Grampositive Stäbchenbakterien wie Bacillus anthracis und Listeria monocytogenes sind von hoher klinischer Bedeutung, werden aber trotz ihres ubiquitären Auftretens und ihrer hohen Widerstandskraft gegenüber ungünstigen Bedingungen oft wenig beachtet. Doch auch Erkrankungen durch atypische Mykobakterien nehmen heutzutage immer mehr zu, daher schafft dieser Artikel einen ausführlichen Überblick über die Symptome und Diagnostik der verschiedenen Krankheitsbilder und deren Therapie.
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Grampositive Stäbchenbakterien

Bild: “Grampositive Stäbchenbakterien” von CDC. Lizenz: Public Domain


Corynebakterien

Morphologie von Corynebakterien

Corynebakterien sind kleine Prokaryonten, die ihren Namen dem geschwollenen Ende der Zelle verdanken. Mit dem Mikroskop betrachtet lässt dieses geschwollene Ende sie wie eine Keule aussehen (coryne = Altgriechisch für Keule). Allerdings sind Corynebakterien pleomorph, was bedeutet, dass sie während des Wachstums auch andere Formen annehmen können und dann eher kokkoid erscheinen.

Grampositive Stäbchenbakterien in der typischen Keulenform

Bild: “Grampositive Stäbchenbakterien” von CDC. Lizenz: Public Domain

Ein weiteres prägnantes Merkmal von Corynebakterien ist eine V-förmige Verbindung zwischen Mutter- und Tochterzelle nach der Zellteilung. Diese Form entsteht durch die so genannte postifisionäre Schnappbewegung oder zu Englisch snapping postfission movement. Diese Schnappteilung entsteht dadurch, dass nur die innere Zellwand der Corynebakterien an der Zellteilung teilnimmt.

Die äußere Wand umgibt danach Mutter- und Tochterzelle und reißt durch das Zellwachstum an einer Seite ein. Dort triften die beiden Zellen dann auseinander, sind aber an der anderen Seite noch verbunden, sodass die V-Form entsteht. Im englischsprachigen Raum wird auch oft von einer Anordnung in Form chinesischer Buchstaben gesprochen.

Merkmale und Nachweis von Corynebakterien

Bei den Corynebakterien handelt es sich um aerobe, unbegeißelte und damit unbewegliche Stäbchen, welche keine Sporen oder Kapsel bilden können. Im Zellplasma der Bakterien findet man so genannte Polkörperchen, die Polyphosphate und Calcium enthalten. Diese Polkörperchen lassen sich mit der Gramfärbung nur schwer bis gar nicht darstellen, weshalb man hierfür die Neisser-Färbung nutzt.

Nach der Färbung stellen sich die Bakterien gelb bis rosa dar, die Polkörperchen hingegen sind dunkelblau bis schwarz. Diese Färbung findet heutzutage vor allem bei der Diagnostik von Corynebacterium diphteriae und pseudodiphteriticum noch Anwendung. Die Kultivierung erfolgt auf Blutagar und kann aus Sputum, Magensaft, Kehlkopfabstrich, Urin und sogar Ejakulat oder Menstruationsblut erfolgen.

Indem man ein Fosfomycin-Plättchen auf das Blutagar legt, kann man die Standardrachenflora am Wachstum hemmen. Corynebakterien sind als gräuliche Kolonien mit schwachem Hämolysehof erkennbar. Als Indikatormedium dient Tinsdale-Agar (Natriumtellurit-Agar oder Clauberg-Agar). Durch Reduktion des darin enthaltenen Tellurs wachsen Corynebakterien auf diesem Medium schwarz mit blauem Hof. Das Tellurit unterdrückt außerdem das Wachstum einiger Bakterien der Rachenflora.

Die Wachstumsdauer bis zum Sichtbarwerden makroskopischer Kolonien beträgt etwa 18 – 24 Stunden. Anhand der biochemischen Reaktionen erfolgt anschließend die Unterscheidung zwischen pathogenen und apathogenen Corynebakterien. Pathogene Spezies zeichnen sich durch positive Katalasereaktion, negative Ureaseaktion, den fermentativen Abbau von Glucose (nicht aber Saccharose) und die Nitratreduktion aus.

Anhand der unterschiedlichen Koloniemorphologie, dem Hämolyseverhalten und der Fähigkeit Dextrin und Glykogen abzubauen, unterscheidet man die 3 Biovare von Corynebactrium diphtheriae mitis, intermedius und gravis. Um das Diphretietoxin nachzuweisen, werden verschiedene in vitro Methoden wie Gel-Immundiffusion oder PCR und in vivo Tests wie der Draize-Test genutzt, bei dem Patientenserum oder Kulturlösung auf die rasierte Haut von Kaninchen gegeben wird.

