Pilze können bei Menschen, Tieren und Pflanzen Krankheiten verursachen. Jedes Jahr sterben 1,5 Millionen Menschen an Pilzinfektionen, und Pilzbefall in Nahrungspflanzen bedroht die Nahrungsmittelproduktion. Um uns zu schützen, haben wir chemische Mittel – in Form von Medikamenten oder Pestiziden – entwickelt, die schädliche Pilze abtöten. Das wirksamste Mittel gegen Pilzinfektionen ist eine Gruppe von Substanzen, die zusammenfassend als Azole bezeichnet werden.
„Es ist wichtig, dass die Azole, die wir gegen pathogene Pilze einsetzen, eine gute Wirkung haben“, sagt Ida Skaar, leitende Forscherin am Norwegischen Veterinärinstitut.
Tatsächlich werden Azole häufig eingesetzt – als Arzneimittel für Mensch und Tier, zur Vorbeugung von Pilzkrankheiten in Nahrungspflanzen und auf Golfplätzen, zur Holzkonservierung, zur Vorbeugung von Schimmel in Blumenzwiebeln und Silage sowie zur Konservierung von Zierpflanzen. Die Liste ist lang. Diese häufige Anwendung bereitet den Forschern Sorgen, weil der Schadpilz Resistenzen entwickelt.
Ein wenig erforschtes Thema
Antibiotikaresistenzen sind ein bekanntes Problem, das bei vielen Anlass zur Sorge gibt. Im Vergleich dazu ist Fungizidresistenz ein wenig erforschtes, aber sehr relevantes Thema. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat neben anderen Organismen den Pilz Aspergillus fumigatus als einen Pilz eingestuft, der in Zukunft eine Gesundheitsgefahr darstellen kann. A. fumigatus ist ein überall verbreiteter Pilz und stellt für gesunde Menschen kaum eine Gefahr dar. Bei Menschen mit einem geschwächten Immunsystem kann es zu Infektionen kommen, die behandelt werden müssen. In solchen Fällen ist es wichtig, dass das Medikament, das meist auf Azolen basiert, wirksam ist.
„Der gegen Azole resistente A. fumigatus ist ein zunehmendes globales Problem“, sagt Skaar.
„Wir wissen nicht, wie die Situation in Norwegen ist, aber mit dem feuchteren und wärmeren Klima, das wir in Zukunft wahrscheinlich erwarten können, wird das Problem noch größer.“
„Wissen über die Situation in Norwegen ist absolut notwendig. Wir müssen proaktiv sein und über das nötige Wissen verfügen, bevor das Problem zu ernst wird. Wir müssen unter anderem wissen, wie viel Resistenz wir haben, auf welche Weise der Pilz Resistenzen entwickelt und in welchen Umgebungen es wahrscheinlich ist, dass Resistenzen entstehen (sog. Hotspots).
One Health: Alles ist miteinander verbunden
Skaar leitet das Projekt NavAzole, dessen Ziel es ist, die Entwicklung der Azolresistenz in Norwegen zu kartieren und zu verstehen. Dieses Wissen ist erforderlich, um kluge Entscheidungen zu treffen, um das Widerstandsniveau so niedrig wie möglich zu halten. Dies erfordert die Zusammenarbeit verschiedener Sektoren.
„Die Azolresistenz betrifft mehrere Sektoren. Wir müssen daher bei der Arbeit mit ihr die One-Health-Perspektive im Auge behalten. Das bedeutet, dass wir den wichtigen Zusammenhang zwischen der menschlichen Gesundheit, der Tiergesundheit und der Umwelt anerkennen müssen. Wir müssen alle Anwendungen berücksichtigen.“ Bereiche von Azolen und untersuchen Hotspots für die Resistenzentwicklung und wie sich Resistenzen weiter ausbreiten“, führt der leitende Forscher aus.
Suche nach Resistenzen bei bodenbewohnenden Pilzen
Ein potenzieller Hotspot für die Entwicklung von Resistenzen ist der Einsatz von Pestiziden auf Azolbasis in der Landwirtschaft. NIBIO wird sich im Projekt mit diesem Thema befassen.
Andrea Ficke ist Forscherin am NIBIO und beschäftigt sich mit Pilzkrankheiten in Getreide. Sie erklärt, wie ein Getreidefeld ein Hotspot für die Entwicklung von Resistenzen sein kann:
„A. fumigatus ist ein bodenbewohnender Pilz, der auch auf dem Feld vorkommt. In der konventionellen Landwirtschaft werden die Pflanzen gegen verschiedene Pilzkrankheiten gespritzt, und viele der Fungizide basieren auf Azolen. Einige der Fungizide gelangen in den Boden und.“ kann A. fumigatus beeinträchtigen. So wie ein hoher Einsatz von Antibiotika dazu führen kann, dass Bakterien Resistenzen entwickeln, kann eine regelmäßige Exposition gegenüber Azolen bei A. fumigatus zu Resistenzen führen.
