E. coli
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Die normale flora des Intestinaltraktes Gram-negative fakultative anaerob Stäbchen (Enterobacteriaceae) Dr. Dóra Szabó Semmelweis University Institute of Medical Microbiology GRAMNEGATIVE STÄBCHEN AEROB Bordetella Brucella Francisella Pseudomonas Acinetobacter Legionella FAKULTATIV ANAEROB Haemophilus Pasteurella Familie: Enterobacteriaceae Vibrionaceae Cardiobacterium Eikenella Kingella Actinobacillus ANAEROB Bacteroides Prevotella Porphyromonas Fusobacterium MIKROAEROPHIL Campylobacter Helicobacter Normal bakteriella Flora des Gastrointestinaltraktes • Magen (103–106 KBE/g) – säueres pH – Resident Microflora Ø – Transient Flora + – Hypochlorhydria, stasis Lactobacillus (Boas-Oppler) & Sarcina spp. • Dünndarm (105–107 KBE/g) – Verdauung Enzyme, Galle, schnelle Peristaltik – Resident Microflora Ø – Transient Flora + • Dickdarm (109–1011 KBE/g) – Höchste Bakteriendichte von resident Microflora Normal bakteriella Flora des Dickdarmes in Erwachsenen (>400 Species) Anaerobe 90–95% der Arten 1011 KBE/g im Stuhl Resident Bifidobacterium bifidum Bacteroides fragilis Eubacterium spp. Clostridium spp. Transient Anaerobe Kokken Fusobakterien Lactobacillen Fakultativ anaerobe 5–10% der Arten 103–109 KBE/g im Stuhl Resident Escherichia coli Enterococcus spp. Transient Klebsiella spp. Enterobacter spp. Proteus spp. Providencia spp. Pseudomonas spp. Bacillus spp. Hefen, Protozoen Normal bakteriella Flora des Dickdarmes Kinder • Mit Muttermilch gestillte Säuglinge – Resident • Bifidobakterien (pH 5,5) – Kolonisierung mit anderen Arten ist gehemmt (Vitamin K Substitution!) • Mischkost – Erst • Fakultativ anaerobe – Später • Bacteroides fragilis Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme der Darmschleimhaut der Ratte Vergrößerung : 262× Vergrößerung : 2.624× : Bakterium Schicht , L: Lumen, B: Bakterium, T: intestinal tissue/Darmwand Bedeutung der normal Darmflora • • • • Abbau von Nahrungsmitteln Bildung von Vitaminen: K & B-Komplex Gasbildung Normal Peristaltik Ständige physische & chemische Stimuli ständige Mukosa Turnover • Biofilmbildung, Blockierung von epithelialen Rezeptoren, Rivalität für Nährstoffe Hemmung von Kolonisation pathogener Bakterien • Ständige Antigenstimulus Entwicklung von Immunsystem • Experimente in keimfreien Tiere Rolle von normal Bakteriumflora des Dickdarmes in pathologischen Prozessen Extraintestinale Infektionen Translokation Immunmangelzustand Obstruktionen Shock Konsequenzen Endotoxaemie Bakteriaemie Sepsis Bakterielle Translokation nach experimentel intestinaler Obstruktion (Ratte) A: Aufhebung der Epithelzellen aus der Lamina propria und bakteriellen Invasion B: Kokken und Stäbchen in der Submukosa Lymphgefäße A B Veranderung von Gleichgewicht der normal Darmflora • Ursache – Malnutrition – Breitspektrum (per os) Antibiotika • Konsequenzen – Maldigestion & Maladsorption, Vitaminmangel – Veränderung von normal Peristaltik, erhöhte gastrointestinal Gasbildung • Antibiotikumassoziiert Diarrhoe – Leicht verlaufend: Diarrhoe – Pseudomembranöse Kolitis (Clostridium difficile) Pseudomembranöse Kolitis Verdickte Wand des Colon transversum C. difficile & neutrophils Charakteristische gelbe Plaques Gramnegative fakultativ anaerobe Stäbchen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae • Fakultativ anaerob • Wenn beweglich ist Motilität durch Flagellen peritrichous • Viele sind normale Bewohner des Darmtrakts von Mensch und Tieren • Einige sind Darmpathogene und andere Krankheitserreger von Harn-oder Atemwege • Differenzierung ist bei biochemischen Reaktionen und Unterschiede in der antigenen Struktur basiert Enterobacteriaceae Morphologie: - Gram negative Stäbchen - Geißel (Ausnahme: Klebsiella, Shigella) Züchtung: Einfach, übliche (Agar, Blutagar) Medien Differenzierung: pathogene-fakultativ pathogene (Biochemische Leistungen) a) Selektiv-Medien b) Differential-Medien c) Indikator-Medien Enterobacteriaceae Antigene und Virulenzfaktoren: O (Zellwand) H (Flagella) K (Kapsel) Oberflächliche Proteine Pili Exotoxine Endotoxine Enterobacteriaceae Obligat pathogene (Gattungen) Fakultativ pathogene Gattungen Escherichia Klebsiella Gruppe Enterobacter Edwardsiella Citrobacter Proteus Gruppe Serratia Providencia Morganella E. Coli ETEC (enterotoxische) EPEC (enteropathogene) EIEC (enteroinvasive) EHEC (enterohemorrhagische) EAggEC (enteroaggregativ) Shigella S. dysenteriae S. flexneri S. boydii S. sonnei Salmonella S. typhi S. Paratyphi S. typhimurium, S. enteritidis, … Yersinia Y. pestis Y. pseudotuberculosis Y. enterocolitica Enterobacteriaceae Klebsiella, Proteus, Escherichia u. a. • Extraintestinale Krankheitsbilder – EITRIGE Infektionen: a) Harnwegsinfektionen b) Cholecystitis c) Peritonitis d) Pneumonie e) Meningitis f) Wundinfektionen g) Sepsis h) Iatrogene/nosokomiale Infektionen • Diagnose: Isolierung, Identifizierung • Behandlung: Antibiogram (ESBL!) TSI Medium pathmicro.med.sc.edu Identifizierung helios.bto.ed.ac.uk Identifizierung Obere Reihe, Proteus vulgaris; zweite Reihe nicht identifizierte enterische Bakterium; dritten Reihe, Klebsiella pneumoniae; untere Reihe, Vibrio alginolyticus. Extended-spectrum beta-lactamase (ESBL) • Hidrolyze: Alle Cephalosporine • NICHT hidrolyze: Carbapeneme Monobactam • Das Enzym wird gehemmt durch Clavulansäure, Sulbactam, Tazobactam GÄNGIGSTEN RESISTANT MECHANISMUS IN NOSOKOMIALEN Gram-negativen Bakterien Serratia (S. marscescens, S. liquefaciens) Eine frei lebende Saprophyt hat Atemwege und Harnwegsinfekte gefunden worden ist beständig gegen viele antimicrobics Serratia marcescens - Durch Prodigiosin rot gefärbte Kolonien von Serratia marcescens auf Agargel. Escherichia coli • Natürlich Aussehen: Mitglied der normalen Darmflora Pathogenese • außerhalb der normalen Flora Seiten schwere Infektionen auftreten: – extraintestinalis pathogene Serotypen, – Intestinalis Infektionen (Plasmide, Bakteriophagen, Toxin Produktion, Einhaltung Eigenschaften) Harnwegsinfektionen E. coli 80% Predisposition Ascendierend (selten haematogen) Cystitis, pyelonephritis E. coli mit Fimbriae Virulenzfaktoren •(UPEC-Stämme) Haemagglutinierende Adhäsion-fimbriae •Mannose resistant (MR) fimbriae (F-antigen), •P-fimbriae (blood group P substance) Pyelonephritisassoziierte Pili pyelonephritis •Mannose sensitive (MS) fimbriae cystitis Haemolysine www.spiceisle.com Harnwegsinfektionen • P. mirabilis, P. vulgaris – Predisposition – Ascendierende Infektion – Nosokomial (Katheter, Operation) – Virulenzfaktoren • Geissel: Motilität • Adhäsions-Fimbriae • Urease Bildung (pH, Irritation, Nierensteinbildung) Proteus vulgaris Geissel Färbung P. Mirabilis Schwärmung A: Proteus, Providentia – B: Urease Test - / + helios.bto.ed.ac.uk P. mirabilis Schwärmung - Auf Zellen www.nrc-cnrc.gc.ca P. mirabilis Schwärmung - Auf Zellen www.nrc-cnrc.gc.ca Neugeborene Meningitis und Sepsis E. coli K1 (80–85%) K1-Antigen Identisch mit Meningococcus B-Ag Toleranz kein Antikörper Antwort Translokation Pneumonie • Nosokomial • Predisposition • Pathogene E. coli, K. pneumoniae, K. oxytoca, Enterobacter spp. Bronchopneumonie Lobar pneumonie (Friedländer) K. pneumoniae Klebsiella pneumonie Mikrobiologische Untersuchung Mikroskopische Untersuchung: Gram-negative, kurze Stäbchen mit großen und regelmäßigen Kapsel Encapsulated Klebsiella von Tusche Färbung (negative Färbung) . Klebsiella pneumonie Mikrobiologische Untersuchung Züchtung: Mukoide Kolonien – Kapsel Eosin-Methylenblau-Agar: groß (2-3 mm Durchmesser), schleimig, funkelnden, aufgezogen, tief violett gefärbt Kolonien. Einfache Agar-Medium: groß, (2-3 mm Durchmesser), schleimig, funkelnden, farblose Kolonien. www.brown.edu Klebsiella pneumoniae – Friedländer Pneumonie Intra-abdominale Infektionen Freie abdominale Luft unter Diaphragma: Perforation Diffuse Peritonitis nach Colon-Perforation E. coli Darminfektionen • Gastroenteritis – Es gibt mehrere verschiedene Typen von E. coli, die in verschiedenen Arten von Gastroenteritis beteiligt sind: –Enteropathogene E. coli (EPEC) –Enterotoxinbildende E. coli (ETEC) –Enteroinvasive E. coli (EIEC) –Enterohemorrhagische E. coli (EHEC) –Enteroaggregative E. coli (EAggEC) Virulenzmechanismen von E. coli EIEC ETEC EAggEC Medmicro Enteropathogene