Durch den Wind übertragene Mücken transportieren infektiöse Krankheitserreger über Hunderte von Kilometern

Durch den Wind übertragene Mücken transportieren infektiöse Krankheitserreger über Hunderte von Kilometern

Ballonprobennahmen haben nun bestätigt, dass Mücken, die hoch über Westafrika wandern, häufig übertragbare Krankheitserreger in sich tragen, ein Befund, der die Art und Weise, wie wir durch Vektoren übertragene Krankheiten verfolgen und bekämpfen, verändern könnte.

Studie: Krankheitserreger werden durch hochfliegende Windmücken verbreitet. Bildnachweis: Shutterstock AI/Shutterstock.com

In einer aktuellen Studie in PNASForscher testeten, ob Mücken, die in große Höhen ziehen, infektiöse Krankheitserreger in sich tragen.

Sie fanden heraus, dass hochfliegende Mücken häufig mit 21 durch Mücken übertragenen Krankheitserregern infiziert und oft bereits infektiös waren. Dazu gehörten das West-Nil-Virus, Dengue-Fieber, mehrere Vogel-Plasmodium-Arten und mehrere Filarien-Nematoden.

Mückenflüge in großer Höhe stellten weiterhin eine unbewiesene Bedrohung dar

Die vom Wind getragene Wanderung von Insekten über große Entfernungen ist ein bekanntes Phänomen, das sich in einer einzigen Nacht oft über Hunderte von Kilometern erstreckt und große Mengen an Biomasse involviert. Es ist bekannt, dass Mücken und andere Insekten, die als Überträger, Schädlinge oder Nützlinge fungieren, an diesen Flügen teilnehmen.

Insbesondere bei tropischen Mücken bestehen jedoch weiterhin große Wissenslücken hinsichtlich der ökologischen und epidemiologischen Auswirkungen dieser Wanderungen. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass Mücken in große Höhen reisen und Krankheitserreger über große Entfernungen verbreiten können. Diese Hypothese beruht jedoch hauptsächlich auf indirekten meteorologischen oder epidemiologischen Korrelationen und nicht auf der direkten Erkennung infizierter Mücken in der Luftsäule.

Aktuelle afrikanische Feldstudien haben gezeigt, dass viele Mückenarten regelmäßig zwischen 40 und 290 m über dem Boden fliegen, oft während der Krankheitsübertragungssaison. Diese Migranten werden von trächtigen Weibchen dominiert, die sich von Wirbeltieren ernährt haben, was darauf hindeutet, dass sie zuvor Krankheitserregern ausgesetzt waren. Viele dieser Arten gelten als Überträger von Viren, Protozoen oder Helminthen, was die Möglichkeit erhöht, dass infektiöse Mücken durch Winde in höheren Lagen in neue Gebiete transportiert werden.

Die DNA-Barcodierung ergab 61 Arten in der Höhe

Die Forscher sammelten Mücken mithilfe von Netzen, die an Heliumballons aufgehängt waren, die zwischen 120 und 290 m über dem Boden in Ghana und Mali positioniert waren. Die Probenahmen fanden in 191 Nächten zwischen 2018 und 2020 statt.

Insgesamt wurden 1.247 Mücken gefangen, von denen 1.017 weibliche Exemplare auf Infektionen untersucht wurden. Die Artenidentifizierung erfolgte mithilfe der Barcode-Sequenzierung der mitochondrialen Cytochrom-C-Oxidase-Untereinheit I (COI), was eine Klassifizierung in 61 Arten in 10 Gattungen ermöglichte.

Um eine Infektion nachzuweisen, führte das Team gattungsübergreifende Polymerase-Kettenreaktionstests (PCR) durch, die auf die wichtigsten Gruppen von durch Mücken übertragenen Krankheitserregern abzielten: Flaviviren, Alphaviren, Plasmodium spp. und Filariennematoden.

Sowohl Bauch- als auch Kopf-Thorax-Gewebe wurden getestet, um eine bloße Exposition (erregergenetisches Material im Bauchraum aus einer Blutmahlzeit) von einer disseminierten Infektion (Erreger im Brustkorb vorhanden, was auf eine Ausbreitung über den Darm hinaus und eine mögliche Übertragungskompetenz hinweist) zu unterscheiden. Wenn eine Präparation nicht möglich war, wurden Ganzkörperproben verwendet.

Positive Proben wurden einer Sanger-Sequenzierung oder einer metagenomischen Analyse unterzogen, um die Identität des Krankheitserregers zu bestätigen und zusätzliche Viren oder Parasiten zu erkennen. Die Infektionsprävalenz wurde insgesamt und nach Arten bewertet. Die Studie bewertete auch Koinfektionsmuster und verglich die Infektionsraten im Bauch- und Brustbereich, um auf die wahrscheinliche Vektorkompetenz und das Übertragungspotenzial während oder nach der Fernwanderung zu schließen.

