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MYKOSEN VERK ANNTE GESUNDHEITSGEFAHR


Spektrum der Wissenschaft - epaper ⋅ Ausgabe 8/2021 vom 17.07.2021

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Bildquelle: Spektrum der Wissenschaft, Ausgabe 8/2021

GEFÄHRLICHE KEIME Hefepilze der Gattung Candida lauern in Krankenhäusern, wo sie immungeschwächte Patienten befallen.

Ende Juni 2020 starrte Tom Chiller erschrocken auf seinen Computer. Normalerweise überwacht der Arzt und Epidemiologe bei den US-amerikanischen Centers for Disease Control and Prevention (CDC) in Atlanta die Gesundheitsgefahren durch Pilze. Dieses Spezialgebiet hatte er allerdings im März 2020 vorerst verlassen müssen, als sich die Bedrohung durch das neuartige Coronavirus Sars-CoV-2 herauskristallisierte und die CDC fast alle ihrer tausenden Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter ins Homeoffice geschickt hatte. Seitdem war Chiller eingebunden in die frustrierenden und immer wieder torpedierten Bemühungen der CDC, die rasante Ausbreitung des Virus in den USA einzudämmen. Inzwischen rollte über das Land die zweite Welle der Covid-19-Pandemie; mehr als 2,4 Millionen US- Amerikaner hatten sich bereits infiziert, und 125 000 waren gestorben.

Doch nun machte eine weitergeleitete E-Mail Chiller stutzig. ...

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... Krankenhäuser in der Nähe von Los Angeles, die mit den rasch steigenden Coronafallzahlen zu kämpfen hatten, meldeten ein neues Problem: Einige ihrer Intensivpatienten litten zusätzlich unter schweren Infektionen mit einem Pilz namens Candida auris.

Chiller kennt den Hefepilz wahrscheinlich besser als jeder andere in den Vereinigten Staaten. Just vier Jahre zuvor hatte er im Namen der CDC eine dringende Warnung zu C. auris an amerikanische Kliniken gesandt. Der Pilz war zwar bis dahin in den USA noch nicht aufgetreten, doch Chiller hatte von Kollegen aus anderen Ländern erfahren, was diesen Erreger so gefährlich macht, wenn er sich in Krankenhäusern ausbreitet: Er ist unempfindlich gegen fast alle der wenigen Medikamente, die bei schweren Pilzinfektionen zum Einsatz kommen. Er gedeiht auf kalten, glatten Oberflächen und widersteht den meisten Reinigungsmitteln, so dass manche Kliniken sogar ihre Geräte entsorgen und Wände herausreißen mussten, um ihn zu eliminieren. Und er verursacht rasch um sich greifende Ausbrüche, denen bis zu zwei Drittel der infizierten Patienten erliegen.

Nicht lange nach Chillers Warnung tauchte C. auris in den USA auf. Bis Ende 2016 infizierten sich insgesamt 14 Menschen mit dem Keim, vier von ihnen starben. Seitdem beobachten die CDC die Ausbreitung des Pilzes genau; er gehört zu den wenigen Infektionserregern, deren Nachweis Ärzte und Gesundheitsämter der Behörde melden müssen. Bis zum Ende des Jahres 2020 wurden mehr als 1500 Fälle in 23 Staaten der USA erfasst.

Dann schlug Sars-CoV-2 zu, überschwemmte die Hospitäler mit Schwerkranken und lenkte alle Ressourcen des Gesundheitswesens auf Covid-19. Doch schon zu Beginn der Pandemie hatte Chiller das ungute Gefühl, dass das neue Virus eine gefährliche Allianz mit pathogenen Pilzen eingehen könnte.

Eine Pilzepidemie, die sich der viralen Corona-Pandemie überlagert

Die ersten Berichte über Covid-19, die chinesische Wissenschaftler in internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht hatten, beschrieben schwerstkranke Patienten auf Intensivstationen im künstlichen Koma, die maschinell beatmet wurden und über Infusionsschläuche Medikamente erhielten, um Entzündungen und Infektionen mit weiteren Erregern zu verhindern. Diese einschneidenden Maßnahmen bewahrten die Betroffenen womöglich vor dem Tod, doch die Immunsuppressiva unterdrückten ihre Abwehr, und die Antibiotika vernichteten ungewollt auch nützliche Bakte- rien, die gefährliche Mikroorganismen in Schach halten. Kritisch erkrankte Covid-19-Patienten waren also außerordentlich anfällig für jeden weiteren Erreger.

AUF EINEN BLICK TÖDLICHE PILZE

1Pilzsporen gibt es überall. Medizinisch galten sie lange als überschaubares Gesundheitsrisiko, das lediglich bei immungeschwächten Personen lebensbedrohlich werden kann.

2Doch mittlerweile registrieren Ärzte eine Zunahme an gefährlichen Pilzinfektionen, die sich nur schwer behandeln lassen.

3Umweltveränderungen sowie die Klimakrise fördern die Ausbreitung pathogener Pilze. Derweil steckt die Forschung an Impfstoffen erst in den Kinderschuhen.