E. coli EPEC Enteropathogene E. coli (EPEC) • Der Durchfall mit großen Mengen von Schleim ohne Blut oder Eiter tritt zusammen mit Erbrechen, Unwohlsein und leichtem Fieber. • Altersspezifische: unter 1 Jahr alt – Erwachsene können nur mit hohen Dosen infiziert sein • In Entwicklungsländer – 20% der diarrheae bei hospitalisierten Neugeborenen – 1950-, 1960- waren Ausbrüche in den entwickelten Ländern – Nur sporadisch Enteropathogene E. coli (EPEC) – EPEC O26; O55; O111; O126… – – – – – – Adhäsion: Adhärenz Faktor (EAF) Bundle Forming Pilus (BFP) Über das Typ III. Sekretionssystem*: Proteinfilamente (EspA) Tir (translocated intimin receptor) Intimin (eae*) Aktinfasern; Podestbildung, Verlust des Bürstensaums Zelltod * Chromosom kodiert, im Pathogenitätsinsel Die Pathogenese ist unklar, das Sekretion / absorbtion Verhältnis ändert sich Enteropathogenic E. coli Infektion. Elektronenmikroskopische Aufnahme zeigt, lokalisierte Adhärenz von Bakterien für die menschliche Zellen der Darmschleimhaut und lokalisierte Zerstörung der Mikrovilli. Enteropathogenic E. coli Infektion. Fluoreszierende Aktin Test spezifisch für EPEC Organismen. Links: Fluoreszenzmikroskopie zeigt aggregierte Aktin. Rechts: Phasenkontrast-Mikroskopie, Lage von Bakterien. Enterotoxinbildende E. coli EPEC Enterotoxinbildende E. coli - ETEC • Der Organismus wird an der Darmschleimhaut (vor allem im Dünndarm) über Kolonisation Faktoren (CFA) befestigt und dann befreit Enterotoxin. CFA I, II, III – Struktur:: Fimbria Fibrillen afimbria adhezin – Gute Antigene, die Antikörper Hemmt die Haftung Gut für den Nachweis • Enterotoxine - von enterotoxische Stämme von E. coli (ETEC) hergestellt. Bewirkt eine Bewegung von Wasser und Ionen aus dem Gewebe des Darms führt wässriger Durchfall. • Es gibt zwei Arten von Enterotoxin: LT - ist hitzelabil und bindet an spezifische Gm1 Ganglioside auf den Epithelzellen des Dünndarms, wo sie die stimuliert ADP-ribosylates Gs Adenylatcyclase zur Produktion von cAMP erhöhen. Erhöhte cAMP verändert die Aktivität der Natrium-und Chlorid-Transporter Herstellung eines Ions Ungleichgewicht, dass die Ergebnisse in Flüssigkeitstransport in den Darm. ST - ist hitzestabil, wirkt sich auf die cGMPSystem. Enterotoxinbildende E. coli - ETEC Pathogenese Medmicro Enterotoxinbildende E. coli - ETEC Krankheitsbild • In den Entwicklungsländern die häufigste Ursache von Durchfall junger Kinder, jünger als zwei Jahren • ist eine häufige Ursache von Reisedurchfall • Der Durchfall ist schwerer, massive Cholera-ähnliche • Die Krankheit wird durch einen wässrigen Durchfall, Übelkeit, Bauchkrämpfe und leichtes Fieber für 1-5 Tage aus. • Die Übertragung erfolgt über kontaminierte Lebensmittel oder Wasser. • Keine spezifische Histologie Enterotoxinbildende E. coli - ETEC Diagnostische Untersuchung • Serotypisierung ist nicht gut für Diagnosetester, weil viel Serotyp • In-vivo-Tierversuche – LT bei Kaninchen – ST bei neugeborenen Mäusen – Nicht-Routine • LT empfindliche Zellkulturen • ELISA für LT und ST • Molekularbiologische Methoden für Toxine oder CFA: – Hybridisierung oder PCR ETEC Bakterielle Durchfall. Y1 Nebennieren-Zell-Assay für E. coli Enterotoxin LT, zeigen sich normale Zellen (links) und Zellen nach Exposition mit LT-Toxin (rechts). Hinweis Unterbrechung der Monoschicht und Aufrundung der Zellen. Enteroinvasive E. coli EIEC Enteroinvasive E. coli - EIEC – Der Organismus wird an der Darmschleimhaut durch Pili und äußeren Membranproteinen in direkter Penetration, Invasion der Darmzellen, vor allem im Dickdarm beteiligt, und die Zerstörung der Darmschleimhaut. Es ist eine seitliche Bewegung des Organismus von einer Zelle zu benach barten Zellen. Die Symptome sind Fieber, schwere Bauchkrämpfe, Übelkeit und Durchfall durch spärliche Stühle mit Blut, Schleim, Eiter. Virulenzgene ähnlich Shigella 220 kb Größe Virulenzplasmid ähnlich Shigella's EIEC Enteroinvasiven E. coli-Infektion. Invasion der Schleimhaut des Darmes durch E. coli Organismen. Es gibt Nekrose der Schleimhaut an der Stelle der Invasion (links). Transmissionselektronenmikrographie zeigt enteroinvasive E. coli Organismen