Fallzahl Standort Koblenz: 0 (Warnstufe Grün) Maßnahmenkonzept

Arbeitsgruppe Parasitologie & Infektionsbiologie

 

 

Die Arbeitsgruppe „Parasitologie und Infektionsbiologie“ setzt sich aus den Disziplinen „Humanparasitologie (Medizinische Parasitologie)“, „Ökologische Parasitologie“, „Vektorbiologie“ und „Infektionsbiologie“ zusammen. Infektionskrankheiten sind auch weiterhin Haupttodesursache weltweit. Die Erforschung der Wirt-Parasit-Interaktionen steht im Mittelpunkt unserer Aktivitäten. Die „Humanparasitologie“ beschäftigt sich mit allen Parasiten des Menschen und schließt daher oft den ektoparasitären Vektor und endoparasitären Erreger mit ein. Bakterien, Viren und andere Mikroorganismen werden zusätzlich in der Infektionsbiologie behandelt, einem grundlagenwissenschaftlichen Zweig der Infektiologie. Beide Disziplinen, die Humanparasitologie wie die Infektionsbiologie, sind interdisziplinäre Wissenschaften der bio-medizinischen Forschung. Die Erforschung von Infektionsprozessen und die Ableitung von geeigneten Gegenmaßnahmen bieten  realitätsnahe und interessante Aspekte, die jeden selbst betreffen (können).

 

Weltweit ist insbesondere sauberes Wasser eine der Grundlagen für die Gesundheit von Mensch und Tier.

Wasser wird als Trinkwasser genutzt und für die Produktion von Nahrungsmitteln benötigt. Sauberes Wasser trägt zudem bei intakte Ökosysteme zu erhalten und zu generieren, Nicht zuletzt ist die Verfügbarkeit von sauberem Wasser und insbesondere Trinkwasser Garant für Frieden und Sicherheit (geopolitische Dimension).

Wasserressourcen sind zunehmenden Belastungen ausgesetzt. Neue und alte Schadstoffe und Krankheitserreger im Wasserkreislauf stellen eine akute Herausforderung für die Trinkwasserversorgung und Abwasserentsorgung dar.

Zahlreiche Infektionserreger wie Bakterien und Viren werden (unter anderem) über das Wasser übertragen. In diesem Zusammenhang hat beispielsweise der Einsatz von Antibiotika bei Mensch und Tier zu einer Zunahme multiresistenter Bakterien geführt, die zum Beispiel über das Abwassersystem in die Umwelt gelangen (in einigen Fällen trotz Kläranlagen). Diese Bakterien werden auch in naturnahen Gewässern und Badeseen gefunden.

Zahlreiche Parasiten sind Wasser-assoziiert und weisen human- und tierpathogene Eigenschaften auf. Zudem ist die Infektionsdosis insbesondere der parasitären Protozoen in der Regel recht gering, die Tenazität jedoch sehr hoch.

Eine weitere Herausforderung, deren Ausmaße erst in den letzten Jahren deutlicher hervorgetreten sind, stellt die Belastung der Umwelt durch Mikroplastik dar. Inwieweit Lebewesen im Wasser oder im Boden durch diesen Eintrag in die Umwelt beeinträchtigt werden, gilt es zu klären.

Der Schwerpunkt "Wasser und Gesundheit" ergänzt die Themenfelder "Wassermanagement" sowie „Wasserforschung und Wasser-Innovationen für Nachhaltigkeit“ hervorragend, ist unseres Erachtens ein elementarer und zwingend zu berücksichtigender Teil des Wassermanagements.

Der vorbeugende Gesundheits- und Umweltschutz ist hier gefordert, ebenso wie das "Wassermanagement".

Bereits seit einigen Jahren hat unsere Arbeitsgruppe den Schwerpunkt Wasser und Gesundheit im Portfolio. In Vorlesungen, Praktika, Bachelor- und Masterabschlussarbeiten fanden sich Inhalte zur Thematik "Wasser und Gesundheit".

Nunmehr wird dieser Themenschwerpunkt ab 2020, beginnend mit der Vorlesungsreihe "Ökologische Parasitologie" erneut geschärft:

  • Vorlesung: Wasser und Gesundheit: "Wasserassoziierte Krankheitserreger: Bakterien und Viren" (Krankheitskeime, die im Wasser lauern)
  • Vorlesung: Wasser und Gesundheit: "Wasserassoziierte Parasiten" (Gefahren im Wasser)
  • Vorlesung: Wasser und Gesundheit: "Fischparasiten und die Auswirkung auf Aquakulturen"
  • Vorlesung: Wasser und Gesundheit: "Freilebende Amöben als Humanparasiten und Reservoire für Infektionserreger" (Biodiversität in Wasser-Amöben)
  • Vorlesung: Wasser und Gesundheit: "Schistosomen (Humanpathogene Zestoden) in Süßwasser"

Fledertiere (Ordnung Chiroptera) sind eine sehr diverse Gruppe mit 1421 Arten. In Europa gibt es 45 Fledertierarten. Grundsätzlich findet sich eine Unterteilung in Microchiroptera (Yangochiroptera; insektivore Fledermäuse) und Megachiroptera (Yinpterochiroptera; Früchte fressende Flughunde). Zu den Megachiroptera wird beispielsweise die Familie Pteropodidae gestellt, die Flughunde in der Alten Welt. Vertreter dieser Familie sind große Fledertiere, die sich von Früchten ernähren und recht gut sehen, in der Regel aber kein Echolot nutzen. In Europa sind bis auf eine Art alle Fledertiere insektivor. Lediglich der Nilflughund (Rousettus aegypticus) ist als Früchte fressendes Fledertier in Zypern und der Türkei heimisch. 

