Biodiversitätswandel und Infektionskrankheiten Zoogeographie, Verbreitung, Kontrolle Sven Klimpel Medizinische Biodiversität und Parasitologie Institut für Ökologie, Diversität & Evolution, Goethe-Universität Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung Wolfe et al. 2007 Zukunftsprojekt ERDE, GeoUnion, 19.10.2012, Berlin
Pathogen-Wirt-Beziehungen Klimabedingungen ( Climate Change ) Geomorphologie Temperatur Umwelt Anthropogener Einfluss Biodiversitätsverlust Luftfeuchte Vektoren/ Zwischenwirte Lebenszyklus Infektiosität Virulenz Pathogen Krankheit Wirt Immunsystem Geschlecht Nahrung Genetik 1
Erdsystemprozesse und ihre Grenzwerte drei Grenzwerte wurden bereits überschritten Climate change zunehmender Biodiversitätsverlust Stickstoffkreislauf Zunahme von Infektionskrankheiten als Konsequenz Biodiversitätsverlust Rockström et al. 2009 2
Modellprojektionen der Erdoberflächentemperaturen IPCC-Szenarien IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change (prognostizierte Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur bis 2100, A2 = Regionalisierung (heterogene Welt regionale Wirtschaftsentwicklung, A1B = ausgewogene Nutzung aller Energiequellen, B1 = Globalisierung (homogene Welt globale Nachhaltigkeit) IPCC 2007 3
Infektionskrankheiten und soziale Organisation Krankheitsmuster stehen in Zusammenhang mit dem Wandel der sozialen Organisation Jagd Ackerbau Industrialisierung Vektor/ Pathogen Krankheit 4
Ursachen thermische Belastungen extreme Wetterereignisse erhöhte UV-Strahlung direkte Auswirkungen Folgen für die Gesundheit vermehrte Herzkreislauf-/Atemwegserkrankungen häufigere/heftigere Unwetter, Niederschläge, Überschwemmungen Verletzte und Todesfälle Zunahme von Krebserkrankungen indirekte Auswirkungen Störungen von Ökosystemen veränderte Verbreitung und Aktivität von Krankheitsüberträgern veränderte Bedingungen für wasserund ernährungsabhängige Infektionen Verbreitung von Allergiepflanzen verringerte Nahrungsmittelproduktion Anstieg des Meeresspiegels erhöhte Luftverschmutzung sozioökonomische Verwerfungen geographische Ausbreitung der von Vektoren übertragenen Infektionskrankheiten vermehrtes Auftreten von Krankheitserregern mehr Pollenallergien Mangelernährung und Hunger und daraus folgende Schädigungen der Gesundheit und Entwicklung Trinkwasserverseuchung Asthma und Allergien, Atemwegserkrankungen, mehr Todesfälle Breites Spektrum von gesundheitlichen Auswirkungen 5
Aktuelle Risiken und Epidemien Tuberkulose Malaria - auf Infektionskrankheiten & Parasiten basierende Todesfälle im Jahr 2002 (SARS 2003, Vogelgrippe 2004 ) Masern Vogelgrippe EID: Emerging infectious diseases; erstes temporäres Auftreten eines Pathogens in einer menschlichen Population Malaria Graßl et al. 2003; Jones et al. 2008; WHO; Klimpel & Palm 2011 6
Biodiversitätsverlust und Krankheitsübertragungen Verlust von struktureller Diversität (z.b. Waldrodungen) führen zu einem Wandel der Kontakthäufigkeiten zwischen Menschen und einer Vielzahl von Pathogenen und Vektoren Bush meat Transmission Affen Zecken Raubwanze Moskito Fledermaus 7
Bedeutung von Vektoren als Krankheitsüberträger Vektor (Krankheitsüberträger) überträgt Infektionskrankheiten auslösenden Erreger (u.a. Viren, Bakterien, Parasiten) Krankheitsübertragung durch Vektoren Fledermäuse Nahrung Nager Menschen Zecken 8