Chillers Team fragte Kollegen in den USA und Europa, inwieweit Covid-19 wohl auch tödlich verlaufende Pilzinfektionen begünstigten könnte. Tatsächlich trafen aus Indien, Italien, Kolumbien, Deutschland, Österreich, Belgien, Irland, den Niederlanden und Frankreich Berichte über solche Mykosen bei Coronafällen ein. Und dieselben gefährlichen Pilze traten nun bei US-amerikanischen Patienten auf.

Damit lagen die ersten Anzeichen einer Pilzepidemie vor, die sich der viralen Pandemie überlagerte. Dabei handelte es sich nicht nur um Infektionen mit Candida auris. Weitere potenziell todbringende Erreger – Schimmelpilze der Gattung Aspergillus – forderten ebenfalls schon erste Opfer. »Das wird sich überall ausbreiten«, mahnt Chiller. »Und wir sind nicht darauf vorbereitet.«

Wohl die meisten Menschen halten das Gefährdungspotenzial von Pilzen für überschaubar: Mehltau auf Blumen, verschimmeltes Brot, Giftpilze im Wald. Falls wir sie überhaupt wahrnehmen, ahnen wir kaum, dass sie Teil eines verborgenen, den ganzen Planeten umfassenden Systems sind. Pilze bilden ein eigenes Organismenreich mit etwa sechs Millionen Arten, von der gewöhnlichen Bäckerhefe bis hin zu exotischsten Gebilden. Sie unterscheiden sich wesentlich von anderen Lebewesen. Anders als bei Tieren sind ihre Zellen von Zellwänden umgeben. Im Gegensatz zu Pflanzen können sie keine Energie aus Licht gewinnen.

Und anders als Bakterien besitzen sie echte Zellkerne sowie zahlreiche Organellen. Pilze brechen Gestein auf und ernähren Pflanzen, ihre Sporen werden durch die Luft weit verbreitet, sie besiedeln unsere Haut und unseren Darm – eine unbemerkte Vielfalt, die um uns und in uns lebt.

Diese Koexistenz gerät mittlerweile aus den Fugen. Mit dem Klimawandel drängen Pilze aus ihren angestammten Lebensräumen in neue Regionen vor und entwickeln innovative Strategien, zwischen mehreren Wirtsarten zu wechseln. Als gefährlichere Krankheitserreger bedrohen sie so die menschliche Gesundheit auf zuvor ungeahnte Weise und mit ungewohnter Härte.

Schwere Pilzinfektionen werden statistisch nur lückenhaft erfasst, und entsprechende Zahlenangaben liegen wahrscheinlich viel zu niedrig. Eine globale Schätzung geht davon aus, dass bis zu 300 Millionen Menschen an Pilzerkrankungen leiden und jedes Jahr 1,6 Millionen daran sterben – mehr als an Malaria und vergleichbar viele wie an Tuberkulose. Allein in den USA, so schätzen die CDC, müssen wegen einer Pilzinfektion jährlich 8,9 Millionen Menschen ambulant, 75 000 sogar im Krankenhaus behandelt werden, was das amerikanische Gesundheitswesen etwa 7,2 Milliarden US-Dollar pro Jahr kostet.

Laut klassischer Lehrmeinung sollten wir eigentlich vor Pilzen gefeit sein – nicht nur wegen unserer leistungsfähigen Immunabwehr, sondern auch als Säugetiere mit einer Körpertemperatur, die höher liegt als der von Pilzen bevorzugte Bereich. Die kühleren, äußeren Zonen des Körpers sind zwar dem Risiko begrenzter Pilzattacken ausgesetzt – man denke an Fußpilz, genitale Candida- Infektionen oder Ringelflechte –, doch wirklich gefährliche Mykosen treten bei Menschen mit gesundem Immunsystem eher selten auf.

Das verführt zu Leichtsinn. »Wir haben hier einen enormen blinden Fleck«, betont der Arzt und Mikrobiologe Arturo Casadevall von der Johns Hopkins University in Baltimore (USA). »Fragen Sie mal die Leute auf der Straße, vor welchen Krankheitserregern sie sich fürchten. Sie werden hören: vor Bakterien oder Viren. Aber Pilze? Niemand hat Angst, an einer Pilzinfektion zu sterben.«

Ironischerweise machten uns gerade unsere medizinischen Erfolge verwundbar. Pilze nutzen jede Gelegenheit, die ihnen eine beeinträchtigte Immunabwehr bietet. Bis Mitte des 20. Jahrhunderts lebten Menschen mit ausgeprägter Immunschwäche meist nicht sehr lange. Seitdem hat sich die Medizin enorm weiterentwickelt, und es gelingt, Patienten auch dann am Leben zu halten, wenn ihr Immunsystem durch Krankheit, Krebstherapie oder Alter bloß eingeschränkt funktioniert. Des Weiteren lässt sich das Immunsystem gezielt unterdrücken, um Transplantatabstoßungen zu verhindern oder um Autoimmunerkrankungen wie Lupus erythematodes und rheumatoide Arthritis zu behandeln. Es gibt also viele Menschen, die recht anfällig für Pilzerkrankungen sind. Nicht umsonst war es eine Pilzinfektion der Lunge, die Pneumocystis-Pneumonie, die Ärzte vor 40 Jahren auf die ersten Aidsfälle aufmerksam machte.

