Was sind bakteriologische Sporen?

• Die Spore dient nicht der Fortpflanzung wie bei den Pilzen!

• Das Bakterium zieht lediglich alle lebensnotwendigen Bestandteile (DNS usw.) in einer innerhalb des Bakterienkörpers (deshalb Endospore genannt) gebildeten Höhlung mit einer Zytoplasmamembran zusammen.

• Später wird zusätzlich noch eine spezielle Sporenzellwand und eine zusätzliche Proteinhülle gebildet. In der Spore wird Dipicolinsäure gebildet, die wesentlich zur Hitzeresistenz der Spore beiträgt.

• Einige Erdsporen überleben bei trockener (!) Hitze bis zu 90 Minuten bei 160°C bzw. 15 Minuten bei 180°C!

• In einem Dampfsterilisator mit gesättigter Dampf, 2bar (=1Atü) Überdruck und 121 °C sind Erdsporen (bis auf einige wenige, apathogene Arten) nach 20 Minuten abgetötet.

• Geobacillus stearothermophilus wird deshalb auch zur Überprüfung von Sterilisatoren benutzt (Bioindikator).

• Gegen Desinfektionsmittel haben Sporenbildner eine relativ gute Resistenz!

• Man findet Sporenbildner auch an „staubtrockenen“ Orten; so sind in Krankenzimmern Heizkörper oder Blumenerde (soll`s ja in einigen Kliniken noch geben) als Keimquellen nicht zu vergessen. Man hat immerhin aus 100 Jahre alten Erdproben lebensfähige Sporenbildner gezüchtet!

• Aerobe Sporenbildner heißen „Bacillus“, anaerobe „Clostridium“

Resistenz der Bakterienspore:thermostabile EnzymeAbwesenheit von freiem Wasserhoher Gehalt an Dipicolinsäure und Calciumin der äußeren Sporenwand ungewöhnlich viele Disulfidbrücken(erhöhte Strahlenresistenz!)

Von insgesamt 13 Gattungen sporenbildender Bakterien sind nur drei von größerer humanmedizinischer Bedeutung.

Gattung der endosporenbildenden Bakterien und ihrer humanmedizinischen Bedeutung

Genus Humanpathogene Bedeutung

Bacillus (aerob) Infektionserreger, LebensmittelvergifterClostridium (anaerob) Infektionserreger, LebensmittelvergifterThermoactinomyces (aerob) als Atemwegsallergen beschrieben

Nachweis:Die Sporen selbst sieht man nur durch spezielle Färbebedingungen(Wachse in der Sporenwand behindern das Eindringen von wässrigen Farbstofflösungen)

Kulturell ist der Nachweis meist problemlos möglich

Sporenformen:

1. Spore zentral

2. Spore terminal mit Einschlußkörper (Protein) (siehe B. thuringiensis)

3. Spore terminal, Bakterie keulenförmig aufgetrieben

4. Spore zentral, Bakterie spindelförmig aufgetrieben ("Clostridium-Form")

5. Spore terminal, rund = Plectridium

6. Spore lateral, Bakterie spindelförmig aufgetrieben

Aerobe Sporenbildner (Bacillus)

Bacillus (aerob)

Klassifikation:

Die Gattung Bacillus umfasst zahlreiche Spezies

Nur Bacillus anthracis ist obligat pathogen

Die meisten anderen sind als ubiquitär verbreitete Boden- und Wasserbakterien fakultativ pathogen oder absolut apathogen

Auswahl einiger Bacillus-Spezies mit humanmedizinischer bzw. umwelthygienischer Bedeutung

B. anthracis Erreger des Milzbrandes

B. brevis Antibiotikaproduzent

B. cereus Lebensmittelvergifter, Antibiotikaproduzent, fakultativ pathogener Erreger

B. circulans fakultativ pathogener Erreger, Antibiotikaproduzent

B. megaterium Lebensmittelvergifter, fakultativ pathogener Erreger

B. polymyxa Antibiotikaproduzent

B. pumilis fakultativ pathogener Erreger, Antibiotikaproduzent, Bioindikator für Niedrigtemperatur-Plasmasterilisatoren

B. sphaericus fakultativ pathogener Erreger, biologisches Insektizid

B. stearothermophilus Bioindikator zur Überprüfung von Heißluft- und Formaldehydgas Sterilisatoren sowie von Autoklaven

B. subtilis fakultativ pathogener Erreger, Lebensmittelvergifter, Antibiotikaproduzent, früher Bioindikator zum Nachweis der Phenylketonurie (Guthrie-Test), Bioindikator zur Überprüfung von Ethylengas-Sterilisatoren, liefert Proteasen (Subtilisin) als Bestandteil bioaktiver Waschmittel

B. thuringiensis ssp. biologisches Insektizid (Wachsmotten, Kartoffelkäfer usw.)

B. thuringiensisDer Bakterienstamm Bacillus thuringiensis tenebrionis (Handelsname Novodor) z. B. wird im biologischen Landbau gegen den gefürchteten Kartoffelkäfer eingesetzt.

Ein anderer Stamm wirkt gegen Schmetterlingsraupen und daher auch gegen die Raupen der Wachsmotten: Bacillus thuringiensis kurstaki.

