Untersuchung von Zecken im Großraum Augsburg - BCA
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Untersuchung zur Infektionsgefahr mit Borrelioseerregern durch Zeckenstich auf Golfplätzen in der Region Augsburg Zielstellung: Morphologische und molekularbiologische Untersuchung von Zecken zur Bestimmung der Prävalenz von Borrelioseerregern. Dipl. Biol. Susanne Greißl, Lisa Hofbauer, Dr. rer. nat. Viktoria Krey, Dr. med. vet. Norbert Wolff, Dr. med. Carsten Nicolaus und Dr. med. Horst-Günter Maxeiner 26.02.2016 1 Zecken • • • • Klasse: Spinnentiere (8 Beine) Ordnung: Milben (Acari) Verbreitung: über 850 Arten, weltweit Parasiten Abb. 1: Zecke, Quelle: Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e.V. Familien • Lederzecken (Tropen und Subtropen) • Schildzecken (in Mitteleuropa am häufigsten vertreten) 26.02.2016 Abb.2: Zecke Mundwerkzeug; Quelle: Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e.V. 2 Zeckenarten In Deutschland heimische und bekannteste Schildzeckenspezies: • • • Ixodes ricinus, der gemeine Holzbock - Überträger der Lyme-Borreliose Rhipicephalus sanguineus, die braune Hundezecke - befällt überwiegend Hunde Dermacentor reticulatus, die Auwaldzecke - beheimatet in feuchten Vegetationen Abb.3: Braune Hundezecke Abb.4: Auwaldzecke Abb.5: Gemeiner Holzbock Quelle: www.materia-medica-bo.de 26.02.2016 3 Entwicklungszyklus Dauer: ca. 2 Jahre Opt. Umweltbedingungen: Temperatur: 17-20°C Luftfeuchtigkeit: >75 % Larve: • <1 mm • 6 Beine Adultes Tier: ♀ 2-4 mm, nach Blutmahlzeit bis zu 11 mm ♂ 2-3 mm • 8 Beine Abb.6: Zecken Entwicklungszyklus ; Quelle: tick.kit.edu 26.02.2016 Nymphe: • 1-2 mm • 8 Beine 4 Zeckenaktivität Abb.8: Zeckenaktivität; Quelle: Deutsches grünes Kreuz e.V. Abb.7: Deutschland-Karte Zeckenaktivität 2011; Quelle: www.openpr.de, ©tick radar 26.02.2016 5 Borrelioseerreger Wichtigste Vertreter: Borrelia burgdorferi sensu lato: • Borrelia afzelii • Borrelia burgdorferi sensu stricto • Borrelia garinii • (Borrelia bavariensis) Abb.9: Borrelia burgdorferi; Quelle: https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Fil e:Bbglow Abb.10: Borrelia afzelii; Quelle: bacmap.wishartlab.com 26.02.2016 6 Übertragung von Borrelien Abb.11: Übertragungsweg Borrelien; Quelle: www.zoonosen.net 26.02.2016 7 Lyme-Borreliose Wanderröte (erythema migrans) Abb.12: Wanderröte; Quelle: Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e.V. 26.02.2016 Symptome Abb.13: Symptome der Borreliose; Quelle: www.medicalnewstoday.com 8 Lyme-Borreliose Abb.14: Borreliose Stadien; Quelle: Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e.V. 26.02.2016 9 Zecken-übertragene Co-Erreger Abb.15: Zecken-übertragene Erreger 26.02.2016 Pantchev et al., 2015 10 Zecken-übertragene Co-Erreger Nach einer aktuellen Untersuchung in der Schweiz wurden in Zecken • 42 % Rickettsien aber „nur“ • 34 % Borrelien und • 1 % Ehrlichien/Anaplasmen vorgefunden 26.02.2016 11 BCA Zeckenprojekt Zielstellung: Morphologische und molekularbiologische Untersuchung von Zecken zur Bestimmung der Prävalenz von Borrelioseerregern. 