Ein neues Modell der Krankheitsübertragung in sich entwickelnden Stadtlandschaften

Wissenschaftler des International Livestock Research Institute (ILRI), der University of Liverpool, der University of Edinburgh und anderswo haben verfolgt, wie sich verschiedene Stämme eines häufig vorkommenden pathogenen Bakteriums in Nairobi, Kenia, ausbreiten, und Licht darauf geworfen, wie Krankheiten innerhalb eines Komplexes entstehen und sich vermehren können Stadt – und wie man sie am besten kontrolliert. Die Studie erscheint in der April-Ausgabe von Naturmikrobiologie.

Städtische Siedlungen in Ländern mit niedrigem Einkommen sind Orte enormer wirtschaftlicher Energie und kultureller Dynamik, aber auch potenzielle Zufluchtsorte für neue und aufkommende Krankheiten, insbesondere Zoonosen und antimikrobiell resistente Bakterien. In Nairobi, Kenia, leben rund 60 Prozent der Bevölkerung in überfüllten Siedlungen mit niedrigem Einkommen, die durch schlechte sanitäre Einrichtungen gekennzeichnet sind und eine große Vielfalt an Nutztieren und städtischen, synanthropen Tieren (nicht domestizierte Tiere, die die Nähe zu Menschen mögen und von ihnen profitieren, wie z als Nagetiere und Aasfresser). Dennoch ist relativ wenig darüber bekannt, wie Bakterien zwischen Wirten und potenziellen Reservoirs geteilt werden und wie solche Wirte und Reservoirs selbst Verbindungen zwischen verschiedenen Teilen der Stadt herstellen.

„Diese Siedlungen sind Mega-Gebräue aus Menschen und Tieren“, sagte Hauptautor Dr. Dishon M. Muloi, derzeit bei ILRI und ehemaliger Ph.D. Student an der University of Edinburgh, „mit der Möglichkeit eines Bakterienflusses aus beiden Richtungen, von Tieren zu Menschen oder von Menschen zu Tieren“.

In der umfangreichsten epidemiologischen Studie dieser Art hat ein Team unter der Leitung von Professor Eric Fèvre vom ILRI und der University of Liverpool in 99 Haushalten in ganz Nairobi Proben von Escherichia coli von Menschen, Nutztieren und peridomestischen Wildtieren genommen. „Wir wollten die städtische Umwelt durch die Augen eines Organismus verstehen, der sich zwischen Wirten bewegen und möglicherweise ein pathogenes Problem schaffen könnte“, sagte Fèvre. „Wir wissen, dass Urbanisierung ein Risikomultiplikator für neu auftretende Krankheiten ist, aber wir müssen besser verstehen, wie die physische Umgebung die Entstehung und Übertragung von Krankheitserregern beeinflusst.“

E. coli wurde aufgrund seiner Allgegenwärtigkeit und weil die Werkzeuge zum Verständnis seiner Genetik bereits gut entwickelt sind, als Stellvertreter für Bakterien im Allgemeinen ausgewählt.

Die Ergebnisse waren ernüchternd. Der erste ist, dass die Vielfalt der Bakterien groß ist: Wenn Sie einen Organismus an einem Ort finden, werden Sie ihn wahrscheinlich an einer Vielzahl von Orten finden, nicht nur in Nairobi, sondern weltweit. Zweitens fand die Studie heraus, dass Krankheitserreger von Menschen und zwischen Menschen- und Tierpopulationen geteilt werden. „Derselbe Stamm von E. coli, den wir in einem Huhn finden, könnte in einem Menschen gefunden werden“, sagte Muloi.

Dieses Ergebnis ist besonders besorgniserregend, da in vielen Entwicklungsländern Antibiotika sowohl bei Menschen als auch bei Nutztieren weit verbreitet und etwas wahllos eingesetzt werden, was das Gespenst heraufbeschwört, dass antimikrobiell resistente Bakterien in einem Organismus entstehen und in andere übergehen könnten.

Da Menschen und Nutztiere ähnliche genetische Resistenzmechanismen haben, werden möglicherweise nicht die Bakterien selbst übertragen, sondern der von den Bakterien unabhängige Resistenzmechanismus. Bekannt als Plasmide, sind dies unabhängige DNA-Stücke, die von einem Bakterium zum anderen übertragen werden können. „Sie haben ihre eigene Populationsbiologie, die wir gerade erst zu verstehen beginnen“, sagt Fèvre.