Es liegt jedoch nicht nur an der hoch entwickelten Medizin. Weitere menschliche Aktivitäten haben wichtige Grenzen zwischen der Welt der Pilze und unserer eigenen verschwimmen lassen: Wir roden Land für Ackerbau oder neue Siedlungen und stören dabei das einst stabile Gleichgewicht zwischen Pilzen und ihren Wirten. Wir transportieren Waren und Tiere durch die ganze Welt, und Pilze reisen mit (siehe dazu Teil 3 der Serie im Septemberheft). Wir besprühen Nutzpflanzen mit Fungiziden und züchten dabei resistente Keime (siehe Teil 1 der Serie, »Spektrum« Juli 2021, S. 38). Wir erwärmen das Klima, und die Pilze passen sich an und verringern so den Abstand zwischen ihrer bevorzugten Umgebungstemperatur und unserer Körpertemperatur, der uns bisher vor vielen gefährlichen Infektionen geschützt hat.

Pilze sind nicht aus irgendeiner exotischen Welt zu uns vorgedrungen. Sie waren schon immer da, untrennbar verbunden mit unserem Leben, unserer Umwelt und unserem Körper. Jeden Tag atmet ein Mensch mindestens 1000 Pilzsporen ein. Wir können uns nicht vom Reich der Pilze abschotten. Daher versuchen Wissenschaftler nun genauer zu verstehen, wodurch wir unsere Abwehr gegen diese vielfältigen Mikroorganismen beschädigt haben und wie wir sie wieder aufbauen können.

Globale Erntevernichter

Eigentlich ist es erstaunlich, wie wenig wir uns von Pilzen bedroht fühlen, obwohl wir seit Jahrhunderten wissen, dass sie ganze Ernten vernichten können. In den 1840er Jahren befielen pilzähnliche Mikroorganismen der Spezies Phytophthora infestans die Kartoffelfelder Irlands; schätzungsweise eine Million Menschen verhungerten, ein Achtel der Bevölkerung. In den 1870er Jahren rottete der Kaffeerost Hemileia vastatrix die Kaffeepflanzen in ganz Südasien aus. Die koloniale Landwirtschaft in Indien und Sri Lanka wandelte sich daraufhin grundlegend, und der Kaffeeanbau verlagerte sich nach Mittel-und Südamerika. Pilze sind die Ursache dafür, dass in den 1920er Jahren mehr als drei Milliarden Kastanienbäume aus den nordostamerikanischen Wäldern verschwanden (siehe »Spektrum« Januar 2015, S. 66) und dass in den 1940er Jahren Millionen absterbende Ulmen in amerikanischen Städten gefällt werden mussten. Jedes Jahr vernichten Pilze weltweit ein Fünftel der Ernten.

»Pflanzenpathologen und Landwirte nehmen Pilze sehr ernst und haben das auch schon immer getan«, betont der Epidemiologe Matthew Fisher vom Imperial College London, der sich auf die Identifizierung neuer Gefahren durch Pilze spezialisiert hat. »Doch von Pilzen verursachte Krankheiten bei Mensch und Tier werden ignoriert.«

So kümmerte sich zunächst niemand darum, als in Rio de Janeiro verwilderte Katzen in Scharen erkrankten. Die Streuner haben ohnehin ein hartes Leben. Sie schnorren sich durch, liefern sich erbitterte Kämpfe und vermehren sich rasch. Aber im Sommer 1998 zeigten erst Dutzende und dann Hunderte von Hauskatzen erschreckende Symptome: nässende Wunden an Pfoten und Ohren, trübe, geschwollene Augen sowie tumorartige Geschwüre am Kopf. Die Katzen von Rio leben eng mit Menschen zusammen: Kinder spielen mit ihnen, und besonders in armen Vierteln locken Frauen sie an, um der Ratten und Mäuse Herr zu werden. Schon bald erkrankten einige Kinder und auch ihre Mütter. An ihren Händen brachen rundliche, verkrustete Wunden auf, und sie entwickelten streifenförmig verteilte, harte rötliche Knoten an den Armen.

Im Jahr 2001 zählten Wissenschaftler des Forschungsinstituts der Fundação Oswaldo Cruz in Rio de Janeiro 178 Menschen, meist Mütter und Großmütter, die im Verlauf von drei Jahren wegen ähnlicher Knoten und nässender Wunden behandelt worden waren. Fast alle hatten täglichen Kontakt mit Katzen. Bei deren Untersuchung in einer nahe gelegenen Tierklinik stießen die Forscher auf Pilze der Gattung Sporothrix.

Die verschiedenen Sporothrix-Arten leben normalerweise im Boden und auf Pflanzen. Gelangen Pilzfäden von Sporothrix über offene Wunden in den Körper eines Tiers oder eines Menschen, wandeln sie sich auf Grund der höheren Temperatur in eine hefeartige Wuchsform um. Bislang galt diese als nicht direkt übertragbar, bei dieser Epidemie war es jedoch anders. Die Katzen infizierten sich gegenseitig sowie ihre menschlichen Betreuer: Aus Wunden und Speichel sprang der Erreger von Katze zu Katze, die ihn mit ihren Krallen und Zähnen sowie beim Streicheln auf den Menschen übertrugen. Die Infektion verbreitete sich von der Haut in die Lymphknoten, den Blutkreislauf und erreichte die Augen sowie die inneren Organe. In einer Fallsammlung aus Brasilien fanden sich gar Berichte über Pilzzysten, die sich im Gehirn von Infizierten festgesetzt hatten.