im HEp-2-Zelle (rechts). Enteroinvasive E. coli - EIEC Diagnostische Untersuchung 15 Serotypen:O28; O32; O112; O115; O124, O136; O143, O144 u.a. • Virulenz-Tests – Serény-Test (Shigella) – HeLa-Zellen Invasion Test • ELISA zur Virulenz spezifische Antigene • Molekulare Biologie-Tests für Virulenzplasmiden Enteroinvasiven E. coli-Infektion. EIEC Organismen eindringenden HeLa-Zellen in vitro. Enterohämorraghische E. coli EHEC Enterohämorraghische E. coli - EHEC EHEC (enterohaemorrhagisch) = VTEC O157:H7 Epidemiologie • Im Jahr 1982 erste Fall • Häufigste Ursache der blutigen diarhhöen in den entwickelten Ländern • Kälber's diarrheae oder asymptomatisch bei Tieren • Niedrige Infektionsdosis, sind Ansprechpartner Quelle von Infektionen Enterohämorraghische E. coli - EHEC Krankheitsbild • Haemorrhagische Kolitis Blutige Diarrhö HUS (hämolytisch urämisches Syndrom) – Hämolytische Anämie – Trombozytopenie – akute Niereninsuffizienz Enterohämorrhagische E. coli-Infektion. Weigert Färbung zeigt Fibrin "Thromben" in glomerulären Kapillaren in urämischem Syndrom. Enterohämorraghische E. coli - EHEC Pathogenese Der Organismus legt über Pili an der Darmschleimhaut und befreit das Vero-Toxin wie Adhäsionsmolekül ähnlich EPEC BFP Vero-Toxin SLT-I und SLT-II AB-Toxine B-Untereinheit verantwortlich für Haftung auf capillarendothel A-Untereinheit durch Hemmung der EF-1 blokks die Proteinsynthese Capillar Schaden: Blutiger Stuhl, Hämolyse, Anämie, Nierenversagen, Urämie Zentral Nervus System AE Mechanismen wie der EPEC Citotoxins als Virulenzfaktoren Codierung von temperierten Phagen lizogen Konversion Toxische Wirkung auf Vero-Zellen Zwei-Toxin, einer von ihnen ist ähnlich Shiga-Toxin Shiga-like Toxin (SLT) Enterohämorraghische E. coli - EHEC EHEC (enterohaemorrhagisch) = VTEC O157:H7 Diagnostische Untersuchung • Dieser Stamm von E. coli kann von anderen E. coli-Stämme durch die Tatsache differenziert werden, dass EHEC Sorbit nicht fermentiert. • Man muss bestätigen, dass das Isolat E. coli O1547: H7 mit serologischen Untersuchungen • Nachweis von Verotoxin (Shiga-like Toxin) Enterohämorrhagische E. coli-Infektion. Probe für Shiga-like Toxin (Verotoxin) von EHEC produziert (Serotyp O157). Links: Normal Monolayer von Vero-Zellen. Rechts: Die Zerstörung der VeroZellen durch das Toxin. Enteroaggregative E. coli EggEC Enteroaggregative E. coli - EAggEC EAG - Schleimhaut findet autoagglutinins Ursache Aggregation der Bakterien an der Zelloberfläche und führen zur Bildung eines schleimigen Biofilms. Virulenzfaktoren: Enteroaggregative ST-like Toxin - ursacht wässriger Durchfall. CFA/III (bundle forming pili) Cytotoxins Symptome wässrige Durchfälle, Erbrechen, Austrocknung und gelegentlich Bauchschmerzen, Diarrhoe > 14 Tage Vorkommen: Kinder in den Entwicklungsländer . E. coli - Therapie Antimikrobielle Therapie – E. coli ist in der Regel anfälliger für eine Vielzahl von Chemotherapeutika, aber resistente Stämme sind immer häufiger. – Die Empfindlichkeitsprüfung ist wichtig. Pathogens of the gastrointestinal tract: Salmonella spp. (salmonellosis and the enteric fever), Shigella spp. Gram-negative fakultativ anaerobic Stäbchen (Positive Glükoze fermentation) Oxidase positive Vibrionaceae Oxidase negative Aeromonadaceae Enterobacteriaceae Facultative pathogenic Vibrio Plesiomonas Aeromonas Escherichia Klebsiella Enterobacter Proteus Serratia Providencia Morganella Edwardsiella Citrobacter Hafnia Obligate pathogenic Salmonella Shigella Yersinia SALMONELLA Salmonella spp. Gramnegative bewegliche Stäbchen, peritrich Flagellen Nicht-sporenbildende Fakultativ anaeroben Salmonellen bei einem Optimum von 37 ° C wachsen PH-Optimum für das Wachstum von Salmonellen ist von 6,5 bis 7,5; kann wachsen bei einem pH-bereich von 4,5 bis 9,0 Biochemische Eigenschaften: H2S-Produktion Laktose negativ, Urease negativ, Indol negativ Benennung • Die Gattung Salmonella wurde nach Daniel Elmer Salmon benannt, er war ein amerikanischer Pathologe Veterinär. • Während Theobald Smith war der eigentliche Entdecker der Bakterien, die Schweinepest Ursachen (Salmonella enterica var. Choleraesius) • Salmon