Die Schnakenbekämpfung erfolgt derzeit mit dem biologischen Mittel BTI (Bacillus thuringiensis israelensis). Es wird in den Monaten Mai bis August per Hubschrauber in den durch den Rhein überschwemmten Gebieten je nach Hochwasserstand ausgebracht. Zur Bekämpfung von Hausschnaken vor allem in nicht zugedeckten Regenfässern sind Culinex-Tabletten kostenlos bei den Gemeindeverwaltungen erhältlich

Das Toxin greift die Darmwand an, wodurch die anschließende Keimung und das Eindringen der Sporen gefördert wird.

Bacillus thuringiensis (B.t.) kommt natürlicherweise im Boden vor, in toten/lebenden Insekten und auf Blattoberflächen.

Als Besonderheit bildet sich neben der Spore zusätzlich ein so genannter parasporaler Kristall aus. Biochemisch stellt dieser Kristall ein Protein, einen Eiweißkörper dar. 1954 konnte von Angus belegt werden, dass dieser Kristall verantwortlich für die insektizide Wirkung ist (= Protoxin, = Delta-Endotoxin).

Nach der Aufnahme der Kristalle in den Insektendarm müssen die in dieser Form noch inaktiven Stoffe durch Enzyme (Proteasen) erst aktiviert werden. Der pH-Wert des Darmsaftes ist ebenfalls entscheidend, er sollte alkalisch sein. Die aktivierten Toxine binden sich jetzt an die Mitteldarmwand – hierzu sind spezifische Rezeptoren erforderlich –, es kommt zur Porenbildung, zur Zellauflösung und letztendlich zum Tod des Tieres

B. subtilis (”Heubazillus”)

Ist ubiquitär verbreitet und kann aus Wasser, Luft und Boden und in besonders großer Menge aus Komposterde isoliert werden. Bacillus subtilis läßt sich im Heuaufguß (Heubazillus) problemlos anreichern. Die zwei Mikrometer langen stäbchenförmigen Zellen sind peritrich begeißelt, können sich schnell fortbewegen

• fakultativ pathogener Erreger*

•Lebensmittelvergifter*

•Antibiotikaproduzent

•früher Bioindikator zum Nachweis der Phenylketonurie bei Neugeborenen (Guthrie-Test)

•Bioindikator zur Überprüfung von Ethylengas-Sterilisatoren

•liefert Proteasen (Subtilisin) als Bestandteil bioaktiver Waschmittel

•Utilin®, Utilin N® und Bactisubtil®, enthalten Zellen oder Sporen von B. subtilis als Lyophilisate oder Suspensionen und werden zur Behandlung von chronischen Dermatosen bzw. von Durchfall, Gärungs- und Fäulnisdyspepsien, Enteritis, Enterocolitis oder von intestinalen Störungen chemo- oder strahlentherapierter Krebspatienten angewendet

* siehe nächste Folie

B. subtilis (”Heubazillus”)

Pathogen oder doch nicht pathogen?????

*B. subtilis ist gar nicht in der Lage, den menschlichen Körper zu befallen. In der medizinischen Fachliteratur finden sich somit auch keinerlei Hinweise auf krankmachende Eigenschaften dieser Mikrobe. Die Harmlosigkeit dieses Organismus zeigt sich nicht zuletzt darin, dass das Bakterium in einer traditionellen japanischen Volksspeise, dem Sojaprodukt Natto, enthalten ist.NZZ_Online_26_11_97

Gentechnikem von Novo Nordisk, einem dänischen Biotech-Konzern, ist es gelungen, mit manipulierten Bacillus subtilis-Kulturen das Enzym Maturex herzustellen. Dieses Enzym baut das in jungem Bier vorhandene, den Geschmack beeinträchtigende Diacetyl so schnell ab, dass das Bier drei Wochen früher als gewöhnlich auf den Markt kommen kann.

Das Enzym Novamyl, ebenfalls aus genmanipulierten Kulturen von Bacillus subtilis, sorgt im Brot dafür, dass es länger frisch bleibt. Toast-Brot, so behandelt, hält sich nach Recherchen von Greenpeace statt acht bis zehn 15 bis 18 Tage lang. Hauptrisiko von Novel Food, die mit Hilfe solcher Enzyme hergestellt wurden, sind Allergien.Süddeutsche Zeitung v. 14.3.1996

MilzbrandBacillus anthracis

Anthrax (Afganisthan)

B..anthracis mit Schleimkapsel (durch CO2 -Bebrütung)

B. anthracis-Kultur„Medusenhaupt"

Lungenmilzbrand

Milzbrand (Anthrax): Bacillus anthracis

• Die Erkrankung tritt eigentlich hauptsächlich bei Tieren (v.a. Schweinen, Rindern, Schafen, Ziegen und Pferden) weltweit (insbesondere in warmen Klimazonen) sporadisch auf.

• Milzbrand ist primär eine Erkrankung von pflanzenfressenden Tieren. Fleischfressende Tiere und Menschen sind „Fehlwirte“.