Der neue Erreger erhielt den Artnamen Sporothrix brasiliensis. Bis 2004 behandelte die Fundação Oswaldo Cruz 750 Patienten, im Jahr 2011 waren es 4100, und 2020 wurde die Infektion in Brasilien bei mehr als 12 000 Menschen in einem Umkreis von über 4000 Kilometern diagnostiziert. Und sie breitete sich noch weiter aus bis nach Paraguay,

Argentinien, Bolivien, Kolumbien und Panama. »Diese Epidemie kennt kein Halten», sagt der Arzt Flávio de Queiroz Telles Filho von der brasilianischen Universidade Federal do Paraná in Curutiba, der die Infektion seit 2011 beobachtet.

Wie es aber zu diesem Ausbruch kam, blieb zunächst rätselhaft. Verwilderte Katzen streunen zwar herum, aber sie legen nicht Tausende von Kilometern zurück. Chiller und seine Kolleginnen und Kollegen bei den CDC glauben die Antwort zu kennen: In Brasilien und Argentinien wurde die Sporotrichose nicht bloß bei Katzen, sondern auch bei Ratten beobachtet. Die infizierten Nager könnten auf Lkws und Güterzügen mitreisen, deren Fracht dann in Schiffscontainer geladen wird. Millionen solcher Container erreichen jährlich US-amerikanische Häfen. »In dicht besiedelten Zentren, wo es viele verwilderte Katzen gibt, könnten sich so immer mehr schwer kranke Tiere auf den Straßen tummeln«, erklärt der Tierarzt John Rossow von den CDC, der wahrscheinlich als Erster die Bedrohung durch Sporothrix für die USA erkannte. »Und da wir Amerikaner uns nun mal gern um streunende Tiere kümmern, werden wir wohl zahlreiche Infektionen auch beim Menschen sehen.«

Eine scheinbar harmlose Erkältung, die nicht wieder weggehen will

Für den Mykologen Chiller sind solche Phänomene eine Warnung: Das Reich der Pilze ist erwacht, es überschreitet alte Grenzen und nutzt jeden möglichen Vorteil auf der Suche nach neuen Wirten. Vermutlich helfen wir selbst dabei mit. »Pilze leben und passen sich an«, sagt er. »Unter den Millionen Pilzarten kennen wir nur etwa 300, die Krankheiten beim Menschen verursachen – bis jetzt. Es steckt ein enormes Potenzial an Innovationskraft und Differenzierungsfähigkeit in Lebewesen, die es schon seit einer Milliarde Jahren gibt.«

Torrence Irvin war 44 Jahre alt, als sein Pilzproblem begann. Der große, kräftige Mann, der in der Highschool und im College ein guter Sportler gewesen war, lebt in Patterson, einer ruhigen Stadt im kalifornischen Central Valley. Etwa zwei Jahre zuvor hatte er ein Haus in einer Neubausiedlung gekauft, um dort mit seiner Frau Rhonda und seinen beiden Töchtern zu leben. Er arbeitete als Lagerverwalter für ein Einzelhandelsunternehmen und engagierte sich in seiner Freizeit als Stadionsprecher bei Football-Spielen der örtlichen Jugend.

Im September 2018 fühlte sich Irvin krank – scheinbar eine Erkältung, die nicht wieder wegging. Er besorgte sich ein übliches Mittel zur Behandlung der Symptome, doch im Lauf der Wochen wurde er immer schwächer und kurzatmiger. Eines Tages im Oktober brach er im Schlafzimmer zusammen. Seine Tochter fand ihn, und seine Frau rief sofort einen Krankenwagen.

Die Ärzte vermuteten eine Lungenentzündung. Sie entließen Irvin mit Antibiotika und dem Rat, weiter rezeptfreie Medikamente zu nehmen. Dennoch ging es ihm schlechter, und er konnte keine Nahrung mehr bei sich behalten. Er konsultierte andere Ärzte, aber es half nichts. Zur Kurzatmigkeit kam Nachtschweiß, er nahm 55 Kilogramm ab und wog am Ende nur noch 70. Endlich brachte eine weitere Untersuchung die Diagnose: Kokzidioidomykose – eine Pilzinfektion, die in den USA als Talfieber (valley fever) bekannt ist. »Ich hatte vorher noch nie etwas davon gehört«, erzählt Irvin.

