoulos‐Ioannidis DG, Maldonado Y, Montoya JG. Acute Toxoplasma gondii infection among family 

Ac

ce

members in the United States. Emerg Infect Dis, 2013; 19: 1981‐1984. 

Downloaded from http://cid.oxfordjournals.org/ at Dalhousie University on October 9, 2014

(NCCCTS, 1981‐2009). Clin Infect Dis, 2012; 54: 1595‐1605. 

us

12. McLeod R, Boyer KM, Lee D, et al. Prematurity and severity are associated with Toxoplasma gondii alleles 

Ocular toxoplasmosis in the United States: recent and remote infections.

We tested all samples from patients with ocular toxoplasmosis sent to the Palo Alto Medical Foundation Toxoplasma Reference Laboratory from June 2004 ...
355KB Sizes 1 Downloads 6 Views