Eine vergessene Seuche. Erforschung und Bekämpfung der afrikanischen Schlafkrankheit am Swiss TPH

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1 Eine vergessene Seuche Erforschung und Bekämpfung der afrikanischen Schlafkrankheit am Swiss TPH

2 Swiss TPH, 2011 Herausgeber: Swiss Tropical and Public Health Institute (Swiss TPH), Basel, Switzerland Text, Interviews: Dr. Klaus Duffner, Freiburg/Brsg. Fotos: David Bygott, Klaus Duffner, Kai-Uwe Häßler, Hugo Jaeggi, Joachim Walz und Mitarbeitende des Swiss TPH Grafik: Bernd Uhlmann, Papyrus Medientechnik GmbH, Freiburg/Brsg. Koordination, grafische Beratung: Heidi Immler, Basel (Swiss TPH) Druck: Hofmann Druck, Emmendingen

3 Inhalt Vorwort 2 Tödliche Vernachlässigung 3 Ein gefährlicher Winzling 4 Eine ganz besondere Fliege 8 «Das waren Meilensteine» 10 «Und es traf ihn die Schlafsucht» 14 Vom Fliegenkäscher zum Hightech-Labor 16 Nur Partnerschaft führt zum Erfolg 24 Keine Chance ohne Behandlung 27 Schlaglichter aktueller Forschung 29 «Wir leben in einer Welt» 32 Quellen und weiterführende Literatur 33

4 Vorwort Schon seit seiner Gründung im Jahre 1943 ist das Schweizerische Tropeninstitut (STI) eng mit der Erforschung der Schlafkrankheit verbunden. So stand von Anfang an die Tsetsefliege, als die Überträgerin des Krankheitserregers, im Zentrum des Instituts-Logos. Letzteres wurde vom Gründer des STI, Professor Rudolf Geigy ( ), treffend gewählt, da es auf die faszinierende Beziehung zwischen Überträger, Parasit und Wirt hinweist. Unser ehemaliges Logo erinnert uns aber auch daran, dass die Schlafkrankheit bis heute zu den vernachlässigten Tropenkrankheiten zählt und nach wie vor einen beachtlichen Einfluss auf die soziale und wirtschaftliche Entwicklung vieler Länder in Afrika hat. Deshalb sind wir aufgefordert, die Bekämpfung der Schlafkrankheit auf allen Ebenen konsequent anzugehen. Das STI ist diesem Aufruf stets gefolgt und hat die Schlafkrankheit und andere vernachlässigte Krankheiten ins Zentrum von Lehre, Forschung und direkter Umsetzungsarbeit gestellt und dabei über Jahrzehnte hinweg international beachtete und wegweisende Resultate erzielt. Mitte 2009 wurde das Institut für Sozial- und Präventivmedizin der Universität Basel ins STI integriert. Am neu entstandenen Schweizerischen Tropen- und Public Health-Institut (Swiss TPH), das gleichzeitig ein assoziiertes Institut der Universität Basel ist, arbeiten in Basel und im Ausland gut 500 Mitarbeitende aus über 50 Natio nen. Ihr Ziel ist es, wie in den Zeiten des STI durch qualitativ hoch stehende Lehre, Forschung und Dienstleistungen zur Verbesserung des Gesundheitszustandes der Bevölkerung beizutragen. Mit dem Integrationsprozess kam nach 66 Jahren auch der Wechsel des Instituts-Logos. Es weist heute auf die globalisierten, transkulturellen Facetten unserer Arbeit. Die vernachlässigten Krankheiten bleiben jedoch ein Schwerpunkt der Langzeitstrategie des Swiss TPH. Aus diesem Anlass widmeten wir im Dezember 2010 das 15. STI/ Swiss TPH-Symposium der Schlafkrankheit. Die vorliegende Broschüre fasst unseren Weg im Verstehen und Bekämpfen dieser «vergessenen Seuche» zusammen. Sie soll uns auch daran erinnern, dass wir gerade jetzt, wo in vielen Gebieten Afrikas sogar eine Eliminierung der Krankheit möglich erscheint, unser Engagement in Forschung und praktischer Umsetzung verstärken müssen. Meinen Kollegen Thierry Freyvogel, Leo Jenni, Reto Brun und Christian Burri sowie vielen MitarbeiterInnen des Instituts und unseren Partnern in der Schweiz und im Ausland, vor allem auch in den Endemiegebieten, danke ich für ihr grosses Engagement bei der Erforschung der Schlafkrankheit. Ihre herausragenden wissenschaftlichen Arbeiten sind die Grundlage für eine effektive Bekämpfung. Besonderer Dank gilt auch Heidi Immler, die als langjährige Leiterin der Bibliothek die Entstehung dieses Hefts vortrefflich unterstützt hat. Schliesslich danke ich dem Autor Klaus Duffner, der einen wertvollen Beitrag geleistet hat, damit wir weder unsere Wurzeln noch die Schlafkrankheit vergessen. Ich wünsche Ihnen eine anregende Lektüre. Marcel Tanner Basel, im Juni

5 Tödliche Vernachlässigung Das Auftreten der unbehandelt immer tödlich verlaufenden Schlafkrankheit in Afrika war in den vergangenen gut hundert Jahren starken Schwankungen unterworfen. So starben um die Wende ins 20. wie auch ins 21. Jahrhundert hunderttausende von Menschen. Zwischen 1896 und 1906 wurden vor allem das Kongobecken und Uganda von einer schweren Epidemie heimgesucht. Die Schlafkrankheit raffte beispielsweise in der belgischen Missionarsschule Berghe St Marie nahe des Kongoflusses von 1000 Schulkindern jährlich 100 hinweg. Insgesamt schätzt die Weltgesundheitsorganisation WHO die Zahl der damals ums Leben gekommenen Menschen im Kongobecken auf eine halbe Million und in Uganda auf bis Nachdem in den Folgejahren die Zahl der Erkrankten spürbar zurückgegangen war, brach zwischen 1920 und 1930 schon wieder die nächste Epidemie über Zentral afrika herein. Aber auch diesen Ausbruch konnte man durch konsequente Überwachungsmassnahmen, die strenge Bekämpfung der krankheitsübertragenden Tsetse fliegen, sowie die medizinische Behandlung der Infizierten im Laufe der nächsten Jahrzehnte wieder eindämmen. Im Jahr 1960 lag die Zahl der Infizierten nur noch bei wenigen hundert pro Jahr. Gefahr durch politische Umwälzungen T. b. gambiense Kein Vorkommen Möglich Regelmässig Häufig Epidemisch T. b. rhodesiense Vorkommen der Schlafkrankheit in Afrika. Die Linie gibt die Verbreitungsgrenze der beiden Unterarten von Trypanosoma brucei wieder. Aber auch diese glückliche Phase war nur von kurzer Dauer. Nach Ende der Kolonialherrschaft kam es in der Folgezeit durch politische Umwälzungen und Bürgerkriege zum Zusammenbruch der Gesundheitssysteme und zur Vernachlässigung der Kontrollprogramme. Ab Ende der 60er Jahre nahm daher die Zahl der Fälle wieder stetig zu. Dies mündete in den Folgejahren in West- und in Ostafrika erneut in einer grossen Epidemie erreichte dieser dramatische Anstieg seinen Höhepunkt mit geschätzten infizierten Menschen. Erst nachdem um die Jahrtausendwende die meisten Bürgerkriege geendet hatten und von der WHO und verschiedenen Hilfsorganisationen verstärkt Bekämpfungs- und Behandlungsmassnahmen durchgeführt werden konnten, sowie kostenfreie Schlafkrankheitsmedikamente von den Herstellern zur Verfügung gestellt wurden, nahm die Zahl der Erkrankten wieder ab. Heute geht man davon aus, dass bis Menschen von der Schlafkrankheit betroffen sind. Die Zahl der im Jahr 2009 mit Trypanosoma brucei gambiense Neuinfizierten wird mit 9700 angegeben, davon alleine 7200 in der Demokratischen Republik Kongo und 1000 in der Zentralafrikanischen Republik. Die restlichen verteilen sich auf den Tschad (500), Sudan (400), Angola (250) und andere. Von der ostafrikanischen Variante (T. brucei rhodesiense) sind derzeit knapp 200 Patienten betroffen. Trotz dieser positiven Entwicklung sollte man eines nicht vergessen: Laut Angaben der WHO werden nach wie vor etwa 50 Millionen Menschen von der Seuche bedroht Die Zahl der jährlich registrierten Neuerkrankungen von 1939 bis

