Risiken im Zeichen des Klimawandels. Meeresumwelt-Symposium Hamburg, 12. Juni 2013 René Erler, Biologische Anstalt Helgoland, AG Mikrobielle Ökologie

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1 Pathogene Keime der Nordsee Risiken im Zeichen des Klimawandels Meeresumwelt-Symposium Hamburg, 12. Juni 2013 René Erler, Biologische Anstalt Helgoland, AG Mikrobielle Ökologie

2 Übersicht es ist eine biologische Tatsache, dass wir alle den gleichen Anteil Salz in unseren Venen haben wie das Meer wir sind mit dem Ozean verbunden Faktencheck - NaCl Gehalt John F. Kennedy, 1962, America s Cup Viren Meer Nordsee - 1,5 bis 3,5 % Blut - 0,9 % (= isotonische Kochsalzlösung) Mensch Bakterien Meerestiere

3 Übersicht 1) Humanpathogene Keime 2) Pathogene Meeresbakterien Klimawandel / Globalisierung Methoden zur Risikoeinschätzung

4 Auszug der Badegewässerverordnung (BGewV) für Küstengewässer Parameter Ausgezeichnete Gute Ausreichende Methoden Qualität Qualität Qualität Intestinale Enterokokken (KBE/100 ml) ISO /2 Escherichia coli ISO (KBE/100 E.coli, ml) Staphylokokken, pathogene Meeresbakterien BGewV erprobt, Fäkalverschmutzung Qualitative Aussagen? Indikatorkeime für fäkale Verschmutzung KBE = KolonieBildende Einheiten Wasser-Membranfiltration Inkubation auf Spezialmedium KBE-Auszählung

5 Antibiotikaresistente Staphylokokken MRSA = Methicillin-resistente Staphylokokken (multiple Antibiotikaresistenz) Krankenhauskeim / Debatten zur Krankenhaushygiene Antibiotikaresistente Staphylococcus aureus auch in der Nordsee?

6 Antibiotikaresistenz im Meer Antibiotika-resistente Bakterien Antibiotika (Abwasser, Aquakultur) Resistenzgene auf Plasmiden Genom Plasmide Übertragung von (Resistenz-) Plasmiden zwischen Bakterien

7 Potentiell humanpathogene Meeresbakterien VIBRIONEN Primär Meeresbakterien Mesophil (temperaturliebend; 20 bis 45 C) Zoonoseerreger (Muscheln, Fische, Krebse) Übertragung per Lebensmittel oder Wasser Durchfall, Wundinfektionen, Sepsis Vibrio cholerae Vibrio parahaemolyticus Vibrio vulnificus O1/O139 Typ (Epidemien) non-o1/non-o139 Typ Durchfallerkrankungen Kontaminierte Meeresfrüchte Selten, aber gefährlich Wundinfektionen, Sepsis

8 Vibrionen und der Klimawandel Wassertemperatur SST = sea surface temperature VIBRIONEN Quelle: I.M. Belkin, Rapid warming of Large Marine Ecosystems (2009) Primär Meeresbakterien Mesophil (temperaturliebend; 20 bis 45 C) Zoonoseerreger (Muscheln, Fische, Krebse) Übertragung per Lebensmittel oder Wasser Durchfall, Wundinfektionen, Sepsis Höhere Temperaturen = Mehr Vibrionen / Mehr Infektionen?

9 Vibrionen und der Klimawandel Wassertemperatur Zusammenhang mit Klimaerwärmung Welche Infektionskrankheiten sind aufgrund der Klimaerwärmung relevant für Europa? Möglicher Schaden für die Bevölkerung

10 Vibrionen Globale Ausbreitung Ausbreitung des pandemischen Klons O3:K6 von V. parahaemolyticus (Nair et.al., 2007) El Niño

11 Vibrionen und Katastrophen

12 Risikoeinschätzung Monitoring Programme - KLIWAS KLIWAS Auswirkungen des Klimawandels auf Wasserstraßen und Schifffahrt Quelle: Böer et. al. (2013) Probenahmestellen Saisonales V. vulnificus Vorkommen

13 Risikoeinschätzung Monitoring Programme - VibrioNet KLIWAS IFH/LAVES Herkunft der Isolate Helgoland 1200 Stämme FS Heincke Dr. M. Hippelein 1400 Vibrio-Stämme

14 Risikoeinschätzung Monitoring Programme - VibrioNet 1400 Vibrio-Stämme Erstellung von Massenspektrometrischen Proteomprofilen = molekulare Fingerabdrücke von Spezies / Stämmen MALDI-TOF MS Referenzdatenbank

15 Risikoeinschätzung Monitoring Programme - VibrioNet Unterscheidung zwischen Spezies Unterscheidung zwischen Stämmen (Vibrionen, MRSA) MALDI nmds-plot V. cholerae Cluster V. mimicus Cluster V. cholerae Cluster MALDI Dendrogramm V. mimicus Cluster Fig. 2: Non-metric multidimensional scaling plot based on reference main spectra created from 62 V. cholerae and 24 V. mimicus isolates. Both cluster are color-coded.

16 Risikoeinschätzung Monitoring Programme - VibrioNet Unterscheidung zwischen Spezies Unterscheidung zwischen Stämmen (Vibrionen, MRSA) V. vulnificus Cluster A Fig.3: Non-metric multidimensional scaling plot based on mass spectrometric data from 164 V. vulnificus isolates. Putative intraspecific clusters are marked by broken lines. MALDI main spectra Analyse V. vulnificus (PRIMER) V. vulnificus Cluster B

17 Risikoeinschätzung Monitoring Programme - VibrioNet

18 Zusammenfassung Ein nicht zu unterschätzendes Problem ist die Verbreitung von Antibiotikaresistenzen im Meer. Der Klimawandel kann zu einer Zunahme pathogener Meeresbakterien (Vibrionen) in der Nordsee führen. Geeignete Monitoring Programme könnten dieses Risiko einschätzen und gegebenenfalls als Vorwarnsystem fungieren.

19 Danke fürs Zuhören Helgoländer VibrioNet-Team Hilke Döpke, Sarah Dehne, Antje Wichels, Nadja Lückheide, Annabell Hillenbrand, Maike Berger, Frederik Helmprobst, Torben Schierhorn, Leon Dlugosch, Gunnar Gerdts, René Erler