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Klimawandel und Infektionskrankheiten Prof. Dr. Thomas Löscher

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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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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

klimawandel und auswirkungen auf die gesundheit
Klimawandel und Auswirkungen auf die Gesundheit:
  • Hitzewellen, Zunahme von Ozonbelastung & Luftverschmutzung
  • Überschwemmungen, Wasserverschmutzung
  • Dürren, Wassermangel, Unter/Mangelernährung
  • Begünstigung von Infektionskrankheiten
die wichtigsten todesursachen 2002
Die wichtigsten Todesursachen 2002*

* World Health Report 2004

the big five
The Big Five
  • Pneumonia
  • AIDS
  • Diarrhea
  • Tb
  • Malaria
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Epidemiology of Important Infectious DiseasesWHO estimates for 2002 (in millions)*

* World Health Report 2004

bertragungszyklen von infektionskrankheiten

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

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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
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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

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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)

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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

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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

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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
geograpische verbreitung der malaria
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
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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
current distribution of some medically important anopheles mosquitoes in europe
Current Distribution of some Medically Important Anopheles Mosquitoes in Europe

A. maculipennis

A. atroparvus

A. plumbeus

A. sacharovi

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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

malaria tertiana in der t rkei gemeldete f lle
Malaria tertiana in der Türkei(gemeldete Fälle)

15 Mill. Einwohner in Endemiegebieten (2005)

meldezahlen autochthoner malariaf lle in l nder der who europa region meist p vivax
Meldezahlen autochthoner Malariafälle in Länder der WHO Europa Region (meist P. vivax)

* in Tadschikistan ca. 25% P. falciparum

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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

satelittenbilder mosambik
Satelittenbilder Mosambik

1. März 2000

22. August 1999

2000 flutkatastrophe malaria in mosambik gesamtbev lkerung ca 18 mill
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)

effekte von temperaturerh hung auf vektor moskito erreger und bertragung
Effekte von Temperaturerhöhung auf Vektor (Moskito), Erreger und Übertragung

Sporozoiten von P. falciparum

Anopheles gambiae complex

zusammenhang zwischen umgebungstemperatur und extrinsischer inkubationszeit
Zusammenhang zwischen Umgebungstemperatur und extrinsischer Inkubationszeit

Plasmodium falciparum im Blutausstrich

Ebert et al., 2005

zunahme der weltweiten malariapr valenz
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
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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

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> 50 Mill. Erkrankungen/Jahr

> 25.000 Todesfälle/Jahr

LMU

Ludwig –––––

Maximilians –

Universität ––Abt. für Infektions-

München ––––und Tropenmedizin

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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

slide34

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

slide35

Potenzielles Infestationsgebiet von Aedes aegypti

(ohne die Auswirkungen von Klimaveränderungen)

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Wochen im Jahr, in denen urbane Ae.aegypti-Populationen die kritische Vektordichte (mt >1) erreichen könnten (Jetten et al. AJTMH 1997)
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Export der asiatischen Tigermoskitos aus Indonesien über Altreifen und Pflanzen

Glücksbambus

Aedes albopictus(Asian Tiger Mosquito)

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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

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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)

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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 !)
chikungunya virus risko der autochthonen verbreitung in europe
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

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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
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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)
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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

west nile fieber
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

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West Nile Virus

  • Ausbreitung nach Kanada und Mexiko
  • Importfälle in Frankreich, Holland, Deutschland und Tschechien (ex USA) und Dänemark (ex Kanada),
  • Übertragungen durch Transfusion, Transplantation, Nadelstichverletzungen, diaplazentar und Stillen
    • PCR-Testung von Blutspenden in den USA
    • in Europa 4-wöchiger Spendenausschluss nach USA-Reisen (in D: Juni-November)
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Estimated Mortality (000s) attributable to Climate Change in the Year 2000, by Cause and Subregion (Ezatti et al. WHO 2004)

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Zusammenfassung

  • Einfluss der globalen Erwärmung

- am ehesten auf Vektor-übertragene Infektionen

- z.T. auch auf Wasser & Nahrungs-übertragene

Infektionen und Zoonosen (Tierreservoire)

  • Veränderungen der Epidemiologie sind besonders in und am Rande bisheriger Verbreitungsgebiete zu erwarten
    • Ausdehnung der Endemiegebiete, Verlängerung der Übertragungssaison, Ausdehnung in höher gelegene Gebiete, Begünstigung epidemischer Ausbrüche
  • Die Industrieländern sind ….
    • zwar die Hauptverursacher des menschlichen Anteils am Klimawandel
    • aber nicht die Hauptträger der gesundheitlichen Folgen
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