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Klimawandel und Infektionskrankheiten Prof. Dr. Thomas Löscher

Fortbildungstag der Meteorologischen Gesellschaft Zweigverein Munchen, 19. Mai 2006 Ursachen und Folgen des Klimawandels. Klimawandel und Infektionskrankheiten Prof. Dr. Thomas Löscher Abteilung für Infektions- und Tropenmedizin (AITM) Klinikum der Universität München (LMU)

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Klimawandel und Infektionskrankheiten Prof. Dr. Thomas Löscher

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  1. Fortbildungstag der Meteorologischen GesellschaftZweigverein Munchen, 19. Mai 2006Ursachen und Folgen des Klimawandels Klimawandel und Infektionskrankheiten Prof. Dr. Thomas Löscher Abteilung für Infektions- und Tropenmedizin (AITM) Klinikum der Universität München (LMU) Leopoldstrasse 5, 80802 München Homepage: www.tropinst.med.uni-muenchen.de LMU

  2. Klimawandel und Auswirkungen auf die Gesundheit: • Hitzewellen, Zunahme von Ozonbelastung & Luftverschmutzung • Überschwemmungen, Wasserverschmutzung • Dürren, Wassermangel, Unter/Mangelernährung • Begünstigung von Infektionskrankheiten

  3. Burden of Disease by DAYLs, 2002*(Disability adjusted life years) * World Health Report 2004

  4. Die wichtigsten Todesursachen 2002* * World Health Report 2004

  5. The Big Five • Pneumonia • AIDS • Diarrhea • Tb • Malaria

  6. Epidemiology of Important Infectious DiseasesWHO estimates for 2002 (in millions)* * World Health Report 2004

  7. Indirekte Übertragung Mensch Vektor/Vehikel Vektor/Vehikel Mensch Tier Tier Zoonosen: Vektor/Vehikel Vektor/Vehikel Tier Tier Mensch Mensch Übertragungszyklen von Infektionskrankheiten Direkte Übertragung Mensch Anthroponosen: Mensch

  8. Obligate und fakultative Tropenkrankheiten (Beispiele) Tropenspezifisch (obligat) - aufgrund klimatischer und öko-logischer Bedingungen auf tropische (und subtropische) Regionen begrenzt • Malaria tropica • Gelbfieber • Denguefieber • Bilharziose • Filariosen • Schlafkrankheit Tropentypisch (fakultativ) - aufgrund sozioökonomischer Bedingungen heute bevorzugt in Entwicklungsländern des Südens verbreitet • AIDS • Tuberkulose • Hepatitis B • Cholera • Typhus • Lepra

  9. Malariaerreger und -erkrankungen des Menschen Singh et al., Lancet 2004: 58% of Cases diagnosed as P. malariae in Malaysian Borneo are Plasmodium knowlesi, by SS rRNA PCR

  10. Malaria - Zyklus (Schema) Zygote Ookinet Sporozoiten Sexuelle Vermehrung Oozyste und Sporogonie Gamogonie Gametozyten Sporozoiten Trophozoiten Erythrozytäre Hypnozoiten Schizogonie Merozoiten Exoerythrozytäre (intra- Schizonten hepatische) Schizogonie Löscher T: Malaria, In: Innere Medizin (Hrsg.: Zöllner N, Springer 1996)

  11. Malaria: Vektor Übertragung von Plasmodien durch weibliche Anophelesmücken (ca. 400 verschiedene Spezies, davon ca. 80 als Vektoren bedeutsam) • Mücken sind nicht nur Vektor (Überträger) sondern auch Wirt: sexuelle Vermehrung (dauert mind. 1 Woche) * • Keine Entwicklung unter 16°C (P. falciparum: 21°C) und über 33°C sowie über 2000m NN • Anopheliden benötigen ruhiges, sauberes Wasser zum Brüten + ausreichende Luftfeuchtigkeit * extrinsische Inkubationszeit

  12. Geographic Distribution of Malaria in the Midnineteenth Century (malarious areas dotted) from: Wernsdorfer WH, The Importance of Malaria in the World, In: Malaria (Ed.: JP Kreier) Academic Press 1980

  13. Malaria in 2006 • 300-500 Millionen Erkrankungsfälle pro Jahr (> 60% M. tropica) • 1-2 Millionen Todesfälle (bes. Kinder im subsaharischen Afrika) • > 12.000 nach Europa importierte Fälle pro Jahr

  14. Geograpische Verbreitung der Malaria • 1900 - 2002: Rückgang der Fläche der Risikogebiete von 53% auf 27% der Landfläche • Rückgang/Ausrottung in gemässigten & subtropischen Zonen durch: • Änderung landwirtschftl. Praktiken (Trockenlegung von Feuchtgebieten) • Trennung von Mensch & Nutztieren (z.B. A. atroparvus: zoophiler Vektor) • Mückenbekämpfung (Brutplatzsanierung, DDT) • bessere Gesundheitsversorgung, Fallfindung + Behandlung • instabile Übertragung (saisonal), weniger kompetente Vektoren