Das vielleicht faszinierendste Ergebnis ist jedoch, dass Haushalte als Schlüsseltor für die Übertragung von Bakterien dienen. „Personen in einem Haushalt, einschließlich Menschen und Tiere, teilen Bakterien“, erklärt Muloi. „Aber dann gibt es von einem Haushalt zum anderen so etwas wie eine Wache, eine Sicherheitsperson, die dafür sorgt, dass Sie diese bestimmte Barriere nicht überschreiten. Während also das Teilen innerhalb des Haushalts üblich ist, wählt der Haushalt nach seinen eigenen Vorlieben aus Mikrobiologie, welche Bakterien zulassen.“

„Die Tür des Hauses zu betreten könnte einige Schwierigkeiten bereiten“, sagt Fèvre. „Aber wenn es einmal drin ist, dann infiziert es jeden, der da drin ist, und macht es sich sozusagen ganz gemütlich auf dem Wohnzimmersofa.“

Das Haushaltsübertragungsmodell bietet einige entscheidende Lehren für die Untersuchung und Überwachung zukünftiger Krankheitserreger. Wie Fevre erklärt: „Wir diskutieren die Übertragung oft mit der Analogie einer Welle, aber tatsächlich ist es eine Geschichte von mehreren kurzen Infektionen oder Übertragungsereignissen, die dann zu einer Vielzahl von Infektionen innerhalb dieser Mikropopulationen führen. Es bewegt sich nicht als Welle, in Mit anderen Worten, aber es bewegt sich durch eine viel strukturiertere Reihe von Ereignissen. Wir haben jetzt also ein viel besseres Verständnis dafür, wie Städte von neuen Infektionserregern kolonisiert werden können und wie sich diese Infektionserreger in einer komplexen Stadt ausbreiten kann anfangen darüber nachzudenken, wie man diese Ereignisse kontrollieren und verhindern kann, dass sie passieren.“

Letztendlich, so Muloi, haben die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse nicht nur Auswirkungen auf die Entwicklungsländer: „Der E. coli in Nairobi repräsentiert den E. coli auf der ganzen Welt. Was heute in Nairobi zu sehen ist, könnte leicht in New sein York oder Paris bis morgen früh.“

Die Studie ist Teil des multizentrischen Projekts „Epidemiologie, Ökologie und Sozioökonomie der Entstehung von Krankheiten in Nairobi“, das von der Initiative des UK Research Council Environmental and Social Ecology of Human Infectious Diseases (ESEI) finanziert wird.

Dr. Carolyn Johnson, Programmmanagerin beim Medical Research Council, sagt, dass „die Initiative Environmental and Social Ecology of Human Infectious Diseases, die gegründet wurde, um auf neue und aufkommende Bedrohungen durch Krankheitserreger zu reagieren, entwickelt wurde, um neuartige Ansätze zur Untersuchung der Ökologie zu unterstützen von Infektionskrankheiten.“

„Dieses vom MRC finanzierte Projekt ist ein hervorragendes Beispiel für ein neuartiges, interdisziplinäres Projekt, das darauf abzielt, das wachsende Problem der E. Coli-Infektion an der Schnittstelle zwischen Vieh und Mensch anzugehen.“

„Das Projekt hat sowohl die nationale als auch die internationale Forschungsgemeinschaft involviert und hat das Potenzial, unser Verständnis der antimikrobiellen Resistenz erheblich zu verbessern.“

Dr. Bryan Wee, Senior Research Fellow an der University of Edinburgh und Co-Hauptautor des Papiers, sagt, dass „ein besseres Verständnis der Übertragung von Mikroben zwischen Nutztieren und Menschen für den weltweiten Gesundheitsschutz von entscheidender Bedeutung ist. Dieses Papier ist ein hervorragendes Beispiel dafür Arbeit, die von den Universitäten Edinburgh und Liverpool im Rahmen einer breiten Zusammenarbeit gemeinsam geleitet wird und mit dem Team in Nairobi zusammenarbeitet, um Einblicke von globaler Relevanz zu bieten Rahmen, um unser Verständnis darüber zu entwickeln, wie antimikrobielle Resistenzen entstehen.“

Bereitgestellt vom International Livestock Research Institute