Fledertiere wurden bereits mit zahlreichen diversen Krankheitserregern für Mensch und Tier in Verbindung gebracht, beispielsweise auch mit Parasiten wie Trypanosoma cruzi (Erreger der Chagas-Erkrankung) oder Leishmanien. Schon länger gibt es Studien über die Rolle von Fledertieren als potentielle Wirte für Leishmanien in Mexiko, Brasilien, Französisch-Guyana und Äthiopien. In diesen Studien wurden Fledertiere mit Leishmanien gefunden. Die Rolle als Reservoir oder Wirt von Leishmanien wurde jedoch bislang (noch) nicht abschließend untersucht. Europäische Fledertiere (Pipistrellus pipistrellus) wurden in einer aktuellen Studie als Reservoire für Leishmanien in Spanien bestätigt. In der Nähe von Madrid wurden fast 60% der untersuchten 27 Zwergfledermäuse Leishmania infantum – positiv getestet. Diese Entdeckung in europäischen Fledertieren ist auch deswegen so relevant, weil die weit verbreiteten Zwergfledermäuse in städtischen Gebieten zu finden ist und somit in Kontakt zu Menschen kommen können (siehe: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0034528820303283?via%3Dihub).

Fledertiere sind aufgrund zahlreicher Untersuchungen und Studien seit vielen Jahren als (asymptomatische) Wirte und Reservoire vieler Viren bekannt. Darunter finden sich solch illustre Vertreter wie Ebolaviren, Masern- und Mumpsviren, bei denen angenommen wird, dass sie ihren Ursprung in Viren von Fledermäusen haben. Vergleichende Studien hatten als Ergebnis, dass Fledermäuse und Flughunde sogar mehr zoonotische Viren beherbergen als Nagetiere.

Auch in Europa sind Fledermäuse mit einigen zoonotischen Viren (Paramyxoviren, Bunyaviren und Hantaviren) mit humanpathogenem Potential assoziiert.

Generell lässt sich feststellen, dass ein „Eindringen“ der Menschen in die Lebensräume der Fledertiere“, ob im Rahmen von Freizeitaktivitäten (Höhlenklettern, Höhlenwandern) oder beruflichen Aktivitäten (z.B. Höhlenforscher) mit höheren Fallzahlen einhergeht. Insbesondere in Bereichen, wo Mensch und Fledertier sich nahekommen, sind die Fledertier-assoziierte Viren als Public Health - relevant anzusehen.

Die Diversität der Viren in den Fledertieren ist erstaunlich hoch. Viren aus 22 Familien (Stand 2015) wurden in Fledertieren rund um den Globus gefunden (außer Antarktis), selbst in isolierten Fledertierpopulationen in Neuseeland. Bereits drei Ausbrüche durch Coronaviren bei Menschen bzw. Haustieren waren aus diesem Erregerreservoir hervorgegangen, nämlich das Severe Acute Respiratory Syndrome SARS (2003), das Middle East Respiratory Syndrome MERS (2012) und das Swine Acute Diarrhea Syndrome SADS (2017). Zwei davon hatten ihren Ursprung in China (SARS und SADS). Es gibt eine große Vielfalt an Coronaviren in Fledertieren. Teilweise gibt es mehrere Coronavirus-Typen nebeneinander in der gleichen Fledertierspezies, was einen Genaustausch und das ständige Entstehen neuer Coronaviren begünstigt.

China hat eine hohe Biodiversität und beheimatet zahlreiche Fledertier-Spezies. Diese leben in der Nähe von Menschen und Nutztieren und können überdies weite Strecken zurücklegen. Die meisten beschriebenen Fledertier-Coronaviren kommen folglich in China vor. Unter den SARS-CoV-ähnlichen Fledertier-Coronaviren gibt es wiederum eine Reihe von Vertretern, die den menschlichen ACE-2-Rezeptor, also den Rezeptor, an den SARS-CoV und nun auch SARS-CoV-2 andocken, nutzen können. So hatte eine Arbeitsgruppe 2013 in der Zeitschrift Nature darüber berichtet, dass sie ein SARS-CoV-ähnliches Virus, das den ACE-2-Rezeptor von Menschen, Hufeisennasen und Schleichkatzen nutzen könne, aus dem Stuhl eines Fledertiers isoliert hätten..

Fledertiere und SARS-CoV-2

Fledertiere werden derzeit als Ausgangsreservoir für die Coronaviren der SARS-CoV-2 Linie angenommen (siehe Boni et al. 2020). Das neue SARS-CoV-2 weist eine hohe Ähnlichkeit zu einem in Fledertieren (Hufeisennasen, Fam. Rhinolophidae) gefundenen Coronavirus (RaTG13) auf, mit diesem teilt es 96,2% seines Genoms, mit dem humanpathogenen SARS-CoV der SARS Pandemie 2002/2003 hingegen nur 79,6%, weshalb Fledertiere (Ordnung Chiroptera) als ursprünglicher Wirt des SARS-CoV-2 angenommen werden (Tang et al.). Allerdings ist das Genom von SARS-CoV-2 phylogenetisch so weit von dem Genom des nächstverwandten Coronavirus-Stamms entfernt, dass nicht angenommen werden kann, dass SARS-CoV-2 sich unmittelbar daraus ableitet. Vielmehr wurde ein phylogenetisch identischer Stamm bzw. eine unmittelbare Variante davon bisher in der Natur noch nicht identifiziert. Sowohl SARS-CoV als auch SARS-CoV-2 binden über ihr Spike-Protein an den ACE-2-Rezeptor, wenngleich sie sich in 5 von 6 Aminosäuren an der Rezeptor-Bindungsstelle unterscheiden und SARS-CoV-2 dadurch eine höhere Bindungsaffinität zu ACE-2 hat als SARS-CoV. Diese Bindungsstelle wiederum ist absolut identisch zwischen SARS-CoV-2 und einem Coronavirus, das bei Schuppentieren (Pangolinen) gefunden wurde, was die Hypothese hervorbrachte, dass das Schuppentier-Coronavirus im Rahmen eines Rekombinationsereignisses zum SARS-CoV-2-Genom beigetragen haben könnte bzw. Pangoline als Zwischenwirte (sekundäre Reservoire) vor Übertritt des Virus in den Menschen gedient haben könnten. Die Entwicklung des Virus vom Fledertier bis zum Menschen über Zwischenwirte (evtl. Pangolin, Schleichkatzen oder Marderhunde) kann Jahre bis Jahrzehnte gedauert haben.  