• Eine Übertragung auf den Menschen findet in der Regel daher nur bei Personen statt, die vornehmlich beruflich mit diesen Tieren oder ihren Produkten (Milch, Fleisch, Knochenmehl, Tierhäute, Wolle, Fell, etc.) in Kontakt kommen.

• In den Industrieländern sind Milzbrandinfektionen extrem selten geworden:

1970-1980 29 Fälle in Deutschland*

Seit 1994 kein Fall mehr in Deutschland (RKI Stand 2007)

1980-1990 10 Fälle in den USA

* Eine tödliche Milzbrand-Erkrankung in Deutschland 1975 betraf einen 48-jährigen Mann, der nach Verzehr von Fleisch- und Wurstwaren aus einer Notschlachtung an einer Milzbrand- Sepsis erkrankt und gestorben war.

Definition B. anthracisStäbchenbakterium ausgesprochen groß (bis zu 10 µm lang unbeweglich grampositiv

Spore: mittelständig, oval, stark lichtbrechend. Keim: sowohl in vivo wie auch unter Kulturbedingungen kommt es zur Kettenbildung. Die Stäbchen sind von einer Polyglutaminsäurekapsel umgeben (Pathogenitätsfaktor!) im mikroskopischen Bild dominiert die »Bambusform« (Artefakt!)

Nachweis:

Durch Direktpräparat: grampositive, Stäbchen mit eckigen Enden in kurzen Ketten (keine Sporen!). Der kultureller Nachweis aus Hautläsionen, Blut, Sputum und Stuhl ist problemlos möglich.

Kultur: grauweiße, lockige Ausläufer (Medusenhaupt) um matt glänzende Kolonien (kein Spezifikum, da auch andere Bacillusspezies diese Eigenheit aufweisen!)

anthrac is(grampositiv)

B. anthracis"Bambusform"durch Fixierung

Schleim-kapsel

B. anthracisPathogenese:

Mensch:

Infektion erfolgt direkt über kranke Tiere und/oder indirekt über kontaminierte tierische Produkte

Die Pathogenität von B. anthracis beruht auf der bereits erwähnten Schleimkapsel, die den Keim vor der Phagozytose schützt, sowie auf der Absonderung eines Exotoxins, das bislang noch nicht rein dargestellt werden konnte, von dem man aber weiß, dass es sich aus drei Faktoren zusammensetzt:

einer ödembildenden Komponente

einem Letalitätsfaktor

einem Schutzantigen.

evtl. durch CO2-Bebrütung bessere Expression?

Klinik:Je nach Eintrittspforte des Erregers:

Hautmilzbrand (mehr als 90% aller humanen Infektionen mit B. anthracis): 8-72 Stunden nachdem der Keim durch kleine Hautverletzungen eingedrungen ist, entwickelt sich eine lokale »Pustula maligna« mit schwarzem, nekrotisch zerfallendem Zentrum. Von dieser Stelle aus kann es zu einer Streuung des Erregers mit foudroyant verlaufender Septikämie, Meningitis und Absiedlung des Keimes in inneren Organen kommen. Bei Hautmilzbrand sind chirurgische Maßnahmen kontraindiziert.

B. anthracis

Milzbrand (Anthrax) Bacillus anthracis

Hautmilzbrand

95 % aller Fälle sind Hautmilzbrand-Erkrankungen. Kleinste Verletzungen an der Haut bilden bei diesem Infektionsweg die Eintrittspforte für den Erreger. Die Bildung einer schwarzen Hautpustel in einem hochroten Entzündungsfeld (v.a. an Händen, Unterarmen, Gesicht und Hals), sog. Milzbrandkarbunkel, ist dabei typisch.

Lungenmilzbrand

Der Lungenmilzbrand entsteht durch das Einatmen der Erreger und verläuft mit Fieber und Husten. Im weiteren Verlauf kommt es zur Entwicklung einer Lungenentzündung mit Bluthusten und zum Kreislaufversagen mit häufig tödlichem Ausgang. Eine „natürliche“ Infektion ist eher unwahrscheinlich, da mindesten feinverteilter 8 000 – 50 000 Sporen (Staub, Trägerkörperchen (!) ) notwendig sind.

Darmmilzbrand

Durch den Verzehr von verunreinigtem Fleisch kann es zum Darmmilzbrand kommen. Dabei treten Blutungen und eine Magen-/Darmentzündung auf, die zunächst mit Bauchschmerzen, blutigen Durchfällen und in wenigen Tagen zum Kreislaufversagen und Tod führen kann.

Biowaffe

Der Erreger wird bereits seit einigen Jahrzehnten (seit 1930) als gefährliche Biowaffe in einigen Ländern benutzt. Die dabei bevorzugte Verwendung bezieht sich auf die Erreger-Sporen, da diese über den Luftweg mittels Aerosole oder auch über Staub und Schmutz Verbreitung finden.

Schutz

Ein Schutz vor der Erkrankung besteht durch Impfung. Der existierende Impfstoff wird jedoch ausschließlich bei Soldaten oder Laborpersonal, die gegenüber Milzbranderregern ausgesetzt sind, verwendet und ist für die Zivilbevölkerung im freien Handel nicht erhältlich. Bei möglichem Einatmen der Erregersporen wie zum Beispiel im Rahmen eines Bioterrorangriffes sollten vorbeugend Antibiotika eingenommen werden, um dem Ausbruch der Erkrankung zu verhindern.

