Tödliche Pilze, giftige Gezeiten und Waldbrandrauch

Seit von Pilzen befallene Zombies die Apokalypse auslösten, ist Justin Remais sehr gefragt.

Die ersten Anrufe kamen im Januar 2023, als ein Großteil der USA von der HBO-Erfolgsserie „The Last of Us“ besessen war, der Geschichte eines schrecklichen Pilzes, der die Gehirne seiner menschlichen Wirte übernimmt und sie in Tötungsmaschinen verwandelt. In der Show passt sich Cordyceps, ein parasitärer Pilz, der in Wirklichkeit auf Insekten beschränkt ist, an einen sich erwärmenden Planeten an und fühlt sich bei Menschen wohl, mit erschreckenden und tragischen Folgen für unsere Spezies.

„Könnte das wirklich passieren?“ Reporter fragten Dr. Remais, einen Berkeley Public Health-Professor und weltweiten Experten für die Auswirkungen des Klimawandels auf Infektionskrankheiten.

"NEIN. „Unwahrscheinlich“, würde er sagen.

Aber die beunruhigende Wahrheit, die Remais kennt, ist diese: Bestimmte Pilzpathogene sind tatsächlich klimaempfindlich. Und mit der Zunahme der Resistenzen gegen Pilzmedikamente und der sich erwärmenden Welt hat ihre Bedeutung für die öffentliche Gesundheit zugenommen.

„In der Show hat der Klimawandel zur Entstehung eines neuen Pilzpathogens geführt, der den Globus erfasst“, sagte Remais. „In der realen Welt treten Pilzerreger tatsächlich immer häufiger auf und sind resistenter gegen Behandlungen, und wir fangen gerade erst an zu verstehen, wie der Klimawandel zu diesen Veränderungen beiträgt.“

Als Vorsitzender der BPH-Abteilung für Umweltgesundheitswissenschaften – laut US News & World Report neu auf Platz 6 des Landes – leitet Remais eine Fakultät, die sich an vielen Fronten mit den gesundheitlichen Auswirkungen des Klimawandels befasst: der Ausbreitung schädlicher Pilze; die Anfälligkeit gefährdeter Bevölkerungsgruppen gegenüber Waldbrandrauch; der Einfluss von Hitze auf die Luftverschmutzung; und die Folgen extremer Hitze für Landarbeiter, die Pestiziden ausgesetzt sind.

In einem nahegelegenen Gebäude leitet Rachel Morello-Frosch, Professorin für Umweltgesundheitswissenschaften und Community Health Sciences, das Sustainability/Health Equity (SHE) Lab. Seit 2019 ist das SHE Lab Mitleiter des Toxic Tides-Projekts, einer multiinstitutionellen Zusammenarbeit, deren Ziel es ist, die Gesundheitsrisiken von Küsten- und Binnenüberschwemmungen kontaminierter Standorte in benachteiligten Gemeinden räumlich zu analysieren und zu kommunizieren, um Informationen über Landnutzung und Katastrophen zu erhalten Planungsbemühungen.

„Die Komponente der Umweltgerechtigkeit fehlt in den Diskussionen um den Anstieg des Meeresspiegels oft, sollte aber bei der Planung von Klimaschutzmaßnahmen auf allen Ebenen von zentraler Bedeutung sein“, sagte Dr. Morello-Frosch.

Die Klimaschutzarbeit von Berkeley Public Health zeichnet sich durch eine starke Komponente der Umweltgerechtigkeit aus und ist bestrebt, die gesundheitlichen Risiken zu ermitteln, die der Klimawandel mit sich bringt, Gemeinden bei der Entwicklung von Widerstandsfähigkeit zu unterstützen und politischen Entscheidungsträgern Lösungen zur Schadensminderung anzubieten.