Der oben genannte Stamm RaTG13 stammt ursprünglich aus einer Kotprobe einer Hufeisennase der Spezies Rhinolophus affinis aus der Provinz Yunnan. Über den Stamm wurde erstmals im Zusammenhang mit dem Auftauchen von SARS-CoV-2 durch den chinesischen Wissenschaftler Zhou berichtet. Die Sequenzhomologie diente als Beweis für den vermutlichen Fledermaus-Ursprung des SARS-CoV-2.  Das Gesamtgenom des Stammes wurde allerdings erstmals veröffentlicht, nachdem die ersten SARS-CoV-2-Isolate von Patienten sequenziert worden waren. Das Gen der RNA-abhängigen RNA-Polymerase von RaTG13 ist zu 96% mit SARS-CoV-2 identisch, mit dem entsprechenden Gen des Stammes BtCoV/4991, über den bereits 2016 berichtet wurde, zu 100%. Dieses Virus war 2013 aus Fäzes von Fledertieren, die in einer inzwischen verlassenen Mine in der Provinz Yunnan lebten, auf der Basis der Sequenz des Gens der RNA-abhängigen RNA-Polymerase nachgewiesen worden. Die Mine befand sich in Mojiang und wurde von Fledertieren bewohnt. Es wurde nie beschrieben, dass das Virus selbst aus dem Material isoliert wurde. In der Mine waren im Jahr 2012 6 erwachsene Männer an Coronaviren erkrankt, drei von ihnen starben an einer unklaren Pneumonie (mit Fieber respiratorischen Symptomen und Atemnot). Die Ursache der Pneumonie wurde nie nachgewiesen. Somit ist der an einigen Stellen behauptete Zusammenhang zum Vorkommen des BtCoV/4991 in der Höhle spekulativer Art. Es ist möglich, dass es sich bei RaTG13 und BtCoV/4991 um das gleiche Virus handelt. RaTG13/BtCoV/4991 stellt im phylogenetischen Stammbaum eine abgrenzbare Virusspezies innerhalb des Zweigs der SARS-ähnlichen Coronaviren dar. Warum das BtCoV/4991 in der Schlüsselarbeit zur phylogenetischen Herkunft von SARS-CoV-2 nicht erwähnt wurde, bleibt bislang unklar. Wissenschaftler entnahmen Fledertierkot, den sie auf dem Boden der Höhle gefunden haben und verbrachten die Proben in das 1600 km entfernte Wuhan, um sie dort zu untersuchen. Es ist genau dieses Wuhan, das im Dezember 2019 Ausgangspunkt für die SARS-CoV-2 Pandemie werden sollte. Bislang ist also das in der Mine gefundene Virus mit dem Namen RaBtCoV/4991 der engste Verwandte des SARS-CoV-2. Mittlerweile ist bekannt, dass etwa die Hälfte der Fledertiere in der Mine Träger von Coronaviren war, darunter das mit SARS-CoV-2 verwandte Virus. Diese Daten deuten eher darauf hin, dass der Ursprung der Ausbreitung von SARS-CoV-2 doch nicht der Markt in Wuhan gewesen sein könnte. Möglich ist eben auch, dass sich das Virus von der Mine in Mojiang ausgebreitet hat. Zumindest ist belegt, dass genau dieses Virus eine Erkrankung auslöste, die COVID-19 ähnelte. Die Werte, die zur 96,2%igen genetischen Übereinstimmung führten, resultieren jedoch nur aus Teilsequenzen. Hier sind sicherlich noch weitere Genomstudien erforderlich. Sicherlich ist es auch nur eine weitere Theorie zur Ausbreitung des Virus`, aber was den meisten der Erklärungsversuche gemeinsam ist, ist ihr Ursprung in wilden Fledertieren in China.

Grundsätzlich ist es jedoch der vom Menschen bedrohte Lebensraum der Fledertiere, von dem eine Gefahr für Zoonosen ausgeht. Die Wahrscheinlichkeit für eine Infektion wächst, wenn der Mensch die Fledertiere in ihrem Lebensraum stört. Offenbar geben die dadurch gestressten Tiere mehr Viren in Speichel, Urin und Kot ab, die dann wieder andere Tiere infizieren können. Über weitere Wirte (Wildtiere) gelangen die Viren dann zum Menschen (z.B. auf Wildtiermärkten). Die Eingriffe in ihren Lebensraum, das Abholzen von Wäldern, das Fangen von Tieren etc., verursachen Stress und begünstigen dadurch die Virenverbreitung auch über die Artbarriere hinaus. Der Übergang von einer Art auf eine andere ist ein seltenes, gewichtiges Ereignis. Das Virus hat in der Regel erst Kontakt mit einem Zwischenwirt. Es muss sich adaptieren, ggf. mutieren, um sich auch in diesem neuen Wirt vermehren zu können. Schließlich muss es danach auch mit dem Menschen in Kontakt kommen. 