Therapie:

Benzylpenicillin (Penicillin G)

Prophylaxe.:

In den USA gibt es einen Totimpfstoff, der nach mehrmaliger Injektion eine Protektion vor den Toxinen dieser Bakterien vermittelt.

Epidemiologie:

In der Bundesrepublik Deutschland wurden von 1970 bis 1980 insgesamt 29 Fälle von Anthrax gemeldet und von 1981-2002 insgesamt 41 Milzbrandausbrüche bei Tieren (Neuausbrüche, Gehöfte) angezeigt

Der Milzbrand ist eine BerufskrankheitNach Bundesseuchengesetz ist bereits der Krankheitsverdacht meldepflichtig. Schon Milzbrandverdacht erfordert schärfste Sicherheitsmaßnahmen, um eine Verbreitung der Sporen zu verhindern.

Milzbrand made in USA / Anthrax made in USA

Washington Post: Waffenfähiges Milzbrand-Pulver in Labors der US- Streitkräfte hergestellt / Army scientists in recent years have made anthrax in a powdered form

Verschiedene Nachrichtenagenturen meldeten am 13. Dezember 2001, dass in Labors der amerikanischen Streitkräfte bei Salt Lake City waffenfähiges Milzbrand-Pulver hergestellt worden sei. Die verwendeten Sporen sollen jenen ähnlich sein, die in Anthrax-Briefen an Politiker und Fernsehjournalisten gefunden wurden. Sie gehörten zur sogenannten Ames-Linie. Von keinem anderen Staat der Welt sei bekannt, dass dort waffenfähiges Ames hergestellt werde, schrieb die "Washington Post" am 13.12.2001. Einen Tag vorher hatte die "Baltimore Sun" berichtet, das Militär habe noch am selben Tag die Herstellung geringer Mengen von waffenfähigem Anthrax-Pulver seit 1992 eingeräumt. Dies sei für Experimente zu Verteidigungszwecken nötig gewesen, erklärte dazu das B-Waffen-Institut der Armee, Dugway Proving Ground, in einer Stellungnahme. Die Einrichtung ist rund 130 Kilometer von Salt Lake City, im Staat Utah, entfernt. Geringe Mengen des in Utah unter größter Geheimhaltung hergestellten Anthrax-Pulvers seien seinerzeit zwischen den Dugway- Labors und anderen militärischen Forschungseinrichtungen hin- und hergeschickt worden. Vertreter der Armee hätten jedoch erklärt, dass der Verbleib aller dieser Anthrax-Bestände genau belegt sei.

Der Experte für Biowaffen, Jan van Aken vom "Sunshine-Projekt" schrieb uns am 14. Dezember:

"Liebe Kolleginnen und Kollegen, untenstehend einen aktuellen Artikel aus der New York Times, der weitere Informationen über mögliche Quellen des Milzbrandes aufdeckt. Entgegen bisherigen Annahmen hat die US-Armee doch in den vergangenen Jahren Milzbrand in trockener, fein gepulverter Form hergestellt. Diese Experimente fanden auf dem Gelände des "Dugway Proving Ground" statt, einem militärischen Übungsgelände in Utah. Mit besten Grüßen Jan van Aken (Sunshine Project Germany)

http://www.uni-kassel.de/fb5/frieden/themen/Biowaffen/usa.html

Definition Bacillus cereus

dicke Stäbchen, oft in Ketten penicillinresistent beweglich grampositiv bis gramlabil

Spore:

mittelständig, oval, stark lichtbrechend, kann mit B. anthracis verwechselt werden!

Präparat:

sowohl in vivo wie auch unter Kultur- bedingungen kommt es zur Kettenbildung

Kultur:

ac illu s cereus(g rampositiv )

Bacillus cereus

Bedeutung:• Vielzahl von extrazellulären Enzymen• Enterotoxin: wird bei unsachgemäßer Aufbewahrung von Lebensmitteln (Reis! Fleisch. “Chinesisches Essen”) in großer Menge gebildet! Nach kurzer Zeit Erbrechen, Diarrhö und Tenesmen, die nach 24 Stunden abklingen.

Keine Lebensmittelinfektion, sondern eine Lebensmittelintoxikation! (keine lebenden Keime im Darm sondern nur bakterielle Enterotoxine vom Essen!)

Diagnostik:Essensreste! Stuhl meist ohne Ergebnis! Enterotoxin theoretisch im Tierversuch (praktisch nur selten)Neuerdings ELISAs zum Nachweis in LebensmittelnBei Untersuchung von verdächtigen Speisen wären Keimzahlen von > 105 B. cereus pro Gramm alarmierendMeldepflichtige Erkrankung!

Therapie: Die Erkrankung ist selbstlimitiertProphylaxe: richtiger Umgang mit Lebensmitteln!

Anaerobe Sporenbildner (Clostridium)

BotulismusClostridium botulinum

MedizinischeAnwendungsgebiete

Geiseln!

Botulismus Clostridium botulinum

• Die Erkrankung wird durch Toxine (Gifte) des Bakteriums Clostridium botulinum verursacht, dessen Sporen weltweit im Erdboden und im Darmtrakt von Mensch und Tier vorkommen.

• Das Botulinustoxin ist ein Nervengift und zählt zu den giftigsten Substanzen überhaupt. Es ist ca. 100.000 mal giftiger als das Nervengas Sarin.

• Das Auskeimung der Sporen mit nachfolgender Vermehrung und Giftbildung finden jedoch nur unter sauerstoffarmen Bedingungen statt.

• Nach Aufnahme des Giftes kommt es Innerhalb von Stunden bis wenigen Tagen (in Extremfällen auch bis Wochen) zu typischen Vergiftungserscheinungen.

• Zunächst treten Mundtrockenheit, Sehstörungen (z.B. Doppelbilder), Lichtempfindlichkeit, Schluckbeschwerden und z.T. auch Durchfälle auf.

• Im weiteren Verlauf kommt es zu Lähmungen bis hin zum Atemstillstand.

• In Deutschland ist die Botulinusvergiftung heute sehr selten.

Übertragung:

• In der Regel wird das Gift durch den Genuss verdorbener Lebensmittel aufgenommen (Nahrungsmittelbotulismus), in denen das Botulinustoxin bei Vermehrung der Bakterien bevorzugt unter Luftabschluss gebildet wird, z.B. Konservendosen (insbesondere selbst hergestellte), gesalzene Fische, unzureichend erhitzte Nahrung (u.a. Würste, Schinken, Eingemachtes, etc.). Sterblichkeitsrate je nach Toxinmenge und unbehandelt bei 25-70%.

• In seltenen Fällen kann das Gift auch in einer mit Botulinusbakterien infizierten Wunde entstehen (Wundbotulismus) und von dort aufgenommen werden.

• Sehr selten kommt es im unreifen Darm von Säuglingen zur Auskeimung von mit der Nahrung aufgenommenen Sporen und zur Bakterienvermehrung mit Giftbildung (Säuglingsbotulismus).

• Da künstlich in Aerosolform gebrachtes Botulinustoxin auch effektiv durch Einatmen aufgenommen wird, ist ein Verwendung als Biowaffe möglich.

Schutz:

Sorgfältige Lebensmittelhygiene. Nahrungsmittel aus bombierten Dosen oder undichten Einmachgläsern sollten grundsätzlich nicht mehr verzehrt werden. Bei frühzeitiger Gabe eines Gegengiftes (Antiserum) kann die Sterblichkeit auf unter 10% gesenkt werden.

Im Notfall: abkochen! Das Toxin ist hitzelabil!

TetanusClostridium tetani

TetanusClostridium tetani

Tetanusauch Wundstarrkrampf genannt, wird durch Clostridium tetani verursacht.

Die Bakterien treten weltweit auf und kommen vor allem in der Erde und im Straßenstaub vor.

Die Tetanusbakterien setzen ein Gift frei, dass erst nach 4 bis 14 Tagen (manchmal auch länger!), wenn die Wunde oft schon verheilt ist, zu schweren, schmerzhaften Muskelkrämpfen bis hin zur vollständigen Muskelstarre mit häufiger Todesfolge führen kann.

Übertragung:

Die Bakterien gelangen durch Hautverletzungen in den Körper.

Auch Tierbisse beinhalten ein erhöhtes Tetanusinfektionsrisiko.

Schwangere:

durch transplazentare Übertragung von IgG besitzen die Neugeborenen eine Leihimmunität (schützt 3-6 Monate lang) Sonst: Tetanus neonatorum!

Tetanus

Schutz:Tetanus-Schutzimpfung!

Durch eine aktive Impfung kann ein sicherer Tetanusschutz erzielt werden.

Eine passive Impfung kommt nur bei zweifelhaftem Impfschutz nach einer Verletzung zur Anwendung.

Eine gründliche Wunddesinfektion ist grundsätzlich zur Vorbeugung verschiedenster Infektionen immer empfohlen.

Aktive Schutzimpfung mit einem Totimpfstoff (z. B. Tetanol® = formolinaktiviertes Tetanustoxin [Toxoid])

Grundimmunisierung ab dem 3. Lebensmonat

Auffrischungen ohne Verletzungsfälle nicht häufiger als im Abstand von 10 Jahren

(die STIKO hält einen Abstand von 10-15 Jahren für ausreichend)

Einige wichtige Erkrankungen durch Sporenbildner:

GasbrandClostridium perfringens

DarmnekroseMeerschweinchen

Definition Gasbrand (Clostridium perfringens)

Gasbrand, Gasödem, Gasgangrän, Gasphlegmone, malignem Ödem oder Emphysema malignum sive septicum ist eine bakterielle Infektionskrankheit mit einer rasch fortschreitenden, mit starken Ödem- und/oder Gasbildung einhergehende n Gewebsnekrose der Muskulatur, in der Regel hervorgerufen durch toxinbildende Clostridien

Die Nekrosen sind nicht nur auf die unmittelbare Besiedelung durch Bakterien zurückzuführen, sondern wesentlich auf die Einwirkung des Gasbrandtoxins Lecithinase (es gibt weitere Toxine!).