Zu den Gel-Immundiffusionstesten gehört der Elek-Test. Bei diesem Test wird ein mit Antitoxin getränkter Streifen Filterpapier und quer dazu der zu untersuchende Stamm aufgetragen. Enthält der Stamm das Diphtherietoxin, so entstehen Antigen-Antikörper-Komplexe, die als S-förmige Linie zu erkennen sind. Die Diagnose Diphtherie ist allerdings primär klinisch zu stellen, die Labordiagnose hat nur beweisenden Charakter.

Epidemiologie und Vorkommen von Corynebakterien

Die Übertragung von Corynebacterium diphtheriae erfolgt ausschließlich von Mensch zu Mensch durch Tröpfcheninfektion, andere Sekrete oder direkten Kontakt. Oft erfolgt die Ansteckung aufgrund der guten Impfabdeckung in Deutschland in subtropischen Gebieten, in denen Diphtherie endemisch ist. Die Inzidenz in Mitteleuropa liegt bei etwa 0,001/100.000 im Jahr. Hunde und Katzen sind natürliches Reservoir von toxigenen Corynebacterium ulcerans Stämmen. Apathogene Spezies gehören zur normalen Flora der Haut und Schleimhaut.

Pathomechanismus von Corynebakterien

Krankheitsauslösend sind nur Corynebakterien, die mit einem bestimmten Phagen infiziert sind. Dieser Phage trägt Gene für das Exotoxin, welches die Translation während der Elongationsphase der Proteinbiosynthese inhibiert. Zunächst bindet der B-Teil das Bakterium an die Wirtszelle, anschließend wird das A-Toxin in einer Vakuole in die Zelle aufgenommen. Das Diphtherietoxin A hemmt dann den Elongationsfaktor 2 durch ADP-Ribosylierung eines bestimmten Aminosäurerests mit dem Namen Diphthamid.

Auch einige Stämme des Corynebacteriums ulcerans tragen diesen Phagen in sich und sind somit pathogen. Durch die Zerstörung der infizierten Zellen, entsteht die typische Pseudomembran, welche aus abgestorbenen Zellbestandteilen besteht.

Krankheitsbilder bei Infektionen mit Corynebakterien

Pharyngeale Diphtherie

Bild: “Pharyngale Diphterie” von Dileepunnikri. Lizenz: CC BY-SA 3.0

Zwei bis sechs Tage nach der Infektion kommt es zu den ersten Symptomen wie Abgeschlagenheit, Übelkeit und Schluckschmerzen. Bei der typischen Rachendiphtherie entwickelt sich ein gelblich-weißer Belag und faulig-süßlicher Geruch aus dem Mund. Bei Säuglingen und Kleinkindern breitet sich die Diphtherie oft bis in die Nase aus, so dass es zu eitrig-blutigem Nasenauslauf kommt.

Gefürchtet ist die Kehlkopfdiphtherie, bei der es zum Stridor bis hin zum Ersticken kommen kann. Symptomtrias dieses echten Krupps sind bellender Husten, Heiserkeit und Aphonie.

Durch andere Corynebakterien können auch Krankheitsbilder wie Wundinfektionen, Otitiden oder Harnwegsinfektionen ausgelöst werden

Therapie von Corynebakterien

Bei Diphtherie steht die frühzeitige Gabe von Antitoxin im Vordergrund. Gleichzeitig sollte eine antibiotische Therapie mit Penicillin G begonnen werden. Kontaktpersonen oder asymptomatische Träger sollten prophylaktisch Penicillin V oder Clarithromycin erhalten. Andere Corynebakterien sind oft multiresistent und nur auf Vancomycin, Teicoplanin und Linezolid sensibel.

Auch die Impfung erfolgt durch Immunisierung mit Diphtherietoxin. Namentliche Meldepflicht besteht für Krankheitsverdacht, Erkrankung sowie Tod an Diphtherie.

Listerien

Merkmale von Listerien

Es handelt sich um grampositive Stäbchen, die bei niedrigen Temperaturen ab unter 20°C begeißelt sind und eine typische End-über-End-Bewegung ausführen. Die fermentativen Katalase positiven Listerien können aerob und anaerob wachsen, bilden aber keine Sporen.

Listeria monocytogenes sezerniert ein porenbildendes Toxin namens Listeriolysin O. Auf bluthaltigen Nährböden ruft dieses Toxin die β-Hämolyse hervor, anhand derer man virulente von avirulenten Stämmen unterscheiden kann. Dieses Toxin ist analog zum Streptolysin O von A-Streptokokken oder Pneumolysin von Pneumokokken.

Mikroskopisches Bild von Listerien

Bild: “Mikroskopisches Bild von Listerien” von CDC. Lizenz: Public Domain

Listerien sind sehr resistent gegenüber äußeren Einflüssen, sie überleben sogar beim Pasteurisieren von Milch. Diese besondere Eigenschaft wird in der Diagnostik in Form der Kälteanreicherung genutzt. Auch im Körper schützen sich die Listerien vor der Immunabwehr des Wirts durch intrazellulären Aufenthalt.