„Die Erforschung pathogener Pilze in Kalifornien war nicht Teil meiner Forschungspläne“, sagte Remais, der sich viele Jahre lang mit weltweit vernachlässigten Krankheitserregern und den Krankheiten befasst, die sie in den ärmsten und am stärksten gefährdeten Bevölkerungsgruppen der Welt verursachen. „Aber uns wurde zunehmend bewusst, dass es direkt vor unserer eigenen Haustür vernachlässigte Umweltpathogene gab. Wir sahen, wie sie sich außerhalb ihres historischen Verbreitungsgebiets bewegten, und wir sahen Anzeichen einer schnell wachsenden Bedrohung für die öffentliche Gesundheit.“

Jedes Jahr erkranken mehr als eine Milliarde Menschen an Pilzinfektionen, an denen weltweit schätzungsweise 1,6 Millionen Menschen sterben. In den USA sind Millionen von Menschen mit pathogenen Pilzen infiziert, was jedes Jahr zu wirtschaftlichen Verlusten in Höhe von schätzungsweise 7,2 Milliarden US-Dollar führt.

Forscher wissen, dass Pilzkrankheiten auf Wetter- und Klimaveränderungen reagieren. Einige Pilzerreger infizieren Menschen bei Naturkatastrophen wie Überschwemmungen und Wirbelstürmen und dringen oft durch offene Wunden ein. Andere – wie Histoplasma und Aspergillus – leben in der Umwelt und infizieren Menschen, wenn sie Pilzsporen einatmen oder mit Pilzfilamenten, sogenannten Hyphen, in Kontakt kommen. Das Klima beeinflusst, wo und wie schnell diese Krankheitserreger wachsen und sich ausbreiten.

Ein typisches Beispiel hierfür ist das Talfieber – oder Kokzidioidomykose. Die Krankheit wird durch das Einatmen von Sporen von Coccidioides übertragen, einem pathogenen Pilz, der im Boden wächst. Bei heißem und trockenem Wetter entwickelt der Pilz Sporen, die in die Luft gelangen können. Menschen, die eng mit dem Boden arbeiten – etwa Land- und Bauarbeiter – sind in der Regel am stärksten gefährdet. Bei einer Infektion können sie unter anderem Husten, Fieber, Kurzatmigkeit, Kopfschmerzen, Nachtschweiß und Gelenkschmerzen verspüren. Obwohl sich die meisten Fälle innerhalb weniger Wochen bis Monate von selbst bessern, entwickeln etwa 5 bis 10 % der Betroffenen eine schwere oder langfristige Erkrankung, insbesondere wenn sich der Erreger von der Lunge auf andere Körperteile ausbreitet, z als das Gehirn.

Bis vor Kurzem war das Valley-Fieber auf die trockenen Wüsten im Südwesten der USA beschränkt. Aber das sich erwärmende Klima hat es dem Pilz Coccidioides ermöglicht, in einem größeren Gebiet zu überleben, insbesondere in Kalifornien, wo er nach Norden und in Richtung Küste wandert.

„Kalifornien hat von 2014 bis heute einen dramatischen Anstieg des Valley-Fiebers um über 800 % erlebt“, sagte Jennifer Head – eine ehemalige wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung für Umweltgesundheitswissenschaften. Head, der kürzlich zum Assistenzprofessor für Epidemiologie an der University of Michigan ernannt wurde, untersucht die Ausbreitung der Krankheit. In einer im Jahr 2022 veröffentlichten Studie stellte Dr. Head fest, dass Zyklen mehrjähriger Dürre, gefolgt von einem nassen Winter, die Übertragung des Coccidioides-Pilzes verstärkten. In feuchteren Küstenbezirken reagierte die Krankheit sehr empfindlich auf Temperaturschwankungen, und die jüngsten wärmeren Sommer haben dazu geführt, dass sich die Krankheit in Gebieten von San Luis Obispo bis Monterey ausbreitete.

Head stellte auch einige signifikante Anstiege des Valley-Fiebers in stark endemischen Gebieten fest, in denen es zu besonders großen Waldbränden gekommen war. Dr. Head stellte die Hypothese auf, dass Brände die Vegetation dezimieren können, wodurch der Boden anfälliger für Winderosion wird.