Im nekrotischen Gewebe keimen die Sporen unter anaeroben Verhältnissen aus. Die vegetativen Bakterienzellen vermehren sich und bilden dabei ihre zahlreichen Enzyme und Toxine, die ins umliegende, gesunde Gewebe diffundieren und dort weitere Nekrosen erzeugen. Das nektrotische Gewebe wird als Nährstoff verwendet, wobei als Endprodukt CO2 -Gas entsteht. Ohne äußere Hilfe kommt es zu einem Fortschreiten der Gewebedestruktion.

Auch ein (seltener) Lebensmittelvergifter!

Voraussetzung ist eine sehr hohe Keimzahl (mindestens 106 Keime pro Gramm)

Enteritis mit Übelkeit, Durchfall und Bauchschmerzen, kein Erbrechen und Fieber, nach 24-48 Stunden auch ohne spezifische Therapie ausgeheilt!

Clostridium perfringensBedeutung

Pathogenese

Humanmedizinische Bedeutung haben nur Clostridium perfringens Typ A (Welch-Fraenkel-Gasbrandbazillus) und Typ C

in nekrotischem Gewebe unter anaeroben Verhältnissen keimen die Sporen aus. Die vegetativen Bakterienzellen vermehren sich und bilden dabei ihre zahlreichen Enzyme und Toxine, die ins umliegende gesunde Gewebe diffundieren und dort weitere Nekrosen erzeugen.

Das nekrotische Gewebe wird als Nährstoff verwendet, wobei als Endprodukt CO2 -Gas entsteht. Ohne äußere Hilfe kommt es zu einem rasantem Fortschreiten der Gewebedestruktion.

Clostridium perfringensSerologische Typisierung

allein Clostridium perfringens Typ A läßt sich aufgrund von Kapselantigenen in über 100 serologische Varianten unterteilen. Die Differenzierung ist jedoch Speziallabors vorbehalten!

Die “großen” letalen Toxine

fünf Typen, A bis Eunter Berücksichtigung der Bildung der so genannten „acht kleinen“ Toxine (z.B. Kappa-Toxin = Kollagenase; Lambda-Toxin = Proteinase; My-Toxin = Hyaluronidase; Ny-Toxin = Des-oxyribonuklease) lassen sich weitere Subtypen differenzieren

(wirken alle nekrotisierend!)

Alpha-Toxin (eine Lecithinase)Beta-ToxinEpsilon-ToxinJota-Toxin

Clostridium perfringensAtoxische Infektion

Clostridien - Zellulitis

kann als lokalisierte eitrige Entzündung praktisch alle Organe erfassen (Unfall- und Kriegsverletzungen, Spritzenabszesse, Gallenblasen- entzündungen, Infektionen im weiblichen Becken sowie Wund- infektionen nach Kolon- oder Rektumkarzinomoperationen

Erreger vermehrt sich in einer Muskelfaszienloge

keine Gewebsnekrose

keine Toxinämie

Anaerobe Zellulitis (kein Eindringen in Muskel)

Clostridium perfringensGasbrand/Gasödem/Gasgangränexogener oder endogener Herkunft

Toxinämie und aggressive Myonekrose mit hoher Letalität

Gasbildung kann als »Krepitus«-Zeichen (Seidenpapier) wahrgenommen werden

Exogene Infektionen stets aus tiefen (erdverschmutzten) Wunden!

Weitere Faktoren: mangelnde Durchblutung (Abbindung!) Kälte, Schock, Mischinfektionen mit aeroben Keimen

Endogene, nicht traumatische Infektionen nehmen ihren Ausgang oft vom Darm (z.B. Kolonkarzinom, Immunsuppression

Uterines Gasödem: sehr selten bei normalen Geburten, gelegentlich nach septischen Aborten

Gasbrand und Gasödem können als Spätfolgen auch nach Jahrzehnten an eingeheilten Fremdkörpern (Granatsplittern, Stofffetzen, Holzsplittern) entstehen

Enteritis necroticans: Sonderform des Gasbrandes, der so genannte Darmbrand. Er wird durch das Beta-Toxin von C. perfringens Typ C verursacht, zeigt eine hohe Letalität und trat z.B. nach dem Zweiten Weltkrieg in Norddeutschland epidemisch auf. Allgemein sind meist Kinder betroffen (Sporenaufnahme nach reichlichem Fleischgenuss? Siehe nächste Folie.)!

Clostridium perfringens

Welchen Krankheitsverlauf beobachtet man nach einer Clostridium perfringens-Infektion? http://www.essex-tierarznei.de