In infizierten Zellen führen Listerien durch eine Aktinvermehrung zur Ausstülpung der Wirtzelle. Über diese Ausstülpung können die Bakterien ohne jeglichen Kontakt mit der extrazellulären Abwehr in Nachbarzellen übertreten.

Vorkommen und Epidemiologie von Listerien

Listerien kommen im Darm von Haus- und Wildtieren sowie des Menschen vor. Auch in Proben aus Erde, Wasser oder Abfällen finden sich Listerien. Sehr häufig lassen sie sich auch aus Milch und Milchprodukten isolieren.

Typischerweise infizieren sich beruflich exponierte Personen wie Metzger, Landwirte oder Veterinärmediziner. Auch immunsupprimierte Schwangere und ungeborene Kinder haben ein höheres Risiko an Listerien zu erkranken. Etwa 1/3 aller Listeriosen betreffen Schwangere und Neugeborene. Neben Röteln und Toxoplasmose gehört sie somit in Deutschland zu den häufigsten pränatalen Infektionen. Durch kontaminierte Lebensmittel kann es zu lokalen Ausbrüchen mit mehreren Inuzierten kommen. In Deutschland liegt die Prävalenz bei 1 – 4 Fällen pro 1.000.000 Einwohner und Jahr.

Pathomechanismus der Listeriose

Listeria monocytogenes gelangt meist vom Darm ausgehend über die M-Zellen der Peyerschen Plaques in den Wirtsorganismus und von da in die lokalen Lymphknoten. Von dort aus erfolgt die weitere Ausbreitung über den Ductus thoracicus ins Blut. Anschließend werden sie von Makrophagen aufgenommen und verlassen mittels des porenbildenden Listeriolysin das Phagosom.

Im Zytoplasma der Makrophagen können sie sich ungehemmt vermehren und führen von dort aus zur Ausschüttung chemotaktischer Faktoren. Die mit der Infektion einhergehenden Monozytose verdankt Listeria monocytogenes ihren Namen. Die spezifische Immunabwehr führt zur Ausbildung von Granulomen.

Bei Schwangeren kommt es in der Regel zu einer symptomarmen Bakteriämie, die durch diaplazentare Übertragung auf das Ungeborene aber eine schwere Sepsis verursacht, die so genannte Granulomatosis infantiseptica. Typische Symptome des Fetus sind Infektionen der Leber, Lungen, Nieren und des Hirns. Listerieninfektionen sind in jeder Phase der Schwangerschaft möglich, häufen sich aber im 3. Trimenon.

Labordiagnose von Listerien

Als Untersuchungsmaterial geeignet sind Liquor, Blut, Fruchtwasser und Gewebeproben. Bei der Isolierung macht man sich die Kälteresistenz der Listerien zu Nutze, denn nur wenige andere Bakterien können bei 4 °C wachsen (so genannte Kälteanreicherung). Die Anzucht erfolgt auf Blutagar oder in Tryptikase-Soja-Bouillon.

Die Kolonien sind klein und weiß, bei virulenten Stämmen sind sie zusätzlich von einem β-Hämolysehof umgeben. In flüssigen Kulturmedien zeigen sie eine typische purzelbaumartige Bewegung. In der Mikroskopie erscheinen sie oft kokkoid.

Listeria monocytogenes

Bild: “ Listeria monocytogenes ” von Nathan Reading. Lizenz: CC BY 2.0

Der direkte Nachweis von Listeria monocytogenes aus Liquor, Blut oder normalerweise sterilen Flüssigkeiten, sowie aus Abstrichen von Neugeborenen ist namentlich meldepflichtig.

Therapie der Listeriose

Therapeutika der Wahl sind Ampicillin in Kombination mit einem Aminoglykosid, da hier ein Synergismus vorliegt.

Bazillen

Merkmale von Bazillen

Bakterien der Gattung Bacillus sind große aerobe, unbewegliche, sporenbildende Stäbchen, die meistens grampositiv, aber auch etwas gramvariabel sind. Für den Menschen von Relevanz sind die Arten Bacillus anthracis, cereus und subtilis.

Bacillus anthracis

Bacillus anthracis in einer Hiss-Kapselfärbung

Bild: “Bacillus anthracis in einer Hiss-Kapselfärbung” von phildcd.gov. Lizenz: Gemeinfrei

Die Bacillus anthracis Stäbchen sind kettenförmig aneinander gereiht und weisen eine Kapsel aus D-Glutaminsäure auf. Diese Kapsel wird auf Nähragar nur ausgebildet, wenn erhöhte CO2-Spannung vorliegt. Unter ungünstigen Kulturbedingungen bilden sich Endosporen aus, welche extrem umweltresistent sind.

Während des Zweiten Weltkriegs wurden einige Atlantikinseln bei B-Waffenversuchen mit Milzbrand verseucht und sind daher bis heute unbewohnbar. Das Vorkommen ist ubiquitär im Erdboden. Das plamidkodierte Exotoxin, auch Anthraxtoxin, besteht aus drei Anteilen, dem Ödemfaktor, dem protektiven Antigen und dem Letalfaktor.

Bei Milzbrand handelt es sich um eine Zoonose. Der Mensch infiziert sich durch direkten Kontakt mit erkrankten oder verstorbenen Weidetieren oder indirekt über tierische Produkte wie Wolle, Knochenmehl oder Satteldecken. Aufgrund dessen besitzt Milzbrand auch den Namen Woolsorter’s disease. Durch Hautläsionen gelangen die Sporen in den menschlichen Körper und gehen dort in die vegetative, toxinbildende Form über.

Pathomechanismus von Bacillus anthracis

Der Ödemfaktor und der Letalfaktor dringen unter Schutz des protektiven Antigens in Leukozyten ein. Dort erhöhen sie die cAMP-Konzentration, was die Phagozytose der infizierten Zellen hemmt. Da die Leukozyten befallen sind, erscheint das infizierte Gewebe typischerweise reaktionslos. Der Letalfaktor induziert die Nekrose der Granulozyten und massenhaft Anthraxbakterien werden frei. Es erfolgt eine ungehemmte Vermehrung der Bazillen und eine Weiterverbreitung über Lymphgefäße und Blutbahn.

Krankheitsbild bei Infektionen mit Bacillus anthracis

  • Hautmilzbrand: Häufige Lokalisationen sind Hände, Unterarme und Gesicht. Nach einer Inkubationszeit von 2 – 5 Tagen, entwickelt sich die so genannte Pustula maligna an der Infektionsstelle. Dabei handelt es sich um eine schmerzlose aber juckende Papel mit ödematösem Randsaum. Nach kurzer Zeit kommt es zur Nekrose des Zentrums mit Schwarzfärbung. Am Rand entstehen seröse Bläschen. In rund 20 % der Fälle verläuft die Infektion durch Toxinämie und Bakteriämie ohne Behandlung tödlich. Nach einer überstandenen Infektion entwickelt sich eine humorale Immunität unbekannter Dauer.
  • Lungenmilzbrand: Nach anfänglichen Grippesymptomen kommt es zu massiven Ödemen im Bereich des Nackens und Thorax. Die Patienten leiden unter Dyspnoe und Fieber.
  • Darmmilzbrand: Durch die Ingestion von Anthraxsporen, kann es zur schweren Enteritis kommen. Diese endet in den meisten Fällen durch Toxinämie tödlich.
Milzbrandinfektion am Unterarm

Bild: “Hautmilzbrand am Unterarm” von CDC. Lizenz: Gemeinfrei

Alle drei Formen des Milzbrands können zur Sepsis mit letalem Ausgang führen.

Labordiagnose von Milzbrand

Als Untersuchungsmaterial eignen sich je nach Infektion der Inhalt der serösen Bläschen bei Hautmilzbrand, Sputum bei Lungenmilzbrand, Stuhl bei Darmmilzbrand und Blut. Die Anzucht darf nur im S3-Labor erfolgen. Genutzt werden einfache Kulturmedien unter aeroben Bedingungen.

Blut einer Milzbrandleiche

Bild: “ Blut einer Milzbrandleiche“. Lizenz: Gemeinfrei

Typisch ist die Koloniemorphologie von Bacillus anthracis in Form von rauen Kolonien mit lockigen Randausläufern, die auch als Medusenhaupt bezeichnet werden. In der Mikroskopie erscheinen die Bakterien als kastenförmige Stäbchen mit zentralen Endosporen, die sich in langen Ketten anordnen, als so genannter Bambusstab.

Namentlich zu melden sind Krankheitsverdacht, Erkrankung und Tod an Milzbrand. Auch der Nachweis von Bacillus anthracis ist namentlich meldepflichtig.

Therapie der Milzbrandinfektion

Bereits bei Verdacht auf Milzbrand sollte eine hochdosierte antibiotische Therapie mit Penicillin G, Ciprofloxacin oder Tetrazyklinen begonnen werden. Bei bioterroristischen Anschlägen sollte Ciprofloxacin bevorzugt werden, da im Labor die Resistenzen von Bacillus cereus auf anthracis übertragen werden können.

Nutztiere sollten gegen Milzbrand geimpft werden. Exponierte Personen können durch neue Impfstoffe, welche auf der Blockade des protektiven Antigens basieren, profitieren. Tierkadaver müssen verbrannt werden.

Merke: Jegliche chirurgische Therapie von Hautmilzbrand ist streng kontraindiziert. Es gilt der Grundsatz Noli me tangere“, zu Deutsch: Rühr mich nicht an.

Bacillus cereus

Bacillus cereus

Bild: “ Bacillus Cereus” von CDC. Lizenz: Gemeinfrei

Beim Menschen verursacht Bacillus cereus invasive Lokalinfektionen und selbstlimitierende Lebensmittelintoxikationen.