  15. Beginn der Anti-Malaria-Kampagnen in Italien 1920 • Entwässerung (Drainage) und Trockenlegung von Sümpfen & Feuchtgebieten • Aufklärung & Moskitoschutz • Moskitobekämpfung • Larvenvernichtung • Ab 1947 DDT-Einsatz • Aktive Fallsuche + Therapie • Chinin • ab 1948 Chloroquin • Eradikation 1962

  16. Current Distribution of some Medically Important Anopheles Mosquitoes in Europe A. maculipennis A. atroparvus A. plumbeus A. sacharovi

  17. Distribution of malaria cases by years in Turkey , 1925-2003 seit 1972 nur P. vivax Arbeitsmigration und A.sacharovi-Zunahme  A.sacharovi-Resistenz GAP-Projekt* * GAP: South-eastern Anatolia Irrigation Project

  18. Malaria tertiana in der Türkei(gemeldete Fälle) 15 Mill. Einwohner in Endemiegebieten (2005)

  19. Meldezahlen autochthoner Malariafälle in Länder der WHO Europa Region (meist P. vivax) * in Tadschikistan ca. 25% P. falciparum

  20. WHO-Schätzung: 300.000- 400.000 Fälle pro Jahr

  21. Ursachen für die Wiederzunahme der Malaria • Krisen (politisch, miltärisch und/oder ökonomisch) • Exponierte Populationen, Migration • Nachlassende/fehlende Kontrollmaßnahmen • Fehlende epidemiologische Überwachung • Begünstigung des Vektors (man-made breeding sites) • Ökologische Einflüsse (z.B. Wasserprojekte) • Resistenzentwicklung (Erreger, Vektor) • Klimatische Einflüsse • kurzfristige Änderungen (Niederschlag, Temperatur) ?Globale Erwärmung

  22. Satelittenbilder Mosambik 1. März 2000 22. August 1999

  23. 2000 Flutkatastrophe & Malaria in Mosambik(Gesamtbevölkerung ca. 18 Mill.) Zahl der wöchentlich diagnostizierten Malaria- Patienten im Gesundheits- zentrum Chókwè, Gaza Province, Mosambik (Hashizume et al. Public Health 2006)

  24. Effekte von Temperaturerhöhung auf Vektor (Moskito), Erreger und Übertragung Sporozoiten von P. falciparum Anopheles gambiae complex

  25. Zusammenhang zwischen Umgebungstemperatur und extrinsischer Inkubationszeit Plasmodium falciparum im Blutausstrich Ebert et al., 2005

  26. Zunahme der weltweiten Malariaprävalenz • Zunächst erfolgreiche Eradikationskampagne 1955-1969 (WHO) • z.B. Indien, Sri Lanka, Lateinamerika, Südostasien • Wiederzunahme in den meisten Verbreitungsgebieten • Nachlassen der Bekämpfung (Armut, politische Instabilität) • Resistenzentwicklung bei Vektor (DDT u.a.) und Erregern • Bevölkerungswachstum • derzeit ca. 3 Mio. Menschen ‚at risk‘ (48% der Weltbevölkerung) • Prävalenz ca. 350 Mio. klinische Fälle pro Jahr (2005) • Prognosen für 2050: • 750-1100 Mio. Fälle/Jahr (Bevölkerungswachstum in Endemiegeb.) • 200-400 Mio./Jahr zusätzlich durch Erwärmung um 1,6°C • Erhöhung der Todesfälle von 1,3 auf 3-4 Mio./Jahr

  27. Baseline climate conditions (1961-1990) Potential transmission of P.falciparum malaria using a modified MIASMA model for an ‚unmitigated emissions‘ scenario The Hadley Centre, 2005 Climate scenario for the 2050s Changes in potential transmission using geographic distribution of 18 mosquito species capable of transmitting malaria, and their response to temperature & humidity

  28. > 50 Mill. Erkrankungen/Jahr > 25.000 Todesfälle/Jahr LMU Ludwig ––––– Maximilians – Universität ––Abt. für Infektions- München ––––und Tropenmedizin

  29. Dengue-Virus (DEN) • Flavivirus (YF, JE, TBE u.a., 40-60 nm) • Einzelstrang RNA-Virus (10-11 kB) • 4 versch. Serotypen (DEN 1-4) • akute fieberhafte KH • Muskel/Gelenkschmerzen • Blutungen (DHF), Schock • Vektor: Aedes-Moskitos Reife Dengue-2 Viruspartikel in Gewebekultur (5. Tag; Elmi, x123.000) LMU Ludwig ––––– Maximilians – Universität –– Abt. für Infektions- München –––– und Tropenmedizin