26.02.2016 12 Methoden • • • • Sammeln der Zecken Morphologische Bestimmung der Zecken DNS-Extraktion und -Konzentrationsbestimmung PCR (Polymerasekettenreaktion) Screening auf Borrelioseerreger 26.02.2016 13 Sammeln der Zecken • Das Sammeln erfolgte an vorher definierten Vegetationsorten der Golfplätze Golfclub Stadtbergen-Leitershofen e.V. und Golfclub Augsburg e.V. Bobingen-Burgwalden durch Abstreifen mit Zeckenfahnen • Zeitraum: August - November 2015 • Hilfsmittel: Zeckenfahne (Holzstab mit daran befestigtem Baumwolltuch) Abb.16: Sammeln der Zecken; Quelle: eigene Darstellung 26.02.2016 14 Sammeln der Zecken • Vor Ort: Überführung der Zecken in Reaktionsgefäßen • Im Labor: Fixierung in 70% Ethanol, Lagerung bei -20°C Abb.17: Zecken werden in Reaktionsgefäße überführt 26.02.2016 Abb. 18: Reaktionsgefäße werden nach Fundort beschriftet 15 Morphologische Bestimmung • Die morphologische Spezies-Bestimmung der Zecken erfolgte mit Hilfe publizierter Verfahren (Rudolf Bährmann, 2015, Bestimmung wirbelloser Tiere: Bildtafeln für zoologische Bestimmungsübungen und Exkursionen) Abb. 19a: Morphologische Bestimmung der Zecken am Mikroskop Abb.19b: Zeckenbestimmung; Quelle: Bährmann, 2015 26.02.2016 16 Morphologische Bestimmung Einteilung der Zecken • anhand des Entwicklungsstadiums in Larven, Nymphen und adulte Tiere • nach Geschlecht • nach ihrer Art (Spezies) Bei ausgewählten Individuen wurde die Artbestimmung mittels Gensequenzierung (12S rRNA Gen) bestätigt. 26.02.2016 17 Molekularbiologische Untersuchung Untersuchung der Tiere auf Infektion mit Borrelioseerregern durch • Extraktion der Gesamt-DNS • In-house Polymerasekettenreaktion (PCR) • Gelelektrophorese • Gel-Extraktion und Sequenzierung Bei positivem Ergebnis wurde die exakte Erregerart mittels Gensequenzierung identifiziert. 26.02.2016 18 Ergebnisse - Fundortanalyse Gesammelte Zecken gesamt: 177 100 % Ixodes ricinus • Golfclub Augsburg e.V. Bobingen-Burgwalden: 165 • Golf Club Leitershofen e.V., Stadtbergen/Augsburg: 12 • Siebentischwald: 0 Abb. 20: Übersicht Golfclub Augsburg Burgwalden, mit Fundorten Quelle: zur Verfügung gestellt vom Golfclub Augsburg e.V. Bobingen-Burgwalden 26.02.2016 Gründe für die unterschiedlichen Zeckenprävalenzen liegen in der Vegetation, da vor allem Burgwalden über charakteristische Biotope von Ixodes ricinus verfügt 19 Fundortanalyse Beschreibung des Untersuchungsgebietes: Der Golfplatz Golfclub Augsburg e.V. Bobingen-Burgwalden liegt in den Stauden. Charakteristische Biotope: 1. Hochgrasflur: stark vergraste Fichtendeckung, relativ trocken, hochwüchsige Vergrasung hauptsächlich von Calamagrostis epigeios (Landreitgras), Urtica dioica (Brennessel) und Himbeer- und Brombeer- Gestrüpp (siehe Abb. 21 + 22) Abb.21: Charakteristische Biotope, Waldrand, vergraste Fichtendeckung 26.02.2016 Abb.22: Charakteristische Biotope, Gestrüpp 20 Fundortanalyse 2. Vergraster Nadel-Laubmischbestand: lückiger Bestand mit Fichte, Buche und Ahorn, kaum bis schwach entwickelte Strauchschicht, stark deckende Krautschicht mit vorherrschend grasartigen Pflanzen: Carex brizoides (Seegras-Segge), Brachypodium sylvaticum (Waldzwenke), Milium effusum (Flattergras) und Oxalis acetosella (Sauerklee), sehr geringe Moosbedeckung Abb.23: Charakteristische Biotope, Nadel-Laubmischwald 26.02.2016 Abb.24: Charakteristische Biotope, grasartige Pflanzen 21 Zoologische Ergebnisse Weibliche Tiere Adulte Tiere Nymphen Männliche Tiere 18 % Larven 32 46 % 19 11 % 54 % 81, ♂ 96, ♀ 126 