Im Projekt wollen die Forscher daher untersuchen, ob sie auf Getreidefeldern, die mit Azol-basierten Fungiziden besprüht werden, resistente A. fumigatus finden und ob ein Zusammenhang zwischen der Resistenzentwicklung bei pflanzenpathogenen Pilzen und der Resistenzentwicklung bei A. fumigatus besteht.
„Wir werden zwei Pilze untersuchen, die die Blattfleckenkrankheiten Septoria-Blattfleckenkrankheit (Zymoseptoria tritici) und Septoria-nodorum-Blattfleckenkrankheit (Parastagonospora nodorum) verursachen. Diese Krankheiten können zu erheblichen Ernteverlusten führen“, erklärt Ficke.
Ficke beschäftigt sich seit 10–12 Jahren mit Blattfleckenkrankheiten bei Getreide. Einen besorgniserregenden Anstieg der Resistenzen gegen Fungizide konnte sie in diesen Jahren nicht beobachten. Bislang hat Skaars Forschungsgruppe auch keinen resistenten A. fumigatus auf Feldern gefunden. Das bedeutet jedoch nicht, dass wir uns auf unseren Lorbeeren ausruhen können, ganz im Gegenteil.
Vorbeugende Arbeit ist wichtig
„In Norwegen haben wir großes Glück, dass wir keine größeren Probleme mit Fungizidresistenzen in Nutzpflanzen haben“, sagt Ficke.
Obwohl Skaar in verschiedenen norwegischen Umgebungen mehr resistente A. fumigatus gefunden hat als erwartet, glaubt sie auch, dass das Problem in Norwegen relativ gering ist. „Aber man muss nicht weiter als bis nach Dänemark gehen, bevor die Situation ernster wird“, fügt sie hinzu.
Beide Forscher betonen, wie wichtig es ist, sich in Norwegen auf dieses Thema zu konzentrieren.
„Die Präventionsbemühungen, die wir unternehmen, sind von entscheidender Bedeutung. Wir müssen das Ausmaß des Problems in Norwegen verstehen und Maßnahmen ergreifen, die die Entwicklung von Resistenzen verringern können. Der Einsatz des integrierten Schädlingsmanagements spielt dabei eine wichtige Rolle, indem er unnötige Schädlinge reduziert.“ Einsatz von Fungiziden. Darüber hinaus sollte man sich überlegen, in welchen Situationen der Einsatz von Fungiziden notwendig ist.“
„Norwegen zeichnet sich durch die Vermeidung des unnötigen Einsatzes von Antibiotika aus, und wir sollten uns gleichermaßen darauf konzentrieren, den unnötigen Einsatz von Fungiziden zu vermeiden. Wenn sich Resistenzen richtig etabliert haben, ist es sehr schwierig, sie auszurotten. Deshalb müssen wir proaktiv sein“, schließen die Forscher.
Wie entwickeln Pilze Resistenzen?
In allen Pilzpopulationen gibt es eine gewisse genetische Variation. Diese Variation kann dazu führen, dass einige „Individuen“ gegenüber der Exposition gegenüber Fungiziden toleranter sind als andere. Wenn die Bevölkerung Fungiziden ausgesetzt wird, überleben diese „Individuen“ und können sich vermehren. Die Resistenz gegen Fungizide ist genetisch bedingt und somit erblich bedingt. Auch in der DNA des Pilzes können zufällige Mutationen auftreten, die ihn resistent machen. Auf diese Weise werden durch die Verwendung des gleichen Fungizidtyps über einen längeren Zeitraum immer resistentere Pilze selektiert. Je schneller sich die Pilze vermehren, desto schneller kann es zu Resistenzen kommen.
Verschiedene Fungizide haben unterschiedliche Strategien, um Pilze abzutöten oder zu hemmen. Ein „Individuum“, das eine Resistenz gegen eine Art Fungizid entwickelt hat, ist nicht unbedingt resistent gegen ein Fungizid, das auf andere Weise wirkt. Daher ist es wichtig, den einseitigen Einsatz von Fungiziden mit gleicher Wirkungsweise zu vermeiden. Darüber hinaus sollte man in der Pflanzenproduktion den integrierten Pflanzenschutz (IPM) nutzen, um den Bedarf an Fungiziden (und anderen Pestiziden) zu reduzieren.
Bereitgestellt vom Norwegischen Institut für Bioökonomieforschung