Krankheitsbild der Lebensmittelintoxikation durch Bacillus cereus

Bacillus cereus produziert drei Toxine, das emetische Toxin und zwei Enterotoxine. Während die Enterotoxine hitzelabil und proteolytisch inaktivierbar sind, ist das emetische Toxin hitzestabil und kann nicht durch Proteolyse inaktiviert werden.

Häufig werden die Enterotoxine in Form von gekochtem Reis oder Fleisch aufgenommen. 1 – 6 Stunden nach der Aufnahme kontaminierter Nahrung kommt es zum Erbrechen, nach 10 – 12 Stunden zu Bauchschmerzen und wässrigen Diarrhoen mit Tenehsmen und Übelkeit. Die Symptome halten etwa für 24 Stunden an. Die Intoxikation ist selbstlimitierend.

Lokalinfektion mit Bacillus cereus

Da Bacillus cereus zahlreiche gewebezerstörende Virulenzfaktoren produziert, führt die Wundinfektion zu gasbrandähnlichen Myonekrosen, die allerdings oberflächlichen Charakter haben. Die Therapie erfolgt chirurgisch und mit Antibiotika. Im Gegensatz zu Bacillus anthracis bildet Bacillus cereus oft β-Lactamasen, weshalb eine Antibiose mit Vancomycin oder Clindamycin empfehlenswert ist.

Labordiagnose von Bacillus cereus

Die Anzucht kann aus Stuhl und Nahrungsmitteln erfolgen. Wichtigstes Differenzierungsmerkmal von Bacillus anthracis ist die Beweglichkeit der Spezies cereus.

Propionibakterien

Propionibakterien

Bild: “Propionibakterien” von CDC. Lizenz: Gemeinfrei

Merkmale von Propionibakterien

Propionibakterien sind anaerobe, sauerstofftolerante, nicht sporenbildende, unbewegliche, grampositive Stäbchen. Sie zeichnen sich durch ein sehr langsames Wachstum und hohe Anforderungen an den Nährboden aus. Ihren Namen haben sie von der Propionsäuregärung, bei der vor allem Kohlenhydrate wie Glucose und Fructose als Substrat für das Hauptprodukt Propionsäure dienen. Auf Blutagar lässt sich eine β-Hämolyse beobachten.

Krankheitsbild durch pathogene Propionibakterien

Größtenteils leben apathogene Propionibakterien als normale Flora und Kommensal auf der Haut. Das Propionibacterium acnes findet man vorrangig im Talg der Haarfollikel, wo es durch die Induktion der Chemokin und Cytokin-Produktion eine Entzündung auslösen kann. Die so angelockten Leukozyten führen zur Bildung von eitergefüllten Pusteln.

In den Haarfollikeln herrschen optimale Bedingungen für die Vermehrung des Akneverursachers, da dort ein anaerobes Milieu herrscht und Propionibakterien über eine Lipase verfügen, mit der sie das Fett des Talgs zur Energiegewinnung nutzen können.

Desweiteren sind Propionibakterien als Erreger von Endokarditiden und Spondylodiszitis beschrieben worden. Propionibacterium acnes kann außerdem zur Ausbildung von zirkulierenden Immunkomplexen führen, die sich an Knochen und Gelenken ablagern. Dieses Krankheitsbild tritt insbesondere bei jungen Erwachsenen auf und nennt sich SAPHO-Syndrom, was für Synovitis, Acne, Pustolosis, Hyperostose und Osteitis steht.

Aktinomyzeten

Mikroskopie der Aktinomyzeten

Bild: “ Mikroskopie der Aktinomyzeten” von CDC. Lizenz: Gemeinfrei

Merkmale und Nachweis von Aktinomyzeten

Für den Menschen sind die anaeroben, fermentativen Aktinomyzeten von Bedeutung. Sie zeichnen sich durch positives Verhalten in der Gram-Färbung und ihre langgestreckte, verzweigte Form aus. Sie sind unbeweglich und bilden keine Sporen. Aktinomyzeten sind oft als Pathogene oder Kommensale auf der Schleimhaut von Warmblütern zu finden und verstoffwechseln dort Kohlenhydrate und organische Säuren.

Querschnitt durch einen Aktinomyzeten-Abszess

Bild: “Querschnitt durch einen Aktinomyzeten-Abszess” von Yale Rosen. Lizenz: CC BY-SA 2.0

Charakteristisch sind die unter dem Mikroskop sichtbaren radiär-filamentösen Verzweigungen der Aktinomyzeten, dem sie den Namen Strahlenpilz (Griechisch aktis für Strahl und mykes für Pilz) verdanken. Auch makroskopisch zeigt sich eine strahlige Struktur in den von den Aktinomyzeten gebildeten Drusen. Drusen sind knollige Konglomerate umgeben von einem Lymphozytenwall, in deren Inneren sich die Bakterien-Hyphen strahlenförmig ausbreiten.