Das Team, das mit dem kalifornischen Gesundheitsministerium zusammenarbeitete, stellte außerdem fest, dass die Pilzsporen eher in Unterständen zu finden sind, in denen sich Nagetiere aktiv aufhalten, als in Oberflächenböden oder Höhlen, in denen keine Nagetiere vorkommen. „Es ist bekannt, dass Coccidioides kleine Säugetiere infiziert“, sagte Dr. Head. „Möglicherweise nutzt der Pilz die Kadaver seiner tierischen Wirte oder von ihnen abgeworfene Materialien wie Haare oder Haut als Nährstoffe, um sein Wachstum zu unterstützen.“

„Je mehr wir darüber erfahren, wo und wie dieser Krankheitserreger im Boden lebt, desto besser können wir die Krankheit verhindern, die er bei ansonsten gesunden Menschen verursachen kann“, fügte sie hinzu. Dr. Head entwickelt derzeit statistische Modelle, die Überwachungsdaten verwenden, um die Krankheit zu prognostizieren, während der Klimawandel im Staat Einzug hält.

„In Kalifornien wird es wärmer“, sagte sie. „Wie viel Valley-Fieber werden wir haben?“ Dr. Head ist auch besorgt darüber, dass das Valley-Fieber außerhalb Kaliforniens zunimmt, auch in Staaten, in denen in der Vergangenheit nicht viele Fälle gemeldet wurden, wie etwa Utah, Texas und New Mexico, wo es erste Hinweise darauf gibt, dass sich die Krankheit möglicherweise schneller ausbreitet.

Remais, der Hauptforscher bei Heads Projekten, sagte, das Forschungsziel bestehe darin, herauszufinden, wie Umweltveränderungen zu Verschiebungen bei Pilzkrankheiten führen, damit Staatsbeamte die notwendigen Vorbereitungen treffen können, um die Auswirkungen abzuschwächen.

„Das Risiko von Pilzkrankheiten steigt und der Klimawandel spielt möglicherweise eine Rolle, aber wir brauchen verbesserte Daten und neue Analyseansätze, um vorherzusagen, wie sich der Klimawandel in den kommenden Jahren auf diese Krankheiten auswirken wird“, sagte Remais.

„Dann müssen wir auf diese zukünftigen Risiken reagieren, indem wir das Bewusstsein von Ärzten und Patienten schärfen und sicherstellen, dass Schutzmaßnahmen denjenigen zur Verfügung stehen, die am stärksten von den Auswirkungen des Klimawandels betroffen sind.“

Zu diesem Zweck wird Remais ein neues, mit 3,9 Millionen US-Dollar finanziertes NIH-Projekt leiten, um die erste Big-Data-Studie des Landes durchzuführen und zu untersuchen, wie der Klimawandel zur Entstehung von Valley-Fieber, Histoplasmose, Aspergillose, Kryptokokkose und anderen Pilzkrankheiten beiträgt. Das Projekt wird einen riesigen, anonymisierten Datensatz elektronischer Gesundheitsakten nutzen, der mehr als 96 Millionen Patienten umfasst, um zu untersuchen, wo Pilzkrankheiten auftreten, und um Faktoren zu identifizieren, die zu Unterschieden in der Inzidenz und Schwere von Pilzkrankheiten in gefährdeten Bevölkerungsgruppen führen. Die Forscher wollen verstehen, warum genau sozial und wirtschaftlich benachteiligte Bevölkerungsgruppen einem höheren Risiko ausgesetzt sind. Durch die Identifizierung der zugrunde liegenden Faktoren, die diese Ungleichheiten verursachen, planen sie die Entwicklung gemeinschaftlicher Investitionsmaßnahmen, die die Anpassung an Klimaextreme unterstützen könnten.

„Die Analyse dieses bemerkenswerten, umfangreichen Gesundheitsdatensatzes und seine Integration mit sozioökonomischen und klimatischen Informationen wird uns helfen zu verstehen, wie und warum sich das Risiko von Pilzkrankheiten verändert hat, Gebiete zu identifizieren, in denen ein besonders hohes Risiko für die Entstehung oder Intensivierung von Pilzkrankheiten besteht, und Ärzten zu helfen.“ um zukünftige Infektionen besser vorherzusagen, zu erkennen und zu verhindern“, sagte Remais.

Wenn nicht mehr getan wird, um den Klimawandel zu verlangsamen, können die Kalifornier bis zum Jahr 2100 mit einem Anstieg des Meeresspiegels um mehr als drei Fuß rechnen. Diese Überschwemmungen an der Küste könnten die Lagerstätten für gefährliche Abfälle, Ölraffinerien, Kläranlagen und andere Industrieanlagen des Staates überfordern und Sturzfluten auslösen giftiges Wasser.

