Wie der Chagas-Erreger die Darmmikrobiota von Raubwanzen verändert

In Mittel- und Südamerika übertragen räuberische blutsaugende Käfer den Erreger der weit verbreiteten Chagas-Krankheit. Da die Krankheit schwere Symptome hervorrufen kann und es bisher keinen Impfstoff gegen die Trypanosoma-Parasiten gibt, besteht der Hauptansatz derzeit darin, den Käfer mit Insektiziden zu bekämpfen. Ein deutsch-brasilianisches Forscherteam hat nun untersucht, wie Trypanosomen die Darmmikrobiota des Käfers verändern. Das langfristige Ziel: die Bakteriengemeinschaft im Darm der Raubwanze so zu verändern, dass sie sich gegen die Trypanosomen wehren kann.

Nach Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sind weltweit zwischen sechs und sieben Millionen Menschen, überwiegend in Mittel- und Südamerika, mit der Trypanosomenart Trypanosoma cruzi infiziert. Dieser einzellige (protozoische) Parasit verursacht die Chagas-Krankheit (Amerikanische Trypanosomiasis), die in der akuten Phase unauffällig verläuft: Nur in jedem dritten Fall entwickelt der Infizierte überhaupt irgendwelche Symptome, die dann unspezifisch sein können, wie Fieber, Nesselsucht und geschwollene Lymphknoten. Die Parasiten verbleiben jedoch im Körper, und viele Jahre später kann die chronische Chagas-Krankheit lebensbedrohlich werden, mit krankhafter Vergrößerung des Herzens und fortschreitender Lähmung des Magen-Darm-Trakts.

Es gibt keinen Impfstoff gegen den Erreger und die Behandlung der Krankheit im fortgeschrittenen Stadium ist schwierig. Deshalb konzentriert man sich in Lateinamerika eher auf die Bekämpfung des Käfers, der Chagas-Trypanosomen überträgt: der räuberische blutsaugende Käfer aus der Unterfamilie der Insekten Triatominae. Beim Stich nimmt es die Trypanosomen auf, die dann seinen Darm besiedeln. Über ihren Kot, den sie meist neben dem Biss absetzt, scheidet die Wanze den Erreger aus, der beim Aufkratzen des extrem juckenden Bisses oft in die Wunde gerieben wird.

Obwohl die Zahl der Neuinfektionen in verschiedenen Regionen, in denen Insektizide flächendeckend versprüht werden, zurückgegangen ist, zeichnen sich Probleme ab: Im letzten Jahrzehnt wurden zunehmend Resistenzen gegen gängige Insektizide bei mehreren Arten von Raubwanzen beobachtet. Diese Insektizide haben auch negative Auswirkungen auf die Umwelt und die lokale Bevölkerung.

Forscher auf der ganzen Welt bemühen sich intensiv, alternative Methoden zur Bekämpfung von Trypanosoma cruzi zu finden. Eine Möglichkeit wäre, Bakterien im Darm der Raubwanze so zu verändern, dass sie die Chagas-Trypanosomen eliminieren oder ihre Entwicklung hemmen.

In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des Instituto René Rachou in Belo Horizonte, Brasilien, den Parasitologen und Infektionsbiologen Fanny Eberhard und Professor Sven Klimpel von der Goethe-Universität, der Senckenberg-Leibniz-Institution für Biodiversität und Erdsystemforschung (SGN) und dem LOEWE-Zentrum für Translationale Biodiversität Die Genomforschung hat nun untersucht, wie Chagas-Trypanosomen die Bakteriengemeinschaft im Darm der Raubwanze verändern. Dazu nutzten sie eine Genomanalyse, mit der sie die Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaft im Darm der Wanze, das Mikrobiom, vor und nach der Infektion mit dem Erreger vergleichen konnten (metagenomic shotgun sequencing).

Das Ergebnis: Nach der Infektion nahm das Spektrum der Bakterienstämme im Darm der Wanze deutlich ab. Bestimmte Stämme, darunter das potenziell pathogene Bakterium Enterococcus faecalis, profitierten von der Anwesenheit der Parasiten. Darüber hinaus gelang es den Forschern, vier Bakterienarten zu identifizieren, die vermutlich für den Käfer wichtige Funktionen übernehmen, etwa die Synthese von B-Vitaminen.

Fanny Eberhard erklärt: „Vitamin B gehört zu den Nährstoffen, die blutsaugende Insekten nicht über ihre Blutmahlzeit aufnehmen. Bakterien, die Vitamin B produzieren, sind daher sehr wichtig für die Wanze, kommen in praktisch allen Individuen vor und bleiben in den Raubwanzen.“ Darm auch über Generationen hinweg. Daher sind solche Bakterien potenziell geeignete Empfänger für Gene, die Abwehrstoffe gegen Chagas-Trypanosomen produzieren.“

Professor Sven Klimpel erläutert: „Letztendlich ist es unser Ziel, dass sich die Raubwanze gegen Chagas-Trypanosomen zur Wehr setzt und auf diese Weise eine Ansteckung beim Menschen verhindert. Vorher können wir jedoch Bakterien mit solchen Eigenschaften herstellen und dann Raubwanzen freisetzen, die diese enthalten.“ müssen wir besser verstehen, wie die Ökologie des Käferdarms aufgebaut ist und wie die umfangreichen Wechselwirkungen zwischen Wirt, Erreger und Mikrobiom funktionieren. Unsere Arbeit leistet dazu einen wesentlichen Beitrag.“

Die Studie wurde veröffentlicht in Mikrobiom.