Fledertiere spielen auch hierzulande eine wichtige Rolle bei der "Vertilgung" von Schadinsekten (die wiederum als Überträger von Krankheitserregern dienen können). Zudem ist derzeit davon auszugehen, dass unsere einheimischen Fledermäuse bei der aktuellen Pandemie keine Rolle spielen (https://www.fli.de/de/aktuelles/tierseuchengeschehen/coronavirus/). In den Tropen verbreiten Flughunde Samen und bestäuben zahlreiche Pflanzen (über 500 verschiedene Pflanzen, z.B. Bananen, Avocados, Mangos).

Eine Zusammenstellung einiger (vor allem) humanmedizinisch interessanter Fledertier-assoziierten Viren lässt das Ausmaß erahnen...

  • Unter den Viren finden sich Viren der Familie Rhabdoviridae (mit den Lyssaviren). Lyssaviren sind in Fledertieren weit verbreitet; sie verursachen Fledermaus-Tollwut. Vor allem in hämatophagen Fledertieren (z.B. Desmodus rotundus) konnten sie nachgewiesen werden. Von den 15 bekannten Lyssavirusarten sind 13 Fledertier-assoziiert. Mit dem Taiwan Bat Lyssavirus wird vor allem Pipistrellus abramus (japanische Hausfledermaus) in Verbindung gebracht. Lyssaviren wurden in Deutschland zum ersten mal im Jahr 1954 beschrieben. Das European Bat 1 Lyssavirus (Europäisches Fledermaus Lyssavirus; EBLV-1) wurde in Deutschland mit Eptesicus serotinus (Breitflügelfledermaus) assoziiert, während Myotis daubentonii (Wasserfledermaus) das European Bat 2 Lyssavirus (EBLV-2) beherbergte. Das EBLV-1 wurde auch in Schafen, Katzen und Mardern nachgewiesen. 1955 wurden Lyssaviren in Ex-Jugoslawien aus dem Großen Abendsegler (Nyctalus noctula) isoliert. Bislang sind jedoch lediglich zwei Humaninfektionen mit Fledertier-assoziierten Lyssaviren in Europa gemeldet worden (beide mit EBLV-2). Am 27. Juni 2020 hat das das nationale Referenzzentrum für Lyssaviren in Italien bekannt gegeben, dass ein ein Fledermaus-Lyssavirus (genauer: das westkaukasische Fledermaus Lyssavirus) im Gehirn einer Katze aus der Gemeinde Arezzo nachgewiesen wurde, die nach dem Auftreten neurologischer Symptome gestorben ist. Zudem hat die Katze den Katzenhalter, einen Tierarzt und möglicherweise weitere Menschen gebissen. Die lokalen Behörden haben eine Reihe von Surveillance-Maßnahmen in den lokalen Fledermauspopulationen gestartet, ebenso wie weitere Präventionsmaßnahmen, um ein Ausbreiten der Tollwutinfektion zu verhindern. Das nachgewiesene spezifische westkaukasische Lyssavirus (WCBV) wurde weltweit nur einmal in einer männlichen kaukasischen Fledermaus (Miniopterus schreibersi, Langflügelfledermaus) während einer Feldexkursion im Jahr 2002 im Kaukasus gefunden. In den damals untersuchten Höhlen fanden sich keine kranken Fledertiere. Bislang gab es bezüglich dieses Virus` keine Anzeichen für eine Übertragung auf Haustiere oder Menschen. Italien ist eigentlich seit 2013 offiziell frei von Tollwut. Derzeit gibt es in dem Fall in Italien keine Hinweise auf eine Übertragung von Tier zu Mensch. Dennoch werden Kontaktpersonen einer Expositionsprophylaxe unterzogen. Die Öffentlichkeit wurde dazu aufgerufen, sich von Fledertieren und ihren Behausungen fernzuhalten...
  • Hendra-Virus (1994 in Australien identifiziert) und Nipah-Virus (1998 in Malaysia) sind Beispiele für Viren aus der Familie Paramyxoviridae (Gattung Henipavirus). Im Juni 2020 wurden in Australien in einem Pferd Hendraviren bestätigt. Phylogenetische Studien ergaben, dass Fledertiere die Reservoire von Vorläufern bzw. Verwandten fast aller Paramyxoviren sind. Diese umfassen Masernviren, Canines Staupevirus, Mumpsviren (diese Mumpsviren sind wohl direkt von Fledertieren auf den Menschen „gesprungen“), Parainfluenzaviren, Newcastle Disease Viren, RSV-Viren und Metapneumoviren. Hendraviren wurde 1994 in Australien aus den Flughunden ("fruit-bats") der Arten Pteropus poliocephalus, P. alecto, P. scapulatus und P. conspicillatus) identifiziert. Infektionen bei Tieren und Menschen waren die Folge. Insbesonders Pferde scheinen sich beim Verzehr von durch Flughunde kontaminierte Früchte anzustecken. Menschen wiederum (obwohl die Fallzahlen äußerst gering sind) stecken sich wohl bei den infizierten Pferden an. Beim Nipah-Virus wurden 1998 in Malaysia Schweine als Zwischenwirt bestätigt. Reservoire waren P. hypomenalus und P. vampyrus. Ein verwandtes, aber nicht identisches Virus, zeichnete sich für Nipah-Virus Ausbrüche in Bangladesh und Indien verantwortlich. 