2.1 Die Pflanzenumwelt als Lebensraum für menschliche Krankheitserreger

Landwirtschaftliche Pflanzen können zu einer Quelle menschlicher Krankheitserreger werden, vor allem von denjenigen, die zu der Gruppe von Shiga-Toxin produzierenden Escherichia coli (STEC) Stämmen gehören. Die Bedrohung durch menschliche Krankheitserreger in frischen Verbrauchsprodukten pflanzlichen Ursprungs wurde anlässlich des Ausbruchs deutlich, offensichtlich der durch E. coli O104:H4 in Deutschland und Frankreich im Jahr 2011 verursacht wurde, wo fast 4.000 Personen infiziert wurden, was zu 54 Toten und mehr als 900 Fällen mit hämolytisch-urämischem Syndrom führte. Der wahrscheinlichste Übertragungsweg des Erregers zu den Verbrauchsmaterialien waren Bockshornkleesamen, die von Ägypten nach Rotterdam in den Niederlanden transportiert wurden; etwa 17 Monate vor Auftreten der ersten Krankheitssymptome in Hamburg und Umgebung. Obwohl das Pathogen weder in Fenugreek-Sprossen gefunden wurde, noch in den Samen selbst, ist es eine epidemiologische Tatsache, dass der Krankheitserreger den Samen über einen relativ langen Zeitraum zugeordnet werden kann.

Dadurch kamen Fragen auf, wie ein menschlicher Krankheitserreger als entwicklungsfähige Einheit in einer feindlichen Umgebung über einen so langen Zeitraum bestehen bleiben kann und warum ähnliche Beobachtungen nicht schon zuvor gemacht worden waren. Muss diese durch ein für den Menschen pathogenes Bakterium als das erste Auftreten eines Krankheitsausbruch in Betracht gezogen werden, die sich an die Pflanzenumgebung angepasst hat? Um diese Frage zu klären, musste die Art des E.coli-Erregers ermittelt werden, dessen pathogene Form nur atypischer Weise in Europa und in den USA auftritt. Dieser E. coli O104: H4-Stamm war ein enteroaggregativer Stamm, der, im Gegensatz zu anderen typischen E. coli O-Typ-Stämme, nicht Tiere als Hauptreservoir, sondern nur Menschen benutzt. Ausbrüche, die durch diese Art von Erreger verursacht werden, sind selten in den westlichen Gesellschaften, während die durch E. coli O157:H7 verursachten Infektionen häufiger sind. Dies zeigt, dass bestimmte Merkmale in diesen menschlichen Krankheitserreger bereits vorhanden sind und sich ihre Lebenszeit in der Pflanzenumgebung erstreckt. Die Frage ist, ob diese Funktionen auf bestimmte Teilmengen von menschlichen Pathogenen intrinsische waren oder erst wurden vor Kurzem gewonnen wurden, zum Beispiel über einen horizontalen Gentransfer. Der Stamm, der den Ausbruch im Hamburger Raum verursacht hat, muss als hoch virulenter Erreger betrachtet werden; und er muss seine Virulenz und Antibiotika-Resistenzeigenschaften über einen horizontalen Gentransfer wie eine Übertragung (Phageninfektion) oder Konjugation erworben haben (Plasmid-Transfer). Der Erwerb neuer Virulenzmerkmale ist ein Aspekt in der Entwicklung eines neuen Erregers, aber der Selektionsdruck ist ein anderer, und der Ausbruchsstamm muss seine erhöhte Virulenz Seite an Seite mit dem Menschen entwickelt haben, einhergehend mit einer Verbesserung seiner ökologischen Kompetenz in Pflanzen. Eine Gefahr dieser Entwicklung ist die Entstehung neuer Arten von hoch virulenten menschlichen bakteriellen Pathogenen, die in dem Leben des Menschen voll angepasst sind, vielleicht innerhalb landwirtschaftlich genutzter Pflanzen.