Planet der Mikroben — Warum wir Infektionskrankheiten nie endgültig besiegen werden

Icon BiologieBakterien und Viren passen ihr Erbgut viel schneller an die Umwelt an als wir Menschen und finden deshalb immer wieder Wege, um die Abwehr unseres Körpers und unsere Medikamente zu überlisten. In diesem ungleichen Kampf ist unser Wissen die schärfste Waffe.

Gottfried SchatzAls mir am 22. September 1994 der Tontechniker am Internationalen Biochemie-Kongress in Delhi das Mikrofon anheftete, flüsterte er mir eine Botschaft zu, die mir das Blut in den Adern gerinnen liess: Am Tag zuvor sei in Surat, einer Stadt südwestlich von Delhi, die Pest ausgebrochen – und ein Patient bereits gestorben. Später erfuhr ich, dass es in Surat zu einer Massenpanik gekommen war, bei der dreihunderttausend Menschen in nur zwei Tagen die Stadt verließen. Wenn auch die Gesundheitsbehörden die Zahl der Todesopfer auf sechsundfünfzig begrenzen konnten, so zeigte doch die weltweite Bestürzung, wie sehr die Angst vor Pest das Gedächtnis der Menschheit belastet.

Drei grosse Wellen der Pest

Diese Angst ist wohlbegründet, denn das Pestbakterium hat im Verlauf der letzten eineinhalb Jahrtausende in drei gewaltigen Seuchenzügen ungezählte Menschen dahingerafft, weite Regionen ins Elend gestürzt und damit die menschliche Geschichte entscheidend mitgeprägt. Genetische Untersuchungen an Zähnen und Knochen aus historischen «Pestgruben» haben uns ein erstaunlich genaues Bild von den zwei ersten Pandemien gezeichnet. Beide kamen wahrscheinlich aus China und drangen über die Seidenstrasse und über Schiffe nach Westen. Die erste Welle erreichte Konstantinopel unter Kaiser Justinian im Jahre 542 n. Chr., tötete etwa die Hälfte der Bevölkerung Europas und dürfte so den muslimischen Eroberern den Weg geebnet haben. Die zweite Welle erfasste um die Mitte des 14. Jahrhunderts Sizilien und Italien und überrollte ab 1345 von dort aus über Marseille und Norwegen grosse Teile Europas. Der schwarze Tod wütete mit örtlichen Unterbrechungen bis ins 18. Jahrhundert, entvölkerte ganze Landstriche, untergrub die gesellschaftliche Ordnung und führte zu Hungersnot, Judenpogromen und religiöser Hysterie. Auch die dritte grosse Welle hatte ihren Ursprung in China: Sie erfasste 1894 die Provinz Yunnan und erreichte über Hongkong und die Schifffahrtsrouten schnell die ganze Welt.

Doch nun konnte diese der gefürchteten Krankheit endlich die Stirn bieten. Der aus Aubonne stammende Schweizer Bakteriologe Alexandre Yersin entlarvte den Krankheitserreger mithilfe seines japanischen Mitarbeiters Kitasato Shibasaburō als ein Bakterium, das heute ihm zur Ehre den Namen Yersinia pestis trägt. Bald darauf zeigte es sich, dass das Bakterium bevorzugt wilde Nagetiere und andere Säuger befällt. Infizierte Ratten sind für uns besonders gefährlich, da sie unsere unerwünschten Mitbewohner sind und das Bakterium über Flöhe auf uns übertragen. Was hätte der französische König Philipp VI. wohl für dieses Wissen gegeben, als er im Oktober des Jahres 1348 die medizinische Fakultät der Universität Paris nach der Ursache der Seuche befragte! Er bekam zur Antwort, dass eine Konjunktion der Planeten Saturn, Mars und Jupiter am 20. März 1345 um 13 Uhr eine Korruption der Atmosphäre und damit die Krankheit ausgelöst habe.

Verbreitung der Pest 1998Abbildung 1. Verbreitung der Pest im Jahre 1998. (Quelle: Centers for Disease Control (CDC), USA)

