Gram-negative Stäbchen
Gastrointestinaler Infektionen;
Enterobakterien
Bettina Löffler
Institut für Medizinische Mikrobiologie
Universitätsklinikum Jena
Wintersemester 2015/16
Gastrointestinale Infektionen
Ösophagitis
Gastritis
Enteritis
Colitis
Helicobacter pylori
• Spiralig gekrümmtes, Gram-negatives Stäbchen mit lophotricher
Begeißelung
• Fäkal-oral übertragen und kolonisiert die oberste Schicht der
Magenmukose; tiefere Schichten  Infektion
• Von dem Pathologen Warren und dem Internisten Marshall aus dem
Magen von Gastritis-kranker Patienten isoliert.
Virulenz
Virulenzfaktor
Funktion
Begeißelung
Fördert Kolonisation
Urease
Neutralisiert Magensäure
Helicobacter outer membrane proteins
(HOP)
Adhärenz an Epithel
Zytotoxin Vac A
Zerstört Mucosazellen
cagA; Typ iV-Sekretionssystem
Beeinflussung von Epithezellen
Helicobacter pylori
Assoziierte Erkrankungen
• Gastritis Typ B (mäßig klinische Symptome)
• Ulcera des Duodenums und Magens
• Chronisch-atrophische Gastritis
• Adenokarzinom des Magens
• Mukosaassoziiertes Lymphom der Magenschleimhaut
(MALT-Lymphom)
Diagnostik
• Endoskopische Biopsien (Urease-Test, Hisologie, Kultur, PCR)
• Indirekte Verfahren (Atemtest, Stuhl-Antigen ELISA)
Therapie/Epidemiologie
• Bei klinische Symptomatik
• Protonenpumpenblocker + Amoxicillin + Clarithromycin
• Prävalenz: 5-25%, höher bei Migranten
Gastrointestinale Infektionen
Enteritis
Kolitis
Dünndarm
Dickdarm
Enterotoxin
Zytotoxin
Erbrechen/Durchfall
Durchfall
Stuhl:
wässrig
kaum Enzündung
Stuhl:
blutig/schleimig
viel Enzündung
Paradigma:
Cholera
Paradigma:
Bakterielle Ruhr
Gastrointestinale Infektionen
Pathogenese
orale Aufnahme
Adhäsion an Mukosa
Enterotoxinbildung
(extrazellulär)
1. Zytotoxinbildung
2. Mukosazellinvasion
H2O u.
Elektrolytverlust
Entzündung +
Nekrose
Campylobacter
• Humanpathogen: C. jejuni, C. coli, C. fetus
• Pathogenese:
• Invasion: Enterokolitis mit Durchfall (auch blutig)  Spontanheilung
• C. fetus: Invasion  Bakteriemie  Sepsis, Meningitis (bei Immunsuppr.)
Diagnostik
• Kultur
Therapie/Epidemiologie
• Makrolide, Flourchinolone (bei schweren Verläufen)
• Weltweit unter den häufigsten Erregern der Enteritiden
• Übertragung durch Tiere, Lebensmittel, Trinkwasser
Folgekrankheiten
• Konjunktivitis, Polyarthritis, Urethritis
Vibrio cholerae
Cholera
• Gram-negative, leicht gekrümmte Stäbchen
• Humanpathogen: V. cholerae, Serovar O1, O139
• Mensch ist einzige Infektionsquelle, Übertragung
direkt oder über Wasser, Nahrungsmittel
• Pathogenese: orale Aufnahme, IKZ 2-5 Tage,
massive wässrige Diarrhoe durch Choleratoxin;
durch Alkalitoleranz Vermehrung der Keime im
Duodenum
• Toxin-regulierte Pili (TCP): Adhärenz an
Darmzellen, keine Invasion der Mukosa
• Choleratoxin (CT); AB-Toxin: Aktivierung der
Adenlytacyclase cAMP  vermehrte Sekretion
von Cl- und Wasser
Epithelzelle
Vibrio cholerae
Cholera: Klinik
• Massive Ausscheidung von Elektrolyten und Wasser (bis zu 20l/Tag)
• Breiig, immer wässriger werdender Stuhl („Reiswasserstuhl“),
Erbrechen
• Großer Flüssigkeitsverlust:  Krämpfe, Heißerkeit, Blutdruckabfall,
bis Anurie, Kreislaufkollaps
• Häufig sind auch leichte Verlaufsformen