Jede achte Mücke trug mindestens einen Krankheitserreger

Probenahmen in großer Höhe ergaben eine vielfältige Ansammlung von Mückenarten, die von Culex, Aedes und Anopheles dominiert wurden. Von den 994 als Arten identifizierten Mücken waren 61 verschiedene Arten vertreten, darunter bekannte Überträger von Malaria und Arboviren. Die Mehrzahl waren Frauen, und fast die Hälfte war trächtig, was auf frühere Blutfütterung und eine erhöhte Wahrscheinlichkeit einer Exposition gegenüber Krankheitserregern zurückzuführen ist.

Das Erregerscreening ergab erhebliche Infektionsraten. Insgesamt wurden 8 % der Mücken positiv auf Plasmodium-Arten getestet, 3,5 % auf Flaviviren und 1,6 % auf Fadenwürmer. Abdomeninfektionen waren erwartungsgemäß häufiger als Kopf-Thorax-Infektionen, aber disseminierte Infektionen (die auf eine wahrscheinliche Übertragbarkeit hinweisen) wurden bei mehreren Arten gefunden. Ungefähr 6,3 % der Mücken übertragen disseminierte Infektionen aller Erregergruppen, darunter mehrere dominante Hochgebirgsarten.

Insgesamt wurden 21 Wirbeltier-infizierende Erreger nachgewiesen. Dazu gehörten 15 vogelartige Plasmodium-Arten, das West-Nil-Virus, das Orthobunyavirus M’Poko-Virus, das Dengue-Virus (PCR-nachweisbar, aber nicht sequenzbestätigt) und drei Fadenwürmer. Neunzehn der 21 nachgewiesenen Krankheitserreger wurden hauptsächlich mit Wildvögeln oder Waldwirten in Verbindung gebracht, was darauf hindeutet, dass die Übertragung durch Mücken in großer Höhe für die Krankheitserregerzyklen bei Wildtieren besonders relevant sein könnte.

Bemerkenswerterweise wichen die Koinfektionsmuster nicht von den zufälligen Erwartungen ab. Insgesamt trugen 12,7 % der Mücken mindestens einen Krankheitserreger und 15 Arten wiesen disseminierte Infektionen auf, was auf eine mögliche Übertragungsfähigkeit hindeutet.

Durch die Luft übertragene Mücken könnten Krankheiten über Regionen verbreiten

Diese Studie liefert den ersten direkten Beweis dafür, dass Mücken, die in große Höhen ziehen, häufig mehrere Krankheitserreger von Wirbeltieren in sich tragen und ein kleinerer, aber erheblicher Anteil bereits mit diesen infektiös ist. Diese Ergebnisse stützen langjährige, aber bisher unbewiesene Hypothesen, dass die Migration von Mücken durch den Wind zur Verbreitung von Krankheitserregern über große Entfernungen beiträgt.

Der Nachweis disseminierter Infektionen bei dominanten Luftarten lässt darauf schließen, dass eine weiträumige Bewegung dazu beitragen kann, die Waldzyklen aufrechtzuerhalten und neue Ausbrüche weit entfernt von den ursprünglichen Wirtspopulationen hervorzurufen.

Zu den Stärken dieser Analyse gehören groß angelegte, mehrjährige Luftproben; molekulares Pathogen-Screening über mehrere taxonomische Gruppen hinweg; und Bestätigung durch Sequenzierung oder Metagenomik. Zu den Einschränkungen gehören die bescheidenen Probengrößen für einige Arten, die Unfähigkeit, die tatsächliche Übertragung nach der Anlandung zu beurteilen, und der Ausschluss einiger Krankheitserregergruppen.

Dennoch deuten die Beweise stark darauf hin, dass der Mückenverkehr in großer Höhe einen unterschätzten Bestandteil der Pathogenökologie darstellt. Da es sich bei den meisten nachgewiesenen Krankheitserregern um sylvatische Krankheitserreger handelte, spielt dieser Mechanismus möglicherweise eine größere Rolle bei der Verbreitung wild lebender Krankheitserreger als bei der direkten Übertragung menschlicher Krankheiten, auch wenn die Möglichkeit einer Spillover-Übertragung bestehen bleibt. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die Einbeziehung der Mückenmigration aus der Luft in Überwachungs- und Kontrollstrategien von entscheidender Bedeutung für das Verständnis und die Bewältigung der durch Vektoren übertragenen Krankheitsrisiken ist.

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Quellen: