Wie zoonotische Spillover-Effekte funktionieren – und warum sie Pandemien auslösen

Wenn Krankheitserreger die Artengrenze überschreiten

COVID-19, Ebola, SARS, MERS, HIV – die tödlichsten Ausbrüche der modernen Geschichte haben einen gemeinsamen Ursprung. Sie alle begannen, als ein Krankheitserreger, der harmlos in einem Tier lebte, seinen Weg in einen menschlichen Wirt fand. Wissenschaftler nennen dies zoonotischen Spillover, und er ist für etwa 60 Prozent aller bekannten Infektionskrankheiten und bis zu 75 Prozent der neu auftretenden verantwortlich, so die U.S. Centers for Disease Control and Prevention.

Weltweit verursachen Zoonosen schätzungsweise 2,5 Milliarden Fälle von menschlichen Erkrankungen und 2,7 Millionen Todesfälle pro Jahr. Das Verständnis der Funktionsweise von Spillover-Effekten ist entscheidend, um die nächste Pandemie zu verhindern.

Wie ein Virus die Artengrenze überspringt

Ein Krankheitserreger – ob Virus, Bakterium, Parasit oder Pilz – muss mehrere biologische Barrieren überwinden, um den Sprung zu schaffen. Zuerst muss er seinen tierischen Wirt über Speichel, Blut, Fäkalien oder Atemtröpfchen verlassen. Dann muss er in der Umwelt oder in einer anderen Spezies lange genug überleben, um auf einen Menschen zu treffen. Schließlich muss er sich an menschliche Zellrezeptoren binden, die Maschinerie der Zelle kapern, um sich zu replizieren, und das Immunsystem umgehen.

Je näher zwei Arten auf dem Stammbaum stehen, desto einfacher wird dieser Prozess. Deshalb sind Primaten und andere Säugetiere die häufigsten Quellen für menschliche Spillover-Ereignisse. Aber die Reise des Krankheitserregers ist nicht immer direkt.

Die Rolle von Zwischenwirten

Viele Spillover-Ereignisse beinhalten eine "Brücken"-Spezies. Fledermäuse sind beispielsweise das natürliche Reservoir für das Hendra-Virus, aber Menschen infizieren sich typischerweise über infizierte Pferde. Es wird angenommen, dass SARS-CoV-2, das Virus hinter COVID-19, einen gemeinsamen Vorfahren mit Fledermaus-Coronaviren hat, obwohl im Journal of Clinical Microbiology veröffentlichte Forschungsergebnisse darauf hindeuten, dass Schuppentiere als intermediäres "Mischgefäß" fungiert haben könnten, in dem virale Rekombination stattfand.

Warum Fledermäuse die wichtigsten viralen Reservoire der Natur sind

Fledermäuse beherbergen den größten Anteil an zoonotischen Viren unter allen Säugetierordnungen, so eine Übersichtsarbeit in Nature Reviews Microbiology. Ebola, Nipah, Marburg, SARS und MERS wurden alle auf Fledermauspopulationen zurückgeführt. Wissenschaftler glauben, dass das einzigartige Immunsystem der Fledermäuse – das darauf ausgelegt ist, Viren zu tolerieren, ohne zu erkranken – es ihnen ermöglicht, verschiedene Krankheitserreger zu tragen, die erst dann gefährlich werden, wenn sie auf weniger angepasste Wirte übergreifen.

Was Spillover-Ereignisse antreibt

Spillover ist nicht zufällig. Menschliche Aktivität ist der Hauptbeschleuniger:

• Entwaldung und Landnutzungsänderungen verkleinern die Lebensräume von Wildtieren und zwingen Tiere in engeren Kontakt mit menschlichen Siedlungen und Nutztieren.
• Wildtierhandel und der Verzehr von Buschfleisch setzen Menschen direkt dem Blut, den Organen und den Sekreten wildlebender Arten aus, die unbekannte Krankheitserreger tragen.
• Intensive Landwirtschaft konzentriert große Mengen genetisch ähnlicher Tiere auf engstem Raum und schafft so ideale Bedingungen für die Amplifikation von Krankheitserregern. Etwa die Hälfte der jüngsten zoonotischen Ausbruchsereignisse wurden mit Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion in Verbindung gebracht.
• Globaler Reise- und Handel bedeuten, dass ein Spillover-Ereignis in einem abgelegenen Dorf innerhalb von Stunden einen fernen Kontinent erreichen kann.

Nicht jeder Spillover wird zu einer Pandemie

Die meisten Spillover-Ereignisse sind Sackgassen. Tollwut, Anthrax und viele andere Zoonosen werden von Tieren auf Menschen übertragen, aber selten, wenn überhaupt, von Mensch zu Mensch. Ein Spillover droht erst dann zu einer Epidemie oder Pandemie zu werden, wenn der Krankheitserreger eine effiziente Mensch-zu-Mensch-Übertragung erwirbt – durch Mutation, Rekombination oder schlichtweg durch die Viruslast.

Die 'One Health'-Antwort

In der Erkenntnis, dass die Gesundheit von Mensch, Tier und Umwelt untrennbar miteinander verbunden sind, setzen sich die Weltgesundheitsorganisation und die CDC für den 'One Health'-Rahmen ein. Dieser Ansatz bringt Ärzte, Tierärzte, Ökologen und Epidemiologen zusammen, um gemeinsame Krankheitsüberwachung durchzuführen, Wildtierreservoire zu überwachen und einzugreifen, bevor Spillover-Ereignisse eskalieren.

Seit 2003 haben Krankheitsausbrüche und Pandemien im Zusammenhang mit 'One Health'-Bedrohungen weltweit über 15 Millionen Todesfälle und geschätzte wirtschaftliche Verluste in Höhe von 4 Billionen US-Dollar verursacht. Experten argumentieren, dass Investitionen in die vorgelagerte Prävention – Schutz von Lebensräumen, Regulierung des Wildtierhandels und Stärkung der Tiergesundheitssysteme – weitaus billiger sind als die Reaktion auf eine Pandemie, nachdem sie begonnen hat.

Da sich die menschliche Bevölkerung immer tiefer in wilde Ökosysteme ausdehnt, wird die Schnittstelle zwischen Mensch und Wildtier immer größer. Die Frage ist nicht, ob der nächste Spillover stattfinden wird, sondern ob wir ihn rechtzeitig erkennen und eindämmen werden.