  30. tagaktiv, bevorzugt Schatten • sticht bes. morgens und am späteren Nachmittag • anthropophil, brütet bevorzugt peridomestisch • Eiablage & Larvenentwick-lung bes. in kleinen, sauberen Wasseransammlungen • z. B. Regenpfützen, Planzen, Wasserbehälter, Altreifen Hauptvektor: Ae. aegyptiZunehmend:Ae. albopictusregional: Ae. polynesiensis Aedes aegypti LMU Ludwig ––––– Maximilians – Universität –– Abt. für Infektions- München –––– und Tropenmedizin

  31. Potenzielles Infestationsgebiet von Aedes aegypti (ohne die Auswirkungen von Klimaveränderungen)

  32. Wochen im Jahr, in denen urbane Ae.aegypti-Populationen die kritische Vektordichte (mt >1) erreichen könnten (Jetten et al. AJTMH 1997)

  33. Export der asiatischen Tigermoskitos aus Indonesien über Altreifen und Pflanzen Glücksbambus Aedes albopictus(Asian Tiger Mosquito)

  34. Ausbreitung von Aedes albopictus in Italien seit dem ersten Fund, Sept 1991 (Veneto) 2000: Ausbreitung in 30 Provinzen in 9 Regionen Romi R, Ann Ist Super Sanita. 2001

  35. Chikungunya +Aedes albopictus • Seit 1/2005 gehäufte fieberhafte KH auf den Komoren (V.a. Dengue) • ProMed 5.4.05: Alphavirus (CHIK) nachgewiesen (USA) • 19.5.05: Fälle auf Mauritius und Reunion • 3.2.06: Seychellen • Seit Januar 06: allein auf Reunion >250.000 Fälle, 215 Todesfälle gemeldet • Importe nach Europa (F, D, CH, B, I, GB, NL)

  36. ChikungunyaBantu: „sich zusammenkrümmen“ • Alphavirus (ss RNA virus, Tansania 1952 ), Reservoir: Affen • Vektor: Aedes albopictus und Ae. aegypti (u.a. Moskitos) • Inkubation 2-4 (max. 12) Tage, hohes Fieber, Schüttelfrost, schwere Arthralgien + Myalgien, Exanthem (<50%) • In 10-30% über Wochen-Monate persist. Arthralgien • Komplikationen: Blutungen, Hirn- u. Herzmuskelentzündungen, Nierenversagen, diaplazentare Übertragung • Diagnose: PCR, Serologie, Virusanzucht (Zellkultur) • Therapie: symptomatisch, NSAIDs (z.B. Diclofenac) • Prophylaxe: Mückenschutz (Aedes: tagaktiv !)

  37. Aktueller Stand: ca. 400.00 Erkrankungen in 7 Ländern Reunion: > 250.000 Indien: > 150.000

  38. Chikungunya-Virus Risko der autochthonen Verbreitung in Europe ? • Pros: • Importe durch virämische Reisende in Europa • Vektoren kommen in einigen Gebieten Europas vor • Klimaänderung, globale Erwärmung ? • Cons: • Niedrige Vektordichte • Vektor Kompetenz ? • Klima / Jahreszeit: extrinsische Inkubation ? • kein Tiereservoir (Asien ?) ECDC, Stockholm 2006

  39. New York, August 1999 • Meldung von 2 Enzephalitis-Fällen in Queens (New York City Depart. Health) • Identifikation eines Clusters von 6 Fällen in Queens • serologisch V.a. St.Louis Enzephalitis (Arbovirose) • Mückenbekämpfung (Insektizide) • Juli/August: vermehrtes Vogelsterben in New York • bes. Krähen • im Bronx Zoo: 1 Kormoran, 2 Flamingos, 1 Pfau

  40. bis zum 23. September • Untersuchung der Vogelhirne im CDC (PCR, Sequenzierung) • Isolierung eines Virus mit ca. 98% Homologie zum West Nil Virus(WN, Arbovirus) • Nachweis von WN-like Virus bei Enzephalitis-Patienten bis zum 28. September • 17 bestätigte und 20 wahrscheinliche WN-like Enzephalitis-Fälle beim Menschen (Alter 15-87 J.) • 4 Todesfälle (Alter 68-87 J.) • New York City (25 Fälle), Westchester (8), Nassau (4)

  41. West Nile Virus Ausbreitung USA • August 1999: erste Fälle in NewYork • Import wahrscheinlich durch infizierte Vögel • Lokale Transmission durch Culex-Moskitos • Verbreitung durch Vögel (> 110 Arten) gemeldete Fallzahlen: Fälle Todesf. Staaten 1999/2000: 83 9 3 2001: 149 18 10 2002: 4.156 284 42 2003: 9.862 264 45 2004: 2.539 100 45 2005: 3.001 119 44

  42. West Nile Fieber • WNV erstmals isoliert in Uganda (1937) • Endemisch in Afrika, naher Osten (z.B. Israel), mittlerer Osten, West- und Zentralasien • Epidemien, z.B. in Rumänien (1996), Tschechien (1997), Russland (1999 und 2005) • Epizootien bei Pferden, z.B. in Italien (1998) und Frankreich (2000) Culex pipiens

  43. Verbreitung von Culex pipiensin Europa

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