Der Schweregrad der Erkrankung hängt deutlich vom Alter der betroffenen Ferkel und vom „Clostridien Typ“ ab. Bei der sehr schweren Verlaufsform der Erkrankung (perakute Form) kann es, mit oder ohne Auftreten von blutigem Durchfall, zu plötzlichen Todesfällen kommen. Wegen des schnellen Krankheitsverlaufes kommen Behandlungsmaßnahmen zu spät. Die betroffenen Ferkel sind etwa 1–3 Tage alt. Die sogenannte akute Verlaufsform tritt bei etwas älteren Ferkel auf. Sie bekommen blutig-braunen Durchfall und verenden ebenfalls innerhalb kürzester Zeit. Die betroffene Ferkel sind etwa 3–5 Tage alt. Man spricht in beiden Fällen von Nekrotisierender Enteritis. Verantwortlich ist Clostridium perfringens Typ C. (Bild 1) Mit zunehmendem Alter der Ferkel werden die Krankheitserscheinungen milder, insbesondere nimmt der blutige Durchfall ab. Ältere Tiere überleben, insbesondere bei entsprechender Behandlung, bleiben aber unter Umständen zeitlebens Kümmerer die nie mehr die volle Mastleistung erbringen und deshalb betriebsökonomisch gesehen als Verlust eingestuft werden müssen. Verantwortlich ist in diesen Fällen Clostridium perfringens Typ A. (Bild 2)

Clostridium perfringensKlinik allgemein

Krankheitsfolgen

Das Krankheitsgeschehen bei Gasbrand ist oftmals extrem kurz.

Nach nur 5 Stunden Inkubationszeit kann bereits nach weiteren 5 Stunden der Tod eintreten. Typisch sind der starke Wundschmerz und die gespannte, ödematös verquollene und rotbraun verfärbte Haut in der Umgebung einer Gasbrandwunde (Gasgangrän). Der Patient hat Fieber, ist unruhig, aber bei vollem Bewusstsein.

Letalität liegt trotz optimaler Therapie bei 40 - 60 %

oft Amputationsmaßnahmen einzigsinnvolle Therapie

Anaerobe Infektionen mit Clostridium perfringens: Die Büchse der Pandora ?E. Schröpfer1, P. Zepplin1, W. Hamelmann1, A. Thiede1, T. Meyer11Chirurgische Universitätsklinik Würzburg

Hintergrund: Anaerobe Infektionen mit Clostridium perfringens sind in der heutigen Zeit zwar selten, verlaufen jedoch auch bei rechtzeitiger medizinischer Intervention nach wie vor häufig letal. Fall-Darstellung: Im Juni dieses Jahres wurde aus einem peripheren Krankenhaus ein 47jähriger Patient mit der Verdachtsdiagnose „Oberschenkelhämatom“ – ohne anamnestische Hinweise auf ein Trauma – in unsere Klinik vorgestellt. Nebenbefundlich bestand bei dem Patienten ein myelodysplastisches Syndrom sowie ausgeprägte Ulcerationen links skrotal. Wegen einer tiefen Beinvenenthrombose war der Patient markumarisiert worden. Klinisch befand sich der Patient in einem deutlich reduzierten Allgemeinzustand. Der rechte Oberschenkel war massiv geschwollen und dunkelblau-livide verfärbt. Bei der Palpation des Oberschenkels war eindrucksvoll eine Krepitation tastbar.Verlauf: Auf Grund dieser Befunde erfolgte – unter der Vedachtsdiagnose eines Gasbrandes – die sofortige antibiotische und chirurgische Intervention im Sinne einer Oberschenkel- exartikulation. Leider zeigte sich intraoperativ bereits eine Progredienz des Infektes, so dass eine chirurgische Sanierung im vorliegenden Fall nicht möglich war. Der Patient verstarb trotz weiterer Intensivierung der Intensivmedizinischen Therapie ca. 8 Stunden nach der Aufnahme in unserem Haus. Schlussfolgerung: Ist die Büchse der Pandora erst einmal geöffnet, verlaufen auch heute noch 100% aller nicht- oder zu spät behandelten Gasbrandinfektionen tödlich. Der vorliegende Fall zeigt, dass trotz der sehr niedrigen Inzidenz von ca. 1,5 Fällen pro 1 Millionen Einwohnern und Jahr, vor allem bei Risikopatienten, immer auch an eine Infektion durch ubiquitäre Clostridien gedacht werden sollte.

Kolonien auf Blutagar:

grau, transparent, flach bis konvex, rund, glänzend, glatt

auch raue Kolonien mit unregelmäßigem Rand und fädigen Fortsätzen

Clostridium perfringens

Clostridium difficileDefinition

Bedeutung

peritrich begeißelte, bewegliche, grampositive, sporenbildende Stäbchenbakterien, ovale Sporen, terminal oder subterminal!

98 % aller Stämme können in 15 Serogruppen eingeteilt werden, von denen sechs (A, G, H, K, S 1 - 4, X) zytotoxische Potenzen aufweisen

gesunde Erwachsene 1 - 4 % Träger

Erreger der pseudomembranösen Kolitis, tritt häufig unter der Therapie mit Aminopenicillinen, Clindamycin und Cephalosporinen auf

in der Stuhlflora von 30 - 50% aller Kinder im ersten Lebensjahr

Clostridium difficileKlinik• Bauchschmerzen mit Diarrhöen, in schweren

Fällen unter Abgang von Pseudomembranen

• Darmperforationen

• die Kolonschleimhaut ist endoskopisch mit gelblichen Belägen überzogen (= Leukozyten in einer Fibrinmatrix) und ödematös verquollen

KrankheitsfolgenBei älteren Menschen Letalität ca. 40% !

