Pathogene und toxische Bakterien in der Ostsee
Werbung
Meeresumwelt-Symposium 2013 12.06.2013 Pathogene und toxische Bakterien in der Ostsee Matthias Labrenz Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) AG Umweltmikrobiologie Pathogene und toxische Bakterien in der Ostsee Ziel des Vortrages • Status quo • Eigenschaften • Prognose Gliederung 1. Definitionen 2. Pathogene Bakterien in der Ostsee: Vibrio vulnificus - Eigenschaften, Verbreitung, Zukünftige Entwicklung 3. Toxische Bakterien in der Ostsee: Nodularia spumigena - Eigenschaften, Verbreitung, Zukünftige Entwicklung 4. Weitere Quellen pathogener/toxischer Bakterien? - Besiedlung des Küstenraumes, Starkregenereignisse - Ballastwasser - Anstieg des Hartsubstrats 5. Schlussfolgerungen und Visionen Definitionen Pathogen - toxisch Pathogene Bakterien: Über Infektion einen bestimmten Organismus krank machend Zielgerichtet Toxische Bakterien: Bilden Stoffe mit toxischer Wirkung auf ein Lebewesen ungerichtet Vibrio-Infektionen seit 1985 Länder mit humanen Fällen Keine einheitlichen Melderegister Quelle (modifiziert): Robert Koch-Institut (RKI, VibrioNet) Pathogene Bakterien in der Ostsee Vibrio vulnificus Gram-negativ Stäbchenförmig Polar begeißelt mobil Mäßig bis ausgeprägt halophil (salzbedürftig) Quelle: Robert Koch-Institut (RKI, VibrioNet) Vibrio vulnificus Vorkommen und Eigenschaften Weltweit in aquatischer Umgebung: Flussmündungen, Lagunen, Bodden, Brackwasser etc. Vermehrung: Salzgehalt: 5 – 25 ‰ Temperatur: ~ > 20oC Weitere: Vibrio alginolyticus Vibrio cholerae non-O1 Vibrio parahaemolyticus Quelle: Robert Koch-Institut (RKI, VibrioNet) Vibrio vulnificus Pathogene Eigenschaften bzw. Krankheitsverlauf Infektion: Beim Baden/Waten/Kontakt Meeresfrüchte, über verletzte Haut (Abschürfungen, Wunden) V. cholerae non-O1 (ggf. Brechdurchfall, evtl. vulnificus-ähnlich) Department of Health and Human Services ,USA Centers for Disease Control and Prevention (CDC) - Wundinfektion - Bei schweren Verlauf Abszess-Bildung in allen Organen - Tödliche Verläufe durch Blutvergiftung innerhalb weniger Tage - Ältere und Immungeschwächte Menschen besonders betroffen Ostsee (Sommer 2006) Lebensraum von V. vulnificus Temperatur [oC] Salinität Vermehrung: Südliche Ostsee: Salzgehalt: 5 – 25 ‰ Temperatur: ~ > 20oC • Gute Umweltparameter • Gute Wirtssituation Baker-Austin et al., Nature Climate Change, 2013 Länder mit humanen Fällen Vibrio-Infektionen seit 1985 Summe gesamte Ostsee: etwa 300 Fälle Unterschiedliche Vibrio-Arten Baker-Austin et al., Nature Climate Change, 2013 Deutsche Ostseeküste Vibrio-Infektionen seit 2001 Summe: etwa 12 Fälle Quelle: Robert Koch-Institut (RKI, VibrioNet) Vibrio-Infektionen 1994-2010 Tödliche Verläufe Summe gesamte Ostsee: 14 Meist Beteiligung von Vibrio vulnificus Baker-Austin et al., Nature Climate Change, 2013 Deutsche Ostseeküste: • Meist Beteiligung von V. vulnificus • Etwa 5 letal Vibrionen der Deutschen Ostseeküste Häufigste Infektionen: östliches M-V V. cholerae Abundant: • V. vulnificus • V. cholerae Böer et al., BfG 4/12 V. vulnificus Vibrionen der Deutschen Ostseeküste Prognose zukünftige Entwicklung Temperatur bis 2050 Temperatur generell steigend (Ostsee Trendanstieg 1,35oC 1982-2007) Monatliche Temperatur Im Jahresverlauf länger andauernde Sommer-Saison Baker-Austin et al., Nature Climate Change, 2013 Vibrionen der Deutschen Ostseeküste Prognose der zukünftigen Entwicklung Relation Vibrio-Infektion/ Temperatur Oberflächenwasser Vibrio-Infektion/Jahr Baker-Austin, Nature Climate Change, 2013 Deutschen Ostseeküste Höchstes