Schneckenkonkurrenz führt zu weniger Parasiten, die Bilharziose verursachen

Schistosomiasis ist eine schwächende Krankheit, die durch einen parasitären Wurm verursacht wird, der sich in Süßwasserschnecken entwickelt, bevor er Menschen infiziert. Das Zurückdrängen von Schneckenpopulationen mit Pestiziden ist eine Methode, um die Ausbreitung der Krankheit, die auch als „Schneckenfieber“ bekannt ist, einzudämmen.

Eine neue Studie unter der Leitung der Emory University zeigt jedoch, dass die Übertragung von Schistosomen tatsächlich am höchsten sein kann, wenn die Populationen von Süßwasserschnecken gering sind. Die Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichten die Studie, die erstmals zeigte, wie die Größe einer Süßwasserschneckenpopulation mit ihrer parasitären Infektionsrate zusammenhängt.

„Wir haben gezeigt, dass je mehr Schnecken man in einer Süßwasserquelle hat, desto weniger gefährlich ist jede einzelne Schnecke in Bezug auf die Anzahl der Parasiten, die sie freisetzt“, sagt David Civitello, ein Emory-Assistenzprofessor für Biologie und Hauptautor des Studiums. „Die unglaubliche Stärke unserer Entdeckung ist, dass wir den Effekt sowohl im Feld unter Verwendung natürlicher Übertragungsorte als auch in einem experimentellen Kontext durch Laborexperimente im Freien nachgewiesen haben.“

Die Forschung hat wichtige Implikationen für Strategien, die darauf abzielen, die Übertragung von Bilharziose zu reduzieren. Die Parasiten, die Bilharziose verursachen, gelten als eine der bedeutendsten der vernachlässigten Tropenkrankheiten und infizieren derzeit mehr als 200 Millionen Menschen.

„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die Infektiosität der verbleibenden Schnecken in die Höhe schnellen könnte, wenn Sie eine hohe Dosis Pestizide anwenden, um eine Schneckenpopulation zu reduzieren“, sagt Civitello. „Es ist im Grunde unmöglich, jede Schnecke zu töten, und so haben Sie die Voraussetzungen für einen Anstieg des Infektionsrisikos geschaffen. Wenn sich die Schneckenpopulation zu erholen beginnt, sagen uns unsere Daten, dass dies eine Zeit mit einem extrem hohen Potenzial für die Übertragung der Parasiten auf den Menschen ist. “

Frühere Laborexperimente hatten gezeigt, dass eine einzelne mit dem Parasiten infizierte Süßwasserschnecke bei guter Ernährung bis zu tausend weitere Parasiten pro Tag erzeugen kann als eine unterernährte Schnecke. Tatsächlich kann eine unterernährte infizierte Schnecke nur einen einzigen Parasiten pro Tag erzeugen.

„Wenn ein Tier eine Art Infektion abwehren muss, hilft es im Allgemeinen, eine gute Ernährung zu haben, um das Immunsystem zu unterstützen“, sagt Civitello. „Bei diesen Süßwasserschnecken scheint es umgekehrt zu sein. Wenn die Schnecken voller Energie sind, liefert das den Parasiten mehr Nährstoffe, um sie zu stehlen und sich zu vermehren.“

Chronische Bilharziose-Infektionen verursachen eine beträchtliche Morbidität in Subsahara-Afrika und Teilen des Nahen Ostens, Südamerikas und Südostasiens. Die Krankheitszyklen zwischen Menschen und Süßwasserschnecken, die in Wasserquellen leben, in denen Menschen baden, ihre Kleidung und ihr Geschirr waschen und Wasser für den Hausgebrauch sammeln können. Kinder, die gerne im Wasser spielen, sind besonders ansteckungsgefährdet.

Wenn die Eier der parasitischen Würmer im Wasser schlüpfen, graben sich die Larven in Schnecken ein. Sobald sich die Larven zu freischwimmenden Würmern entwickelt haben, graben sie sich wieder aus ihren Schneckenwirten und kehren ins Wasser zurück. Diese schwimmenden Würmer können sich dann in die Haut von Menschen eingraben, die mit dem Wasser in Berührung kommen.

