Senckenberg Forschung

Wale und Parasiten

  

 

 Abtauchender Zwerwal
Abtauchender Zwergwal (Balaenoptera bonaerensis; Fam. Balaenopteridae) als potenzieller Endwirt für Anisakis im Südpolarmeer (Antarktis).

 

Der Fadenwurm Anisakis gehört zu den Parasiten der Meere und kann über den Verzehr von Fisch beim Menschen Infektionen auslösen. Seine Endwirte sind Wale. Wissenschaftler erforschen nun die Verbreitung von Anisakis-Arten. Aus ihren Ergebnissen können sie nicht nur Schlüsse über die regionale Infektionsgefahr ziehen, sondern auch über das Wanderverhalten und die Nahrungsökologie der Wale.

Parasitismus, also die Strategie einen anderen Organismus als Lebensraum zu nutzen und diesem gezielt Nährstoffe zu entziehen, hat sich als Lebensstil in vielen unterschiedlichen Organismenklassen entwickelt. Kennzeichnend sind eine hohe Diversität sowie die Eigenschaft, sich durch eine meist kurze Generationszeit und große Anzahl an Nachkommen schnell an veränderte Umweltbedingungen anzupassen.

Forscher vermuten daher sogar, dass jedes Lebewesen zumindest einmal während seines Lebens von einem Parasiten oder dessen Zwischenstadien als Wirt genutzt wird. In aquatischen und terrestrischen Biotopen findet sich eine große Vielfalt systematisch unterschiedlicher Parasiten in verschiedenen sogenannten trophischen Stufen. Somit bilden Parasiten einen entscheidenden Anteil an der Biodiversität des jeweiligen Ökosystems. Parasitismus gilt als die erfolgreichste Lebensstrategie auf unserem Planeten und ist bereits sehr früh in der Evolutionsgeschichte aus freilebenden Organismen entstanden.

Springende Delphine
Springende Delfine (Delphinus delphis; Fam. Delphinidae) vor
der Küste Namibias.

Aufgrund ihrer zentralen Stellung in aquatischen Ökosystemen und ihrer wirtschaftlichen Bedeutung als hochwertiges Nahrungsmittel sind Fische wichtige Forschungsobjekte parasitologischer Studien. Weltweit sind über 32.000 unterschiedliche Fischarten beschrieben, von denen etwa die Hälfte im Meer lebt. Die Parasitierung von Fischen, welche für den menschlichen Verzehr genutzt werden, ist ein seit langem bekanntes Problem. Eine Monitor-Reportage (ARD) im Jahr 1987, bei der lebende Fadenwürmer in verzehrfähigen Fischprodukten nachgewiesen wurden, sorgte als sogenannter Nematodenskandal deutschlandweit für Schlagzeilen und hatte dramatische Auswirkungen auf die deutsche Fischereiindustrie. Solche Umstände führten zu der Erkenntnis, dass entscheidende Grundlagen über das Auftreten und die Verbreitung potenziell humanpathogener Parasiten fehlten. Besonders im aquatischen Bereich ist der Stand der Kenntnis über die globale Diversität medizinisch wichtiger Arten sehr unterschiedlich. Forscher des BiK-F-Projektbereichs Medizinische Biodiversität und Parasitologie widmen sich daher der Erforschung der Vielfalt medizinisch relevanter Parasiten, deren Areal und Populationsdynamik, Ökologie, Genetik und Lebenszyklusstrategien sowie den gesundheitsrelevanten Auswirkungen auf den Menschen.