war der Verwalter des USDA Forschungsprogramms und damit des Organismus wurde nach ihm benannt. Serologie • Basierend auf der Kauffman-White-Schema der Einstufung: Serogruppen oder Serotypen auf O und H (Flagellen) Antigene. • O Antigene – O-Antigene sind sehr variabel – Mozaik Schtruktur – Epitop-Kombination spezielle Antigene der Isolate • H (flagella) Antigene – H-Antigene hat ein Mosaik Schtruktur sowiel – Treten in zwei Phasen; 1 und 2 und nur eine Phase ist zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgedrückt • Salmonella typhi hat auch eine Vi-Antigen, die eine Kapsel-Antigen ist. Salmonellen Virulenzfaktoren • Endotoxin - können eine Rolle spielen bei der intrazellulären Überleben • Kapsel (für S. typhi und einige Stämme von S. paratyphi) • Verwachsungen - sowohl Fimbrien und Nicht-Fimbrien • Typ III Sekretionssystem und Effektormoleküle » Beteiligt an der Förderung Eintritt in intestinalen Epithelzellen » Eingebunden in die Fähigkeit von Salmonellen nach innen Makrophagen überleben • Proteine der äußeren Membran (Outer mebrane protein OMP) - in der Fähigkeit von Salmonellen in Makrophagen beteiligt zu überleben • Geißeln - hielft Bakterien durch Darmschleimhaut bewegen • Enterotoxin - kann in Gastroenteritis beteiligt werden • Eisenbindungskapacität Wirtsspezifität • Breite Wirtsspezifität – normale Flora im tierischen GI – ENTERITISCHE SALMONELLOSEN in Mensch; zoonose – S. enteritiditis, S. typhimurium • Angepasst an Tier – Schwer Infektion in Tieren – Fokal Infektion in Mensch (vorwiegend in Kindern) – S. cholerasuis • Angepasst an Menschen – Nur In Mensch: TYPHÖSE SALMONELLOSIS – S. typhi, S. paratyphi A, B, and C SALMONELLA Pathogenese • Krankheit hängt vom Alter des Wirtes – schwerer bei Neugeborenen, Säuglingen, älteren Menschen • Krankheit hängt auch von der Serovar und Art der Gastgeber – Host spezifische Serovare: typhi, paratyphi Krankheiten verursachen nur beim Menschen – pullorum / gallinarum bei Geflügel, Dublin bei Rindern; choleraesuis Serovare bei Schweinen können auch Menschen infizieren; – typhimurium und enteritidis sind die wichtigsten Serovare, die Krankheiten verursachen beim Menschen, Rindern, Geflügel, Schafen, Schweinen, Pferden und wilde Nagetieren. Klinische Bedeutung ENTERITISCHE SALMONELLOSEN TYPHÖSE SALMONELLOSEN ENTERITISCHE SALMONELLOSEN ENTERITISCHE SALMONELLOSEN Pathogenese I. ENTERITISCHE SALMONELLOSEN Pathogenese II. ENTERITISCHE SALMONELLOSEN Krankeitsbild I. • Die Symptome erscheinen in der Regel 18 bis 36 Stunden nach der Exposition, sie können aber so schnell wie 12 Stunden oder solange von 72 Stunden nach der Exposition auftreten. • GASTROENTERITIS, Symptome kann sein: – Schwindel – Erbrechen – Bauchschmerzen • Die Symptome können ähnlich Ruhr • Die Symptome sind mäßig in ein paar Tagen – spontan Erholung in einer Woche • Nach der Genesung Träger Zustand eintreten kann, – Der Patient kann eine Quelle der Infektion später sein ENTERITISCHE SALMONELLOSEN Krankeitsbild II. • Transient Bakteriämie kann auftreten • Ständige Bakteriämie, Sepsis, Meningitis: – sehr alte Patienten – sehr junge Patienten – Immunsupprimierten und AIDS-Patienten • Focal Infektionen können auftreten – – – – Lunge Gehirn in atherosklerotischen Plaques der Aorta Prothese ENTERITISCHE SALMONELLOSEN Epidemiologie • Einer der häufigste Gründe für Lebensmittelvergiftung – 1-10% der realen Fällen – Steigende Inzidenz • Reservoir: – Hünchen-und Enteneier – Huhn und Schwein – Stuhl einiger Haustiere, vor allem jene mit Durchfall – Reptilien: Schildkröten, Eidechsen, Schlangen Zureichende Wärmebehandlung ist notwendig !! Besondere Merkmale von S. cholerasuis • Die allgemeinen Eigenschaften sind vergleichbar mit den anderen Spezies Salmonella • S. cholerasuis verursacht eher septisches Krankheitsbild ENTERITISCHE SALMONELLOSEN Mikrobiologische Diagnostik I. Klinischen Untersuchungsmaterial: Stuhl : kann von der ersten Woche positiv sein und bleibt für mehrere Wochen positiv Blut für Blut-Kultur: nur in 2-4 %, Zerebrospinalflüssigkeit Mikroskopische Untersuchung: Direkter Abstrich hat keinen Wert für die Diagnose. Züchtung: Die Untersuchungsmaterial werden auf Brillant-grün und/oder Bismutsulfit-Agar selektiven Medien inokuliert. Brillant-grün Agar brillant grün – zur Auswahl Laktose, Dextrose, Saccharose Andrade indicator (sauer pH Salmonella Laktoz neg.