Dr. Morello-Frosch untersucht seit langem die ernsthafte Bedrohung, die giftige Chemikalien wie Pestizide, Kunststoffe und Metalle für die öffentliche Gesundheit darstellen – insbesondere ihre Auswirkungen auf das sich entwickelnde Gehirn. Als Co-Leiterin des Toxic Tides-Projekts konzentriert sich ihre Arbeit auf die ungleiche Belastung durch chemische Verschmutzung, die der Anstieg des Meeresspiegels wahrscheinlich für Viertel mit niedrigem Einkommen und farbige Gemeinschaften mit sich bringt.

Im Mai veröffentlichte das Toxic Tides-Team einen vorläufigen Datensatz, der 425 Gefahrenstoffstandorte in Kalifornien identifizierte, die anfällig für Überschwemmungen an der Küste sind. Die Forscher erstellten außerdem ein Online-Kartierungstool, das die gefährdeten Einrichtungen visuell darstellt und Benutzern übermäßige Indikatoren für die soziale Gefährdung der Anwohner in der Nähe liefert, einschließlich der Armuts-, Arbeitslosen- und anderen sozialen Stressfaktoren.

Die meisten dieser gefährdeten Einrichtungen befinden sich in fünf Landkreisen: Alameda, Contra Costa, Los Angeles, Orange und San Mateo. In diesen Bezirken befinden sich die Einrichtungen, die anfällig für Überschwemmungen sind, viel eher in benachteiligten Vierteln als in nicht benachteiligten Vierteln, wie von der California Environmental Protection Agency geplant.

Die Forscher haben bereits festgestellt, dass insgesamt 68.000 Menschen in einem Umkreis von 0,3 Metern über dem mittleren Hochwasserniveau leben, und mehr als 125.000 Menschen im Umkreis von 0,9 Metern über dem mittleren Hochwasserniveau.

„Der Klimawandel ist da“, sagte Rachel Morello-Frosch. „Wir haben Waldbrände, Tornados, Überschwemmungen. Der Anstieg des Meeresspiegels ist ein viel langsamerer Sturm. Wenn wir sicherstellen können, dass Klimaschutz- und Anpassungsstrategien die Schwächsten schützen, dann haben wir die besten Möglichkeiten, die Gesundheit der Umwelt zu schützen.“

Das Toxic Tides Project ist eine Zusammenarbeit mit der Fielding School of Public Health der UCLA und Climate Central, einer Forschungs- und Interessenorganisation, sowie fünf Gemeindegruppen. Das SHE Lab arbeitet außerdem an einer Climate Justice Initiative, die die Auswirkungen auf die Gerechtigkeit und den potenziellen Nutzen der verschiedenen kalifornischen Gesetze zum Klimawandel bewertet, insbesondere im Hinblick auf Bemühungen zur Eindämmung von Treibhausgasen.

Die US-Umweltschutzbehörde hat kürzlich Toxic Tides finanziert, um seine Arbeit im ganzen Land auszuweiten. Die interaktive Website wird aktualisiert, um die toxischen Schwachstellen in 50 Staaten widerzuspiegeln.

Da Überschwemmungen immer häufiger zur Freisetzung giftiger Stoffe führen; Forscher haben ein neues Wort für Naturkatastrophen, die chemische Kontamination hervorrufen: Natech, die Abkürzung für „Natural Hazards Triggering Technology Disasters“.

Im ganzen Land sind Haushalte, die in der Nähe gefährlicher Abfälle und Industrieanlagen leben, überproportional einkommensschwache farbige Menschen, die mit zusätzlichen Herausforderungen wie schlechten Wohnverhältnissen, Ernährungsunsicherheit oder Vorerkrankungen konfrontiert sind, die die gesundheitlichen Auswirkungen von Schadstoffen verstärken.

Die Forscher führen eine retrospektive Analyse der Umweltgerechtigkeit durch und untersuchen die giftigen Freisetzungen im Zusammenhang mit Hurrikan Harvey, dem Küstensturm im August 2017, der Teile von Texas und Louisiana überschwemmte. Der Sturm verwüstete viele Gemeinden, darunter Teile von Houston, und tötete mehr als 100 Menschen.