71 % Gesamt: 177 Zecken Spezies: Ixodes ricinus 26.02.2016 22 Endergebnis der molekularbiologischen Untersuchung 9 % aller getesteten Zecken (n=163) waren mit Borrelioseerregern infiziert: • 16 % der getesteten adulten Tiere • 33 % der Nymphen • 3 % der Larven wurden mittels PCR positiv auf Borrelia getestet Identifizierte Borrelia Spezies: Borrelia burgdorferi • 57 % Borrelia afzelii • 43 % Borrelia burgdorferi s.s. • 14 % co-infiziert mit beiden Borrelia Spezies 26.02.2016 23 Risikoabschätzung Ausschließlich Nymphen und weibliche adulte Zecken sind relevant für die Übertragung von Borrelioseerregern auf den menschlichen Wirt. 26.02.2016 24 Prävalenz der Borrelioseerreger Alle molekularbiologisch untersuchten Zecken N = 163 Borrelia negativ Borrelia positiv 9% 91% 26.02.2016 25 Prävalenz der Borrelioseerreger N = 163 113 18 8 Larven Nym phen ♀ Für die Übertragung auf den Menschen relevante Nymphen und adulte Weibchen: 35 % tragen Borrelioseerreger ♂ 35 % Risiko der Erregerübertragung durch Zeckenstich und Gefahr der anschließenden Erkrankung mit Borreliose 65 % Borrelia negativ 26.02.2016 24 Borrelia positiv 26 Vergleichende Literatur May et al., 2015, Borrelia burgdorferi sensu lato and co-infections with Anaplasma phagocytophilum and Rickettsia spp. in Ixodes ricinus in Hamburg, Germany. Medical and Veterinary Entomology 29(4): 425-429: • Von 1400 Zecken gesamt waren 34,1 % mit B. burgdorferi s.l. infiziert • 30,0 % der adulten Zecken • 34,5 % der Nymphen Die häufigsten detektierten Borrelioseerreger waren unter anderem • Borrelia burgdorferi sensu stricto • Borrelia afzelii 26.02.2016 27 Vergleichende Literatur Schwarz et al., 2012, Abundance of Ixodes ricinus and prevalence of Borrelia burgdorferi s.l. in the nature reserve Siebengebirge, Germany, in comparison to three former studies from 1978 onwards. Parasites & Vectors 2012, 5:268: • Von 1046 Zecken waren 2007 insgesamt 19,5 % mit B. burgdorferi s.l. infiziert. • Die Borrelien Prävalenz sank 2008 auf 16,5 % aller getesteter Zecken (n=1591). Die häufigsten detektierten Borrelioseerreger waren unter anderem • Borrelia garinii • Borrelia afzelii • Borrelia lusitaniae • Co-Infektionen mit mehreren der genannten Borrelia Spezies 26.02.2016 28 Zusammenfassung • Bei allen gesammelten Zecken handelte es sich um den Gemeinen Holzbock (Ixodes ricinus) • Die Fundorte waren zumeist am Waldrand gelegen und mit Strauch- und Grasvegetation bedeckt. • 163 Tiere wurden molekularbiologisch auf Borrelioseerreger untersucht. • Dabei wurden 14 Zecken (9 %) positiv auf Borrelioseerreger (Borrelia burgdorferi s.s. und/oder Borrelia afzelii) getestet. • Da nur weibliche Tiere und Nymphen für die Übertragung von Borrelien auf den Menschen in Frage kommen, lag das Infektionsrisiko durch einen Zeckenstich bei 35 %. 26.02.2016 29 Fortsetzung 2016 • Analyse der Biodiversität von Zecken und Borrelien (DNS Sequenzierung) Biodiversität • Aufbau einer DNS Datenbank Risikoabschätzung Prävention • Risikoabschätzung unterschiedlicher Habitate/Regionen • Erstellen einer „BCA-Zeckenlandkarte“ • Studien zur Prävention von Zeckenstichen • Risikoabschätzung als Serviceangebot z. B. für Kindergärten, öffentliche Grünanlagen, etc. Erstellen einer „Zeckenlandkarte“ 26.02.2016 30 Fragen? 26.02.2016 31
