Globaler Wandel und invasive Stechmücken als Infektionskrankheitsrisiko in Europa
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Hämatophage Arthopoda sind biologische und mechanische Überträger (sog. Vektoren) einer Vielzahl von durch Viren, Bakterien, Protozoen oder Metazoen (Parasiten) ausgelösten Infektionskrankheiten. Im Zusammenhang mit Klima- und Umweltveränderungen stehen sie als ernstzunehmende Bedrohung der öffentlichen Gesundheit im Fokus. Auch das jüngste Auftreten von Ebola und Zika hat gezeigt, dass sich Europa auf einige seltene, aber besonders gefährliche Erreger besser vorbereiten muss. Neu- oder wiederauftretende Infektionskrankheiten sowie durch Vektoren übertragene Krankheiten spielen im globalen und auch regionalen Kontext eine immer größere Rolle. Insbesondere Stechmücken gelten weltweit als die wichtigsten Überträger vektor-assoziierter Infektionserreger, dicht gefolgt von Nagern und Fledertieren. Sowohl klimatische als auch ökologische Veränderungen können dabei die Verbreitung und das Verhalten von Stechmücken beeinflussen und somit vielen Arten neue Lebensräume eröffnen. In diesem Zusammenhang spielen in Europa Stehmücken-Arten (Vektoren) wie die Asiatische Tigermücke (Aedes albopictus), die Asiatische Buschmücke (Ae. japonicus), die Gelbfiebermücke (Ae. aegypti) sowie verschiedene Sandmücken-Arten (Phlebotomus spp.) und die von ihnen potentiell übertragenen Erkrankungen eine bedeutende Rolle. Eine konkrete Risikoabschätzung der von Stechmücken in Europa ausgehenden Gefahr bedarf langfristiger Überwachungs- und Erfassungsmaßnahmen, wie sie mit dem DFG-Projekt durchgeführt wurden und derzeit intensiv und kontinuierlich in Kooperationen mit Bundesministerien und anderen nationalen und internationalen Forschungseinrichtungen weiterhin durchgeführt werden. Um Veränderungen in der jeweiligen Vektorenfauna (Stechmücken) erkennen zu können, ist es notwendig, die Überträger eindeutig zu identifizieren sowie das aktuelle Vorkommen der Arten genau zu kennen. Ein Problem stellt dabei die kryptische Diversität innerhalb der Stechmücke-Gattungen dar. So treten nahe verwandte Arten auf, die sich morphologisch kaum oder gar nicht voneinander unterscheiden. Diese Arten werden aufgrund ihrer nahen systematischen Stellung als Zwillingsarten bezeichnet, die in Artenkomplexen zusammengefasst werden und sich klar in ihrer Biologie, Ökologie und auch ihrer Vektorkompetenz voneinander unterscheiden. Trotz ihrer engen Verwandtschaft können sie daher unterschiedliche Rollen als Träger von Krankheitserregern wie z.B. Viren und Bakterien (Borrelien) spielen. Isomorphe Stechmücken-Arten und beschädigte Individuen können nur durch spezielle biochemische/molekularbiologische Methoden differenziert werden. Um eine eindeutige Artbestimmung vornehmen zu können, wurden unterschiedliche DNA-Regionen von Stechmücken-Arten, die intraspezifisch konserviert sind, aber interspezifische Polymorphismen aufweisen, analysiert und eine sog. direct-PCR etabliert. In diesem Zusammenhang sind genaue Kenntnisse über die ökologischen Bedürfnisse einzelner Stechmücken-Arten von Bedeutung. Klimatische, landschaftliche sowie andere häufig durch den Menschen verursachte Veränderungen beeinflussen in erheblichem Maße die Verbreitung und Dichten von Stechmückenpopulationen. Eine flächendeckende, zeitlich-räumlich differenzierte Bestandserfassung von Stechmücken ist weder für invasive Arten noch für heimische Vektor-Arten realisierbar. Validierte Modelle liefern allerdings die Möglichkeit, aus lokalen, zeitlich begrenzten Stichproben auf größere Skalenebenen zu schließen. Daraus wiederum ergibt sich die Möglichkeit, die mit Klima- und Umweltwandel verbundene Dynamik (z.B. Arten-, Präferenz-, Arealveränderungen) zu simulieren und ggf. die entsprechenden Simulationsmodelle prognostisch zu nutzen. Die daraus generierten Habitatmodelle erlauben dann Bezüge auf Daten zu relevanten Veränderungen von Faktoren wie Klima und Umwelt und Wechselwirkungen mit den Aktivitäten des Menschen (z.B. Transport, Reiseverkehr).
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2017) Bacterial diversity of cosmopolitan Culex pipiens and invasive Aedes japonicus from Germany. Parasitol Res 116 1899–1906
Zotzmann, Sina; Steinbrink, Antje; Schleich, Kathrin; Frantzmann, Felix; Xoumpholphakdy, Chinhda; Spaeth, Manuela; Moro, Claire Valiente; Mavingui, Patrick; Klimpel, Sven
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(2014) New record of the suspected leishmaniasis vector Phlebotomus (Transphlebotomus) mascittii Grassi, 1908 (Diptera: Psychodidae: Phlebotominae) - the northernmost phlebotomine sandfly occurrence in the palearctic region. Parasitology Research 113: 2295-2301
Melaun C., Krüger A., Werblow A., Klimpel S.
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(2014) Population structure and distribution patterns of the sibling mosquito species Culex pipiens and Culex torrentium (Diptera: Culicidae) reveal different evolutionary paths. PLoS One 9 (7): e102158
Werblow A., Klimpel S., Bolius S., Dorresteijn A.W.C., Sauer J., Melaun C.
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(2015) Hyperparasitism of mosquitoes by water mite larvae. Parasitology Research 114: 2757-2765
Werblow A., Martin P., Dörge D.D., Koch L.K., Mehlhorn H., Melaun C., Klimpel S.
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(2015) Modeling of the putative distribution of the arbovirus vector Ochlerotatus japonicus japonicus (Diptera: Culicidae) in Germany. Parasitology Research 114: 1051-1061
Melaun C., Werblow A., Cunze S., Zotzmann S., Koch L.K., Mehlhorn H., Dörge D.D., Huber K., Tackenberg O., Klimpel S.
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(2016) Aedes albopictus and Aedes japonicus – two invasive mosquito species with different temperature niches in Europe. Parasites & Vectors 9: 573
Cunze S., Koch L.K., Kochmann J., Klimpel S.
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(2016) Aedes albopictus and its environmental limits in Europe. PLoS One 11 (9): e0162116
Cunze S., Kochmann J., Koch L.K., Klimpel S.
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(2016) Direct PCR of indigenous and invasive mosquito species: a time and cost effective technique of mosquito barcoding. Medical and Veterinary Entomology 30: 8-13
Werblow A., Flechl E., Klimpel S., Zittra C., Lebl K., Kieser K., Laciny A., Silbermayr K., Melaun C., Fuehrer H.P.
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(2016) Distribution of Lyme disease spirochaetes in different genera of mosquitoes (Culicidae) in Central Europe. Ticks and Tick-Borne Diseases 7: 256-263
Melaun C., Zotzmann S., Santaella V.G., Werblow A., Zumkowski-Xylander H., Kraiczy P, Klimpel S.
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(2016) Modeling the habitat suitability for the arbovirus vector Aedes albopictus (Diptera: Culicidae) in Germany. Parasitology Research 115: 957-964
Koch L.K., Cunze S., Werblow A., Kochmann J., Dörge D.D., Mehlhorn H., Klimpel S.