„Wir untersuchen die Freisetzung giftiger Stoffe in Luft, Land oder Wasser im Zusammenhang mit dem Sturm“, sagte Morello-Frosch.

Die zunehmende Hitze in Kalifornien sowie die zunehmende Häufigkeit und Schwere von Waldbränden haben Forscher von Berkeley Public Health dazu veranlasst, die Gesundheitsrisiken einzuschätzen und nach Lösungen zu suchen. Fakultätsmitglieder – darunter Carly Hyland, Ajay Pillarisetti und David JX Gonzalez – arbeiten daran, die schwerwiegenden Herausforderungen für die öffentliche Gesundheit zu bewältigen, die durch Rauch, Umweltverschmutzung und Hitze im Bundesstaat und darüber hinaus entstehen.

Landarbeiter arbeiten oft bei extremer Hitze, mit wenig Schatten, wenigen Wasserpausen und minimalem Schutz vor Pestiziden, Waldbrandrauch und anderen Gesundheitsgefahren. Da Arbeitnehmer immer mehr gefährlich heißen Tagen ausgesetzt sind, sucht Carly Hyland nach Strategien, um sie zu schützen.

Dr. Hyland, Assistenzprofessor für kooperative Erweiterung im Bereich Umweltgesundheit, führt gemeinschaftsbasierte Forschung durch, um die Auswirkungen des Klimawandels auf Arbeitnehmer in der Landwirtschaft und im Lebensmittelsystem zu minimieren. Ihre Forschung konzentriert sich auf die Prävention kurzfristiger Gefahren wie Dehydrierung oder Hitzschlag, untersucht aber auch längerfristige Gesundheitsrisiken durch das Einatmen von Waldbrandrauch oder den Kontakt mit Agrarchemikalien.

„Für Akademiker ist es leicht, in ihren eigenen Silos zu sitzen und über Interventionen nachzudenken, von denen sie glauben, dass sie funktionieren würden“, sagte Hyland. „Aber die Realität ist, dass die Landarbeiter und Mitarbeiter der Lebensmittelsysteme die Herausforderungen besser verstehen werden, daher ist es absolut wichtig, diese Interessengruppen einzubeziehen.“

Bevor sie 2023 an die UC Berkeley kam, führte Hyland Forschungen an der Boise State University durch, wo Landarbeiter ihrer Meinung nach deutlich machten, dass sie über extreme Hitze und Waldbrandrauch besorgt seien. Gleichzeitig hörte sie jedoch von Landarbeitern, dass es oft zu heiß sei, um Schutzausrüstung wie eine Maske zu tragen.

„Aber sie mussten weiterarbeiten, sonst bekamen sie keinen Lohn“, sagte Hyland.

Hyland ist daran interessiert, persönliche Monitore zu verwenden, um die Hitzetemperatur eines Arbeiters zu messen, und Verfahren einzuführen, mit denen Arbeiter eine Pause machen, kühles Wasser trinken und zur Arbeit zurückkehren können, wenn ihr Körper wieder eine sichere Körpertemperatur hat.

„Sie gehen nach Hause und haben oft keinen Zugang zu einer Klimaanlage“, sagte sie. „Mein Ziel ist es, mit Farmbesitzern zusammenzuarbeiten und ihnen zu helfen, diese Interventionen als wichtig zu erkennen.“

„Ich würde das Argument gerne aus einer rein menschlichen Gesundheitsperspektive vorbringen, aber ein Großteil der Strategie wird darin bestehen, mit Landwirten darüber zu sprechen, wie sich diese Probleme bereits auf die landwirtschaftliche Produktivität auswirken. Mein Ziel ist die Einbindung von Landwirten und letztendlich auch auf politischer Ebene.“

