Krankheitsökologie bezieht sich auf die Untersuchung von Wirt-Pathogen-Interaktionen im Kontext ihrer Umwelt und Evolution. Um die universelle Rolle von Pathogenen in Ökosystemen zu verstehen, sind die Übertragung und Ausbreitung von Pathogenen sowohl in Zeit und Raum als auch die Auswirkungen auf Wirtspopulationen von zentraler Bedeutung. Neben neu auftretenden Krankheiten, bei denen es sich häufig um invasive Arten handelt, können Ausbrüche von Infektionen oft durch Umweltfaktoren verursacht werden, die die Wirte und/oder die Pathogene einzeln und/oder in Kombination beeinflussen (z.B. Temperatur, Agrochemikalien). Daher erfordert das Verständnis der Inzidenz und der Auswirkungen von Krankheiten ein Verständnis der ökologischen Bedingungen und ihrer Wechselwirkungen.
An der Vetsuisse-Fakultät Bern werden krankheitsökologische Fragen in der Forschung an Bienen, Fischen und Wildtieren bearbeitet.
Bienen
Bienen und andere Insekten erbringen entscheidende Ökosystemleistungen für die menschliche Nahrungssicherheit und die Erhaltung der biologischen Vielfalt. Es ist daher nicht überraschend, dass der starke Rückgang von wildlebenden Insekten in Verbindung mit dem Verlust von bewirtschafteten Bienen in letzter Zeit große Besorgnis ausgelöst hat.
Krankheiten spielen offensichtlich eine Schlüsselrolle für die katastrophale Gesundheitssituation der bewirtschafteten europäischen Honigbienen-Subspezies Apis mellifera weltweit. Insbesondere die allgegenwärtige ektoparasitäre Milbe Varroa destructor, eine invasive Art aus Asien, ist die biologische Hauptursache für das weltweite Sterben von bewirtschafteten Honigbienenvölkern. Dies liegt vor allem daran, dass sie ein sehr effizienter Vektor mehrerer Honigbienenviren ist, die eine Krankheitsepidemie innerhalb des Bienenvolkes auslösen, die bis zu dessen Tod schwindet. Auch andere Krankheiten sind daran beteiligt, z.B. der kleine Bienenstockkäfer Aethina tumida oder die Mikrosporidien Nosema ceranae. Diese ursprünglich von Honigbienen beschriebenen Erreger können auf andere Arten übergreifen, z.B. Hummeln, Bombus spp. Das Ausmaß und die Rolle eines solchen Erregerüberlaufs für den Rückgang von Wildarten ist derzeit noch nicht gut verstanden. Ebenso ist die Rolle der Wechselwirkungen zwischen den Faktoren von der einzelnen Biene über das Bienenvolk und das Bienenhaus bis hin zur Landschaftsebene nicht klar, ebenso wenig wie die Mechanismen hinter diesen Wechselwirkungen.
Unsere hypothesengetriebene Forschung zielt daher darauf ab, die grundlegende Biologie sowohl der Bienenwirte als auch ihrer Pathogene besser zu verstehen, um Licht in die grundlegenden Mechanismen zu bringen, die den Auswirkungen von Krankheiten auf Insekten, die Ökosystemdienstleistungen erbringen, zugrunde liegen.
Fische
Unser Ziel ist das Verständnis der Mechanismen, durch die aquatische Schadstoffe das Immunsystem der Fische beeinträchtigen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf chemischen Effekten, die über endokrine Rezeptoren vermittelt werden, insbesondere über Arylkohlenwasserstoffrezeptoren (AhR), membrangebundene und nukleäre Östrogenrezeptoren (ER) und Schilddrüsenrezeptoren (TR). Die Forschungsfragen, mit denen sich unsere Gruppe befasst, sind: (i) welche Immunzelltypen exprimieren AhR, ER oder TR?, (ii) welche immunzellfunktionellen Veränderungen werden durch die ligandenabhängige Aktivierung dieser Rezeptoren induziert?, (iii) führt die kontaminationsbedingte Immunmodulation zu einer veränderten Immunkompetenz und Pathogenresistenz der Fische? und (iv) inwieweit beeinflusst der physiologische Status der Fische (Entwicklungsstadium, Reproduktionszyklus, Ernährungszustand, Stress) die rezeptorvermittelten immunmodulierenden Effekte von Umweltkontaminanten? Experimentell stützen wir uns auf zwei Modellfischarten, Regenbogenforelle und Zebrafisch, und wir verwenden sowohl in vitro- als auch in vivo-Ansätze. Die Forschung wird vom Schweizerischen Nationalfonds und von der Europäischen Kommission finanziert.
Der Myxozoen-Parasit, Tetracapsuloides bryosalmonae, hat einen Lebenszyklus mit mehreren Wirten, an dem sowohl Wirbeltiere (Kaltwassersalmoniden) als auch wirbellose Wirte (Bryozoen) beteiligt sind. Bei Salmoniden verursacht T. bryosalmonae die proliferative Nierenerkrankung (PKD) der Kaltwassersalmoniden. Jüngste Studien deuten darauf hin, dass die PKD in Europa und Nordamerika eine aufkommende Krankheit ist und dass das Auftreten mit steigenden Temperaturen und Eutrophierung in Zusammenhang steht. Unsere Forschung umfasst ökologische, genetische, immunologische und epidemiologische Studien über den gesamten Lebenszyklus (Fische und Bryozoen) des Krankheitserregers, um die Erhaltung, Entstehung und Ausbreitung der Krankheit in Flussnetzen zu verstehen und Vorhersagen für Szenarien künftiger Umweltveränderungen in aquatischen Systemen zu erstellen. Die Forschung wird vom SNF-Sinergia finanziert.
Wildtiere
Eine Reihe von Infektionskrankheiten wie Rindertuberkulose, Sarkophage, Staupe, infektiöse Keratokonjunktivitis der wilden Caprinae oder Leptospirose können in freilebenden Wildtierpopulationen aufrechterhalten werden. Die Erhaltung von Krankheitserregern in freier Wildbahn stellt eine potenzielle Bedrohung für die Erhaltung von Wildtieren, Haustieren und die menschliche Gesundheit dar. Es gibt starke Hinweise darauf, dass Tierdichten, Wildbewirtschaftungsstrategien und klimatische Faktoren die Infektionsdynamik in Wildtierpopulationen beeinflussen. Wir führen harmonisierte epidemiologische Untersuchungen an Wildtierpopulationen in verschiedenen schweizerischen und europäischen Regionen mit unterschiedlichen Krankheitsmustern und Wirtshäufigkeit durch, um die anthropogenen und natürlichen Umweltfaktoren zu verfolgen, die zur Entstehung und Erhaltung von Krankheiten in der freien Natur beitragen. Im Rahmen von multidisziplinären Kooperationen untersuchen wir auch Wirts- und Pathogenfaktoren und führen die mit verschiedenen Ansätzen gewonnenen Ergebnisse zusammen, um integrative Datenanalysen durchzuführen, mit dem Ziel, Empfehlungen für die Prävention und Bekämpfung von Krankheiten zu formulieren. Die Forschung wird unterstützt durch das Bundesamt für Lebensmittelsicherheit und Veterinärwesen, das Bundesamt für Umwelt, EMIDA-Eranet, COST und weitere Finanzierungsquellen.