2018 wurde ein Ausbruch in Kerala mit 19 infizierten Menschen sowie 17 Todesfällen gemeldet. Als Reservoir wurde P. giganteus bestätigt. Das Menangle Virus (Gattung Rubulavirus) wurde bei Schweinen sowie Arbeitern auf der Schweinefarm in New South Wales im Jahr 1997 gefunden. In den Verdacht gerieten Flughunde (P. poliocephalus, P. alecto und P. conspillatus) aufgrund von Antikörpernachweisen. Weitere Viren aus der Familie mit tierpathogenem Potential (z.B. Schweine-Rubulavirus) wurden ebenfalls in Fledertieren gefunden.
  • Aus der Familie der Filoviridae finden sich Ebolavirus, Marburg-Virus und Cuevavirus in Altweltfledertieren. Ebolaviren sind wohl vorwiegend mit Hypsignathus monstrous (Hammerköpfige Fruchtfledermaus), Epomops franqueti (Franquet-Epaulettenflughund) und Myonycteris torquata (kleine Kragenfruchtfledermaus) assoziiert. Die Art Bombalivirus aus der Gattung Ebolavirus wurde aus Chaerephon pumilus (Kleine Bulldoggfledermaus) und Mops condylurus (Angola-Bulldoggfledermaus) in Sierra Leone isoliert. Das sogenannte „Bushmeat“ wird immer wieder in Zusammenhang mit Ebolafällen gebracht. Dabei ist es weniger das Verspeisen der gebratenen Tiere selbst, als das Jagen, Schlachten und Zubereiten des Fleischs von infizierten Tieren. Das Marburgvirus wird mit Früchte fressenden Fledertieren (Rousettus aegypicus) sowie insektivoren Fledertieren (Rhinolophus eloquens, Minioterus inflatus und Miniopterus schreibersii) in Verbindung gebracht. Gerade die Assoziation von Miniopterus schreibersii (Langflügelfledermaus) in Spanien und Ungarn mit dem Lloviu Virus (LLOV), einem Verwandten des Ebolavirus, hat auch in Europa die Aufmerksamkeit auf Fledertiere als potentielle Reservoire von zoonotischen Viren gerichtet.
  • Neuere Studien haben sogar ergeben, dass sich Vertreter der Orthomyxoviridae in Fledertieren befinden: So konnten Influenza A Viren H17/N10 (in der Gelbschulter-Blattnase Sturnira lilium in Guatemala) und H18/N11 (im Flachnasen-Fruchtvampir Artibeus planirostris in Peru) in Fledertieren der Neuen Welt nachgewiesen werden. In Studien wurde herausgefunden, dass Fledertiere die Rezeptoren in ihrem Respirationstrakt und Verdauungstrakt haben, an die aviäre und humane Influenzaviren binden können. Dadurch, dass sie beide Rezeptoren besitzen (wie auch Enten und Schweine), finden die Viren Bedingungen zum reassortieren/mutieren, was dann zu der Entstehung von Stämmen führen kann, die andere Tiere oder den Menschen infizieren können. In Flughunden wurden serologisch aviäre Influenza-A-Viren (H9) nachgewiesen. Aufgrund der vorliegenden Hinweise sollte die die Rolle von Fledertieren für die Verbreitung/Entstehung von Influenza-A-Viren genauer untersucht werden...
  • In der Familie der Bunyaviridae finden sich beispielsweise die Hantaviren. Auch hier wurden Fledertiere als Reservoire beschrieben, obwohl Hantaviren eher Nagetier-assoziiert sind. Antikörper gegen Hantaviren (Hantaan) wurden in Korea auch in Fledermäusen nachgewiesen (mittels IFA). In den untersuchten Fledermäusen der Arten Eptesicus serotinus (Breitflügelfledermaus) und Rhinolophus ferrumequinum (Große Hufeisennase) konnten in 3,4% der Fälle Antikörper gegen Hantaviren nachgewiesen werden. Die Autoren schlussfolgerten aus diesen von 1989 bis 1992 gewonnenen Daten, dass es sich um einen Hantaan verwandten Serotyp handelt, und dass Fledermäuse als Reservoir von Hantaviren dienen können. Aus Brasilien kamen Meldungen über Andes- Hantaviren bzw. Araraquara Orthohantaviren in einigen neotropen Fledertieren. Aus Desmodus rotundus (Gemeiner Vampir) wurde zudem virale RNA isoliert, die dem Araraquara Hantavirus sehr ähnlich war. Auch weitere Bunyaviren wurden mit Fledertieren assoziiert, weil sehr ähnliche Viren in Fledertieren gefunden wurden.