Ajay Pillarisetti, Assistenzprofessor für Umweltgesundheitswissenschaften, beschäftigt sich mit dem Zusammenhang zwischen Klimawandel und Luftverschmutzung. Seit letztem Jahr arbeitet er mit PSE Healthy Energy, einer gemeinnützigen Forschungseinrichtung mit Sitz in Oakland, zusammen, um zu untersuchen, wie sich Luftverschmutzung und Hitze auf die Geburtsergebnisse auswirken, und um gezielte Lösungen zum Schutz einiger der am stärksten gefährdeten Bevölkerungsgruppen in der Bay Area zu entwickeln. Dr. Pillarisetti wird auch daran arbeiten, Gebiete und Gemeinden zu bewerten, die am stärksten durch Waldbrandrauch, andere Luftverschmutzung sowie erhöhte Hitze und Luftfeuchtigkeit gefährdet sind. Forscher werden im Contra Costa County kostengünstige Luftmessgeräte einsetzen, um über einen Zeitraum von drei Jahren lokale Unterschiede in der Exposition – und den Geburtsergebnissen – in verschiedenen Stadtteilen zu untersuchen.

In der letzten Phase des Projekts werden Forscher mit Gemeinden zusammenarbeiten, um Maßnahmen zur Minderung der Exposition zu entwickeln, die von der Sanierung von Häusern bis zum Pflanzen von Bäumen reichen.

David JX González, Assistenzprofessor für Umweltgesundheitswissenschaften, der ebenfalls 2023 der Fakultät beigetreten ist, untersucht, wie sich die Energieproduktion und klimabedingte Katastrophen wie Waldbrände auf die Gesundheit von Müttern und Säuglingen auswirken und gesundheitliche Ungleichheiten verschärfen können.

Dr. González und andere haben bereits gezeigt, dass das Leben in der Nähe von Öl- und Gasquellen mit anhaltenden Gesundheitsrisiken verbunden ist, beispielsweise einer Frühgeburt. Jetzt baut er auf dieser Arbeit auf und untersucht, ob das Leben in der Nähe dieser Brunnen ein höheres Risiko für Geburtsfehler und andere negative Schwangerschaftsausgänge birgt. Er untersucht auch, ob das Leben in der Nähe stillgelegter Brunnen gesundheitliche Risiken mit sich bringen könnte. In einer kürzlich durchgeführten Studie fanden Dr. González und Kollegen heraus, dass jeder fünfte Kalifornier im Umkreis von 1 km (0,62 Meilen) von inaktiven Brunnen lebt, was darauf hinweist, wie weitverbreitet die Belastung im Bundesstaat ist.

Dr. González, der sein Postdoktorandenstipendium im SHE Lab von Morello-Frosch absolvierte, untersucht auch die Schnittstelle zwischen Klima und bestehender Öl- und Gasinfrastruktur. In der laufenden Arbeit untersuchen er und seine Kollegen, inwieweit Waldbrände die bestehende Öl- und Gasinfrastruktur gefährden, was bei anhaltendem Klimawandel zu umweltbedingten Gesundheitsrisiken führen könnte.

Er erforscht außerdem, ob die Belastung durch den Rauch von Waldbränden das Risiko für die Gesundheit schwangerer Menschen erhöht und ob sich zuvor gemeldete gesundheitliche Ungleichheiten mit der Belastung durch Rauch verschlimmern. „Wir gehen davon aus, dass die Risiken zunehmen werden“, sagte er. „Wir wissen, dass der Rauch von Waldbränden die Luftverschmutzung verschlimmert“, sagte Dr. González. „Das ist schlimm, weil Menschen, die chronischer Luftverschmutzung ausgesetzt sind, möglicherweise anfälliger für den Rauch von Waldbränden sind.“

Auf politischer Ebene untersucht González die Faktoren wie Redlining, die zur Lage von Öl- und Gasquellen in schwarzen, lateinamerikanischen und einkommensschwachen Gemeinden führen.

Diese Forscher der UC Berkeley sind an mehreren interorganisationalen Studien beteiligt, bei denen es allen um dasselbe geht: soziale Gerechtigkeit.

„Die Fakultät der UC Berkeley School of Public Health ist führend bei der Umsetzung politischer Maßnahmen, die die durch den Klimawandel bedingten Bedrohungen für die öffentliche und die Gesundheit des Planeten verringern“, sagte Remais, „und gleichzeitig gehören unsere Fakultäten zu den wirksamsten Befürwortern der Gewährleistung von Umweltgerechtigkeit.“ und soziale Gerechtigkeit stehen im Mittelpunkt der Lösungen, in die wir investieren.“