– farblosen E. coli Laktóz pos - rot) Bismut-sulfit Agar brillant grün – zur Auswahl bismuth salt + sodium sulphite Salmonella H2S Produktion Bismuth sulphide (schwarz) ENTERITISCHE SALMONELLOSEN Mikrobiologische Diagnostik II. o Biochemische Identifikation: o o o o Laktoz (-), Dextroze Gärung Gasbildung, H2S (+) o Serologische Identifizierung: Objektträgeragglutination mit spezifischen Antikörpern zum Nachweis der O-und HAntigene auf den Bakterien Positiv Negativ ENTERITISCHE SALMONELLOSEN Epidemiologische Untersuchungen I. o Bakteriophage Typisierung o die Oberfläche der Platte ist mit einer Bouillonkultur des untersuchten Stamms geimpft o eine Reihe von Phagen sind auf der Platte entdeckt o nach Inkubation der Phagen-Typ wird durch das Muster der Lyse bestimmt ENTERITISCHE SALMONELLOSEN Epidemiologische Untersuchungen II. Molekularbiologische Methoden – PCR-s (arbritary primed (AP)-PCR, ERIC-PCR) – Pulsed-field gel-electrophoresis (PFGE) – rRNS Sequenzierung ENTERITISCHE SALMONELLOSEN Therapie 1. Wasser und Elektrolyten Ersatz 2. Die überwiegende Mehrheit der Fälle Enterokolitis benötigen keine Behandlung mit Antibiotika. Nach Behandlung mit Antibiotika tritt Carrier-Status häufiger auf. 3. Antimikrobielle Behandlung von Salmonellen-Infektion des Neugeborenen, sowie invasive Salmonellen-Infektionen ist wichtig. – – – – Ampicillin sulfomethoxazole + trimethoprim fluoroquinolones 3rd Generation cephalosporins Empfindlichkeit gegenüber Antibiotika sind wichtig 1984 Rajneeshee bioterror Anschlag • • • • • 750 Personen The Dalles, Oregon, US Zehn lokale Restaurants Kontaminierte Salatbar mit Salmonellen Um entmündigen der wahlberechtigten Bevölkerung der Stadt • Die ersten biologischen Terroranschlags • Salmonellen als biologische Waffe TYPHÖSE SALMONELLOSEN TYPHÖSE SALMONELLOSEN • THYPHOID FIEBER Erreger S. typhi • PARATHYPHOID FIEBER Erreger S. paratyphi A, B und C milder Krankheit • Die Quelle ist immer menschlich! TYPHÖSE SALMONELLOSEN - Pathogenese I. • Erste Periode ist der PRIMER BAKTERIÄMIE – Nach oraler Infektion beträgt der Inkubationszeit zwei Wochen – Bakterien durch Schleimhaut kommen über die M-Zellen der PeyerPlaques – Infekt der lokalen Makrophagen – Makrophagen liefern die Bakterien, die mesentarial Lymphknoten – Durch den Ductus thoracicuson und Blut Bahn der Bakterien können zu Milz, Leber, Niere, Lunge Die KBE ist gering – Der Patient wird asymptomatische oder subfebril TYPHÖSE SALMONELLOSEN - Pathogenese II. • SEKUNDER BAKTERIÄMIE Bakterien vermehren sich in RES Vor allem in Kupffer-Zellen Raus aus der Bactera gibt es eine Bakteriämie mit hohen KBE • PERFORATION der terminale Ileum und proximalen Kolon: Durch Galle wieder in den Darm Multiplikation im Payer’s Patches Ulzeration - Blutungen - Perforation Ständiger Träger -Von Galle TYPHÖSE SALMONELLOSEN - Pathogenese I. • Erste Woche: Die klassische Krankheit präsentiert mit Trittleiter Mode Temperaturerhöhung (von 40 bis 41 ° C) über 4 bis 5 Tagen und von Kopfschmerzen begleitet, unklare Bauchschmerzen und Verstopfung. • Zweite Woche: Zwischen dem 7. bis 10. Tag der Krankheit, mild hepatosplenomegally tritt in der Mehrzahl der Patienten ein. Relative Bradykardie auftreten und Roseolaflecken gesehen werden kann. • Dritte Woche: Der Patient wird in der "Typhus Staat", die einen Zustand der Apathie verlängert, Gestose, Delirium, Desorientiertheit und / oder Koma auftreten. Durchfall daraufhin deutlich. Wenn unbehandelt bis zu diesem Zeitpunkt gibt es ein hohes Risiko (5-10%) von Darmblutung und Perforation. • Selte Komplikations: Typhus Hepatitis, Empyem, Osteomyelitis, Blasenentzündung und Psychose. 