6 Trypanosoma brucei zusammen mit roten und weissen Blutkörperchen (rasterelektronenmikroskopische Aufnahme) Ein gefährlicher Winzling Ein unbeobachteter Moment, ein kurzer schmerzhafter Stich und schon ist es passiert: Eine Ladung winziger Erreger dringt über den Speichel einer Stechfliege in unseren Körper. Ein Vorgang der sich jeden Tag vielfach in Afrika wiederholt. Aus ein paar verlorenen Eindringlingen wird in kurzer Zeit eine unvorstellbar grosse Armada, aus einem nicht weiter beachteten Piekser eine lebensbedrohliche Er krankung. Eine Zelle mit Kraftwerk Schuld an der gefährlichen Seuche ist ein hochspezialisierter Blutparasit mit dem wissenschaftlichen Namen Trypanosoma brucei. Dieser besteht zwar nur aus einer einzigen Zelle mit kaum einem dreissigstel Millimeter Länge, aber die hat es in sich. Mit einer Art Kraftwerk (dem so genannten Mitochondrium) wird die Energie für den Antrieb einer einzelnen Geisel geliefert. Zusammen mit dem wellenförmigen Körpersaum sorgt sie dafür, dass der nur 25 bis 40 µm lange Erreger ständig in Bewegung bleibt. Allerdings ändern Trypanosomen im Laufe ihres Lebenszyklus ihre Gestalt, mal tritt die Geisel am Zellende hinter dem Kern aus, mal tritt sie in der Zellmitte vor dem Kern aus, mal ist die freie Geisel ziemlich reduziert. Während die Blutstromformen lang gestreckt und mit der Geisel hochbeweglich wie Aale durch das Venen- und Arteriensystem jagen, sind die eher plumpen Formen für das Leben in der Tsetsefliege vorbereitet. Alle Trypanosomen besitzen ein charakteristisches Zellorganell, den Kinetoplasten, weswegen sie der Klasse der «Kinetoplastea» zugeordnet werden. darunter landlebende Säugetiere, Reptilien, Vögel, aber auch Amphibien und Fische. Bei den landlebenden Wirts - tieren dienen als Überträger zumeist Insekten. Auch die für Mensch und Säugetier gefährliche Art Trypanosoma brucei treibt in mehreren Varianten ihr Unwesen. So ist Trypanosoma brucei gambiense in Zentral- und Westafrika verbreitet und wird mittels Tsetsefliegen hauptsächlich von Mensch zu Mensch übertragen. Nach der Infektion kann der Betroffene eine chronische Form der Schlafkrankheit entwickeln und monate- oder sogar jahrelang infiziert sein, ohne dass wesentliche Symptome auftreten. Macht sich die Krankheit allerdings erst in einem West- und ostafrikanische Formen Von der Gattung Trypanosoma (griechisch «Bohrkörper») sind bis heute mehrere hundert Arten bekannt. Sie befallen als Parasiten eine ganze Reihe von Wirbeltieren, Fleckenhyänen sind wie viele andere Wild- und Haustiere ein Reservoir für Trypanosomen. 4

7 fortgeschrittenen Stadium bemerkbar, ist es sehr schwer sie zu bekämpfen. Dagegen kommt der Bruder T. b. rhodesiense im öst lichen und südöstlichen Afrika vor und wird vor allem von Wildtieren, wie z.b. Antilopen, afrikanischen Büffeln, Fleckenhyänen und Löwen, aber auch von Haustieren wie Schafen, Ziegen oder Rindern beherbergt. Diese ostafrikanische Form verursacht beim Menschen (der hier eher ein zufälliger Wirt ist) eine akute Erkrankung, die innerhalb weniger Wochen ausbricht und einen wesentlich aggressiveren Verlauf als die westafrikanische Variante nimmt. Allerdings tritt sie deutlich seltener auf und kann rascher behandelt werden, da die Infizierten schnell klinische Symptome zeigen. Nagana gefährdet Haustiere Schliesslich existieren in Afrika einige Trypanosomen- Formen, die primär Haustieren gefährlich werden können. Dazu gehört T. brucei brucei, welche ostafrikanische Zebu-Rinder, Pferde, Kamele, Hunde oder Hauskatzen sowie verschiedene Antilopen und Raubkatzen infiziert. Ebenfalls für Haustiere oft tödlich sind Infektionen mit T. vivax und T. congolense, die in West- bzw. Ostafrika eine dominierende Rolle spielen. Solche Tierseuchen werden als Nagana («jene, die depressiv macht») bezeichnet. Sie verursachen in den Rinderherden bisweilen grosse Verluste, was für eine ganz auf Viehzucht ausgerichtete Be völkerung eine existenzielle Bedrohung darstellt. Parasit mit vielen Gesichtern Nach dem ziemlich schmerzhaften Stich der Tsetsefliege gelangen die Trypanosomen mit dem Speichel ins Gewebe 4 5 Speicheldrüse 6 Zebu-Rinder bilden in weiten Teilen Afrikas die Existenzgrundlage der Bevölkerung. des Menschen. Dort wandeln sie sich in einem eng umgrenzten Gewebsareal in schlanke, bewegliche Formen um und beginnen sich durch Längsteilung zu vermehren. In diesem frühen Infektionsstadium kann es in der Nähe der Einstichstelle zu Entzündungen kommen. Nach etwa zwei Wochen wandern die mobilen Erreger über die Lymphbahnen in die Blutgefässe. Dort findet dann eine extreme Vermehrung statt, da sich alle sechs Stunden die Population verdoppeln kann. Die Folge: Das Blut wird in kurzer Zeit regelrecht mit Trypanosomen überschwemmt. Ist eine gewisse Parasitendichte erreicht, verwandelt sich ein Teil der ehemals schlanken Erreger («long slender») wieder in kürzere Formen («short stumpy»). Sie warten nun im Blut auf den Weitertransport durch Tsetsefliegen. Stechen diese nun ein infiziertes Säugetier oder einen Menschen, gelangen die Parasiten mit dem aufgenommenen Blut in den Fliegendarm. Nach einer erneuten Verwandlung wandern die Trypanosomen über den Darmkanal und den Vorderdarm in die Speicheldrüse der Tsetsefliege, wo sie zu infektiösen Formen werden. Nach drei bis vier Wochen stehen im Saugapparat der Stechfliege wieder neue Erreger in den Startlöchern und der Zyklus beginnt von neuem. Von nun an kann jeder Stich die hoch gefährliche Fracht auf Mensch und Tier verladen. Darm 3 2 Blut Haut 1 1 Mit dem Speichel der Tsetsefliege gelangen Trypanosomen in den Menschen. Als schlanke «bloodstream»-formen verteilen sie sich im Körper. 2 Eine rasche Vermehrung in unterschiedlichen Körperflüssigkeiten, aber vor allem im Blutkreislauf, setzt ein. 3 Wenn eine gewisse Erregerdichte im Blut erreicht ist, verwandeln sich die Trypanosomen in kurze gedrungene Formen. 4 Eine Tsetsefliege nimmt mit der Blutmahlzeit Trypanosomen auf, die sich im Darm der Fliege erneut verwandeln und vermehren. 5 Sie verlassen den Darm und wandern in die Speicheldrüse. 6 Nach erneuter Vermehrung entstehen infektiöse Trypanosomen, die bei der nächsten Blutmahlzeit 1 wieder in den Menschen gelangen. Der Kreislauf ist geschlossen. 5