Der Patient wurde in das 150 Kilometer entfernte Davis an die dortige University of California überwiesen, die sich auf die Behandlung von Talfieber spezialisiert hat. Die Krankheit tritt hauptsächlich in Trockengebieten der US-Staaten Kalifornien, Arizona, New Mexiko, Nevada und Texas sowie von Mittel- und Südamerika auf. Die Erreger, Coccidioides immitis und Coccidioides posadasii, infizieren hier jedes Jahr etwa 150 000 Menschen. In anderen Regionen kennt man sie dagegen kaum. »Den Krankheitserreger gibt es nicht überall. Man steckt sich damit nicht in unseren dicht besiedelten Großstädten wie Boston, New York oder Washington an«, erklärt der Arzt George Thompson, der Irvin in Davis behandelte. »Deshalb halten selbst Ärzte die Kokzidioidomykose für irgendeine exotische Krankheit. Doch in den Endemiegebieten ist sie sehr häufig.«

Ähnlich wie Sporothrix ist Coccidioides ein dimorpher Pilz, das heißt, er tritt in zwei umweltabhängigen Formen auf. Im kühlen Boden wächst er als Myzel, dessen zarte Fragmente leicht zerfallen und dann mit dem Wind über Hunderte von Kilometern verstreut werden können. Irgendwann nachdem Irvin ins Central Valley gezogen war, muss er solche Partikel eingeatmet haben. Auf Grund der höheren Temperatur im Körper war der Pilz in das parasitäre Stadium übergegangen und hatte sich dabei in zahlreiche sporengefüllte Gebilde umgewandelt, so genannte Sphärulen. Diese Sporen verteilten sich mit dem Blutstrom und drangen in Irvins Schädelknochen und Wirbelsäule ein. Als Abwehrmaßnahme vernarbte seine Lunge und wurde dadurch unelastisch.

Als Thompson Irvins Behandlung sechs Monate nach dessen ersten Zusammenbruch übernahm, atmete der Patient lediglich mit 25 Prozent seiner ursprünglichen Lungenkapazität. Es war lebensbedrohlich. Dennoch hatte Irvin Glück im Unglück: In etwa einem von 100 Fällen bildet der Pilz gefährliche Wucherungen auch in anderen Organen sowie in den Hirnhäuten.

Irvin hatte bereits sämtliche zur Behandlung von Pilzinfektionen zugelassenen Medikamente erhalten. Es gibt bloß fünf Klassen von Antimykotika — wenig im Vergleich zu den mehr als 20 Klassen von Antibiotika gegen bakterielle Infektionen. Weil Pilze im Gegensatz zu Bakterien auf zellulärer Ebene Menschen so sehr ähneln, stellt es eine große Herausforderung dar, Medikamente zu entwickeln, die Pilze abtöten, ohne dem menschlichen Körper schwer zu schaden.

Seit Mitte des letzten Jahrhunderts kam lediglich etwa alle 20 Jahre eine neue Klasse von Antimykotika auf den Markt: in den 1950er Jahren die Polyene mit Amphotericin B, in den 1980er Jahren die Azole und 2001 die Echinocandine. Des Weiteren gibt es verschiedene Antimykotika für Haut- und Nagelpilz wie Terbinafin oder den Wirkstoff Flucytosin, der meist zusammen mit anderen Antimykotika verabreicht wird.

Bei Irvin half keines richtig. »Ich war nur noch Haut und Knochen«, erinnert er sich. »Mein Vater kam zu Besuch und saß da mit Tränen in den Augen. Meine Kinder wollten mich gar nicht sehen.«

In einem letzten verzweifelten Versuch besorgte Thompsons Team ein experimentelles Antimykotikum namens Olorofim. Es wird in Großbritannien hergestellt, ist aber noch nicht zugelassen. Irvin konnte jedoch an einer klinischen Studie für Patienten teilnehmen, bei denen alle anderen Antimykotika versagt hatten. Kurz nach Beginn der Behandlung ging es mit ihm bergauf. Sein Gesicht wurde voller. Er kam wieder auf die Beine und konnte sich mit einer Gehhilfe selbstständig fortbewegen. Nach einigen Wochen wurde er aus der Klinik nach Hause entlassen.

Das Talfieber tritt heute achtmal häufiger auf als noch vor 20 Jahren. In der Zwischenzeit zogen viele Menschen in den Südwesten und an die Westküste der USA, zahlreiche Häuser wurden gebaut, es gab mehr Erdarbeiten, und auf Grund der Klimakrise wurde es heißer und trockener. »Coccidioides fühlt sich vor allem in feuchtem Boden wohl. Er bildet dann keine Sporen und ist daher nicht besonders ansteckend«, erklärt Thompson. »In Trockenphasen produziert er aber zahlreiche Sporen. Und im letzten Jahrzehnt war es bei uns verdammt trocken.«

Das Talfieber breitet sich aus

Da sich das Talfieber ursprünglich auf Wüstenregionen beschränkte, gingen Wissenschaftler davon aus, dass dies auf Dauer so bleiben würde. Dem ist aber nicht so. Im Jahr 2010 erkrankten 1500 Kilometer weiter nördlich im östlichen Teil des US-Bundesstaats Washington drei Menschen an Kokzidioidomykose: ein zwölfjähriger Junge, der in einer Schlucht gespielt und dort vermutlich Pilzsporen eingeatmet hatte, ein 15-Jähriger, der von einem Quad gefallen war und sich über offene Wunden infizierte, sowie ein 58-jähriger Bauarbeiter, bei dem die Pilzinfektion sogar das Gehirn erreichte. 2019 veröffentlichte Forschungsarbeiten zeigen, dass solche Fälle nun wohl häufiger auftreten werden.