Bis heute gibt es keinen wirksamen Impfstoff gegen die Pest, so dass wir darauf angewiesen sind, sie durch Rattenbekämpfung, vorsichtigen Umgang mit Hunden und Katzen sowie strikte Hygiene im Zaum zu halten – und notfalls durch schnelle Diagnose und Antibiotika in die Knie zu zwingen. Dennoch ist Yersinia pestis bei weitem nicht besiegt. Wenn es Flöhe infiziert, blockiert es deren Verdauungstrakt, so dass die Flöhe trotz ausreichender Nahrung Dauerhunger verspüren, unablässig warmblütige Opfer anfallen und dabei einen Teil des in ihnen angestauten infizierten Blutes übertragen. Und wenn Yersinia pestis von den Abwehrzellen unseres Körpers angegriffen wird, spritzt es ihnen ein Gift ein und setzt sie so außer Gefecht. Es ist wohl nur eine Frage der Zeit, bis das Pestbakterium, so wie die meisten Bakterien, allen unseren heutigen Antibiotika trotzt. Bereits 1995 entdeckten Ärzte in einem sechzehnjährigen pestkranken Knaben aus Madagaskar die ersten Pestbakterien, gegen die alle Antibiotika wirkungslos waren. Dieser neue Bakterienstamm hatte sich offenbar DNS (Desoxyriboncleinsäure; DNA)-Stücke einverleibt, die ein Arsenal verschiedener Resistenzgene tragen und in der Natur unablässig zwischen verschiedenen Bakterienarten hin und her springen. Diese wandernden Resistenzgene sind der Grund, weshalb Resistenz gegen ein Antibiotikum sich so rasend schnell verbreiten kann. Sollte es uns nicht gelingen, diese «multiresistenten» Pestbakterien mit einem neuartigen Antibiotikum zu beherrschen, könnten sie zu einer globalen Bedrohung werden. (Zur Verbreitung der Pest im Jahre 1998: siehe Abbildung 1)

Genetisches Katz-und-Maus-Spiel

Infektionskrankheiten verursachen immer noch etwa ein Drittel aller menschlichen Todesfälle; allein das Aids-Virus hat in den letzten drei Jahrzehnten mehr als fünfundzwanzig Millionen Todesopfer gefordert*. Und manche Leiden, denen wir bisher andere Ursachen zuschrieben – wie Magengeschwüre, chronische Müdigkeit sowie manche Formen von Krebs und chronischem Asthma – entpuppen sich als Folgen von Infektionen durch Bakterien oder Viren. Zudem haben viele Krankheitserreger gelernt, sich nicht nur in unserem Körper, sondern auch im Inneren unserer Zellen zu vermehren und dafür deren Strukturen und Stoffwechselwege zu missbrauchen. Aber auch unser Körper hat gelernt, sich gegen Krankheitserreger zu wehren. Seine «Polizeizellen» spähen unablässig nach Eindringlingen und versuchen sie zu verspeisen oder mit aggressiven Chemikalien zu zersetzen. Dabei kommen diese Polizisten oft selber ums Leben und enden als grüngelber Eiter.

Viren und Bakterien verändern unablässig ihr Erbmaterial und schaffen damit neuartige Formen, gegen die unsere Verteidigung versagt. Dabei scheuen sie nicht davor zurück, sich Stücke unseres Erbmaterials einzuverleiben. Auch wir verändern unsere Gene, um uns besser zu verteidigen: Eine erbliche Blutkrankheit ist in Afrika weit verbreitet, weil sie Widerstandskraft gegen Malaria verleiht. Dennoch ziehen wir in diesem genetischen Katz-und-Maus-Spiel unweigerlich den Kürzeren: Unser Erbmaterial hat sich in den letzten sechs bis acht Millionen Jahren um etwa zwei Prozent verändert, doch das Poliovirus schafft dies in nur fünf Tagen. Auch die schnelle Vermehrung und immense Zahl von Bakterien und Viren erklärt, weshalb wir den genetischen Wettlauf mit mikrobiellen Krankheitserregern nie endgültig gewinnen können. – Dennoch ist unser Kampf nicht aussichtslos, denn wir führen ihn nicht nur mit der DNS unserer Gene, sondern auch mit unserem Wissen. Auch dieses ist «genetische Information», die wir vererben und schnell an veränderte Bedingungen anpassen können. Dieses Wissen schenkte uns die moderne Medizin und mit ihr die Antibiotika, von denen wir uns einst das Ende aller Infektionskrankheiten erhofften. Wir vergassen jedoch, dass Antibiotika seit Hunderten von Jahrmillionen in der Biosphäre vorkommen und deshalb Resistenz gegen sie weit verbreitet ist. In der Tat sind die meisten der bisher untersuchten Bodenbakterien gegen sieben oder acht der heutigen Antibiotika unempfindlich. Sie bilden ein schier unermessliches Reservoir an Resistenzgenen, aus dem Bakterien jederzeit schöpfen können.