Vibrio cholerae
Diagnose
• Mikroskopische Schnelldiagnostik: aus Reiswasserstuhl;
Nativpräparat, um die Beweglichkeit der Vibrionen zu sehen
• Kultureller Erregernachweis: Empfindliche Erreger, schneller
Transport, Anreicherung in alkalischen Peptonwasser, TCBS-Agar
Therapie
• Ausgleich des Wasser- und Elektrolytverlustes
• Evtl. Antibiotika (Tetrazycline): vermindern die Erregerausscheidung
• Expositionsprophylaxe
Enterobakterien
• Schließen ein: Salmonella, Escherichia, Shigella, Edwardsiella,
Enterobacter, Citrobacter, Klebsiella, Serratia, Yersinia, Hafnia,
Proteus, Plesiomonas
• Gram-negative, zum Teil bewegliche, sporenlose Stäbchen
• unterscheidbar nach biochemischen Leistungen, molekularer
Zusammensetzung, an Hand der Virulenzfaktoren
oder an Hand der Massenspektren (MALDI-TOF)
Salmonella
Überblick: Salmonella enterica
• humanpathogene Salmonellen gehören zur Ssp. enterica I
• Typhöse Salmonellen: Erreger systemischer Infektionen
Infektionsquelle: Mensch
S. typhi, S. paratyphi A, B, C,
Infektionsquelle: Lebensmittel
(S. enteritidis, S. typhimurium und einige andere bei
immunschwachen Personen, v.a. < 1 Jahr und > 60 J.)
• Enteritis-Salmonellen: Erreger von Gastro-Enteritiden
Infektionsquelle: Lebensmittel, Nutztiere
S. enteritidis, S. typhimurium, S. dublin, S. rostock, S. kahla
und viele andere
• nur bei Tieren vorkommende Salmonellen
Salmonella
Einteilung: Salmonella enterica
Einteilung nach biochemische Leistungen:
Glukose
+
Lactose
H2S
+
Beweglichkeit
+
Einteilung nach Antigenen der Zellwand (O), der Kapsel (K) und der Geisel (H)
Einteilung durch Agglutination
 Kauffmann-White-Schema : (Antigen-Formel) SEROVAR
Salmonella
Wichtige Virulenzfaktoren
Virulenzfaktor
Funktion
Kapsel (K-Antigene)
Schutz, Widerstand gegen
Umwelteinflüsse
Geisel (H-Antigene)
Beweglichkeit
Adhäsine
(Fimbrien, Fibrillen)
Bindung an Epithelzellen/M-Zellen
des Dünndarms
Invasine (Typ III-Sekretionsapparat)
SopE, SptP, SPI-3, SipB
Aufnahme in Wirtszellen und
intrazelluläres Überleben
 Transzytose
 hämatogene, lymphogene Streuung
Toxine:
LPS
Enterotoxin
Inflammation
Persistenzstrategien (Biofilm?, SCVs?)
Langzeitinfektionen
Salmonella
Typhus (typhoid fever)
• Salmonella Typhi
Salmonella Paratyphi A, B, C,
• Zyklische Infektion:
•
Inkubation 1 – 2(3) Wochen (Internalisierung in M-Zellen, Invasion der Peyerschen
•
Generalisation (Bakteriämie, Fieber, Eintrübung, rel. Bradykadie, Leukopenie,
•
Organmanifestation (Typhome, Roseolen, Myokarditis, Enzephalitis, Pneumonie,)
•
Erst ab 3. Woche tritt Diarrhoe ein, evtl. Darmblutungen durch Ulcera der Mukosa,
Ausscheidung der Erreger im Stuhl
•
Nachfolgend Elimination (Stadium decremendi) Fieberabfall über 1 – 2 Wochen
Plaques, primäre Bakteriämie)
Obstipation)
• Komplikationen:
akut: Perforations-Peritonitis, Blutungen Herzversagen, Endotoxin-Shock
chronisch: chronische bakterielle Persistenz in der Gallenblase
 Dauerausscheider
Salmonella
Typhus (typhoid fever): Diagnose
• Erregernachweis:
- Lebensmittel
- Blutkultur ab 1. Krankheitswoche
- Urin ab 1. Krankheitswoche (wie Blutkultur)
- Stuhl während IKZ, ab 2. Woche
(cave: Dauerausscheider!)