Morgan Gorris, Geowissenschaftlerin an der University of California in Irvine, hat anhand von Klimaszenarien errechnet, welcher Anteil der USA bis zum Ende dieses Jahrhunderts zum geeigneten Lebensraum für Coccidioides avancieren könnte. Im Szenario mit dem höchsten Temperaturanstieg reicht das Gebiet mit für den Erreger günstigen Bedingungen – eine Jahresmitteltemperatur von 10,7 Grad Celsius sowie ein Jahresniederschlag von weniger als 600 Millimetern – bis zur kanadischen Grenze und umfasst den größten Teil des Westens der Vereinigten Staaten.

Irvin hat sich in den letzten zwei Jahren allmählich von seiner Infektion erholt. Er nimmt noch immer sechs Tabletten Olorofim täglich und wird dies wohl auf unbestimmte Zeit weiter tun müssen. Er hat wieder zugenommen und ist kräftiger geworden, dennoch wurde er wegen seiner dauerhaft geschädigten Lunge frühverrentet. »Allmählich gewöhne ich mich daran«, sagt er. »Schließlich werde ich den Rest meines Lebens damit umgehen müssen.«

Sporothrix fand neue Übertragungswege. Coccidioides profitiert vom Zuwachs seines Verbreitungsgebiets. Und Candida auris half das Chaos der Corona-Pandemie. Dieser Pilz ist ein extrem übler Bursche. Er verhält sich nicht wie andere pathogene Hefen, die lange harmlos im menschlichen Darm bleiben und erst dann im Blut oder auf den Schleimhäuten auftauchen, wenn das Immunsystem aus dem Gleichgewicht gerät. Irgendwann in der ersten Dekade dieses Jahrhunderts erlangte Candida auris die Fähigkeit, direkt von Mensch zu Mensch überzugehen. Der Pilz passte sich an Metall und Kunststoffe, aber auch an die rauen Oberflächen von Textilien und Papier an. Als im Zuge der ersten Covid-19-Welle Einwegmasken und -schutzkittel knapp wurden, war das Krankenhauspersonal gezwungen, diese wiederzuverwenden, statt sie nach jedem einzelnen Patienten auszutauschen. C. auris nutzte seine Chance.

Nach der Lektüre der ersten Coronafallberichte wurde der indischen Ärztin und Mikrobiologin Anuradha Chowdhary von der Universität Delhi klar, dass Covid-19 in gleichem Maß eine Atemwegserkrankung wie eine entzündliche Krankheit ist. Üblicherweise werden überschießende Entzündungsreaktionen mit Steroiden behandelt. Auf Grund der dadurch abgeschwächten Immunreaktion steigt jedoch das Risiko einer Pilzinfektion. C. auris tauchte als potenziell tödlicher und zudem recht widerstandsfähiger Keim bereits in Krankenhäusern in 40 Ländern auf allen Kontinenten außer der Antarktis auf (siehe »Ein resistenter Killer«). Wenn das Klinikpersonal den Erreger unwissentlich auf wiederverwendeter Schutzkleidung durch die Stationen trägt, muss es zu schweren Ausbrüchen kommen. »Ich dachte: Die Intensivstationen werden so überfüllt sein, dass jede Infektionskontrolle hoffnungslos bleibt«, sagt Chowdhary. »Das wird verheerend.«

Schon zu Beginn der Pandemie 2020 veröffentlichte sie eine entsprechende Warnung an ihre Kollegen. Wenige Monate später schrieb sie den nächsten Artikel: Auf einer Intensivstation in Neu-Delhi hatte es einen Ausbruch von C. auris gegeben. Sechs von zehn Covid-19-Patienten, die sich mit dem Pilz infiziert hatten, waren gestorben. Inzwischen warnte die indische Regierung die Bevölkerung vor der Ausbreitung von Pilzinfektionen im Zusammenhang mit der Corona-Pandemie.

In den USA wurden mehrere Hundert derartiger Fälle in Krankenhäusern und Pflegeeinrichtungen gemeldet. Ein Hospital in Florida verzeichnete allein 35 betroffene Patienten. Für Kliniken, die nur wenige Fälle registriert hatten, gingen die CDC von in Wirklichkeit viel höheren Fallzahlen aus, weil Routinetests auf Pilzinfektionen wegen der Überlastung des Klinikpersonals durch Covid-19 aufgegeben wurden.

Damit nicht genug. Ärzte, die sich mit Pilzen auskennen, treibt eine noch größere Sorge um: die Ausbreitung eines weiteren Erregers, dem Sars-CoV-2 ebenfalls zum Vorteil gereichen könnte: Aspergillus fumigatus.

In freier Natur wirkt der Schimmelpilz als Recycling- Dienstleister. Er zersetzt tote Pflanzenteile und bewahrt die Welt davor, in abgestorbener Vegetation zu versinken. In der Medizin sind Pilze der Gattung Aspergillus jedoch ebenfalls als Erreger opportunistischer Infektionen gefürchtet. Diese entstehen, sobald ein geschwächter menschlicher Körper die Pilzsporen nicht mehr loswerden kann. Bei Schwerkranken erreicht die Sterblichkeit bei einer invasiven Lungenaspergillose nahezu 100 Prozent.