 Der Fadenwurm Anisakis kann auch den Menschen befallen

In einem aktuellen Projekt befassen sich Prof. Dr. Sven Klimpel und Dipl.-Biol. Thomas Kuhn mit der Ursache und Verbreitung der durch die walparasitische Fadenwurmgattung (Nematoda) Anisakis hervorgerufenen sog. Anisakiasis. Neben den Arten ihrer naheverwandten Gattungen Pseudoterranova und Contracaecum ist diese Gruppe mariner Parasiten weltweit am häufigsten vertreten und gilt als Hauptursache für menschliche Infektionen,und zwar als sog. Zoonosen (Übertragungen von Infektionen vom Tier auf den Menschen). Obwohl der Lebenszyklus dieser Arten in seinen Grundzügen bekannt ist, sind die genauen Mechanismen der Übertragung im aquatisch-marinen Nahrungsgefüge bis heute Gegenstand intensiver Forschung. Als gesicherte Erkenntnis gilt, dass Anisakis in seinem komplexen Lebenszyklus neben vier Häutungen und Larvalstadien mehrere Wirtswechsel einschließt, die sich quer durch das gesamte Nahrungsnetz erstrecken. Als Endwirte fungieren dabei Barten- und Zahnwale (Cetacea), zu denen auch Delfine gehören und die sich über die Nahrung, also der Aufnahme einer Vielzahl befallener Zwischenwirte (Krebse, Kopffüßer, Fische), mit diesen Parasiten infizieren. Der Mensch, als sog. Fehlwirt, ist nicht Teil des Lebenszyklus, kann sich allerdings durch den Verzehr lebender Larven (z. B. in Fischfilets) temporär mit diesem Parasiten infizieren. Die Aufnahme lebender Parasitenstadien führt zum Befall des menschlichen Gastrointestinaltraktes. Die Infektion ist begleitet von klinischen Symptomen wie starken Bauchschmerzen, Übelkeit, Durchfall, Erbrechen und Fieber und kann bei manchen Patienten sogar die Ursache schwerer allergischer Reaktionen sein.

parasitierte Eisfischleber
Mit anisakiden Nematoden stark parasitierte
Eisfisch-Leber (Chaenocephalus aceratus).

Fischleber mit Parasiten
Fischleber mit Anisakis-Larven.

Betroffen sind vor allem Menschen in den Küstenstaaten Europas (Niederlande, Deutschland, Frankreich, Spanien) sowie der USA und Japan sowie Bevölkerungsgruppen, die auf Fische und Meeresfrüchte als wichtige Proteinquelle angewiesen sind (u. a. sog. Entwicklungsländer). Schätzungen zufolge decken über 60 % der Weltbevölkerung ca. 40 % ihrer Eiweißversorgung durch Fischereierzeugnisse ab. Die Zahl der weltweit gemeldeten humanen Infektionen durch Anisakis oder deren nächsten Verwandten (innerhalb der Familie der Anisakidae) ist ansteigend und beläuft sich auf ca. 25.000 Fälle jährlich. Die tatsächliche Infektionsrate könnte jedoch aufgrund einer ähnlichen Symptomatik mit anderen Magen-Darmerkrankungen noch viel höher liegen.

Eine Infektion des Menschen ist nur in seltenen Fällen lebensbedrohlich, und das Durchgaren und Tieffrieren von Speisefischen tötet Parasiten im Filet oder den Innereien ab. Dennoch ist davon auszugehen, dass Infektionen durch Änderungen der Ernährungsgewohnheiten (z. B. die Tendenz, Speisen nicht zu überkochen) nicht mehr nur auf Küstenstaaten oder Regionen beschränkt bleiben, in denen der Verzehr von rohem oder unzureichend gekochtem Fisch (z. B. Sushi, Sashimi) kulturell bedingt ist.

Forschungseisbrecher FS Polarstern im arktischen Schelfeis
Forschungseisbrecher FS Polarstern bei der Entladung im
antarktischen Schelfeis (u. a. Versorgung der Neumayerstation III).