• Antikörpernachweis: ab Ende 1. oder ab 2. Woche
Typhus (typhoid fever): Therapie und Prophylaxe
• Ciprofloxacin, Ceftriaxon, (Chloramphenicol)
Sanierung von Dauerausscheidern mit Antibiotika allein nicht möglich
 Cholezystektomie!
• Prophylaxe:
- Überwachung von Personen aus Epidemiegebieten
- Erfassung der Dauerausscheider
- Schutzimpfung
- Meldepflicht
Salmonella
Enteritis
• Erreger-Reservoir: Nutz- und Wildtiere
 geringere Adaptation an den Menschen
• Infektionsdosis: 103 – 105 (Anreicherung im Lebensmittel erforderlich)
•  akute Gastroenteritis, IKZ: 5-72 Std.
Übelkeit, Erbrechen, breiig-wässriger Durchfall, Fieber, Kopfschmerzen
• Typhöse Verlaufsformen: < 1Jahr > 65 Jahre,
schwere systemische Verläufe bei AIDS oder Immunsuppression
• Komplikationen:
Hämodynamische Folgen des Wasserverlustes
Osteomyelitis, septische Arthritis, Endokarditis
• Diagnose: Erregernachweis im Lebensmittel, Stuhl
• Therapie: Wasser- und Elektrolyt-Ersatz, Antibiotika nur bei Komplikationen
• Prophylaxe: Lebensmittelhygiene (z.B. Verwendungsverbot für Roheimasse
in Gemeinschaftsküchen)
Meldepflicht
Shigella
Erreger der bakteriellen Ruhr; Überblick, Virulenz
Shigella dysenteriae: 13 Serotypen, Tropen, Mittelamerika
Shigella boydii: 18 Serotypen, Vorderasien, Nordafrika
Shigella flexneri: 16 Serotypen, Europa, Asien, Nordafrika
Shigella sonnei: serologisch einheitlich, Europa, weltweit
• Ruhr kommt weltweit vor und tritt sporadisch oder epidemisch
(unterentwickelte Länder) auf.
• Infektionsquelle ist immer der Mensch
• Erkrankte scheiden bis zu 6 Wochen nach Krankheit die Erreger aus.
• Übertragung: direkt (Schmierinfektion) oder indirekt (über
Lebensmittel, Wasser, Fliegen)
Shigella
bakteriellen Ruhr; Virulenz und Pathogenese
Virulenzfaktor
Funktion
Adhäsine und Invasine (Ipa)
Einwanderung in Colonepithelzellen,
M-Zellen
Intra-/interzelluläre Mobilität
Endotoxine (LPS), Rauh-Formen apathogen
Inflammation
Toxine:
Enterotoxin
Neurotoxin bzw. Shiga-Toxin Stx (nur bei S.
dysenteriae)
Inflammation, Zytotoxizität
Meningitische Krankheitsbilder
Shigella invadiert die Colonwand, insbesondere im Rektosigmoid.
Ulzerationen der Schleimhaut  Durchfall mit blutig-schleimigen Stuhl
Shigella
bakteriellen Ruhr
• IKZ: 2 – 5 Tage, zunächst wässriger, dann blutig-eitriger Stuhl,
Tenesmen
• Komplikationen: Kinder: HUS, Darmperforation, Sepsis, Meningitis
• Folgekrankheiten: reaktive Arthritis (Ruhr-Rheumatismus)
Diagnose: Stuhl-Mikrobiologie, Verotoxin-Nachweis (Erreger sterben in
Stuhlproben schnell ab!