Die Anzucht sollte anaerob auf Columbia-Agar erfolgen, dauert aber in der Regel mehrere Tage bis Wochen. Die Kolonien erscheinen gelblich, trocken mit kleinen Ausläufern.

Aktinomykose

Haupterreger der Aktinomykose ist Actinomyces israelii. Dieses Bakterium gehört zwar zur normalen Mundflora, kann aber bei Schleimhautverletzungen in tiefere Schichten eindringen und dort zur Ausbildung von Fisteln und Granulationsgwebe führen. Über diese chronisch entstehenden Fisteln können die Aktinomyzeten in den Blutkreislauf gelangen.

Zervikofaziale Aktinomykose

Bild: “Zervikofaziale Aktinomykose” von CDC. Lizenz: Gemeinfrei

In 95 % der Fälle bleibt es aber bei der zervikofazialen Aktinomykose, bei der sich dünnflüssiger Eiter mit schwefelgelben Drusen aus den Fisteln entleert. Wahrscheinlich spielen hormonelle Faktoren eine Rolle bei der Entstehung der Aktinomykose, da deutlich häufiger Männer und nie Kinder betroffen sind.

Die Therapie sollte eine Kombination aus chirurgischer Intervention und Antibiose sein. Aufgrund der β-Lactamasebildenden Begleitflora hat sich die Kombination aus Amoxicillin und Clavulansäure als Standard etabliert.

Andere Krankheitsbilder durch Aktinomyzeten

Eine wichtige ophthalmologische Differentialdiagnose stellt die durch Aktinomyces israelii verursachte Kanalikulitis lacrimalis dar.

Außerdem können Aktinomyzeten sensibilisierend wirken und durch die Bildung von Immunkomplexen eine Allergie 3. Grades verursachen. In diesem Zusammenhang sind sie typischer Verursacher der so genannten Farmerlunge, einer Form der exogen-allergischen Alveolitis.

Clostridien

Clostridien

Bild: “Clostridien” von CDC. Lizenz: Gemeinfrei

Clostridien gehören zu den obligat anaeroben, sporenbildenden Stäbchen. Diese Gattung ist in der Natur ubiquitär vertreten und häufig im Intestinaltrakt des Menschen anzutreffen. Die unter ungünstigen Lebensbedingungen gebildeten Endosporen sind sehr resistent gegen Hitze und Austrocknung und zudem fähig im aeroben Milieu zu überleben.

Clostridium perfringens

Dieses Bakterium ist der Haupterreger (aber nicht der einzige) des Gasbrands, auch clostridiale Myonekrose. Besonders in Kriegszeiten kommt es häufig zu dieser Infektion, da Clostridium perfringens Sporen ubiquitär im Erdboden vorkommen und von da aus in Wunden gelangen können.

Merkmale von Clostridium perfringens

Es handelt sich um kastenförmige, grampositive, unbewegliche Stäbchen ohne Granulozyten. Oft wird von einer Ziegelsteinform gesprochen. Bei den meisten Isolaten findet man zudem eine Polysaccharidkapsel. Anhand der gebildeten Toxine teilt man C. perfringens in die Typen A – E ein.

Pathomechanismus des Gasbrands

Ursächlich für den Gasbrand sind meist Clostridium perfringens Stämme vom Typ A. Das Alphatoxin ist eine Lecithinase, die Zellmembranen zerstört, indem sie Lecithin spaltet.

Voraussetzung für eine Auskeimung der Clostridiensporen ist eine Herabsetzung des Redoxpotentials des infizierten Gewebes. Dies ist beispielsweise bei Durchblutungsstörungen oder Nekrosen der Fall. Somit ist die Zellzerstörung und Ödembildung durch weitere von C. perfringens gebildete Toxine als Teufelskreis zu sehen, da sie das eigene Wachstum begünstigt. Durch Fermentation entsteht das namensbildende Gas.

Krankheitsbild des Gasbrands

Nach einer Inkubationszeit von etwa 2 Tagen kommt es zur Schwellung und bräunlich-lividen Verfärbung des extrem schmerzhaften Infektionsgebiets. Bei der Palpation können Krepitationen durch die CO2-Gasbildung festgestellt werden. Aus den Wunden entleert sich eine durch flüchtige Fettsäuren stinkende, seröse Flüssigkeit. Die Muskulatur ist nekrotisch zerfallen. Ein toxininduzierter Schock kann beim Gasbrand innerhalb von Stunden zum Tod führen.

Gasbrand

Bild: “Gasbrand” von Engelbert Schröpfer. Lizenz: (CC BY 2.0)

Diagnose der clostridialen Myonekrose

Die Diagnose ist klinisch anhand der Symptome und Röntgenbildern zu stellen. Im Röntgenbild zeigt sich eine typische Fiederung der betroffenen Muskulatur. Für die mikroskopische Untersuchung eignen sich Wundsekret und Muskelexzisate.