8 rhodesiense) und der Verursacher der Nagana-Seuche (T. brucei brucei) im Wesentlichen nur durch ein einziges Gen (verantwortlich für den «Serum Resistance Associated»-Faktor, SRA) unterscheiden. Daher ist es kein Wunder, dass die drei Unterarten von Trypanosoma brucei mikroskopisch nicht voneinander zu trennen sind, obwohl sie verschiedene Wirte bevorzugen und auch teilweise ungleiche Symptome nach einer Infektion hervorrufen. Immer einen Schritt voraus Lichtmikroskopische Aufnahme von roten Blutkörperchen (Durchmesser 7,5 µm) und zwei langgestreckten Trypanosomen der Blutstrom-Form. Parasit mit 9000 Genen Durch neue molekularbiologische Methoden erfuhr die Erforschung von Trypanosoma brucei in den vergangenen 30 Jahren einen enormen Aufschwung. Viele Grundlagen zellulärer oder genetischer Mechanismen wurden zuerst am Verursacher der Schlafkrankheit entdeckt und dann erst von anderen Zellen beschrieben. Im Jahr 2005 konnte zudem das Genom (also das gesamte Erbgut) des Erregers mit gut 9000 Genen, 11 grossen Chromosomen und etwa 100 Minichromosomen entziffert werden. Die molekularbiologischen Untersuchungen ergaben dabei, dass die Unterschiede zwischen den Unterarten von Trypanosoma brucei äusserst gering sind. So sollen sich der Erreger der ostafrikanischen Schlafkrankheit (T. brucei Als eines der bemerkenswertesten Ergebnisse dieser Forschungen erwies sich die Entdeckung einer Schutzhülle aus Proteinen, mit der Trypanosomen umgeben sind. Dieser im Englischen als «Variable Surface Glycoprotein» (oder VSG) bezeichnete hauchdünne Film, besteht aus etwa 10 Millionen Molekülen und wirkt wie ein undurchdringlicher Mantel. Das Raffinierte dabei: Trypanosomen können die Struktur dieses Eiweiss-Panzers verändern. Zwar wird nach einer Infektion und der sich anschliessenden Vermehrung der grösste Teil der Parasiten durch das körpereigene Immunsystem wieder vernichtet der Kampf ist dadurch aber nicht gewonnen. Denn die vom Körper produzierten Antikörper richten sich gegen die Oberflächenantigene der ersten Welle der Eindringlinge. In der Zwischenzeit haben sich aber schon wieder neue Erregerklone mit neuen VSG-Schutzhüllen gebildet. Diese wachsen nun ihrerseits ungehindert zu einer neuen Parasiten-Population heran, bis das Immunsystem wieder Antikörper auch gegen diese zweite Generation der VSG gebildet hat. Obwohl nun wiederum ein grosser Teil der Eindringlinge angegriffen und eliminiert wird, ist dieses sich vielmals wiederholende Katz-und-Maus-Spiel vom Immunsystem nicht zu gewinnen, da immer wieder neue T O U R Z G Anatomie eines Trypanosomen F Flagelle G Glykosom K Kinetoplast O Golgi-Körper M Pelliculare Mikrotubuli R Riesen-Mitochondrium T Flagellentasche U Undulierende Membrane Z Zellkern K M F 6

9 Anzahl Trypanosomen Klon A Klon B Klon C Klon D Klon E Klon F Ist die erste Welle der Trypanosomen vom Immunsystem eliminiert, entwickelt sich schon wieder die nächste Generation mit einem Mantel aus neuen variablen Oberflächenproteinen (VSG) ein Wettlauf der vom Körper nicht zu gewinnen ist Wochen VSG-Generationen in den Startlöchern sitzen. Dadurch sind übrigens auch die wellenförmigen Fieberschübe erklärbar, welche die Erkrankten parallel zum Entstehen der neuen Trypanosomen-Populationen alle sechs bis zehn Tage heimsuchen. Impfstoffentwicklung aussichtslos Man hat insgesamt rund 800 Gene gefunden, die den «Variable Surface»-Glykoproteinen zugeschrieben werden, allerdings soll nur ein Teil davon wirklich funktionsfähige Proteinvarianten herstellen können. Durch die Fähigkeit sich in einer solch grossen Bandbreite immer wieder mit neuen Schutzhüllen einzukleiden, ist es nahezu aussichtslos einen wirksamen Impfstoff gegen T. brucei entwickeln zu wollen. Trotzdem ist man nicht machtlos, da die molekularbiologischen Erkenntnisse der jüngsten Vergangenheit auch neue Perspektiven für die Entwicklung moderner Medikamente liefern. Als mögliche Angriffspunkte stehen besonders die VSG- Proteine und verschiedene Stoffwechselvorgänge im Fokus der Wissenschaftler. So könnten sowohl ein spezielles Verankerungssystem für die Proteinhülle als auch bestimmte stabile Genregionen des Parasiten als therapeutische Ansatzpunkte dienen. Den Antikörpern entwischen Allerdings sind es nicht nur solche Täuschungsmanöver, mit denen sich Trypanosomen dem Immunsystem in den Weg stellen. Vor wenigen Jahren wurde festgestellt, dass sie sogar in der Lage sind, ihre Angreifer direkt aufzufressen. Durch die permanenten Schwimmbewegungen werden nämlich Strömungen erzeugt, welche die angreifenden Antikörper wie im Fahrtwind an der Hülle der Parasiten entlang von vorne nach hinten treiben. Dadurch sind die Antikörper nicht in der Lage, an der Zellhülle anzudocken. Ein Teil der Moleküle landet zudem im Zellmund der Einzeller. Das hat zwei Effekte: Erstens können die Antikörper als Glykoproteine aufgenommen und verdaut werden (und stellen damit eine gute Nahrungsquelle dar) und zweitens werden auf diese Weise die lästigen Widersacher dezimiert. Die ununterbrochene, fast hektische Bewegung der Geisel und des Körpersaumes ist für Trypanosomen daher überlebensnotwendig. Man hat in Versuchen beobachtet, dass bewegungslose Parasiten tatsächlich innerhalb von wenigen Stunden absterben. Würde es nun durch neue Wirkstoffe gelingen, einzelne Elemente dieses Bewegungsmechanismus zu stören, so die Hoffnung der Wissenschaftler, wäre dies eine mögliche Ausgangsbasis für Medikamente. Die gesamte Oberfläche der Trypanosomen ist von VSG bedeckt (Fluoreszenz-Aufnahme). 7

