Eine in der Zeitschrift veröffentlichte Studie PLOS-Krankheitserreger stellt fest, dass landwirtschaftliche Landnutzung und Vogelbewegungen die Hauptfaktoren sind, die für Ausbrüche des West-Nil-Virus in Europa verantwortlich sind.
Studie: Ausbreitung des West-Nil-Virus in Europa: Phylogeografische Musteranalyse und Haupttreiber. Bildquelle: Kateryna Kon / Shutterstock
Hintergrund
Infektionen von Menschen und Tieren durch durch Mücken übertragene Viren sind weltweit zu einem großen Problem für die öffentliche Gesundheit geworden. In Europa hat die Ausbreitung des West-Nil-Virus (WNV) in den letzten Jahrzehnten in vielen geografischen Regionen zunehmend zugenommen. Dieses Virus kann beim Menschen schwere Infektionen verursachen.
WNV ist ein umhülltes, einzelsträngiges RNA-Virus, das über Mücken als Vektoren und Vögel als verstärkende Reservoirwirte auf Menschen und Tiere übertragen wird. Weltweit wurden neun verschiedene WNV-Linien identifiziert, wobei WNV-1 und WNV-2 die am häufigsten identifizierten Stämme bei Menschen und Tieren sind. Bisher wurden die Stämme WNV-3 bis WNV-9 bei Mücken, Vögeln, Pferden und Amphibien nachgewiesen.
WNV wurde erstmals 1960 in Europa nachgewiesen. Seit 1996 ist eine Zunahme von WNV-Ausbrüchen in Südost- und Mitteleuropa zu beobachten. In den letzten Jahren wurde in Europa ein Anstieg der Fälle von WNV-1 und WNV-2 festgestellt, die erhebliche Auswirkungen auf die Gesundheit von Mensch und Tier haben können.
In dieser Studie haben Wissenschaftler die Übertragungsdynamik von WNV in Europa untersucht und die Faktoren bewertet, die für die WNV-Übertragung verantwortlich sind.
Studiendesign
Die Wissenschaftler integrierten WNV-Genomsequenzen, ökologische Daten und epidemiologische Daten in phylodynamische Modelle, um die Evolutions- und Übertragungsgeschichte von WNV in Europa abzubilden. Sie entwickelten räumlich explizite phylogeografische Modelle, um den Einfluss verschiedener Faktoren auf die Richtung und Geschwindigkeit der Virusausbreitung zu bestimmen.
Darüber hinaus verwendeten sie ein Skygrid-generalisiertes lineares Modell (GLM), um zu bewerten, wie Änderungen der Umgebungstemperatur und der Artenvielfalt die Variationen der viralen genetischen Vielfalt in den letzten zwei Jahrzehnten vorhersagen können.
Wichtige Beobachtungen
Die Studie fand unterschiedliche Evolutionswege für die WNV-1- und WNV-2-Linien sowie die WNV-2a- und WNV-2b-Unterlinien in Europa. Von sechs in Europa gefundenen Abstammungslinien wurde WNV-2a als die vorherrschende Unterlinie identifiziert, die 73 % der aus Europa erhaltenen öffentlich zugänglichen Virussequenzen ausmacht. Es wurde festgestellt, dass sich diese Unterlinie in mindestens 14 Ländern verbreitete.
Phylogenetische Analyse der in Europa nachgewiesenen vollständigen und teilweisen Nukleotidsequenzen von WNV. Die evolutionären Abstände wurden mit dem optimalen GTR+I-Modell berechnet, der phylogenetische Baum wurde mit der Maximum-Likelihood-Methode (ML) erstellt. Bootstrap-Werte werden für 1000 Replikate angegeben. (a) ML-Baum aller in Europa vorkommenden Abstammungslinien. Die Zweige der Abstammungslinien werden alle reduziert und als Rechtecke angezeigt. (b) Der Teilbaum der WNV-2-Sequenzen; (c) Die Verteilung der WNV-Abstammungslinien im Zeitverlauf unter Verwendung derselben Farbe im Baum; (d) Die geografische Verteilung der WNV-Linien. Karte mit einem kleinen Kreisdiagramm, das die Gesamtzahl der erkannten Sequenzen (auf einer logarithmischen Skala) pro Land zeigt, wobei jedes Segment proportional zur Anzahl unterschiedlicher WNV-Abstammungslinien innerhalb dieses Landes ist. Das in der Studie verwendete europäische Shapefile wurde von Data and Maps for ArcGIS (ehemals Esri Data & Maps, https://www.arcgis.com/home/group.html?id=24838c2d95e14dd18c25e9bad55a7f82#overview) unter einer CC-BY 4.0-Lizenz.