Während der H1N1-Influenza-Pandemie 2009 fanden Aspergillen neue Opfer: In den Niederlanden wurden Influenzapatienten mit Atemversagen und Schock ins Krankenhaus eingeliefert. Sie starben binnen weniger Tage. Bis 2018 trat die invasive Lungenaspergillose bei einem von drei kritisch erkrankten Influenzapatienten auf und tötete bis zu zwei Drittel von ihnen.

Dann kam Sars-CoV-2. Das Virus greift die Lunge auf ähnliche Weise an wie der Influenzaerreger. Überwachungsnetzwerke von Infektiologen und Mykologen aus China, Frankreich, Belgien, Deutschland, den Niederlanden, Österreich, Irland, Italien und dem Iran meldeten Aspergillose-Fälle bei Covid-19-Patienten. Bei allem Respekt für Candida auris – Aspergillus ist gefährlicher. C. auris lauert in Krankenhäusern, Aspergillus überall. Es ist unmöglich, die Sporen aus der Umwelt zu entfernen oder sie nicht einzuatmen.

Es gibt nur wenige Antimykotika – und die wirken zunehmend schlechter

Pathogene Pilze zu bekämpfen, ist auch deshalb so schwierig, weil sie sich gut gegen Wirkstoffe zur Wehr setzen. Die Situation ähnelt dem Problem der antibiotikaresistenten Bakterien. Medikamentenentwickler versuchen immer wieder, den evolutionären Ausweichmanövern zuvorzukommen, mit denen sich Bakterien vor Antibiotika schützen. Bei den Pilzen sieht es sogar noch schlimmer aus. Sie werden ebenfalls unempfindlich gegen Substanzen zu ihrer Eindämmung – es gibt aber eine viel geringere Auswahl an Antimykotika, da man die Bedrohung erst spät erkannte.

Torrence Irvin wurde in die Olorofim-Studie aufgenommen, weil keines der zugelassenen Medikamente gegen sein Talfieber half. Candida auris zeigt bereits Resistenzen gegen Substanzen aus allen drei großen Antimykotika-Klassen. Viele Aspergillus-Stämme sind inzwischen unempfindlich gegen Azolwirkstoffe, weil sie ihnen ständig ausgesetzt sind. Azole verwendet man überall auf der Welt – nicht nur in der Landwirtschaft zur Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten, sondern auch zur Schimmelprophylaxe in Farben, Kunststoffen und Baumaterialien.

Neue Wirkstoffe sind somit dringend nötig, unter anderem weil viele der zugelassenen Substanzen – die mitunter über viele Monate, wenn nicht Jahre eingenommen werden müssen – toxisch wirken. Doch die beste Strategie gegen schwere Mykosen wäre Prävention. Allerdings gibt es bislang keinen einzigen Impfstoff gegen Pilzerkrankungen.

Dass das Talfieber nicht noch häufiger auftritt – immerhin leben zehn Prozent der US-Bevölkerung in einem Endemiegebiet –, beruht auf der lebenslangen Immunität, den man nach einer Infektion gegen den Erreger erwirbt. Damit sollte die Entwicklung eines Impfstoffs möglich sein, und seit den 1940er Jahren haben Forscher das auch immer wieder versucht. Ein Vakzinprototyp aus abgetöteten, mit Sporen gefüllten Pilzsphärulen von Coccidioides schützte Mäuse hervorragend, scheiterte dann aber kläglich bei einer klinischen Studie in den 1980er Jahren. »Wir haben das Projekt damals mit minimalem Budget durchgezogen, und jeder hoffte inständig auf einen Erfolg«, erinnert sich John Galgiani, der vor 40 Jahren daran beteiligt war und heute als Direktor des Valley Fever Center for Excellence an der University of Arizona in Tucson arbeitet.

Anfällig für das Talfieber sind vor allem Hunde, die ja die ganze Zeit auf dem Boden herumschnüffeln. In einigen Bezirken von Arizona erkranken jährlich etwa zehn Prozent der Vierbeiner, und das Risiko für eine schwere Lungenentzündung liegt bei ihnen sogar höher als beim Menschen. Sie leiden schrecklich, und die Behandlung ist langwierig und teuer. Doch diese Anfälligkeit macht sie – neben den niedrigeren Zulassungsstandards für Veterinärmedikamente – zu einem geeigneten Modellsystem für die Prüfung möglicher Impfstoffe.

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Unser Online-Dossier zum Thema finden Sie unter spektrum.de/t/pilze