10 Der Lebensraum der Tsetsefliege: Savannen und Buschland (Ostafrika) sowie Feuchtsavannen und Regenwälder (Westafrika) Eine ganz besondere Fliege Sowohl die afrikanische Schlafkrankheit als auch die Nagana-Seuche werden von Tsetsefliegen (oder «Glossinen») übertragen. Wie bei den Erregern existieren auch bei den Überträgern dieser Krankheiten west- und ostafrikanische Formen. Sei es nun das weite Verbreitungsgebiet, die auffällige «Stichwaffe» oder die ungewöhnliche Brutfürsorge: Tsetsefliegen sind ganz besondere Insekten. Obwohl zumeist von «der» Tsetsefliege gesprochen wird, sind in Wirklichkeit 31 dieser auch als «Glossinen» bezeichneten Arten bekannt. Sie allesamt leben in Afrika und stellen an ihren Lebensraum, abhängig vom Klima, dem Einfluss der Meereshöhe, der Vegetation und dem Vorhandensein von bestimmten Wirtstieren, ganz spezielle Ansprüche. Allerdings sind nur wenige Arten tatsächlich in der Lage, Mensch und Tier mit Trypanosomen zu infizieren. Die wichtigsten davon werden in zwei Haupttypen eingeteilt: Tsetsefliegen der westafrikanischen palpalis-gruppe, die an feuchte Regen- und Galeriewälder in der Nähe von Gefährliche Mahlzeit: Mit dem Speichel der Tsetsefliege können Trypanosomen übertragen werden. Gewässern gebunden sind und Tsetsefliegen der ost- bzw. südafrikanischen morsitans-gruppe, die Savannenbiotope bevorzugen. Nur wenige Fliegen infiziert Damit steht den Tsetsefliegen ein riesiges Verbreitungsgebiet in sehr unterschiedlichen Landschaftstypen zur Verfügung. Es erstreckt sich über elf Millionen Quadratkilometer südlich der Sahara (etwa am 14. nördlichen Breitengrad) bis ins nördliche Botswana und ins südliche Mosambik (etwa am 29. südlichen Breitengrad). Trotz dieses breiten «Tsetsegürtels» tritt die Schlafkrankheit tatsächlich nur punktuell auf. Das heisst, obwohl genügend Überträger vorhanden wären, sind viele Gegenden zum Glück ohne Schlafkrankheit. Möglicherweise hat dies mit dem sehr geringen Trypanosomen-Befall in den Stechfliegen zu tun. Am Schweizerischen Tropeninstitut (heute Swiss TPH) hat man in aufwendigen Studien festgestellt, dass höchstens 0,1% der untersuchten Tsetsefliegen tatsächlich eine Speicheldrüseninfektion mit Trypanosomen aufweist. Eine mögliche Erklärung für die geringe Rate infektiöser Glossinen ist die Tatsache, dass sich die Fliegen nur während der ersten Blutmahlzeit mit dem Erreger infizieren lassen. Aber aufgepasst: Ist dies geschehen, bleiben sie für Mensch und Tier zeitlebens infektiös. 8

11 Bedrohlicher Stechrüssel Die Tsetsefliege ähnelt einer mittelgrossen Bremse. Wie diese trägt sie vorne am Kopf einen auffälligen, nach vorne gerichteten hohlen Stechrüssel, den sie wie eine bedrohliche Waffe stets vor sich her trägt. Durch allerlei Borsten an den Beinen und Antennen, macht die Fliege überhaupt einen ziemlich «haarigen» Eindruck. Charakteristisch ist auch die Haltung der Flügel. In Ruhestellung werden die Flügel wie bei einer Schere immer vollständig übereinander gelegt, was ihnen ein zungenförmiges Aussehen verleiht. Der wissenschaftliche Name Glossina («Glossa» von griechisch «Zunge, Sprache») soll übrigens auf diese Ähnlichkeit hinweisen. Nach anderer Auffassung steht der Stechrüssel für die Namensgebung Pate. Lieber tagaktiv Tsetsefliegen haben eine Lebenszeit von bis zu fünf Monaten und benötigen zwei bis dreimal in der Woche eine Blutmahlzeit. Um das Wild (und natürlich auch Menschen) zu finden, verlassen sich die Fliegen hauptsächlich auf ihre Augen, aber auch auf ihren Geruchssinn (z.b. riechen sie Aceton und CO 2 im Atem) und mechanische Stimuli. Als Wirtstiere spielen neben einer ganzen Reihe von Säugetieren (z.b. Warzenschweine, verschiedene Antilopenarten, div. Haustiere) für manche Arten auch Reptilien (z.b. Krokodile und Eidechsen) eine wichtige Rolle. Nach dem schmerzhaften Stich wird der Mitteldarm der Glossine schnell mit Blut gefüllt. Dabei werden gerinnungshemmende Enzyme mit dem Speichel in die Wunde abgegeben. Da die voll gesogenen Fliegen ziemlich schwerfällig sind und dadurch leicht Beute für andere Tiere werden können, folgt die Verdauung an einem geschützten schattigen Plätzchen. Überhaupt zieht es die Fliegen während der heissen Tageszeit oft in den Schatten von Bäumen, Baumstümpfen oder Astlöchern. Während Die Tsetsefliege vor (oben) und nach einer Blutmahlzeit (unten); links die Puppe, aus der nach 20 bis 30 Tagen das fertige Insekt schlüpft. Die Verbreitung der Tsetsefliege umfasst weite Teile des tropischen Afrikas. Moskitos abend- und nachtaktive Blutsauger sind, halten sich Tsetsefliegen in der Nacht gerne auf Blättern der oberen Baumetagen verborgen; sie sind lieber tagsüber in Bewegung. Weiterer Unterschied: Bei den Stechmücken sind nur die Weibchen hinter dem Blut ihrer Opfer her, bei Stechfliegen benötigen beide Geschlechter hin und wieder eine Blutmahlzeit. Entsprechend sind Männchen wie Weibchen in der Lage, Trypanosomen zu übertragen. Viel Aufwand für den Nachwuchs Als Besonderheit gilt die Tatsache, dass Tsetsefliegen lebendgebärend sind. Denn nach der Befruchtung des Eies schlüpft die kleine Larve bereits im Mutterleib. Sie wird, und das ist für Insekten sehr ungewöhnlich, dort über «Milchdrüsen» mit protein- und fettreichen Nährstoffen versorgt. So werden mehrere Larvenstadien im immer schwerer werdenden Abdomen der Mutter durchlaufen. Wenige Stunden vor der Geburt zeigen die trächtigen Weibchen dann eine ungewöhnlich starke Aktivität. Der Grund: Sie suchen für ihren wertvollen Nachwuchs einen schattigen und nicht zu trockenen Brutplatz. Nachdem eine einzige grosse Larve dort geboren wurde, verkriecht sich diese bald im Boden und erstarrt zu einer Puppe. Nach durchschnittlich drei bis vier Wochen wühlt sich die frisch geschlüpfte Stechfliege dann durch das Erdreich ins Freie und steht bereit für neue Stechattacken. Mit dieser sehr aufwendigen Brutpflege können Tsetsefliegenweibchen in ihrem Leben nur höchstens acht Larven erzeugen. Das sind extrem wenig Nachkommen. Ihre sehr erfolgreiche Ausbreitung scheint dieser Strategie Recht zu geben. 9