  • Die Assoziation zwischen Fledertieren und Coronaviren (Familie Coronaviridae) ist recht gut untersucht. Verwandte des SARS-CoV (Severe Respiratory Syndrome Coronavirus) wurden ebenso in Fledertieren (vor allem in der Familie Rhinolopidae, Gattung Rhinolophus, Hufeisennasen) gefunden wie Vorgänger bzw. Verwandte von Alphacoronaviren, z.B. Coronavirus 229E. Für SARS-CoV wird die Übertragung von Fledertieren auf Schleichkatzen angenommen. Von dort gelangte das Virus dann zum Menschen. Verwandte der SARS-Viren kommen auch bei Fledermäusen in Deutschland vor (Gruppe-I-Coronaviren; nicht humanpathogen). Ähnliches gilt für das ebenfalls zu den Betacoronaviren gestellte MERS CoV (Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus), das Dromedare als Reservoir hat. MERS-CoV wurde 2012 in Saudi Arabien bei einem Menschen mit akuter Pneumonie und anschließendem Nierenversagen gefunden. 2016-2017 gab es einen größeren Ausbruch des Swine Acute Diarrhoea Syndrome (SADS) in Ferkeln in China, ganz in der Nähe wo auch der SARS Ausbruch 2002 (Guangdong Provinz) begann. Das ätiologische Agens dieser Tierkrankheit war das SADS-Coronavirus. Der Ursprung dieses Virus` in den Schweinefarmen konnte zu einer Hufeisennasen-Kolonie (Rhinolophus spp.) zurückverfolgt werden. Auch europäische Fledertiere wurden mit Coronaviren in Verbindung gebracht. Die meisten Coronaviren sind mit insektivoren Fledertieren assoziiert (Rhinolophus sinicus, Rhinolophus macrotis, Rhinolophus ferrumequinum, Chaerephon plicata, Rhinolophus pusillus, Rhinolophus blasii, Tylonycteris pachypus, Pipistrellus abramus, Neoromica capensis, Vespertilio superans). Insbesondere für die Coronaviren wird angenommen, dass die direkte Übertragung von Fledertieren auf Menschen sehr selten stattfindet (falls überhaupt). Viel wahrscheinlicher ist, dass eine anderes Reservoirtier von den Fledertieren infiziert wird, von dem dann der Erreger zum Menschen gelangt. Das neue SARS-CoV-2 weist eine hohe Ähnlichkeit zu einem in Fledertieren (Hufeisennasen, Fam. Rhinolophidae) gefundenen Coronavirus (RaTG13) auf, mit diesem teilt es 96,2% seines Genoms, mit dem humanpathogenen SARS-CoV der SARS Pandemie 2002/2003 hingegen nur 79,6%, weshalb Fledertiere (Ordnung Chiroptera) als ursprünglicher Wirt des SARS-CoV-2 angenommen werden (Tang et al.). Vermutlich ist auch in diesem Fall noch ein weitere Wirt in die Infektionskette involviert. Es gibt die Hypothese, dass möglicherweise Pangoline (Schuppentiere), Schleichkatzen oder Marderhunde als Zwischenwirte vor Übertritt des Virus in den Menschen gedient haben könnten.
  • In der Familie der Picornaviridae finden sich wichtige human- und Tier-pathogene Viren, z.B. diejenigen für Maul- und Klauenseuche in Paarhufern, sowie Polio und Hepatitis A. Vertreter der Familie Picornaviridae wurden ebenso in Fledertieren in weiten Teilen der Welt in verschiedenen Gattungen gefunden.
  • Astroviren (Familie Astroviridae) können beim Menschen vielfältige gastrointestinale Symptome hervorrufen. Diese Viren sind in einigen Altweltfledertieren gefunden worden.
  • Unter den Flaviviren (Familie Flaviviridae) sind vor allem Pegiviren und Hepaciviren in Fledertieren nachgewiesen worden (inklusive dem Hepatitis C Virus).
  • Die Calciviridae (hier gehören auch die Noroviren hin) wurden in Form von Sapovirus-Sequenzen in Fledertieren gefunden.
  • Bei der Familie Togaviridae, die unter anderem für die Rötelninfektion verantwortlich sind, gibt es lediglich Einzelfallbeschreibungen in Fledertieren.
  • Die größte Diversität an Adenoviren (Familie Adenoviridae) ließen sich in eurasischen Fledertieren finden.
  • Vertreter der Herpesviridae wurden weltweit aus Fledertieren isoliert.
  • Papillomaviridae fanden sich in Altweltfledertieren.
  • Unter den Anelloviridae, Circoviridae und Parvoviridae wurden zahlreiche Vertreter in Alt- und Neuweltfledertieren gefunden. Viren der Gattung Bufavirus fanden sich beispielsweise in der weit verbreiteten Altweltfledermaus Miniopterus schreibersii (Langflügelfledermaus).
  • Vertreter der Reoviridae (Respiratory Enteric Orphan Viruses; zu denen auch die Rotaviren zählen) wurden weltweit in Fledertieren nachgewiesen. Melaka-Virus und Orthoreovirus sind Gattungen mit humanpathogenen Erregern, die auch ein Ausbruchsgeschehen hervorrufen können.
  • Mitglieder der Retroviridae wurden vor allem aufgrund von Metagenomstudien mit Fledertieren assoziiert.
  • Hepadnaviridae (Hepatitis-B-ähnliche Viren) wurde aus Neuwelt- und Altweltfledertieren isoliert.

