Umweltschonende Bekämpfung verbreiteter Krankheiten bei Fischen und Amphibien

Einige Pilz- und pilzartige Krankheiten erzeugen kleine infektiöse Stadien – Zoosporen –, die im Wasser schwimmen, um nach neuen Wirten zu suchen. Sie können Fische, Amphibien und Algen, die für den menschlichen Verzehr gezüchtet werden, befallen. „Der Schaden, der durch diese Krankheiten verursacht wird, ist beträchtlich. Nur wenige Chemikalien sind für die Prophylaxe zugelassen, aber teuer, umweltschädlich und oft langfristig wirkungslos – was die richtige Anwendung gerade im Artenschutz sehr schwierig macht“, beschreibt Dr. Thijs Frenken, Hauptautor der Studie, das Problem.

80 Millionen Tonnen der weltweiten Fischproduktion stammen aus der Aquakultur, Tendenz steigend. Krankheiten sind die Hauptursache für wirtschaftliche Verluste in der Fischzucht. Mindestens zehn Prozent aller geschlüpften Lachse in der Aquakultur erkranken an Zoosporen. Allein in schottischen Lachsfarmen führen beispielsweise Infektionen mit dieser Pilzkrankheit zu Produktionsausfällen von mindestens 6,5 Millionen US-Dollar pro Jahr. Effiziente und nachhaltige Methoden zur Bekämpfung von Fischkrankheiten sind daher für den zukünftigen Erfolg der Aquakultur von größter Bedeutung. „Wir müssen zu den Grundlagen zurückkehren und unser ökologisches Verständnis dieser Organismen anwenden, um die Ausbreitung von Infektionen zu begrenzen“, spezifiziert Dr. Thijs Frenken.

Die Forschenden schlagen 7 biologische Konzepte für den Schutz von Wasserorganismen vor Zoosporenerkrankungen vor, die umweltfreundlicher und nachhaltiger als chemische Methoden sind:

1. Übertragungen reduzieren (Kontrolle der Verbreitungswege und -vektoren): Tier- und Pflanzenarten können Erreger verbreiten, auch ein enger Kontakt unter verschiedenen Populationen erhöht das Risiko einer Verbreitung von Krankheitserregern.
2. Die Diversität der Wirtsarten erhöhen: Es gilt der sogenannte Monokultureffekt – genetisch homogene Populationen sind anfälliger gegenüber Infektionserregern als diverse Gemeinschaften.
3. Impfung und Immunisierung: Fische zu impfen ist eine gängige Praxis in der Aquakultur. Bisher gibt es keine Impfstoffe gegen pilzartige Krankheiten, dies könnte aber ein vielversprechender Weg sein.
4. Die induzierte Abwehr und Produktion von Antipilz-Peptiden stimulieren: Wenn parasitäre Erreger in den Wirt eindringen, sterben Wirtszellen ab und Eiweißbausteine „Peptide“  werden freigesetzt. Diese Signalstoffe bewirken in den Nachbarzellen eine erhöhte Immunabwehr.
5. Probiotika einsetzen: Sie können das Wachstum von parasitären Zoosporen hemmen und auch die Bindung von Zoosporen an den Wirt verhindern, indem sie oberflächenaktive Substanzen bilden. Probiotika wurden bei Fischen bereits erfolgreich als Behandlung von Zoosporen-Infektionen getestet.
6. Hyperparasitismus: Parasitäre Erreger können durch die Anwesenheit anderer Parasiten reduziert werden.
7. „Parasiten-Fresser“ einsetzen: Viele Parasiten sind Nahrung für andere Organismen.  Kleinstlebewesen im Gewässer (Zooplankton) können beispielsweise verpilzte Fischeier „abgrasen“.

„Die sich ständig ändernden Umweltbedingungen haben einen großen Einfluss auf die Interaktion zwischen Parasiten und Wirten. Diese Dynamik muss auch in die Planung von Schutz- und Therapiekonzepten einbezogen werden. Wir hoffen, dass unsere Arbeit die Weiterentwicklung alternativer biologischer Bekämpfungsstrategien anregen wird. Es sind noch viel mehr Arbeiten erforderlich, bevor wir diese Methoden sicher in natürlichen Lebensräumen umsetzen können, ohne unvorhergesehene Risiken einzugehen“, betont die IGB-Forscherin und Studienleiterin Prof. Dr. Justyna Wolinska.

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Thijs Frenken, Ramsy Agha, Dirk S. Schmeller, Pieter van West, Justyna Wolinska (2019). Biological Concepts for the Control of Aquatic Zoosporic Diseases. Trends in Parasitology, doi:10.1016/j.pt.2019.04.003