12 Leo Jenni, Reto Brun, Thierry Freyvogel und Marcel Tanner (von links nach rechts) im Gespräch «Das waren Meilensteine» Das Schweizerische Tropen- und Public-Health-Institut (Swiss TPH) in Basel kann bei der Erforschung der Schlafkrankheit auf eine lange Tradition zurückblicken. Während in den 50er Jahren die Grundlagen zur Biologie von Trypanosoma brucei und dessen Überträger der Tsetsefliege erarbeitet wurden, standen in den Feldarbeiten der 60er Jahre die Ökosysteme im Vordergrund. Mit den profunden Laborstudien der 70er Jahre in Basel wurde, parallel zu den verbesserten technischen Verfahren, die Basis für spätere Medikamentenentwicklungen gelegt, die dann in den 90er Jahren realisiert wurden. In einem Roundtable- Gespräch erinnern sich Reto Brun, Thierry Freyvogel, Leo Jenni und Marcel Tanner an diese aufregenden Jahrzehnte und ihre Erlebnisse mit Rudolf Geigy. Wie stehen die Schlafkrankheit und das Basler Tropeninstitut in Verbindung? Tanner: Die Schlafkrankheit und ihre Verursacher, die Trypanosomen, waren für das Institut immer sehr wichtig. Viele der Entwicklungen, die wir bis heute gemacht haben, wären nicht möglich gewesen, ohne die Arbeit an den Trypanosomen. Mit ihnen sind wir auf neue Ebenen der Parasitologie, Ökologie, Epidemiologie, Molekularbiologie, Medizin und Medikamentenentwicklung vorgedrungen. Rudolf Geigy und Thierry Freyvogel waren in den 50er Jahren sehr oft in Afrika. Viele Grundlagen unserer Arbeit stammen aus diesen ganz frühen Zeiten. Freyvogel: Rudolf Geigy ist es bald nach der Gründung des Tropeninstituts als erstem gelungen, Tsetsefliegen unter Laborbedingungen zu züchten. Wir sind 1954 zusammen nach Ostafrika gegangen. Er hat mir auf den Exkursionen gezeigt, wo Tsetsefliegen vorkommen, wo ihre Larven leben, wie man sie aufspürt und wie sie mit speziellen Netzen gefangen werden. Wir haben die Tsetsefliegen dann in Reagenzgläsern ins Labor transportiert und die Arten bestimmt. Jenni: Um möglichst authentisches Material zu bekommen war es immer unsere Philosophie, die Parasiten mitsamt den Überträgern aus dem Feld sehr schnell ins Tropeninstitut nach Basel zu bringen. Erreger, die nämlich im Labor über Jahre gezüchtet werden, verhalten sich biochemisch und molekularbiologisch ganz anders als frisches Material. Tanner: Im Jahr 1982 hatten wir mit Trypanosomen infizierte, wertvolle weisse Mäuse in Tansania. Tony Degrémont, mein Vorgänger als Direktor am Tropeninstitut, ist dann mit vier lebenden Mäusen zum Flughafen in Tansania gefahren und von den dortigen Sicherheitsleuten sehr erstaunt angeschaut worden. Daraufhin sagte er, dass diese Mäuse seine Haustiere seien, die er immer auf seine Reisen mitnähme. Er wurde tatsächlich durchgelassen. Der damals isolierte Trypanosomen- Die grosse Bedeutung der Tsetsefliege für das Tropeninstitut spiegelt sich im alten Logo wider. 10

13 stamm ist übrigens weltweit nun der Schlüsselstamm für Medikamentversuche. Was wurde erforscht? Tanner: Wir konnten neben vielem anderen die Infektiosität beim Menschen aufklären, konnten Sexualität bei Trypanosomen nachweisen oder auch deren variablen Oberflächenstrukturen zeigen. Das waren Meilensteine bei der Erforschung der Schlafkrankheit. Auf diese Resultate konnten dann später die Medikamententests aufgebaut werden. Auch die Entwicklung von künstlichen Membranen, an denen die Tsetsefliegen Blut sogen, war sehr wichtig für spätere Forschungen. Folglich wollten wir auch Impfstoffe entwickeln. Allerdings mussten wir bald erkennen, dass die Trypanosoma-Stämme so unterschiedlich waren, dass eine Immunisierung aussichtslos war. Wie würden Sie die vergangenen Jahrzehnte in der Erforschung der Schlafkrankheit charakterisieren? Tanner: In den 50er Jahren war man sehr an den Reservoir-Tieren interessiert, also z.b. an Antilopen, in denen die Erreger eine Art Reservoir bilden. Rudolf Geigy war damals ein Pionier bei der Identi fikation dieser Reservoire. In den 60er Jahren wurde mit ausgedehnter Feldarbeit sehr viel Material gesammelt, um die Diversität der Erreger bzw. Überträger sowie die Ökosysteme kennen zu lernen. In den 70er Jahren wurden Laborarbeiten und technische Neuerungen immer wichtiger. Fütterung von Tsetsefliegen mit dem sogenannten «Meerschweinchen-Sandwich». Jenni: In den 70er haben wir Kultursysteme sowohl für die Insekten als auch für die Erreger entwickelt. Damit wurde die Grundlage für das spätere Medikamenten- Screening gelegt. In den 80er Jahren, wurde zwar an vielen Dingen geforscht, das Drugscreening war aber noch kein Thema. Tanner: In den 80er Jahren wollte man weder im öffentlichen Sektor noch in der Industrie in die «neglected diseases», also die vernachlässigten Krankheiten, investieren. Dieses Jahrzehnt war für die Schlafkrankheit ein Desaster. Das hat sich in den 90er Jahren verändert. Brun: Da konnten wir mit unseren Kultursystemen in grossem Umfang Medikamente gegen die Schlafkrankheit testen. Darunter war auch die Arsenverbindung Rudolf Geigy, ein leidenschaftlicher Erforscher der Schlafkrankheit, im Labor in Ifakara, Tansania 11

14 Von links: Ernst Heusser (Architekt), Leo Jenni, Reto Brun und Rudolf Geigy (1971 in Tororo, Uganda). Melarsoprol, das heute einen sehr schlechten Ruf hat, das aber seinerzeit das beste und einzige Medikament gegen die Schlafkrankheit war. Tanner: Aufgrund unserer Entdeckungen, konnten in den 90er Jahren eine Serie von Arbeiten zu Stoffwechselfragen und besserer Dosierung durchgeführt werden. Nach der Jahrtausendwende wurde das Medikamenten- Screening stark ausgebaut, was wiederum die Suche nach neuen Molekülen stimuliert hat. Von Vorteil war dabei, dass wir hier am Institut ganz unterschiedliche Tropenkrankheiten im Visier haben, so dass bei der Medikamentensuche immer wieder unerwartete Querverbindungen entstanden sind. Freyvogel: Rudolf Geigy hat diese Entwicklung in seiner Rede als Universitätsrektor schon 1962 vorausgeahnt nur damals hat das noch gar niemand verstanden, weil er den Leuten weit voraus war. Jenni: Auch die Überträger der Krankheit, die Tsetsefliegen, waren immer wieder Gegenstand der Forschung. Beispielsweise stechen mit Trypanosomen infizierte Glossinen wie wild. Wir konnten zeigen, dass eine solche Fliege innerhalb von wenigen Minuten sechs verschiedene Mäuse infizieren kann. Dann haben wir zusammen mit englischen Kollegen festgestellt, dass die Sensillen solcher Fliegen voller Trypanosomen waren. Das Stechverhalten der Tsetsefliegen wird also massiv durch die Parasiten beeinflusst. Tanner: Das Problem ist die herdförmige Verteilung der Tsetsefliege. Dazu kommen die Heterogenität der Reservoir-Tiere und die Wanderungen von Tieren und Menschen. Entlang dieser Migrationsströme kann man nämlich eine hochinteressante Evolutionsbiologie verfolgen. Das ist heute, zu einem Zeitpunkt wo die ganze Welt unterwegs ist, wieder topaktuell. Brun: Um die Häufigkeit des Erregers im Überträger zu bestimmen, haben wir über Tsetsefliegen seziert. Der Befall mit Trypanosomen lag aber im Promillebereich. Allerdings hatten wir anfangs der 70er Jahre noch keine so feinen Nachweismethoden wie heute. Jenni: Das ist ein wichtiger Punkt. Mit den Fortschritten in der Biochemie, Molekularbiologie, Molekulargenetik und Immunologie verbesserten sich die Nachweise. Für die Zukunft dieser Kinder dürfen die Anstrengungen bei der Bekämpfung der Schlafkrankheit nicht nachlassen 12