Der Nachweis des α-Toxins erfolgt mit Hilfe des Nagler-Tests. Bei diesem Test erfolgt die Anzucht der Clostridien auf einem eigelbhaltigen Nährboden, bei dem die Lecithinasebildung als Trübung rund um die Bakterienkolonie zu sehen ist.

Zur Anzucht sollte man bluthaltigen Agar oder nährstoffreiche Boullions, wie die Leberboullion verwenden. C. perfringens wächst bei 45 °C Bebrütung relativ schnell.

Meldepflichtig ist der Verdacht auf und die Erkrankung an einer durch Clostridium perfringens Gastroenteritis.

C. perfringens

Bild: “ C. perfringens” von Andreas Zautner. Lizenz: Gemeinfrei

Therapie der Infektion mit Clostridium perfringens

Essenziell ist eine chirurgische Wundrevision mit eventueller Amputation der infizierten Extremität, da die Antibiose nicht das nekrotische Gewebe erreicht. Oft wird die Kombination aus Penicillin G und Metronidazol eingesetzt, denn in den meisten Fällen handelt es sich um eine Mischinfektion mit anderen Anaerobiern.

Weiterhin kommt die hyperbare Oxygenierung in Form von Sauerstoffüberdruckkammern standardmäßig bei Gasbrandinfektionen zum Einsatz, um den obligat anaeroben Bakterien die Lebensgrundlage zu entziehen.

Clostridium tetani

Clostridium tetani

Bild: “Clostridium tetani” von CDC. Lizenz: Gemeinfrei

Merkmale von Clostridium tetani

Der Aufbau von Clostridium tetani entspricht dem von anderen Clostridien. Charakteristisch ist die Tennisschlägerform.

Krankheitsbild des Tetanus

Tetanus ist immer noch für circa 1.000.000 Todesfälle im Jahr verantwortlich. Betroffen sind vor allem Neugeborene, bei denen Clostridium tetani zur so genannten disease of the 8th day (oder Tetanus neonatorum) führt. Hierbei handelt es sich um eine Infektion des Nabels, da dieser ein optimales anaerobes Milieu bietet.

Tetanustoxin

Bild: “Tetanustoxin” von Arnab K Rana. Lizenz: (CC BY-SA 3.0)

In der Eintrittspforte vermehrt sich C. tetani und bildet Tetanospasmin, das durch Autolyse freigesetzt wird und sich retrograd entlang der Nerven bis zu den Vorderhornzellen des Rückenmarks ausbreitet. Dort spaltet es proteolytisch Synaptobrevine. Die Synaptobrevine sind an der Ausschütten von GABA in den synaptischen Spalt beteiligt. Es kommt also zur Aufhebung der inhibitorischen Wirkung.

Durch eine übermäßige Aktivität der spinalen Motoneurone entsteht eine spastische Lähmung mit strychninartigen, tonisch-klonischen Krämpfen.

Die ersten Symptome treten nach einer Inkubationszeit von wenigen Tagen bis zu 3 Wochen auf. Typisch sind der so genannte Trismus, eine Verspannung der Kaumuskulatur, und eine Dauerkontraktion der mimischen Muskulatur, die als Risus sardonicus bezeichnet wird.

Opisthotonus

Bild: “Opisthotonus” von CDC. Lizenz: Gemeinfrei

Labordiagnose von Clostridium tetani

Da die Anzucht häufig misslingt, ist der Toxinnachweis wichtig. Für diesen Nachweis ist ein Tierversuch notwendig. Meistens werden Mäuse oder Meerschweinchen mit unterschiedlichen Mengen Patientenserum geimpft. Als positiv gilt das Experiment, wenn die Tiere in Robbenstellung, also mit Starrkrampf der Hinterbeine, versterben.

Gleichzeitig werden Kontrolltiere mit Patientenserum und Antitoxin geimpft. Diese Tiere sollten für einen positiven Mäuseschutzversuch überleben.

Therapie der Tetanusinfektion

Neben der Gabe von Anti-Tetanustoxin-Antikörpern besteht die Therapie aus der Gabe krampflösender Medikamente und künstlicher Beatmung, um einer Lähmung der Atemmuskulatur entgegenzuwirken.

Aufgrund der hohen Letalität ist die aktive Schutzimpfung mit formalinisierten Toxins (Toxoid) von großer Bedeutung.

Atypische Mykobakterien

Die atypischen Mykobakterien, welche für den Menschen potenziell pathogen sind, werden oft als MOTT (mycobacteria other than tuberculosis) zusammengefasst.

Merkmale der atypischen Mykobakterien

Der Aufbau der MOTT unterscheidet sich nicht von denen der anderen Mykobakterien. Auch sie besitzen eine säurefeste Kapsel und sind extrem resistent gegen Umwelteinflüsse, Wärme und auch viele Desinfektionsmittel. Sie kommen ubiquitär im Erdboden und in Wasserproben vor, einige nur in bestimmten Gebieten wie zum Beispiel M. ulcerans, das nur in Afrika verbreitet ist.