Therapie: Wasser & Elektrolytausgleich, Antibiotika nur bei S. dysenteriae
und S. flexneri
Prophylaxe: Expositionsprophylaxe
Escherichia coli
Überblick
• ~170 O-Antigene,
~ 80 K-Antigene,
56 H-Antigene
~ 20 Fimbrientypen
•
Gram-negative peritrich begeiselte Stäbchen
•
normaler Darmbewohner von Mensch und Tier (Indikator für fäkale
Kontamination)
Serovare: O1, O2, O6, O18, F1
•
trägt zur Kolonisationsresistenz bei
•
pathogene E. coli-Stämme haben Virulenzfaktoren (Variabilität der
Virulenzfaktoren);
•
Fakultativ pathogene E. coli-Stämme; apathogene E. coli-Stämme
Escherichia coli
Virulenzfaktoren
Virulenzfaktor
Funktion
Kapsel (K-Antigene)
Schutz
Geisel (H-Antigene)
Beweglichkeit
Adhäsine
(P-, Typ 1-, S-Fimbrien; afimbriale Adhäsine,
Dr-Adhäsine (Afa E, Afa D))
Bindung an Epithelzellen
LPS
Inflammation
Toxine
(z.B. a-Hämolysin, cytotoxic necrotising factor
(CNF)
Zytotoxizität
Eisenfangsysteme (Aerobaktin, Enterochelin)
Wachstum
Escherichia coli
Infektionen Übersicht
Extraintestinale Infektionen:
• ExPEC (enteropathogen): Harnwegsinfektionen (UPEC),
Meningitis/Sepsis bei Neugeborenen (MNEC), Wundinfektionen,
Appendizitis, Peritonitis, Genitaltraktinfektionen
Intestinale Infektionen:
• EPEC (enteropathogen): Diarrhoe durch Fimbrienschädigung
• ETEC (enterotoxische): Diarrhoe durch Bildung eines Enterotoxins
(Cholera-ähnlicher Mechanismus)
• EAEC (enteroaggressiv): Diarrhoe durch Biofilmbildung auf Epithel
• EIEC (enteroinvasiv): Diarrhoe durch Mucosainvasion, Dysenterieähnlicher Mechanismus)
• EHEC (enterohämorrhagisch): hämorrhagische Kolitis durch Bildung
von „Shiga-like-Toxinen“
Escherichia coli
UPEC: Harnwegsinfektionen
uropathogene E. coli
• wichtigster Erreger: Escherichia coli (UPEC) von Harnwegsinfektionen
• wichtige Symptome: Dysurie, Fieber > 38°C,
Flankenschmerz, Brennen beim Wasserlassen
• Diagnostik: Leukozyturie, Kreatinin, CRP, Urinsediment
• Mikrobiologie: Mittelstrahl-Urin: 105/ml
Erregertypisierung, Resistenzbestimmung,
Hemmstoffnachweis
Blutkultur!
• Therapie: unkomplizierte HWI: Trimethoprim-Sulfonamid,
ansonsten möglichst nach Resistogramm, viel trinken
Escherichia coli
SePEC: Sepsis E. coli; MNEC: Meningitis E. coli
• Ausgangserkrankungen: HWI, Cholezystitis, Wundinfektion, Abszesse,
Pneumonie, Drogenmißbrauch
• Meningitis der Neugeborenen durch E. coli K1 (≈ N-CAM)
• Dringen durch Transzytose über Endothelzellen ins ZNS ein
• Diagnose/Therapie: Blutkulturen, Fokussuche, Systemische Antibiose nach
Resistogramm
Escherichia coli
EPEC: enteropathogene E. coli
•
Virulenz: fimbriale /afimbriale Adhäsine (Intimin),
Typ III Sekretionssystem (EspA-C),
Hämolysine, kodiert auf Pathogenitäts-Insel und Plasmid
 EPEC adhäriert und zerstört Mikrovilli der Enterozyten (Ileum)
•
IKZ 12 Std.- 6 Tage, profuse wässrige Durchfälle, Erbrechen
•
•
Vorkommen: Kinder im 1. Lebensjahr  Dyspepsie (Letalität 25-50 %)
Therapie: Wasser- und Elektrolyt-Ersatz (evtl. Antibiotika)
Escherichia coli
ETEC: enterotoxische E. coli
•
Virulenz:
Hitze-labiles Toxin (LT-I)
Hitze-stabiles Toxin (ST-I)
Adhäsine (fimbrial:CFA/I, CFA/II,
bundle forming pili uam.
afimbrial: CS6 uam.)