Übertragung/Verbreitung von Pathogenen durch Brachycera EHEC = enterohämorrhagische Eschericia coli, SLT 1 = Shiga-like-Toxin produzierend; EPEC = enterophathogene E. coli; ETEC = enterotoxinbildende E. coli Förster et al. 2008, 2009, 2011 9
Leishmaniose Vektorgebundene Infektionskrankheit Verbreitung von Leishmania, 2009 ca. 350 Mio. Infektionen weltweit, 1-2 Mio. Neuinfektionen p.a. verursacht durch Protozoen der Gattung Leishmania Vektoren Sandmücken (Phlebotominae, Psychodidae) Lebenszyklus Leishmania spp. Svobodova et al. 2009; CDC; WHO 10
Verbreitung der Insekten-Vektoren (Sandmücken) in Europa Phlebotomus perniciosus in Deutschland etabliert Vektor für Leishmaniose Phlebotomus tobbi Phlebotomus perfiliewi Phlebotomus similis Phlebotomus papatasi Phlebotomus neglectus/syriacus Phlebotomus perniciosus ECDC 2011; Klimpel & Palm 2011 11
Klimabedingte Ausbreitungsszenarien und Gefahrenpotential Klimaszenario A Vektorenverbreitung (Phlebotomus spp.) Auftreten humaner Infektionen! Erregerverbreitung (Leishmania infantum) Klimaszenario B Klimaszenario B Klimaszenario A Fischer et al. 2010; Klimpel et al. 2011 12
Obligate Vektoren als Überträger von zahlreichen Viren Drexler et al. 2009, 2012 13
Kleinsäugerdiversität und Vektoren entscheident für die Verbreitung von Viren 119 Fledermausund Nager-Arten 9278 Einzelnachweise + 33 Nagerarten 86 Fledermausarten 15 Länder Drexler et al. 2009, 2012; Klimpel et al. 2009; Klimpel & Palm 2011 14
Hantaviren durch Nager übertragende Krankheit Verbreitung Asien, Europa, Nord-/Südamerika Hantaviren sind mit spezifischen Nagerwirten (Mäuse) assoziiert Übertragung auf den Menschen erfolgt durch Einatmen von getrocknetem Nagerkot/Urin Hantavirusfälle Allgemeiner Infektionsweg; Wirte/ Viren Biodiversität CDC; Klimpel et al. 2012 15
Hantaviren in Deutschland etabliert Hantavirusepidemien in Deutschland sind mit zyklischen Populationsschwankungen der Rötelmaus (Myodes glareolus) verbunden milder Winter reiches Nahrungsangebot begünstigten eine hohe Anzahl humaner Infektionen Rötelmaus Buchecker Hantavirusmeldungen pro 100.000 EW; 1.-18 KW 2012 grün 5-10, gelb 15, orange/ rot 20-25 Klimpel et al. 2007a,b; Faber et al. 2010; RKI 2012 16
West-Nil-Virus (WNV) in Europa und Deutschland Weltweite Verbreitung von WNV Wildvögel (Sperlingsvögel) dienen wahrscheinlich als primäre Reservoirwirte Culex-Arten als wichtigste Insekten-Vektoren Übertragungsdynamik steht in Verbindung mit Vektor-Dichte und -Diversität WNV-Fälle pro 100.000 Einwohnern in den USA, 1999-2008 Übertragungswege von WNV Vektoren-Mücken der Gattung Culex, Aedes Ezenwa et al. 2010; Randolph & Rogers 2010; CDC 17
Insekten-Vektoren und Infektionskrankheiten Vektorkompetent: Dengue-Fieber; Sindbis-, Batai-, Usutu-, Gelbfieber-, Chikungunya-Virus Gelbfiebermücke Asiat.Buschmücke Asiat.Tigermücke Arten/ Verbreitung Infektionsversuche Vektorkompetenz Datenbanken ECDC; CDC; BNI 18
Klimawandel als verstärkende Kraft Climate change wird die Übertragungsraten von vektorabhängigen Infektionskrankheiten beeinflussen Temperatur beeinflusst: Entwicklung von Pathogenen/Parasiten sowie Vektoren, Replikationsrate innerhalb der Vektoren Folge: Zunahme vektorabhängiger Infektionskrankheiten EID: Emerging infectious diseases; erstes temporäres Auftreten eines Pathogens in einer menschlichen Population Jones et al. 2008 19