15 Auf der Suche nach Warzenschweinen mussten auch ungewöhnliche Wege begangen werden. Wie sind die Perspektiven bei der Bekämpfung der Schlafkrankheit? Tanner: Das Thema «neglected diseases» ist auch heute noch sehr aktuell. Wichtig ist die historische Betrachtung: Mit dem Zusammenbruch der kolonialen Strukturen hat sich die Schlafkrankheit wieder massiv ausgebreitet. Auch wenn die Neuinfektionen heute wieder bis auf Fälle pro Jahr heruntergedrückt werden konnten, wäre es fatal zu meinen, das Problem sei unter Kontrolle. Für Schlafkrankheit und andere durch Einzeller verursachte Infektionskrankheiten brauchen wir neue Medikamente. Brun: Ich bin der Meinung, dass die Schlafkrankheit in Zukunft eliminiert werden kann, so dass sie praktisch keine Bedeutung mehr hat. Eliminieren heisst aber nicht ausrotten. Das ist wegen der vielen Reservoir- Tiere gar nicht möglich. Notwendig wäre aber eine bessere Diagnostik, bessere Medikamente und eine konsequente Bekämpfung der Tsetsefliegen. Dabei sollten alle an einem Strang ziehen. Schon seit den 90er Jahren pflegen wir deshalb eine intensive Zusammenarbeit mit nationalen afrikanischen Instituten der betroffenen Länder. Schon für Rudolf Geigy war diese Einbindung entscheidend... Tanner: Als Rudolf Geigy nach Tansania gegangen ist, hat er sich immer auch mit den Menschen beschäftigt, nicht nur mit den Tsetsefliegen oder den Trypanosomen. Viele seiner Arbeiten zu den Initiationsriten der Bevölkerung haben gar nichts mit Krankheiten zu tun. Sein Spitzname war übrigens «Bwana Ngiri», was Warzenschwein bedeutet. Wie kam er zu diesem Namen? Freyvogel: Rudolf Geigy hat sich 1954 mit der Frage beschäftigt, ob Warzensäue Reservoir-Tiere für Borrelien sind, die das afrikanische Rückfallfieber auslösen. Er ist damals über sechs Wochen in den Busch gefahren und hat mit afrikanischen Jägern Warzenschweine gesucht und gejagt. Wir waren also unterwegs als unser afrikanischer Begleiter zu einem Termitenhügel lief und aufgeregt rief, drin im Termitenhügel habe es junge Warzenschweine. Nach zwei vergeblichen Versuchen unserer Helfer die Tiere aufzuspüren, wollte niemand mehr in das dunkle Loch kriechen. Also bin eben ich selbst Kopf voraus, Taschenlampe mit ausgestrecktem Arm, in den Bau gekrochen. Tatsächlich entdeckte ich diese Tiere. Nachdem man mich dann wieder an den Beinen herausgezogen hatte, gruben wir den Hügel auf und holten drei junge Warzenschweine heraus. Aus dieser Zeit stammte Geigys Name «Bwana Ngiri». Mich nannte man «Ndege Huru», das ist die wörtliche Übersetzung von Freyvogel. Marcel Tanner hiess «Bwana Kongoni», die Kuhantilope und Leo Jenni «Bwana Kesho». Die Teilnehmer des Round Table Alle Teilnehmer waren in der Trypanosomiasen Forschung engagiert und arbeiteten im Labor oder im Feld, inspiriert und gefördert von Rudolf Geigy. Prof. Dr. Thierry Freyvogel war von Direktor des Schweizerischen Tropeninstituts und damit Nachfolger von Prof. Rudolf Geigy. Prof. Dr. Marcel Tanner ist seit 1997 Direktor des Schweizerischen Tropen- und Public-Health-Instituts (Swiss TPH) in Basel. Prof. Dr. Reto Brun leitet die Abteilung Parasitäre Chemotherapie am Swiss TPH, dem er seit 1976 angehört. Prof Dr. Leo Jenni ehemals Vizedirektor am Swiss TPH war ab Leiter des MGU (Mensch- Gesellschaft-Umwelt) Koordinationsstelle an der Universität Basel 13

16 Das Klima im alten Ägypten war weitaus feuchter und damit lebensfreundlicher für die Tsetsefliege. Relief aus dem Grab des Nefer und seines Vaters Ka-hay, Sakkara, 5. Dynastie, v. Chr. «Und es traf ihn die Schlafsucht» Frühe Berichte aus Ägypten oder von arabischen Historikern aus Schwarzafrika zeigen, welchen dramatischen Einfluss die Schlafkrankheit auf Mensch und Tier schon in der Vergangenheit hatte. Nagana im alten Ägypten Die in ägyptischen Gräbern vorgefundenen Malereien und Reliefs weisen darauf hin, dass die Flora und Fauna des Niltals im Alten Reich eine ganz andere war als heute. An der gesamten Küste Nordafrikas wuchs eine wesentlich üppigere Vegetation, ausgedehnte Sümpfe mit Krokodilen und Nilpferden waren keine Seltenheit. Man ist sich sicher, dass dieses Klima den Tsetsefliegen und mit ihnen Trypanosomen ermöglichte, bis nach Nordafrika vorzudringen. Auch über den Haustierbestand geben die Zeichnungen Auskunft: Zahme Rinder wurden zusammen mit Wildtieren wie Büffeln, Gazellen, Antilopen, Wildschafen und Steinböcken abgebildet und offenbar auch gehalten. Die Dominanz der seuchenunanfälligen Wildtiere könnte mit der von der Tsetsefliege übertragenen Nagana-Seuche zu tun haben. Tatsächlich veränderte sich ab dem mittleren Reich ( v. Chr.) mit der zunehmenden Trockenheit und dem dadurch zwangsläufigen Rückzug der Tsetsefliege auch der Viehbestand. Nicht mehr die seuchenfesteren schwarzen Büffel prägten die Malereien der Gräber, sondern die immer heller werdenden Kreuzungen mit den weissen Zeburindern. Trotzdem hatten die Ägypter offenbar auch noch im 2. Jahrtausend v. Ch. mit der Rinderseuche zu kämpfen. Ein Text eines «Veterinär papyrus» aus dieser Zeit beschreibt nämlich die Symptome an Nagana leidenden Viehs aussergewöhnlich genau: «es ist benommen», «es brüllt nicht» (Apathie) «wenn das Fell an seinen Schläfen struppig ist» (Struppiges Fell), «wenn seine Augen triefen» (tränende Augen), «wenn sein Magen stöhnt» (Durchfall). Auch die vielen Misserfolge bei der Zucht von Pferden, die ab 1700 v. Ch. in Ägypten eingeführt worden waren, wird mit der Trypanosomen-Infektion durch Tsetsefliegen in Zusammenhang gebracht. Dazu passen mehrere Beschreibungen aus dem Alten Testament (2. Mose 8 und 9), nach denen «die Häuser der Ägypter» voller «Stechfliegen» seien. «Kaum mehr bei Besinnung» Auch die Araber machten ihre Erfahrungen mit der todbringenden Schlafkrankheit. Als der arabische Feldherr Mûsa ibn Nassair Anfang des 8. Jahrhunderts von Nordafrika durch die Sahara nach Süden zog und in die gesuchte Messingstadt einrückte, war er fassungslos. «Sie sahen Türhüter, Diener, Kammerherren und Hauptleute, die dort allesamt tot auf seidenen Pfühlen lagen.... an einem grossen Marktplatz standen die Läden offen, die Waren hingen da, die Messinggeräte waren aufgereiht, und die Speicher waren voll von Waren aller Art. Sie sahen auch die Kaufleute, aber sie sassen tot in ihren Läden, ihre Haut war eingeschrumpft.» Auch aus dem Spätmittelalter existieren mehrere Berichte über diese Heimsuchung. Aus dem Jahre 1373 berichtet der arabische Historiker Ibn Chaldun, dass der Sultan von Mali in der sagenhaften Stadt Timbuktu an der Schlafkrankheit gestorben sei: «Und es traf ihn die Schlafsucht; das ist eine Krankheit, welche die Bewohner dieser Gegend sehr häufig befällt... Den Kranken überkommt dabei die Bewusstlosigkeit des Schlafes zu allen möglichen Tageszeiten, bis er überhaupt kaum mehr zur Besinnung 14