Vibrio-Infektionsrisiko 2006 Infektionsrisiko 10 2050 Hohes Infektionsrisiko erreicht nördliche, dicht besiedelte Gebiete Bedeutung und Verhältnismäßigkeit? Toxische Bakterien in der Ostsee Cyanobakterien (Blaualgen)-Blüte in der Ostsee (Juli 2005) Toxische Bakterien in der Ostsee Nodularia spumigena Cyanobakterium (Blaualge) Mohlin, 2010 - Größere Quantitäten notwendig - Todesfälle: Tiere Nodularin SIGMAALDRICH • Stickstoff-Fixierer • Kann Nodularin produzieren Hochwirksames Lebergift, ähnlich dem Gift des Knollenblätterpilzes CyanoHAB Bei Kontakt mit der Haut oder orale Aufnahme z.B.: • Erbrechen • Durchfall • Atemnot • Hautreizungen • Quaddeln • Leberschäden Nodularia spumigena/CyanoHAB Vorkommen und Eigenschaften Optimales Wachstum bei hohen Temperaturen Hohes P, niedriges N fördern Wachstum (N-Fixierer) Paerl & Otten, Microbial Ecology, 2013 Zentrale Ostsee (Sommer 2006) Lebensraum von N. spumigena Temperatur • hoch Mittelbare Toxizität über: Tiefe Vermehrte Biomassebildung, Nitrat Sauerstoffzehrung, • gering:Sulfatatmung N-Fixierer im Vorteil Verstärkte Sulfidbildung in Tiefenbecken Phosphat • ausreichend Blütensituation, hohe Toxizitätswahrscheinlichkeit Monat Vahtera et al., Ambio, 2007 N. spumigena in der Ostsee Prognose zukünftige Entwicklung + Eutrophierung (Phosphat) + Stickstofflimitation + Temperaturanstieg Potentieller Anstieg toxischer Blüten Potentielle Erweiterung sulfidischer Zonen Weitere Quellen pathogener/toxischer Bakterien? Ostsee Besiedlung des Küstenraumes Starkregenereignisse http://,://,://, Rövershagen 2011 Rostock 2011 http://www.feuerwehr-roevershagen.de http://www.t-online.de/regionales/id_42659184/wwf-warnt-vor-uebernutzung-der-ostsee.html Ballastwasser (Invasion fremder Arten) http://worldmaritimenews.com/wp-content/uploads/2011/11/ Anstieg des Hartsubstrats F. Pollehne, IOW Pathogene und toxische Bakterien in der Ostsee Schlussfolgerungen Physik Ostsee Küste Klimaveränderung Pathogene Bakterien Wassertemperatur Toxische Cyanobakterien -blüten Verdriftung Nährstoffe Anthropogene Einflüsse = Anstieg Modifiziert nach Störmer, 2011 Bakterien im Klimawandel Dtsch med Wochenschr 2007; 132(48): 2557 Editorial Infektiologie © Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York Mehr Infektionskrankheiten durch globale Erwärmung: echte Gefahr oder Rauschen im Blätterwald? D. Hassler, Praxis für Allgemeinmedizin, Kraichtal Statt Szenarien mit pauschalen und vereinfachenden Aussagen brauchen wir also eine sehr differenzierte Betrachtungsweise. Nichts ist so einfach, wie es auf den ersten Blick erscheinen mag. Bakterien im Klimawandel Von bestimmten Gruppen zu mikrobiellen Gemeinschaften Erweiterung des Monitoring: Erfassung mikrobiell gesteuerter Prozesse Entwicklung neuer genetisch basierter Bioindikatoren Biological lenses using gene prints (BLUEPRINT) BONUS Viable ecosystem: Förderung ab 2014 WP7 Management and BCC dissemination Data processing and development WP6 BCC development and evaluation (standardization, communication) Diskussionsforum BLUEPRINT Competence Centre (BCC) WP5 Improved modeling of the Baltic Sea WP4 Evaluation of genes and rates, design of reference experiments Sample processing and statistical analysis (bioinformatics pipeline) Sampling strategy WP1 Spatio-temporal variation of BLUEPRINTs (in situ data) WP2 Coupling of rates and genes Data generation and evaluation WP3 Identification of BLUEPRINTs in model bacteria AFISmon BONUS call 2012: Innovation Automatisierung mikrobieller Analyen (Probenahmesystem) Vision... Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit!