 

Fledertiere können Viren lange Zeit in sich beherbergen - und das ohne apparente Symptomatik

Warum verursachen die Viren keine Erkrankungen bei den Fledertieren? Wie halten sich derart viele, darunter auch hochpathogene Viren, in Fledertieren? Erklärungsversuche?

 

  • Insbesondere auf die Abwehr bzw. Toleranz von intrazellulären Mikroorganismen sind die Fledertiere wohl (bereits evolutiv) gut eingestellt
  • Das Immunsystem der Fledertiere ist ungewöhnlich effektiv und wohl gut an eine Vermeidung des „Schadens“ durch Viren adaptiert (hohe Toleranz, aber geringe Resistenz); Virusinfekte werden unterdrückt
  • Es gibt Hinweise und Annahmen, dass die Abwehr der Fledertiere beim Erstkontakt mit den Viren das gesamte System mit dem Botenstoff Interferon-Alpha fluten. Dieser aktiviert die zelluläre Abwehr und führt dazu, dass sich die Zellen gegen die Erreger regelrecht abschotten
  • Gleichzeitig verhindert der Botenstoff eine überschießende Entzündungsreaktion und dämpft die Krankheitssymptome
  • Fledertiere besitzen hohe Level an Defense-Genen bzw. Verteidigungsmöglichkeiten wie die Apoptose
  • Gleichzeitig besitzen sie eine größere Immuntoleranz bezüglich einiger Immunreaktionen wie beispielsweise bei Entzündungen, STING (Stimulator of Interferon genes) Signalen bis NK (natürliche Killerzellen) - Zell Aktivierung.
  • Der Stoffwechsel von Fledertieren ist sehr hoch (Herzschlagrate bis zu 1000mal pro Minute), die Temperatur liegt bei über 38°C. Es ist somit praktisch ein permanenter Fieberstatus vorhanden, der wohl mit für die Symptomfreiheit verantwortlich ist
  • Das wiederum mag ein Grund dafür sein, dass die Antwort des menschlichen Immunsystems, das Fieber, nicht wirksam gegen diese Viren ist
  • Damit die destruktiven Radikale, die bei einem solch aktiven Stoffwechsel anfallen, keine Zellschäden und Entzündungen bei den Fledertieren auslösen, ist das Immunsystem derart hochgeregelt
  • Im Winter jedoch sinkt die Körpertemperatur sowie die Stoffwechselrate der Fledertiere, was zu einer Unterdrückung einer Immunantwort und damit auch zum Ausbleiben einer Eliminierung der Viren führen kann
  • Bevorzugt befallen die Viren die immunologisch ungeschützten Jungtiere (in den Wochenstuben)
  • Da Fledertiere kein Knochenmark besitzen (hohle Knochen) können sie keine B-Lymphozyten produzieren. Das führt dazu, dass Fledertiere zahlreiche Viren beherbergen können, ohne eine Symptomatik aufzuweisen
  • Die zahlreichen Viren und die Fledertiere verbindet eine Ko-Evolution (vor allem aufgrund ihrer sozialen, biologischen und immunologischen Eigenheiten)
  • Selbst das Echolot der insektivoren Fledermäuse wird mit einer leichteren Verbreitung der Viren in Verbindung gebracht, da der Kehlkopf durch die Schwingungen Aerosole generiert
  • Es wird angenommen, dass die Viren innerhalb der Fledertier-Population zirkulieren, da diese in Sozialverbänden bzw. Kolonien leben (über 1 Million Individuen sind möglich) und zudem sehr mobil sind und daher die Krankheitserreger über weite Strecken transportieren
  • Sind verschiedene Fledertierarten z.B. in einer Höhle nahe zusammen, können die Viren auch unter verschiedenen Arten weitergegeben werden
  • Die Interaktion der Viren mit den Fledertierzellen kann zu einer Virulenzsteigerung führen. Gelangt ein solches Virus dann auf den Menschen oder andere Säugetiere, kann es dort als gefährlicher Erreger auftreten
  • Mit einer Intensivierung der Forschung im Zuge von Epidemien oder Pandemien ist für die Zukunft noch eine Zunahme der Diversität von Fledertier-assoziierten Viren zu rechnen

 

Literaturhinweise:

Banerjee et al. 2019

Cui et al. 2019

Han et al. 2015

Hayman-2016

Shipley et al. 2019

Wang and Anderson 2019

Boni et al 2020

 

 

 

 

Leiter der AG

Arbeitsgruppe Parasitologie & Infektionsbiologie

 

 

 

Leiter der AG

Arbeitsgruppe Parasitologie & Infektionsbiologie

 

 

 

„Freilebende Amöben als Parasiten und Wirte von potentiell pathogenen Mikroorganismen“

"Riesenviren" in freilebenden Amöben

In unserem Labor werden die sogenannten „Freilebenden Amöben“ als Parasiten für Mensch und Tier diagnostiziert und untersucht. Akanthamöbenkeratitis (vorwiegend bei Kontaktlinsenträgern) und unterschiedliche Meningoenzephalitiden sind die bekanntesten Krankheitsbilder beim Menschen. Hierzu nutzen wir zahlreiche unterschiedliche Methoden: Kulturelle Anzucht, Lichtmikroskopie, Fluoreszenzmikroskopie, Elektronenmikroskopie, Molekularbiologie (Multiplex-PCR und Sequenzierung). Akanthamöben (Acanthamoeba spp.), Ballamuthia mandrillaris sowie die "hirnfressende Amöbe" (brain eating amoeba) Naegleria fowleri gehören zu unserem Portfolio.

Neben ihrer Rolle als humanpathogene Parasiten, sind die freilebenden Amöben äußerst wichtig als Reservoire und Vektoren von sogenannten Endozytobionten. Unter diesen finden sich wiederum zahlreiche Infektionserreger von Mensch und Tier. Viren, Bakterien, Pilze und andere Eukaryonten überleben innerhalb der Amöben, einige vermehren sich sogar. Die bekannteste Assoziation zwischen Amöben und intrazellulären Mikroorganismen ist wohl die Proliferation von Legionellen in den freilebenden Amöben, die für die Verbreitung der Legionellen eine zentrale Rolle spielt.

  • Evaluierung  transportfähiger Mikroskope für die med. parasitologische und mikrobiologische Diagnostik.
  • Evaluierung einer Satelliten-gestützten mobilen Kommunikationseinheit mit mikroskopischer Komponente für die Infektkettenaufklärung.
  • Wirkung von Desinfektionsmitteln und UVC- Strahlung auf freilebende Amöben  
  • Legionellen in verschiedenen freilebenden Amöben (inkl. Mitteltestung)
  • Riesenviren (Pandoraviren, Mimiviren) in freilebenden Amöben

Intensive Kooperationen bestehen unter anderem mit dem Labor für Med. Parasitologie im Bundeswehrzentralkrankenhaus Koblenz (Abteilung XXI; Med. Mikrobiologie) (teilweise in Personalunion) sowie dem Tropenmedizinischen Institut der Universität La Laguna, Spanien (inkl. ERASMUS). Weitere Kooperationen bestehen "anlassbezogen" mit zahlreichen Institutionen bzw. Experten der Parasitologie bzw. Mikrobiologie und Zoologie.