17 erwacht und man ihn nur für kurze Augenblicke wachrütteln kann. Das Leiden schwächt ihn und führt schliesslich zum Tode.» «Lethargische Sklaven» Ohne die Tsetsefliege und die Nagana bei Huftieren wäre die Kolonialgeschichte von Zentralafrika wohl anders verlaufen. Während sich die Spanier bei ihren Eroberungen in Mittel- und Südamerika stets auf das Pferd verlassen konnten, fiel es in Afrika südlich der Sahara komplett aus. Goldgeblendete Expeditionen der Portugiesen im 16. und 17. Jahrhundert am unteren Sambesi scheiterten nicht zuletzt wegen des auf Trypanosomen zurückzuführenden Verlustes der Pferde. Mit dem Aufkommen des Sklavenhandels wurden die Europäer aus anderer Richtung mit der Schlafkrankheit konfrontiert. Viele Sklaven wurden nämlich krank, bevor sie weiterverkauft werden konnten und bescherten den Händlern hohe «wirtschaftliche Verluste». Daher wollte man der unheimlichen «Schlafsucht» näher auf den Grund gehen. Der englische Schiffsarzt John Atkins beschreibt in einem 1734 erschienenen Buch, wie er 1721 in Guinea unter den angebotenen Sklaven eine «sleeping distemper» beobachtete. Dabei schildert er, wie die Betroffenen nach dem Aussetzen des Appetits ein tiefes Schlafbedürfnis verspürten. Auch das körperliche Empfinden ging zurück. «Wenn man die Kranken schlägt, so bringen sie kaum die Energie auf, sich zu bewegen. Danach ist der Schmerz schnell vergessen und sie fallen in ihre Lethargie zurück.» Manche waren zwar infiziert, wurden aber erst nach der mörderischen Überfahrt nach Amerika krank. So wurden zwischen 1806 und 1869 etwa 150 Fälle von Schlafkrankheit von den Antillen gemeldet. Den Übeltäter entdeckt Anfang des 19. Jahrhunderts beschrieb der englische Militärarzt Thomas Winterbottom die Schlafsucht aus dem westafrikanischen Staat Sierra Leone und gab ihr den Die Schlafkrankheit forderte in der Vergangenheit zahllose Opfer. Der englische Militärarzt David Bruce erforschte 1894/95 im südafrikanischen Zululand die «Tsetse-Krankheit» der Rinder. Nach ihm wurde der Erreger Trypanosoma brucei benannt. Namen «Sleeping Sickness». Vor allem die Kolonialmächte England, Frankreich, Deutschland und Belgien waren an der Erforschung der Krankheit interessiert. Der erste Bericht einer möglichen Verbindung zwischen Krankheit und Tsetsefliege kam vom Schotten David Livingstone. In seinem Reisebericht von 1857 beschreibt er die Tse tsefliege des südafrikanischen Zambezi Flusses als «giftiges Insekt für Ochsen, Pferde und Hunde». Allerdings betrachtete der Wissenschaftler die Fliege als «absolut harmlos für Menschen». Als mit David Bruce wiederum ein englischer Militärarzt 1894 einen Blutausstrich an mit Nagana infizierten Rindern untersuchte, entdeckte er als erster die mit einer Geisel versehenen Trypanosomen, die ihm zu Ehren Trypanosoma brucei benannt wurden. Allerdings war für Bruce die menschliche Schlafkrankheit zuerst dasselbe wie Nagana. In diesen Jahren kam es zu einer dramatischen Ausbreitung der Seuche. So wird geschätzt, dass ihr im Kongobecken eine halbe Million und in Uganda bis zu Menschen zum Opfer fielen. Es war wiederum David Bruce der 1903 schliesslich die Tsetsefliege (Glossina palpalis) als den Überträger der Trypanosomiasis zweifelsfrei nachwies. In dieser Zeit hatten auch der französische Parasitologe Emile Brumpt und der Italiener Castellani auf eine Verbindung zwischen Glossinen und Schlafkrankheit hingewiesen. Auf Bitten einer britischen Firma beschäftigte sich 1906 dann der Bakteriologe Robert Koch mit der Übertragung des Erregers. Dabei stellte er fest, dass Tsetsefliegen auf Feuchtigkeit und Wälder angewiesen sind. Gleichzeitig wies er Trypanosomen im Darm und im Speichel der Fliege nach und postulierte eine zyklische Übertragung. Sie wurde 1909 von Friedrich Karl Kleine nachgewiesen. Kurz vor dem ersten Weltkrieg zeigte der Arzt Reinhold Taute in einem Selbstversuch, dass weder Trypanosomen aus Rindern noch aus Tsetse, die an infizierten Rindern gesaugt hatten, in der Lage waren, bei ihm eine Schlafkrankheit auszulösen. Damit war klar, dass Nagana und menschliche Schlafkrankheit von verschiedenen Erregern verursacht werden. Schliesslich konnte im Jahr 1927 W. D. Dye nachweisen, dass die Erkrankung von infizierten Wanderarbeitern oder Jägern in die Dörfer eingeschleppt und weiterverbreitet wurden. 15