In ihren menschlichen Wirten dringen die Würmer in Blutgefäße ein, wo sie rote Blutkörperchen als Brennstoff fressen, wenn sie zu Erwachsenen heranreifen, sich paaren und paaren. Das Weibchen legt täglich hunderttausende Eier. Viele der Eier werden über Kot und Urin ausgeschieden, die wieder in Wasserquellen gelangen, wodurch der Infektionszyklus fortgesetzt wird. Einige der Eier setzen sich jedoch in den Geweben und Organen ihrer menschlichen Wirte fest, was zu Immunreaktionen und fortschreitenden Schäden an Organen wie Leber, Blase, Nieren und dem Urogenitaltrakt führt. Eines der klassischen Symptome einer chronischen Infektion ist Blut im Urin.

Das verschreibungspflichtige Medikament Praziquantel behandelt Bilharziose, hat aber Einschränkungen. „Ein Problem ist, dass das Medikament beim Menschen die reifen erwachsenen Schistosomen tötet, aber keine Schistosomen, die erst fünf oder sechs Wochen alt sind und noch reifen“, sagt Civitello.

Und eine anschließende medikamentöse Behandlung beseitigt die Infektion in der Umgebung nicht.

„In den letzten Jahren wurde zunehmend erkannt, dass eine wirksame Kontrolle von Süßwasserschnecken zusammen mit der Behandlung von Menschen erforderlich ist, um die Übertragung von Bilharziose zu unterbinden“, sagt Civitello. „In vielen Fällen wurden die Richtlinien zur Schneckenbekämpfung jedoch seit Jahrzehnten nicht aktualisiert.“

Für die PNAS Papier wollten die Forscher testen, ob sich der im Labor beobachtete Effekt der Nahrungsaufnahme auf die Infektionsrate einzelner Süßwasserschnecken auf eine Population in freier Wildbahn übertragen lässt. Ihre Hypothese war, dass die Schnecken umso mehr um Nahrungsressourcen konkurrieren müssten, je größer die Schneckenpopulation sei, was ihr Energieniveau zusammen mit ihrer Infektiositätsrate senken würde.

Sie führten Feldforschung in der Mwanza-Region in Tansania durch, wo Bilharziose endemisch ist, in Zusammenarbeit mit Tansanias National Institute for Medical Research Mwanza Center. Fließendes Wasser ist in den Dörfern in der Gegend nicht zugänglich und viele Menschen nutzen Oberflächenwasserteiche und handgegrabene offene Brunnen, die die Lehmbodenlandschaft durchziehen.

Die Forscher fanden heraus, dass Schnecken, die aus diesen Wasserquellen gesammelt wurden, wo die Schneckenpopulationen dicht waren, schlecht infektiös waren. Im Gegensatz dazu war in den Wasserquellen, in denen die Schneckenpopulation gering war, ihre parasitäre Infektionsrate hoch.

Die in Zusammenarbeit mit der University of South Florida durchgeführten Outdoor-Laborexperimente zeigten ferner, wie das Wachstum einer Schneckenpopulation von niedriger zu hoher Dichte einen Ausbruch von Infektiosität in der Bevölkerung hervorruft, bevor die Konkurrenz die Infektiosität erneut zum Nachlassen zwingt.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Sie, wenn Sie Gewässer selten mit einem Pestizid behandeln, um Schnecken zu kontrollieren, wahrscheinlich bald einen Anstieg der Schneckenpopulation mit einer höheren Infektiositätsrate bekommen werden, was möglicherweise zu einer Welle der Übertragung auf Menschen führt“, Civitello. „Es kann besser sein, entweder gar kein Pestizid aufzutragen oder das Pestizid häufiger aufzutragen, um zu verhindern, dass die Schnecken zurückprallen.“

Das Civitello Lab plant, weiterhin mit Kollegen in Tansania zusammenzuarbeiten, um detailliertere Daten zu sammeln, um die Entwicklung der effektivsten Methoden zur Bekämpfung von Süßwasserschnecken zu unterstützen, die in Kombination mit anderen vorbeugenden Methoden für Bilharziose eingesetzt werden können.

„Es ist wichtig, die Ökologie eines Krankheitserregers mit menschlichen Krankheitsinterventionen und Kontrollmaßnahmen zu vereinen“, sagt Civitello.