Die Einteilung erfolgt in 4 Gruppen. Zu Gruppe I gehören langsam wachsende Mykobakterien, die nur bei Lichtexposition einen Farbstoff bilden. Die so genannten skotochromogenen Mycobakterien der Gruppe II bilden auch im Dunkeln einen Farbstoff. Zur Gruppe III gehören langsam wachsende MOTT, die keinen Farbstoff bilden, und zu Gruppe IV alle schnell wachsenden.

Erkrankung durch atypische Mykobakterien

Als opportunistischer Krankheitserreger führen die atypischen Mykobakterien vor allem bei immunsupprimierten Patienten zu Infektionen. So zählt M. avium zu den bedeutendsten bakteriellen Erregern bei AIDS. Häufig sind pulmonale Infektionen, die sich klinisch nicht von Tbc unterscheiden. Auch granulomatöse Infektionen der Haut und Lymphangitiden der Halslymphknoten sind häufig.

Pneumonie durch M.avium bei Immunsupprimierten

Bild: “ Pneumonie durch M.avium bei Immunsupprimierten” von Samir. Lizenz: (CC BY 3.0)

M. marinum ist der Erreger des so genannten Schwimmbadgranuloms. Nach dem Baden in verseuchtem Wasser und einer Inkubationszeit von 2 – 3 Wochen kommt es hier an Eintrittspforten wie Ellenbogen und Knie zu Granulomen, die nach einiger Zeit ulzerieren.

Labordiagnose von atypischen Mykobakterien

Die Anzucht gelingt meistens genau wie bei M. tuberculosis auf Löwenstein-Jensen-Agar. Schnell wachsende Mykobakterien bilden schon nach 3 – 4 Tagen Kolonien, andere erst nach einer Bebrütung von mehreren Tagen bis Wochen. Die Unterscheidung erfolgt vor allem anhand der Wachstumsgeschwindigkeit, Kulturmorphologie und Pigmentbildung. Ergänzt wird die Differenzierung zum Beispiel mittels Restriktions-Fragment-Längen-Polymorphismus.

m. avium

Bild: “M. avium” von CDC. Lizenz: Gemeinfrei

Die Erkrankung ist im Gegensatz zur Tuberkulose nicht meldepflichtig.

Therapie von atypischen Mykobakteriosen

Die meisten MOTT sind hochresistent gegenüber Tuberkulostatika, weshalb sich die Therapie oft als äußerst schwierig erweist. Bei einer Infektion mit M. avium oder M. intracellulare wird eine Kombination aus Clarithromycin, Ethambutol und Rifabutin empfohlen. Bei anderen atypischen Mykobakteriosen können bis zu 6 Antibiotika nötig sein.

Beliebte Prüfungsfragen zu bakteriellen Infektionskrankheiten

Die Lösungen befinden sich unterhalb der Quellenangabe.

1. Was trifft auf den Hautmilzbrand nicht zu?

  1. Der Erreger ist Bacillus anthracis.
  2. Risikogruppen sind Bauern und Viehzüchter.
  3. Die makroskopische Erscheinung wird als Pustula maligna bezeichnet.
  4. Grundbaustein der Therapie ist neben der Antibiose das chirurgische Wunddebridement.
  5. Zum Pathomechanismus tragen der Ödemfaktor, der Letalfaktor und das protektive Antigen bei.

2. Was trifft auf Clostridium perfringens nicht zu?

  1. Einzige Verursacher des Gasbrands
  2. Ist ein obligat anaerobes, ubiquitär vorkommendes Stäbchen
  3. Nachweis des α-Toxins erfolgt mit Nagler-Test
  4. In Mikroskopie erscheint Bakterium plump, ziegelsteinförmig
  5. Vom Bakterium gebildetes α-Toxin ist Lecithinase

3. Was trifft auf Corynebacterium diphtheriae zu?

  1. Es ist ein anaerobes, bewegliches Stäbchen.
  2. Es ist Verursacher des Pseudokrupp.
  3. Als Indikatormedium dient Tinsdale Agar.
  4. Es besitzt keine Polkörperchen.
  5. Es ist Katalase negativ und Oxidase positiv.

Quellen

G. Ackermann: Antibiotika und Antimykotika, 2009

H. Hahn, S. Kaufmann: Medizinische Mikrobiologie, Springer, 2004

E. Bast: Mikrobiologische Methoden, 2001

P. Oldenkott, W. Scheiderer: Mikrobiologische Diagnostik, 2009

MIQ-Reihe: hochpathogene Erreger: biologische Kampfstoffe, 2008

G. Darai: Lexikon der Infektionskrankheiten des Menschen, 2012

C. Mahon: Textbook of Diagnostic Microbiology, 2014

Lösungen zu den Fragen: 1D, 2A, 3C



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