2-5% Patienten kann sich Gallenblase Träger Typhöse Salmonellosen a: Petechien, b: Peyer Plaque und Nekrose des Ileums c, d: Perforation der Peyer-Plaques Typhöse Salmonellosen. Zahlreiche Geschwüre des Dünndarms mit darüberliegenden hyperplastischen Lymphfollikeln (Peyer-Plaques). Roseola Flecken auf der Brust und Bauch von Patienten mit Typhösen Salmonellosen durch das Bakterium Salmonella typhi. TYPHÖSE SALMONELLOSEN Mikrobiologische Diagnostik I. • Klinisches Untersuchungsmaterial : Stuhl: positiv aus der zweiten oder dritten Woche (45-75% positiv) Urin: positiv ab der zweiten Woche (45-75% positiv) Galle, Knochenmarkaspirat (85-95% positiv) Blut für Blut-Kultur: oft positiv (70-80%) in der ersten Woche • Mikroskopische Untersuchung: Direkter Abstrich hat keinen Wert für die Diagnose. • Polymerase chain reaction (PCR) Auf peripheren mononukleären Zellen. empfindlicher als Blutkultur allein (92%), erfordert aber erhebliches technisches können. • Züchtung: Die Untersuchungsmaterial werden auf Brillant-grün und/oder Bismutsulfit-Agaren selektiven Medien inokuliert TYPHÖSE SALMONELLOSEN Mikrobiologische Diagnostik II. Biochemische Identifikation: • Laktoz (-), Dextroze Gärung Gasbildung, H2S (+) Serologische Identifizierung: Objektträgeragglutination mit spezifischen Antikörpern zum Nachweis von S. typhi in der Kultur. Blutserologie: => Gruber-Widal-Reaktion (Widal `s Art Röhre Agglutination): (Ag = 'H' sowie 'O' Antigene der Labor-Stamm von S. typhi), um Präsenz zu zeigen und zu etablieren Titer spezifischer Antikörper im Patientenserum. Hohe Titer von Antikörpern gegen OAntigen > 1:640 ist positiv. Positiv Negativ TYPHÖSE SALMONELLOSEN Terapie und Prophylaxe • Therapie Antibiotika nach Empfindlichkeitstests: S. typhi-Stämme sind in der Regel anfälliger für – ampicillin, – sulfomethoxazole + trimethoprim, – 3. Generation cephalosporins. • Prophylaxe – Specifische saniter Maßnähme undKontroll des chronisches Träger. – • Immunprophylaxe • Aktive orale Immunisierung mit Ty21, einem apathogenen, abgeschwächten Stamm • Parenterale Impfung mit Vi Kapselpolysaccharid S. typhi-Stamm Typ-2 “Ausscheider” 3% der Überlebenden des Typhus zu ständigen Ausscheider, Beherbergung der Organismen in der Gallenblase, der Gallenwege oder der Harnwege. Mallon arbeitete zwischen 1900 und 1907 als Köchin an verschiedene Orten. Mary Mallon (wearing glasses) Sie infizierte mehr als 40 Personen. photographed with 1906 Der Gesundheitsinspektor von bacteriologist Emma Sherman New York City untersuchte sie und on North Brother Island in 1931 or erkannte sie als Trägerin. Mallon 1932, over 15 years after she leugnete die Möglichkeit, sie könnte had been eine Trägerin von Typhus sein. Sie quarantined there permanently. wurde für drei Jahre in einem Krankenhaus auf North Brother Island isoliert und dann, unter der Bedingung, nie wieder mit Essen zu arbeiten, entlassen. 1915 kehrte sie jedoch zum Kochen zurück und infizierte 25 Leute, während sie als Köchin im New Yorker Sloan-Krankenhaus arbeitete. Zwei der Infizierten starben später. Seit drei Jahren war sie auf North Brother Island, in der Nähe von Rikers Island isoliert, den Spitznamen "Typhus-Mary". Angewiesen, nicht für andere auf ihre Freilassung zu kochen, sie dennoch änderte ihren Namen und wurde zu einem Koch in einem Entbindungsheim in Manhattan. Mindestens 25 Mitarbeiter an Typhus. "Typhus-Mary" wieder auf North Brother Island, wo sie lebte allein für 23 Jahre, bis zu ihrem Tod im Jahre 1938. Sie starb an einem Schlaganfall nach 23 Jahren in Quarantäne. TYPHÖSE SALMONELLOSEN Geografische Verteilung SHIGELLA Benennung • 1888 Chantamesse isoliert das erste Mitglied der Shigella • 1891 Grigorjev • 1898 Shiga isoliert ein Bakterium verursacht dysenteriae, durch das Serum des Patienten agglutiniert. • 1900 gleiche Ergebnis durch Flexner Shigella spp. • Gram-negative • Kurze Stäbe • Unbewegliche • Nicht verkapselte • Bilden Keinen Sporen • fakultativ anaeroben • pH 6,4 bis 7,8 • Temperatur 10-40 (optimale Temp. 37 ° C) SHIGELLA GENUS Die Differenzierung in Gruppen (A, B, C und D) auf O-Antigen auf Serotypisierung • • • • Serogrup A: S. dysenteriae (12 serotypes) Serogrup B: S. flexneri (6 serotypes) Serogrup C: S. boydii (23 serotypes) Serogrup D: S. sonnei (1 serotype) • OBLIGAT HUMANPATHOGENEN SHIGELLEN, Pathogenese Pathogenität – ID50: 100-200 Bakterien Invasivität • Ein großes Plasmid : 