18 Die Forschungsstation Ifakara liegt in Zentraltansania. Viele grundlegende Erkenntnisse zur Schlafkrankheit wurden hier gewonnen. Vom Fliegenkäscher zum Hightech-Labor Die Arbeit des Swiss TPH war von Beginn an eng mit der Erforschung der Schlafkrankheit verbunden. So ist es kein Wunder, dass in den vergangenen 60 Jahren in Basel wichtige Entdeckungen zur Haltung, Biologie, Epidemiologie, Biochemie und Bekämpfung der Krankheitserreger und deren Überträger gemacht wurden. Schon bald nach der Gründung des Schweizerischen Tropeninstituts (STI) als unabhängiges Lehr- und Forschungsinstitut im Jahre 1943, begann man sich mit der afrikanischen Schlafkrankheit zu beschäftigen. Im Juni 1945 startete eine von langer Hand vorbereitete und mit grossen Startschwierigkeiten verbundene Afrikaexpedition. Da auch ein Abstecher nach Belgisch-Kongo vorgesehen war, musste der erste Direktor des Instituts, Prof. Rudolf Geigy, noch während des Krieges in Brüssel die dafür notwendigen Genehmigungen einholen. Der erste Besuch der vierköpfigen Forschergruppe in Afrika war der «Auftakt zu einem fruchtbaren Kontakt mit der Tropenwelt und ihren wissenschaftlichen Wundern», so Geigy. Einige dieser Wunder brachten die Wissenschaftler zu Forschungszwecken im Oktober 1945 mit nach Basel. Darunter befand sich eine Kiste mit 500 lebenden Tsetsefliegen aus den Galeriewäldern des Kongo der Beginn einer bis heute andauernden intensiven Beschäftigung mit einer schrecklichen, aber gleichzeitig faszinierenden Krankheit. Erste biologische Untersuchungen Bereits im Jahr 1947 hatte man in Basel zumeist in Mäusen oder Ratten eine stattliche Sammlung von unterschiedlichen Trypanosomen aufgebaut. Zudem wurden schon bald erste Experimente zur rationelleren Zucht der Tsetsefliegen unternommen, was im Folgejahr die ersten Insektizidversuche ermöglichte. Auch auf anderem Gebiet leisteten die Basler Pionierarbeit: Stolz teilte man 1948 mit, dass ein selbst gedrehter Film über die Biologie und Aufzucht der Tsetsefliege von verschiedenen ausländischen Instituten für Lehrzwecke erworben worden war. Während einer Reihe von Expeditionen nach Ifakara, einer Stadt mit Einwohnern im südöstlichen Tansania, wurden weitere Untersuchungen zum Verhalten verschiedener Tsetsefliegenarten durchgeführt. Dort richtete man von 1954 bis 1957 ein Feldlabor des Schweizer Tropeninstituts ein («Swiss Tropical Institute Field Laboratory»; heute «Ifakara Health Institute»). Zwar erleichterte dies die Arbeit deutlich, trotzdem mussten sich die Wissenschaftler auf allerlei Unwägbarkeiten einstellen. So schrieb der spätere Direktor des Tropeninstituts, Thierry Freyvogel, der in den 50er Jahren lange Zeit in Ifakara forschte: «ich betätige mich zeitweilig als Wissenschaftler, als Automechaniker, als Chauffeur, als Maurerpolier, als Elektriker, als Sanitärinstallateur, als Veterinär, Jäger, Ethnologe, Zoodirektor, Fensterputzer etc.» Trotzdem ging die Forschung stetig weiter: 1958 suchten Geigy und Mitarbeiter in Ifakara im Darm und 1945 Erste Afrika-Expedition Belgisch-Kongo Dissertation zur Schlafkrankheit am STI 1957 Ifakara-Feldlabor 16

19 der 50er Jahre intensivierten die Basler ihre Forschungsanstrengungen zur Schlafkrankheit. So konnte 1959 nachgewiesen werden, dass im Gebiet des Viktoriasees Buschböcke mit für den Menschen gefährlichen Trypanosomen infiziert waren und diese Wildtiere somit ein wichtiges Reservoir für die Parasiten bildeten. Auf der Jagd nach Tsetsefliegen Anfang der 50er Jahre der Speichel drüse von Tsetsefliegen nach einem «Stoff», der die Virulenz von Trypanosomen fördert. Diese Arbeiten waren der schweizerische Teil einer fruchtbaren Zusammenarbeit mit der Yale-Universität in New Haven/ USA. Im selben Jahr war zudem ein ganz spezielles Insekt zu bewundern. Zur Weltausstellung in Brüssel wurde im Pavillon des Kongo ein viel beachtetes Riesenmodell der Tsetsefliege ausgestellt. Es zeigte das Äussere und Innere des Fliegenkörpers und war zusammen mit der Brienzer Schnitzerschule, der Westinghouse AG und dem Naturhistorischen Museum in Bern gebaut worden. Ab Ende Nährmedium für Trypanosomen Wenn man es nun schaffen würde, ein für den Erreger optimales Nährmedium zu entwickeln und dadurch die Parasiten unabhängig von den Tsetsefliegen zu züchten, würden sich völlig neue wissenschaftliche Perspektiven eröffnen. Dafür wurden am Tropeninstitut die Lebensbedingungen der Protozoen im Darm und der Speicheldrüse der Fliegen genau untersucht. Nachdem es unter Mitarbeit von Marianne Kauffmann gelungen war, die in der Speicheldrüse der Fliege befindlichen zuckerähnlichen Substanzen zu identifizieren, wurde 1962 ein Blutnährmedium hergestellt, in dem Trypanosoma rhodesiense seine Infektiosität für Warmblüter behielt. In Fortsetzung dieser Studien wurde dann ein Jahr später in Ifakara eine bemerkenswerte Beobachtung gemacht: Die Schlafkrankheitserreger zeigten im Nährmedium eine ausgesprochene Vorliebe für das Speicheldrüsengewebe von Glossinen. Die Parasiten konzentrierten sich nicht nur um das Gewebe, sondern teilten sich dort auch aktiv. Kurze Zeit später stellte man ausserdem fest, dass bei Zugabe von geeignetem Blut Baumreiche Savannen und Galeriewälder entlang von Fliessgewässern sind Lebensraum von Tsetsefliegen Entdeckung neuer Reservoir-Tiere 1962 Erreger behält im neuen Blutnährmedium Virulenz 1968 Forschung in Uganda 17

20 zuvor nicht infektiöse Parasiten wieder infektiös wurden. Eine neue Forschungsreise nach Tansania im Jahr 1966 stand ganz im Zeichen der potenziellen Reservoir-Tiere für Trypanosomen. Rudolf Geigy und seine Mitarbeiter durchstreiften über zwei Monate mit einem als Minilabor umgebauten Landrover ein grosses Gebiet in Süd-Ulanga in Tansania. Dabei konnten sie den Erreger in 12 von 35 erlegten Wildtieren nachweisen (darunter verschiedene Antilopenarten und Warzenschweine). Die daraufhin erfolgten Infektionsexperimente an Pferden, Rindern und Schafen eröffneten «höchst interessante epidemiologische Perspektiven». Völlig neue Einblicke ermöglichte dann ein neu angeschafftes Elektronenmikroskop in Basel, mit dem von Rolf Steiger erstmals alle Formen der Trypanosomen untersucht werden konnten. Der «Coat» Anfang der 70er Jahre begann eine neue Forschungsrichtung. Nachdem nämlich festgestellt worden war, dass Trypanosomen spezielle Eiweissstrukturen auf ihrer Oberfläche tragen (damals als «Coat» bezeichnet), wollte man am damaligen STI diesem Phänomen auf den Grund gehen. Man injizierte Trypanosomen infizierte Tsetsefliegen mit markierten Zucker- und Eiweissmolekülen und untersuchte anschliessend, inwieweit diese Bausteine von den Parasiten für den Aufbau der «Coats» verwendet wurden. Mitte der 70er Jahre wurde immer deutlicher, dass es sich dabei um sehr viele unterschiedliche Oberflächen-Proteine handelte eine fundamental wichtige Erkenntnis, die erstmalig auf die hoch variablen Oberflächen-Strukturen (VSG) hindeutete. Aber nicht nur humanpathogene Erreger wurden diesbezüglich bearbeitet, auch Auslöser von Tierseuchen, wie z.b. die gefürchtete Nagana-Seuche, nahm man unter Eingang zum «Medical Assistant Training Centre», Ifakara. Ab 1961 durch Prof. Geigy und STI mit Geldern der «Basler Stiftung zur Förderung der Entwicklungsländer» aufgebaut. Heute «Tanzanian Training Centre for International Health Ifakara» die Lupe. So wurde festgestellt, dass die in den Tsetsefliegen lebenden T.-congolense-Formen ebenfalls keine einheitlichen Oberflächenproteine besitzen. «Sollte dieser Befund erhärtet werden, stünde zu erwarten, dass eine Immunisierung des Viehs gegen metazyklische Formen unmöglich wäre», so die Vermutung, die sich viele Jah- Rudolf Geigy im Gespräch mit dem ersten Präsident und «Vater der Nation», Julius K. Nyerere ( ), in Ifakara, Tansania Erste Hinweise auf Oberflächenproteine 1971 Einführung BIIT-Test 1975 Trypanosomen-Metamorphosen beobachtet 18