Die Studienergebnisse zeigten, dass sich WNV-2a in den letzten zwei Jahrzehnten zu zwei großen, gemeinsam zirkulierenden Clustern (Cluster A und B) entwickelt und nach Westen (Cluster A) und Süden (Cluster B) übertragen hatte. Beide Cluster stammen aus Mitteleuropa und zeigten unterschiedliche dynamische Geschichte und Übertragungsmuster.
Die Wissenschaftler vermuteten, dass WNV-2a erstmals über Langstrecken-Zugvögel nach Europa gelangte. Während seiner Verbreitung in lokalen Vogelpopulationen und anderen Wirten entwickelte sich WNV-2a, diversifizierte sich und verbreitete sich auf dem gesamten europäischen Kontinent.
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von WNV-2a wurde auf 88 bis 215 Kilometer pro Jahr geschätzt, was mit den Vogelbewegungen korrelierte. Die Nutzung landwirtschaftlicher Flächen wurde als starker Faktor für die Ausbreitung von WNV identifiziert.
Insbesondere die Faktoren im Zusammenhang mit Feldfrüchten und der Tierproduktion, wie z. B. die Bedeckung landwirtschaftlicher Flächen, Weiden, kultivierte und bewirtschaftete Vegetation sowie die Viehbestandsdichte, zeigten einen positiven Zusammenhang mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit und Übertragungsrichtung von WNV. Es wurde auch ein positiver Zusammenhang zwischen der Übertragungsrichtung des WNV, der Feuchtgebietsbedeckung und den Flugrouten von Zugvögeln beobachtet.
Die Wissenschaftler betonten, dass die Regionen mit intensiver landwirtschaftlicher Tätigkeit möglicherweise die Ausbreitungsgeschwindigkeit von WNV und seine Übertragungsrichtung in Europa beeinflusst haben. Wie von den Wissenschaftlern erwähnt, gehen landwirtschaftliche Aktivitäten auf hohem Niveau mit einem erheblichen Verlust des natürlichen Ökosystems, einer Verringerung der Mücken- und Vogelvielfalt und einer Entstehung aquatischer Lebensräume einher. All diese Faktoren können die Übertragung von durch Vektoren übertragenen Krankheitserregern verstärken.
Darüber hinaus kann eine Änderung der Vogelzugrouten aufgrund des Verlusts von Lebensräumen die Übertragung von WNV in neue Gebiete beeinflussen. Die Studie ergab eine höhere Übertragung von WNV in städtische Gebiete, wo die Häufigkeit gewöhnlicher Hausmücken aufgrund der Verfügbarkeit künstlicher Wasserlebensräume, des Vorhandenseins wärmerer Klimazonen und der geringeren Häufigkeit von Raubtieren beträchtlich hoch ist.
Studienbedeutung
Die Studie stellt eine hohe Abstammungsvielfalt von WNV in Europa fest. Die Nutzung landwirtschaftlicher Flächen hat den größten Einfluss auf die Richtung und Geschwindigkeit der WNV-Übertragung, die in direktem Zusammenhang mit der Urbanisierung und der Veränderung des Lebensraums von Vögeln steht.
Die Wissenschaftler betonen die Notwendigkeit, die virologische Überwachung in Mitteleuropa zu stärken, wo WNV-Ausbrüche wahrscheinlicher sind. Auch in Regionen mit hoher landwirtschaftlicher Dichte ist eine verstärkte Überwachung erforderlich.