180-210 kb • 7 Polypeptide der äußeren Membran –genaue Funktion beim Invasion noch unbekannt • Eindringen und Vermehrung in Epithelzellen: • Invasion Plasmid Antigens – Ipa • Intercellular Verbreitung – Ics SHIGELLA Virulenzfaktoren • Shiga toxin – Chromosomal kodierte – Rolle in der Ulzeration der Darmschleimhaut und im Tod – produziert von S. dysenteriae und in kleineren Mengen von S. flexneri – Wirkung der Kapillaren Endothel Fragment A, B (5) – Glykolipid Hemmung der Proteinsynthese durch Bindung und Inaktivation von 60s Ribosom Untereinheit Zelltod • Eisenbindungskapacität • • Endotoxin - LPS Andere Gifte: neurotoxische, zytotoxische und enterotoxische SHIGELLOSIS - Pathomechanism I. SHIGELLOSIS - Pathomechanismus II. • Shigella durchdringen die Schleimhaut und Epithelzellen des Dickdarms, aber am häufigsten im Rektum und Ampulle. • Führen zu Entzündungen des Dickdarms, und Nekrose des Darmepithels. • Die zugrunde liegende physiologische Beleidigung, die diese Entzündungskaskade auslöst, ist die Invasion von Shigellen in die Kolonepithel und der Lamina propria und Zelltod durch Shiga-Toxin. • Die daraus resultierende Colitis und Ulzeration der Schleimhaut führen zu blutigen, schleimigen Stühle, und / oder fieberhaften Durchfall SHIGELLOSIS– Krankheitsbild I. • Die Übertragung erfolgt fäkal-oralem Weg. • Inkubationszeit von 1-7 Tagen • Fieber, Krämpfe, Bauchschmerzen und wäßriger Durchfall (durch das Toxin) für 1-3 Tage. • Dies kann durch häufigen, wenig Stuhl mit Blut, Schleim und Eiter (durch Eindringen von Darmschleimhaut) gefolgt werden. • Darmkrämpfe, schmerzhafte Stuhlentleerungen (Tenesmen), Fieber • Unbehandelt dauert 1-2 Wochen SHIGELLOSIS– Krankheitsbild II. • Komplikationen: – Massive Darmblutungen – Perforationsperitonitis – HUS – reaktive Arthritis – Reiter-Syndrom • Die Schwere der Erkrankung hängt von der Art der Errgers ab, mit dem der Patient infiziert ist. – S. dysenteria ist durch die pathogenen von S. flexneri, S. sonnei und S. boydii gefolgt. Colon in dysenteriae Shigellose. Sigmoidiscopic Ansicht Kolonschleimhaut in einem milden Fall einer Infektion durch S. flexneri. Beachten Sie das dünne weißliche Exsudat, das aus Fibrin und polymorphkernigen Leukozyten hergestellt wird. Shigellose. Sigmoidiscopic Ansicht Kolonschleimhaut in einem tödliche Falle einer Infektion mit S. dysenteriae Typ 1 zeigt umfangreiche pseudomembranöse Kolitis. SHIGELLOSIS – Epidemiologie • Die Übertragung erfolgt fäkal-oralem Weg, besonders durch Nahrung und Wasser • Die infektiöse Dosis benötigt, um eine Infektion zu verursachen ist sehr gering (10-200 Organismen). „Schmutzige Hand Krankheit" • Shigella dysenteriea 1: Asien, Afrika, MittelAmerika • Shigella sonnei: USA, Europa SHIGELLOSIS Mikrobiologische Diagnostik I. Klinisches Untersuchungsmaterial : Stuhl, Lebensmittelbetriebe Mikroskopische Untersuchung • Züchtung: Die Untersuchungsmaterialen werden auf selektiven Medien inokuliert. Desoxycholate-citrate agar mit Desoxycholsäure, Natriumcitrat, Bleiacetat, Eisenammoniumsulfat, Lactose und neutral rote Anzeige Shigella: kleine, runde, farblose Kolonien (Laktose -, H2S-). Eosin-methylenblau agar kleine, runde, farblose Kolonien (Laktose -) Shigella Selektive differenzierenden Medien SHIGELLOSIS Mikrobiologische Diagnostik II. o Biochemische Identifikation: o Laktose (-), o Dextrose Gärung o Gasbildung o H2S (-) o Shigella dysenteriae Mannit negativ Katalase negativ, Indol negativ, positiv ONPG o Serologische Identifizierung: Objektträgeragglutination mit spezifischen Antikörpern zum Nachweis der Anwesenheit OAntigene auf die Bakterien Positiver Serény Test. Keratokonjunktivitis beim Kaninchen, erzeugt durch die Instillation von Shigellen Mikroorganismus SHIGELLOSIS Therapie und Prophylaxe • Therapie – Wasser und Elektrolyten Ersatz – Antimikrobielle Therapie – Sulfonamide werden häufig verwendet, wie Streptomycin, Tetracyclin, Ampicillin und Chloramphenicol. – Resistente Stämme sind immer häufiger, so Empfindlichkeit Tests erforderlich . • Prophylaxe – Impfung mit • Attenuiertem • Subunit-Impfstoffen Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