 Struktur und Funktion ähnlich dem Cholera-Toxin: stimuliert Adenylatcyclase,
kann nicht abgeschaltet werden, cAMP , Sekretion von Cl-, Wasserausstrom
 Wässerige Durchfälle
•
Vorkommen:
vorwiegend Entwicklungsländer,
Kinder nach Abstillen
•
Reise-Diarrhoe:
(Infektionsdosis 107-108/ml)
Escherichia coli
EAEC: enteraggressive E. coli
• Virulenz:
aaf/I, aaf/II (bundle forming pili)
hitzelabiles Toxin (EAST,bei 40%)
Plasmid-codiertes Toxin (Pet)
sezernierte Serinprotease
 Autoaggression, Biofilmbildung auf
der Oberfläche des Darmepithels
• Vorkommen:
- unterernährte Kinder, Entw.-Länder
• chronische Diarrhoe > 14 Tage
Escherichia coli
EIEC: enteroinvasive E. coli
• Virulenz:
Ipa A-D (Plasmid-kodiert)
Ipa C: Internalisierung
Ipa B: Lyse der Vacuolen
Enterotoxin (63 kDa-Protein,
auch bei Shigellen)
 Penetrieren die Enterozyten des Kolons
 Intra- und interzellulären Motilität
•
•
•
•
 Entzündungen
Vorkommen:
Nahrungsmittel, Wasser (vorwiegend Entwicklungsländer)
Infektionsdosis höher als bei Shigellen!
IKZ 2 – 4 Tage
Ruhr-ähnliches Krankheitsbild
Escherichia coli
EHEC: enterhämorrhagische E. coli
Klinischer Fall I:
• Tag 1: 24-jährige Patientin stellt sich in der Ambulanz vor, da sie seit dem
Vortag starke wässrige Durchfälle hat, die nun blutig werden. Begleitet
werden diese von krampfartigen Bauchschmerzen und ansteigendem
Fieber.
Blasse, kaltschweißige Haut, Puls 90/min, RR 110/80,
Körpertemperatur 38,6 C rektal.
Die Patientin gab an, am Tag zuvor in einem Restaurant gegessen zu haben.
 Zur Abklärung der blutigen Durchfälle wird sie stationär aufgenommen
• Tag 3: Labor: Harnstoff 85, Kreatinin 3,4;
Hb 7,1; Thrombozyten 70 000
Die Patientin wirkt verlangsamt, in ihrer Orientierung gestört und zeigt
Sprachstörungen
Escherichia coli
EHEC: enterhämorrhagische E. coli
• Serovare O157:H7 ; O26:H11; …
• Virulenz:
Intimin evtl. weitere Adhäsine, Hämolysin
Shiga-like Toxins:
Stx1 u. Stx2 (Verotoxin, Phage!)
 Zerstörung von Enterozyten durch
Proteinbiosynthese-Blockierung;
 EHEC bleiben im Darm, gelangen nicht ins Blut
 Toxine gelangen hämatogen in andere Organe, Zelltod
• Vorkommen: weltweit bei Rindern und anderen Schlachttieren
• Übertragung: Nahrungsmittel/ fäkal- oral,
• IKZ: 1-3 Tage
Escherichia coli
EHEC: enterhämorrhagische E. coli
hämorrhagische Colitis, HämolytischUrämisches Syndrom (HUS)
• Akutes Nierenversagen
• Thrombotisch-thrombopenische Purpura
• Intravasale Komplementaktivierung
• Hämolytische Anämie
tritt in 5-15% der EHEC Infektionen auf
Diagnose: Nachweis der Shiga-Toxine mit ELISA
Escherichia coli
EHEC: enterhämorrhagische E. coli; Ausbruch 2011
 mehr als 3800 Menschen waren erkrankt, 855 entwickelten ein HUS; 53 Menschen
starben
Escherichia coli: O104: H4
Virulenz:
Adhäsin: aaf-Gen, (bundle forming pili)
Eisenfangsystem: iha-Gen pos.
Intimin: eae-Gen neg.
Shigatoxin: stx 2-Gen pos.
Serinprotease SepA pos.