Über die Entwicklung der Molekularbiologie ist es erst in den letzten 20 Jahren gelungen, die einstmals als weltweit vorkommend angesehene Art Anisakis simplex in mehrere Arten aufzuspalten, die eine deutliche Wirtsspezifität bei ihren jeweiligen Wal-Endwirten zeigen. Die Gattung umfasst nunmehr neun beschriebene Arten, die sich zwar in ihrer Ökologie und Genetik deutlich voneinander unterscheiden, äußerlich jedoch nahezu identisch sind (sog. kryptische Arten). Anisakis spielt eine Rolle als integraler Teil des marinen Nahrungsnetzes mit den eng verflochtenen trophischen Interaktionen der Zwischen- und Endwirte. Daher können diese Fadenwürmer auch als natürliche Indikatoren genutzt werden, um Rückschlüsse auf den Lebensraum der Endwirte zu ziehen und auf diese Weise Aussagen über das Wanderverhalten oder die Nahrungsökologie zu treffen. Aus dem Vorkommen von morphologisch sehr ähnlichen, aber ökologisch getrennten und taxonomisch unterschiedlichen Arten im Meer, lässt sich vermutlich das ungleichmäßige Auftreten der Anisakiasis in verschiedenen Ländern und Regionen ableiten und verdeutlicht den großen Einfluss von Klimazonen auf die Zoogeografie dieser Parasiten.

Um genauere Aussagen über die Verbreitung von Anisakis und das potenzielle Auftreten der Anisakiasis in bestimmten Regionen treffen zu können, verfolgen Klimpel und Kuhn einen Ansatz, indem sie unterschiedliche Aspekte bestehender Methoden zur Berechnung von Verbreitungsgebieten in einem übergreifenden, neuen Modell verbinden. Sie nutzen dabei neben vorhanden Daten zum Vorkommen von Anisakis auch Techniken moderner molekularbiologischer Artidentifizierung. Anhand der Unterschiede in verschiedenen kernkodierten und mitochondrialen Genen streben sie an, die Identität der kryptischen Anisakis-Arten zweifelsfrei klären zu können und dadurch eine möglichst flächendeckende und abgesicherte Datengrundlage für ihre Berechnungen zu erhalten. Die Ergebnisse der Modellierung weisen deutlich auf das Vorkommen Art-spezifischer Verbreitungsgebiete innerhalb der Klimazonen und Ozeane hin, die klar mit der Verbreitung und dem Migrationsverhalten der jeweiligen Wal-Endwirte in Deckung zu bringen sind. Auf diese Weise können, neben der Risikoabschätzung für Anisakiasis-Infektionen, gleichzeitig Rückschlüsse über das Vorkommen und die Populations-/Bestandsgröße bestimmter Walarten in ganz bestimmten Gebieten und Klimazonen gezogen werden.

 

Autoren

 

Prof. Dr. Sven Klimpel

Prof. Dr. Sven Klimpel ist seit 2010 Leiter des Projektbereichs Medizinische Biodiversität und Parasitologie und studierte Biologie an der Universität Kiel und dem Helmholtz Zentrum für Ozeanforschung (ehem. IfM-Geomar). Er promovierte 2003 am Institut für Zoomorphologie, Zellbiologie und Parasitologie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, wo er zwischen 2004 und 2010, zunächst als Assistenz-Professor und nach seiner Habilitation (2008) als Privatdozent, die Forschungsgruppe „Terrestrische und Marine Parasitologie“ leitete. Darüber hinaus war er bis Mai 2013 als Interims-Direktor des Senckenberg Deutschen Entomologischen Instituts (SDEI) tätig.

 

Thomas Kuhn

Thomas Kuhn studierte nach einer Ausbildung zum biologisch-technischen Assistenten Biologie an der Heinrich- Heine-Universität in Düsseldorf mit den Schwerpunkten Zellparasitologie, Zoologie und Genetik. Seit 2010 ist er Doktorand im Projektbereich Medizinische Biodiversität und Parasitologie bei Prof. Dr. Sven Klimpel und erforscht dort die Verbreitung und Verwandtschaftsbeziehungen humanpathogener, mariner Nematoden, die er während diverser Fischereiforschungsfahrten aus verschiedenen Fischarten gewinnt.

 

 

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