Galgiani und seine Gruppe in Tucson arbeiten inzwischen an einem neuen Vakzin, unterstützt von Spenden hunderter Hundehalter sowie staatlichen und privatwirtschaftlichen Fördermitteln. Statt eines Totimpfstoffs setzen die Forscher auf lebende Pilzzellen, denen ein für die Fortpflanzung essenzielles Gen namens CPS1 (Carbamoylphosphat-Synthetase I) fehlt. Damit können sich die verimpften Pilzzellen nicht im Körper ausbreiten. Das Gen hatte der Pflanzenpathologe Marc Orbach von der University of Arizona 2016 bei Coccidioides identifiziert. Nachdem er und sein Team eine CPS1-Mangelmutante des Pilzes erzeugt hatten, impften sie und Galgianis Arbeitsgruppe damit Labormäuse eines Stamms, der für die Pilzinfektion besonders empfänglich ist. Die Impfung erzeugte eine starke Immunreaktion und aktivierte vor allem T-Helferzellen vom Typ 1, die eine dauerhafte Immunität aufbauen. Die Mäuse überlebten sechs Monate lang und zeigten keinerlei Talfiebersymptome, obwohl das Team sie wiederholt mit vermehrungsfähigen Coccidioides-Pilzen infizierte. Bei Sektionen am Ende des Beobachtungszeitraums fanden die Wissenschaftler praktisch keine Pilzzellen in den Lungen der Versuchstiere. Dieser lang anhaltende Infektionsschutz macht die Mangelmutante zum besten Kandidaten für einen Impfstoff seit Galgianis ersten Arbeiten in den 1980er Jahren. Ein für Hunde entwickeltes Vakzin für den Menschen anzupassen, ist allerdings kein leichtes Unterfangen.

»Wir müssen das Flugzeug fliegen, während wir es noch bauen«

Die Zulassung für Tierimpfstoffe fällt in den Vereinigten Staaten unter die Zuständigkeit des US-amerikanischen Landwirtschaftsministeriums; eine Anwendung beim Menschen müsste hingegen die Food and Drug Administration (FDA) genehmigen. Die Aufsichtsbehörde würde klinische Studien verlangen, die sich wahrscheinlich über Jahre erstrecken und Tausende von Teilnehmern erfordern – statt der kleinen Anzahl von Tieren, an denen der Impfstoff für Hunde geprüft wurde. Anders als der erste

Impfstoffkandidat aus den 1980er Jahren enthält das neue Vakzin lebende Zellen. Und da es keine zugelassenen Impfstoffe gegen Pilzerkrankungen gibt, existiert bisher kein klar definierter Begutachtungsprozess, dem die Entwickler und die Behörde folgen könnten. »Wir müssten sozusagen das Flugzeug fliegen, während wir es noch bauen«, sagt Galgiani. Er schätzt, dass die Entwicklung eines Talfieberimpfstoffs für Menschen fünf bis sieben Jahre dauern könnte bei Gesamtkosten von etwa 150 Millionen US-Dollar – angesichts unsicherer Gewinnerwartungen eine erhebliche Investition.

Doch ein erfolgreicher Impfstoff verspricht großen medizinischen Nutzen, denn er schützte nicht nur die ansässige Bevölkerung des amerikanischen Südwestens, sondern auch sonnenhungrige Amerikaner, die Jahr für Jahr dem nördlichen Winter entfliehen. Einer Schätzung zufolge könnte ein Talfieberimpfstoff dem Gesundheitssystem jährlich Kosten in Höhe von 1,5 Milliarden US-Dollar einsparen. »Vor zehn Jahren habe ich nicht geglaubt, dass es je einen Impfstoff geben würde«, erklärt Galgiani. »Inzwischen bin ich zuversichtlich.«

Die Entwicklung eines solchen Pilzimpfstoffs für Menschen könnte den Weg für weitere Mykosevakzine ebnen. Etablierte Impfstoffe sollten uns davor bewahren, uns ständig vor möglichen Attacken aus dem Reich der Pilze in Acht nehmen zu müssen. Wir könnten angstfrei und sicher mit und neben ihnen leben.

Bis dahin werden allerdings noch Jahre vergehen, während die Pilze ihre Strategien weiterentwickeln, indem sie sich an neue Habitate anpassen und Gelegenheiten wie die Coronakrise bei der Suche nach neuen Opfern nutzen. Tom Chiller bleibt auf der Hut. »Seit etwa fünf Jahren sieht es so aus, als würde sich die Welt der Pilze in nie zuvor geahnter Weise verändern«, erläutert er. »Wie sollen wir da mithalten? Wie können wir auf neue Entwicklungen rechtzeitig reagieren? Wir untersuchen solche Ausbrüche von Pilzinfektionen nicht aus rein akademischem Interesse, sondern weil sie uns zeigen, was wir in Zukunft zu erwarten haben. Wir müssen auf weitere Überraschungen gefasst sein.«

QUELLEN

Chong, W. H., Neu, K. P.: Incidence, diagnosis, and outcomes of COVID-19-associated pulmonary aspergillosis (CAPA): A systematic review. Journal of Hospital Infection 113, 2021

Chowdhary, A., Sharma, A.: The lurking scourge of multidrug resistant Candida auris in times of Covid-19 pandemic. Journal of Global Antimicrobial Resistance 22, 2020

Du, H. et al.: Candida auris: Epidemiology, biology, antifungal resistance, and virulence. PLOS Pathogens 16, 2020

Gorris, M. E. et al.: Expansion of coccidioidomycosis endemic regions in the United States in response to climate change. GeoHealth 3, 2018

Lockhart, S. R. et al.: Endemic and other dimorphic mycoses in the Americas. Journal of Fungi 7, 2021

Rossow, J. A. et al.: A one health approach to combatting Sporothrix brasiliensis: Narrative review of an emerging zoonotic fungal pathogen in South America. Journal of Fungi 6, 2020