Publikationen (Originalartikel. Übersichtsartikel, Fachbuchbeiträge, Fachbücher etc.)

 

Die Publikationsliste wird ausschließlich hier geführt:

Research Gate Profil:

https://www.researchgate.net/profile/Patrick_Scheid

 

Research Gate Publikationen:

https://www.researchgate.net/profile/Patrick_Scheid/research

 

 

 

Vorlesungen

  • Vorlesung - Humanparasitologie und Infektionsbiologie (anhand ausgewählter Beispiele wird der Parasitismus als Erfolgsmodell in der Natur beschrieben, wobei der Mensch sowie seine Haustiere im Mittelpunkt stehen) im Sommersemester

 

  • Vorlesung - Ökologische Parasitologie (im Vordergrund: ökologische Aspekte der Parasitologie) im Wintersemester 

Inhalte 2020:

- Einführung in die Ökologische Parasitologie

- Borkenkäfer als Pflanzenparasiten

- Wasser und Gesundheit: Biodiversität in Freilebenden Amöben

- Wasser und Gesundheit: Wasser-assoziierte Infektionskrankheiten (Gefahren im Wasser)

- Wasser und Gesundheit: Fischparasiten und Aquakulturen

- Wasser und Gesundheit: Schistosomen (auch in Deutschland?)

- Zecken, Insekten und Nagetiere als Vektoren und Reservoire von Infektionserregern

- Warum einfach, wenn`s auch kompliziert geht? Dicrocoelium dendriticum und Fasciola hepatica

- Parasitismus: Ein Erfolgsrezept in der Natur

 

 

Übungen/Praktika

  • Übung - Humanparasitologie (Praktische Bestimmungsübungen zur Morphologie und Erregerdifferenzierung bei Ekto- und Endoparasiten) in der vorlesungsfreien Zeit vom Sommersemester

Exkursionen

  • Exkursion - Borkenkäfer- geschädigter Fichtenbestand (Bereich Remstecken; inkl. Vorlesung am Vortag) meist im Juni/juli
  • Exkursion - Anatomie Universität Köln (derzeit ausgesetzt)

Sonstiges

  • Symposium Parasitologie (mit Praktikum) Universität La Laguna, Tenneriffa Spanien (im Herbst als Blockpraktikum 1 Woche)

 

 

Themenschwerpunkte der Abschlussarbeiten

Bei unseren Untersuchungen, die im Rahmen von Bachelor – und Masterarbeiten oder Promotionsarbeiten durchgeführt werden stehen folgende Themenkomplexe im Vordergrund (siehe Auflistung der Abschlussarbeiten)

- Einflüsse aus der Umwelt auf den Menschen (Ekto- und Endoparasiten)
- Beiträge zur Biodiversität von Parasiten in Ruanda
- Interaktion von Freilebenden Amöben und ihren Endozytobionten 
- Interaktion von Freilebenden Amöben und amöbophagen Pilzen
- Parasiten in Entwicklungsländern
- Riesenviren (Pandoraviren, Mimiviren) in freilebenden Amöben

Beispiele für Bachelor- und Masterarbeits sowie Promotionsthemen (meist Labor-gebunden)

  • Konzeption von Ausbildungseinheiten im Themenbereich „Parasitologie“ für Schülerinnen und Schüler der Oberstufe – mit praktischer Umsetzung
  • Charakterisierung von frei lebenden Amöben (FLA-) Stämmen aus Afrika (Ruanda und Mali)
  • Überprüfung von Augenspülstationen auf das Vorkommen von freilebenden Amöben (insbesondere Akanthamöben)
  • Vergleich und Evaluation von immunchromatographischen Schnelltests zur Malariadiagnostik
  • Wirtsspektrumsversuche mit Endozytobionten (z.B. Riesenviren)
  • Wachstumsraten von Endozytobionten (z.B. Riesenviren) in Amöben mittels quantitativer real-time PCR
  • Qualitative und quantitative Evaluation der Lyophilisierung von freilebenden Amöben
  • Evaluierung des Wirtsspektrums und Durchführung von Zeitreihenuntersuchungen zur Wirt-
    Endozytobiont- Interaktion von freilebenden Amöben und Pandoravirus inopinatum
  • Untersuchung zur amöbiziden bzw. zystiziden Wirkung von UV-C Strahlung auf humanpathogene freilebende Amöben (Tenazität von FLA)
  • Methodenvergleich von einer multiplex Real-Time-PCR, der Mikroskopie als Goldstandard und zwei Schnelltests für die Detektion von Giardia lamblia, Entamoeba histolytica und Cryptosporidium spp. aus Stuhlproben
  • Wirtsspektrum und Tenazität des Acanthamoeba polyphaga Mimivirus inklusive der evolutiven Rolle“ der großen DNA-Viren und freilebenden Amöben
  • Untersuchung zur amöbiziden bzw. zystiziden Wirkung von Desinfektionsverfahren und Mittel    verschiedener Wirkstoffklassen auf humanpathogene freilebende Amöben (FLA)  
  • Sequenzanalyse und „Sequence Alignment“ von Akanthamöben aus Umwelt- und Patientenmaterial
  • Evaluierung eines Zellkultur-basierenden Testsystems zum Nachweis der    Humanpathogenität von freilebenden Amöben (FLA)
  • Teilnahme am Projekt – „Mückenkarte für Deutschland“ (Stechmücken und ihre Vektorkompetenz)
  • Zecken und ihre Vektorkompetenz (Zeckenmorphologie und Erregerfracht)
  • Interaktionen von amöbophagen Pilzen mit freilebenden Amöben
  • Interaktionen von Legionellen und freilebenden Amöben