Keine «terre des hommes»

Unsere Erwartung, Infektionskrankheiten mit Antibiotika ein für alle Mal zu besiegen, war die Hybris einer selbsternannten Herrenrasse, die mit Waffengewalt eine biologische Übermacht unterdrücken will. Doch die Natur duldet keine Apartheid. Unsere Heimat ist keine «terre des hommes», sondern ein Planet der Mikroben. Diese haben die Erde Jahrmilliarden vor uns besiedelt und für uns urbar gemacht. Wir haben uns sehr spät in das Netz des Lebens gedrängt und vergessen, dass wir darin nur eine winzige Masche sind. Könnten wir die DNS aller Menschen zu einem einzigen Faden verbinden, wäre dieser zwanzigmal länger als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Die DNS aller Mikroben ergäbe jedoch einen Faden, der wahrscheinlich das gesamte Universum durchspannen würde. Gegen dieses in zahllosen mikrobiellen DNS-Fäden brodelnde, sich unablässig wandelnde biologische Wissen müssen wir uns behaupten. Vertrauten wir dabei allein unseren Genen, wären wir bald wieder kulturlose Tiere – oder vom Erdboden verschwunden. Nur unser wundersames Gehirn ist flink und erfindungsreich genug, um unsere biologischen Feinde in Schach zu halten und unserer Spezies eine ihrer würdige Zukunft zu sichern.

*WHO Fact sheet No360, Nov. 2012. http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs360/en/index.html



Anmerkung der Redaktion

Zusammen mit anderen Artikeln ist dieser Essay dem Schwerpunktthema Infektionskrankheiten gewidmet. Es ist dabei offensichtlich, daß kontinuierliche Forschung auf höchstem Niveau unabdingbar ist um den Kampf gegen die allgegenwärtigen, sich dauernd verändernden Mikroben bestehen zu können. Einige Beiträge zum Thema virale Infektionen sind kürzlich erschienen - dargestellt von renommierten Experten aus der Sicht ihrer Fachrichtungen:

Aus der Sicht des Theoretischen Chemikers Peter Schuster: „Letale Mutagenese - Strategie im Kampf gegen Viren“.

Aus der Sicht des Biochemikers Gottfried Schatz: „Spurensuche – wie der Kampf-gegen-Viren-unser-Erbgut-formte§.

Aus der Sicht des Virologen Peter Palese: „Influenza Viren – Pandemien: sind universell wirksame Impfstoffe in Reichweite?“

Der vor dem Relaunch des SB erschienene Artikel von Gottfried Schatz: „Unheimliche Gäste — Können Parasiten unsere Persönlichkeit verändern?“ wird in Kürze das Repertoire ergänzen

Weiterführende links

World Health Organization (WHO):
http://www.who.int/topics/plague/en/

Plague Manual: Epidemiology, Distribution, Surveillance and Control (50 p) http://who.int/csr/resources/publications/plague/whocdscsredc992a.pdf

http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs360/en/index.html

http://thoughteconomics.blogspot.ch/2013/02/fighting-hiv-aids-globally.html

Zahlreiche YouTube-Videos sind empfehlenswert:

Generell zu Infektionskrankheiten:

Dokumentation - Die Rückkehr der Seuchen 43:52 min (Fehler: Rinderwahnsinn wird nicht durch Viren verursacht, sondern durch Prionen, d.s. infektiöse Proteine) http://www.youtube.com/watch?v=8jDcQ9SKDLQ
Zur Pest: Ursachen, Epidemien, Immunität

Der Schwarze Tod - Pest im Mittelalter DOKU (ZDF) Video 42:13 min http://www.youtube.com/watch?v=jP4Ou03-C04
Die Pest | Deutsch Doku Universum Dokumentation; 42:37 min http://www.youtube.com/watch?v=DN4aU5Ncwzo



Kommentare

Infektionen als Auslöser chronischer Erkrankungen

In diesem Zusammenhang sollte man auch erwähnen, daß mikrobielle Infektionen als Verursacher von mehr und mehr Krankheiten nachgewiesen werden, wie z.B. das Papilloma-Virus, Epstein-Barr Virus, Hepatitis Virus oder Helicobacter pylori, die Tumoren auslösen.

Ein prominenter Verfechter der Theorie, daß viele chronische Krankheiten mit derzeit unbekannter Ätiogenese auf Infektionen durch Mikroorganismen zurückzuführen sind, ist der Evolutionsbiologe Paul W. Ewald. Chlamydien-Infektionen werden in Zusammenhang mit Atherosclerose, Alzheimer, Multipler Sclerose, Asthma und anderen chronischen Erkrankungen gesehen.

Dazu gibt es ein kurzes Video "Infection": http://www.youtube.com/watch?v=JZxbT0JIAYI (englisch)

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