Temperatur und Luftfeuchtigkeit können die zukünftige Übertragung parasitärer Wurminfektionen vorantreiben

Angesichts des Klimawandels ist die Temperatur nicht der einzige Faktor, der die Ausbreitung von Infektionskrankheiten beeinflusst. Laut einer neuen Studie, die diese Woche (25. Februar) veröffentlicht wurde, spielt auch die Luftfeuchtigkeit eine Rolle Ökologiebriefe.

Das internationale Team unter der Leitung von Forschern der Penn State University entwickelte ein Modell, um zu untersuchen, wie parasitäre Würmer, insbesondere Arten, die Nutz- und Wildtiere infizieren, auf Änderungen der Temperatur und Luftfeuchtigkeit reagieren und wie diese Variablen das Infektionsrisiko und die Entwicklung neuer Hitzewellen beeinflussen können Orte in der Zukunft. Die Ergebnisse, die möglicherweise auf ein ähnliches Verhalten bei Würmern hinweisen, die Menschen infizieren, könnten zu Verbesserungen bei der Viehhaltung und bei Interventionen im Bereich der öffentlichen Gesundheit in Endemiegebieten führen.

„Wir müssen verstehen, wie sich der Klimawandel auf die Zukunft dieser Infektionen auswirken kann“, sagte Isabella Cattadori, Professorin für Biologie an der Penn State und leitende Autorin der Studie. „Wird es schlimmer werden? Werden sie sich in andere Lebensräume verlagern und neue Hotspots schaffen? Werden sie mutieren und sich zu pathogeneren Infektionen entwickeln?“

Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation sind parasitäre Würmer, insbesondere durch den Boden übertragene Helminthen, weit verbreitet und infizieren etwa 25 % der Weltbevölkerung. Sie sind auch eine Hauptinfektionsquelle bei Tieren und verursachen große wirtschaftliche Verluste für die Viehwirtschaft. Dennoch, so Cattadori, befassen sich Studien zu Klima und Infektionen typischerweise mit Krankheiten, die durch Vektoren wie Mücken und Zecken übertragen werden.

„Wurminfektionen wird nicht viel Aufmerksamkeit geschenkt, weil sie nicht so bedrohlich sind wie durch Vektoren übertragene Krankheiten, und die Menschen neigen dazu, die Bedeutung von Wurminfektionen zu unterschätzen“, sagte Cattadori und erklärte weiter, dass sich die meisten Studien auf die Temperatur konzentrieren und nur wenige darüber nachdenken andere klimabezogene Variablen wie die Luftfeuchtigkeit als Infektionstreiber.

Der Lebenszyklus bodenübertragener Helminthen besteht aus zwei Phasen: einem freilebenden Stadium als Eier und Larven in der Umwelt und einem adulten Stadium im Wirt. Die Forscher wollten verstehen, wie das Klima die frei lebenden Stadien beeinflusst.

Sie überprüften aktuelle wissenschaftliche Literatur, um Daten über die Auswirkungen von Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit auf die Ei- und Larvenstadien von Helminthen von neun Helminthenarten zu sammeln, die häufig Nutz- und Wildtiere infizieren. Diese Arten wurden dann in zwei Gruppen eingeteilt, je nachdem, wo sie in ihrem Wirt leben: Würmer, die im Magen leben, und Würmer, die im Darm leben.

Basierend auf diesen Informationen entwickelten sie ein mathematisches Modell, um zu beschreiben, wie das Schlüpfen, die Entwicklung und die Sterblichkeit der einzelnen Helminthengruppen auf Temperatur und Luftfeuchtigkeit reagieren. Anschließend wandten sie dieses Modell an, um historische und zukünftige Prognosen des Infektionsrisikos unter verschiedenen Klimawandelszenarien in Süd-, Mittel- und Nordeuropa zu untersuchen. Für die Zukunftsprognosen berücksichtigten sie kurzfristige Szenarien von 2041 bis 2060 und langfristige Szenarien von 2081 bis 2100.