Enterohämolysin negativ,
Antibiotikaresistenzen: ß-Lactamasen: CTX-M (ESBL)
Therapie:
TEM (ESBL)
- Wasser & Elektrolyte
weitere Resistenzen:
Tetracycline,
- Hämofiltration
Streptomycin,
- ACE-Hemmer
Trimethoprim/Sulfonamid
- Plasma-Austausch
- keine Antibiotika, da Toxinausschüttung erhöht
Gastrointestinale Infektionen
Enteritis
Vibrio cholerae
Enteritis-Salmonellen
ETEC
Campylobacter sp.
Colitis
Shigella
EIEC, (EHEC)
Campylobacter sp.
Klebsiella
• Klebsiella pneumoniae, Subsp. pneumoniae
Subsp. ozaenae
Subsp. rhinoscleromatis
Klebsiella oxytoca und weitere
• Gram-negatives Stäbchen, unbeweglich,
• gehören zur Normalflora des Darmes bei 10% der Menschen
• Virulenzfaktoren:
Polysaccharid-Kapsel (82 Typen)
Adhäsine
Eisenfangsysteme
Antibiotika-Resistenz
• Resistenz gegen:
Aminopenizilline, ESBL
Carbapeneme (Carbapenemasen: OXA-48, KPC, NDM-1)
• Hospitalkeim: 3MRGN, 4MRGM !!!
Klebsiella
• Pneumonie
häufig sekundär oder als BeatmungsPneumonie
• Sepsis
• Wundinfektion, besonders nach
Verbrennungen
• Harnwegsinfektion, häufig sekundär
• Assoziation Infektionen mit K. pneumoniae
und Spondylitis ancylosans bei HLA-B27
möglich.
• Therapie immer nach Antibiogramm!
Enterobacter
• Enterobacter cloacae
Enterobacter aerogenes
und weitere
• Gram-negatives Stäbchen, beweglich
• Ubiquitär vorkommend, Erdreich, Wasser
• Infektionen: HWI, Wundinfektionen, Pneumonie
vorwiegend bei immunsupprimierten Patienten
• wichtiger Hospitalismuserreger,
häufig Multiresistenz
• Therapie immer nach Antibiogramm!
Proteus-Gruppe
• Proteus
mirabilis
vulgaris
penneri
• Providencia stuartii
rettgeri
alcalifaciens
• Morganella morganii
Virulenzfaktoren: extreme Beweglichkeit, Urease, Adhäsine
Infektionen:
• P. mirabilis: unkomplizierte HWI
• Andere Arten: nosokomiale Infektionen, Cholezystitis, Wundinfektionen,
Sepsis
Therapie:
• P. mirabilis: meist breit sensibel
• Andere Arten: häufig mehrfach resistent  Antibiogramm
Serratia
• V.a. S. marcescens in der Humanmedizin von Bedeutung
• Ubiquitär vorkommend; Wasser, Erdboden, Nahrungsmitteln,
Darmflora
• Hospitalinfektionen: Harnwegs-, Atemwegs-, Wundinfektionen, Sepsis
• Therapie: hohe natürliche Antibiotikaresistenz
 Antibiogramm erstellen
Weitere Hospitalkeime
Infektionen:
• Hafnia
• Edwardsiella
• …….
 Können schwer zu behandelnde Hospitalinfektionen auslösen
 Neigen zur Multiresistenz  Antibiogramm erstellen
Zusammenfassung: Enterobakterien und
Darmbakterien
• Enteritis: Enterotoxin-vermittelt; Erbrechen, wässriger Durchfall,
wenig Entzündung
• Kolitis: Invasion, Zytotoxin-vermittelt, Zellzerstörung, blutiger
Durchfall, viel Entzündung
• Helicobacter verursacht Gastritis, Campylobacter verursacht Enteritis
• Salmonellen können invasive und enteritische Infektionen
hervorrufen; Shigella verursacht die Ruhr und Vibrio cholerae die
Cholera
• Escherichia coli ist ein Darmbakterium, kann aber je nach
Ausstattung mit Virulenzfaktoren unterschiedliche invasive
extraintestinale und interstinale Infektionen auslösen.
• Klebsiella, Enterobacter, Proteus, Serratia, …..sind Darmbakterien,
aber auch wichtige Erreger von Hospitalinfektionen. Sie neigen häufig
zur Multiresistenz, so dass zur Therapie ein Resistogramm erstellt
werden muss
Herunterladen

Gram neg. Stäbchen der Enterobacteriaceae