Pathogenese

Toxin A:schädigt die Zellen des Kolons (Zytotoxin)

Toxin B:ein Enterotoxin, stört den Elektrolyttransport (Flüssigkeitsverlust und Funktionsstörungen des Darmes)

"Konrad", sprach die Frau Mama,"ich geh aus und du bleibst da.Sei hübsch ordentlich und fromm,bis nach Haus ich wieder komm.Und vor allem, Konrad, hör!lutsche nicht am Dauem mehr!denn der Schneider mit der Scherkommt sonst ganz geschwind daher,und die Daumen schneidet erab, als ob Papier es wär."

Bauz! da geht die Türe auf,

und herein in schnellem Lauf

springt der Schneider in die Stub

zu dem Daumen-Lutscher_Bub.

Weh! jetzt geht es klipp und klapp

mit der Scher die Daumen ab,

mit der großen, scharfen Scher!

Hei! da schreit der Konrad sehr.

Ansteckung durch:ausgehustete Tröpfchen / tuberkel-pilzhaltigen Staub (falsch!)verschmierten Schmutz / ungekochte Milch tuberkulöser Kühe

Robert KOCH (1843-1910)

„Die Ätiologie der Tuberculose“ Berliner Medizinische Wochenschrift (10.4.1882)

•Nachweis in der Läsion

•Reinkultur

•Tierversuch(Henleschen Postulate)

Tuberkulose (Tbc)„Wachs-Schicht“!

Epidemiologie der Tuberkulose

• weltweit Zunahme (Inzidenz ca. 8x106/Jahr)• stark betroffen Afrika, Asien, Südamerika, GUS• Deutschland Abnahme seit 1950• Deutschland höhere Inzidenz bei Ausländern

Infektionsstatistik 1998:Neu Inzidenz Lunge sonstige10440 12.7/105 84% 16%

• Weltweit neben Malaria Killer No. 1

1970 1975 1980 1985 1990 1995

übrige Organe

60

40

20

0

Atmungsorgane

Inzi

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/ x10

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0 1-4

AusländerDeutsche

5-9 10-14 15-19 20-24 25-29 30-34 35-39 40-44 45-49 50-54 55-59 60-64 65-69

Lebensalter

70-74 75 u. m.<1

Erkrankteabsolut

tota

l/Jah

r

Charakteristika: • Obligat aerobe Stäbchen 0.2-0.4 x 2-10 µm• Hoher Lipidanteil (Wachse) in der Zellwand • keine Färbung unter konventionellen Färbebedingungen (deshalb Ziel-Neelsen-Färbung mit Salzsäure-Alkohol)

typische Tuberkulose• M. tuberculosis (nur Mensch)• M. bovis (nur Mensch und Rind)• M. africanum (nur Mensch), M. microti (Nager), M. ulcerans

Mycobacteria other than tuberculosis (MOTT)• frühere als atypische Mykobakterien bezeichnet• M. avium-intracellulare (AIDS, natürlicher Wirt Geflügel)• viele andere z.B. M. kansasii, M. marinum; M. gordonae (Umweltkeime)• häufiger bei Immmunsupprimierten

Lepra•M. leprae

Mykobakterien

M. tuberculosisKomplex

• offene TBC• Organ TBC• Isolierter Pleuraerguß•

B-Symptomatik: „Schwindsucht“: TNF

Manisfestationsformen der Tuberkulose

Sekundärtuberkulose

!

ol: early macules. tuberculoid-leprosy

or: Ulnar nerve lesion. "main de predicateur„ (deutsche Bezeichnung: Krallenhand)

ur: Nerve thickening (tub-leprös)

Lepra Mycobakterium leprae

24jähriger/19. Jahrhundert

keine Lepra: -> nächste Folie

Antonius der Große ist Patron der Ritter, Haustiere, Schweine, Metzger, Schweinehirten, Weber, Zuckerbäcker, Totengräber, Korbmacher, gegen Krankheiten, Pest, Feuer, Viehseuchen

Anlässlich einer Ende des 11. Jahrhunderts auftretenden, Antoniusfeuer genannten Seuche, die man später als Vergiftung durch Mutterkorn identifizierte, suchte man Zuflucht bei den Reliquien des heiligen Antonius als Heilmittel. Der darauf hin gegründete Antoniter-Orden verbreitete sich im Dienste der Krankenpflege während des Mittelalters in ganz Europa.

Mutterkorn (Secale cornutum) ist das Sklerotium des Mutterkorn-Pilzes (Claviceps purpurea), der auf den Ähren von Roggen und einigen anderen Getreidegattungen wie Triticale, Weizen, seltener auf Gerste oder Hafer und Gräsern wächst.

LepraErreger

• Mycobakterium leprae

Epidemiologie • Mehr als 5 Millionen Erkrankte weltweit• besonders Tropen• Weltweit verbreitet, in Europa ausgerottet

Klinik und Diagnostik• Tuberkuloide Form• Lepromatöse Form: Facies Leonica• Geringe Kontagiosität • Lepromin-Test (Hauttest)• keine in vitro Kultur möglich, Tierversuch: Armadillo (Gürteltier)

Therapie•Tuberkuloide Form: Rifampicin+ Dapson x 6 Monate•Lepromatöse Form: Rifampicin +Dapson + Clofazimin x 2 Jahre und länger