„Wir haben uns nicht nur Korrelationen oder lineare Beziehungen zwischen Variablen angesehen. Wir haben entschlüsselt, wie jede Komponente der frei lebenden Stadien durch klimatische Bedingungen beeinflusst wird, und ein mechanistisches Verständnis dafür entwickelt, wie Helminthen auf diese Umweltstressoren reagieren“, sagte Chiara Vanalli, Postdoktorandin an der Penn State University und Hauptautorin der Studie, die sie als Doktorandin in Cattadoris Labor durchführte. „Dies ist wichtig, um zu verstehen, was in Zukunft passieren könnte.“

Laut Cattadori ist die Studie eine der ersten, die die Wechselwirkung zwischen mehreren Klimavariablen bei mehreren parasitären Wurmarten untersucht, um zu verstehen, wie diese Faktoren das saisonale Profil der Krankheitsübertragung verändern können und wann und wo diese Muster auftreten könnten.

Forscher fanden heraus, dass sich nicht alle Parasitenarten gleich verhalten. Diejenigen, die sich im Darm des Wirts befinden, waren stark von der Temperatur betroffen und erreichten bei 50 Grad Fahrenheit das höchste Infektionsrisiko. Andererseits reagierten Helminthen, die im Magen leben, stark auf Luftfeuchtigkeit und erreichten ihren Höhepunkt bei einer Luftfeuchtigkeit von 80 % oder mehr.

Als Forscher die Saisonalität dieser Muster in ganz Europa untersuchten, stellten sie fest, dass das Infektionsrisiko historisch gesehen im Frühling und Sommer ein oder zwei Spitzenwerte für die Darmgruppe und einen Spitzenwert für die Magengruppe aufweist. Sie gehen jedoch davon aus, dass sich diese Spitzenwerte in Zukunft ändern könnten.

„Die Intensität dieser Spitzen und die Art und Weise, wie sie sich verschieben, hängen vom Standort und den spezifischen klimatischen Bedingungen sowie der Art der Helminthenart ab“, sagte Vanalli. Es wird erwartet, dass sich der Zwei-Jahreszeiten-Trend mit einem Höhepunkt im Frühling und einem im Herbst bei Darmwürmern verstärkt, während Magenwürmer den sommerlichen Höhepunkt eher beibehalten, insbesondere in nördlichen Regionen.

Die Forscher untersuchten auch, wie sich auch die räumliche Verteilung ändern könnte. Historisch gesehen ist das Infektionsrisiko in Nordeuropa gering. Als Forscher jedoch in die Zukunft blickten, stellten sie fest, dass sich die Infektionsherde nach Norden verlagern werden, was durch das immer mildere Klima in den zentralen und nördlichen Regionen begünstigt wird, während in den südlichen Regionen extremere Temperaturen und trockenere Bedingungen herrschen werden.

Langfristig wird in den skandinavischen Ländern das größte Risiko für beide Helminthengruppen prognostiziert, bis hin zu einem Anstieg von 100 % bei den Darmarten und 55 % bei den Magenarten im Vergleich zum Rest des Kontinents. Darüber hinaus könnte der drastische Anstieg des Infektionsrisikos in mittleren bis hohen Breiten wahrscheinlich das Risiko einer Koinfektion erhöhen, da mehrere Helminthenarten zusammen gedeihen könnten.

Mit einem besseren Verständnis darüber, wie Tiere diesen Infektionen ausgesetzt sind und welche möglichen Veränderungen es in der Zukunft geben könnte, könnten die Ergebnisse zur Entwicklung einer besseren Tierhaltung und präventiver Kontrollstrategien führen, sagten die Forscher. Die von den Forschern beschriebene Dynamik könnte auch Aufschluss über das potenzielle Risiko für die menschliche Gesundheit geben, da es in einigen der untersuchten Familiengruppen Parasiten gibt, die auch den Menschen befallen.

„Wir müssen darüber nachdenken, wie wir unsere Strategien an eine Welt anpassen können, in der sich das Klima verändert“, sagte Cattadori.