Schraubenbakterien - Medizinische Mikrobiologie
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Schraubenbakterien, intrazelluläre und zellwandlose Bakterien Bettina Löffler Institut für Medizinische Mikrobiologie Universitätsklinikum Jena Wintersemester 2015/16 Spirochaetales (Schraubenbakterien) • 0.2-3 µm dick, 4- 30 –(250) µm lang, Gram-negativ • Geißeln (Endoflagellen) winden sich um einen Protoplasmaschlauch, enspringen an Enden und enden in der Mitte, darüber legt sich die äußere Zellmembran • Beweglich durch Bewegung auch in sehr Rotation visköser Umgebung möglich • Wie ein Bohrer Medizinisch relevante Gattungen: • Treponema • Borrelia • Leptospira Spirochaetales (Schraubenbakterien) Pathogenese: Schraubenfunktion Borrelia burgdorferi Borrelia burgdorferi Treoonema pallidum Treponema Gattung Treponema • Nicht pathogene Arten in der Mundhöhle, Intestinal- und Genitaltrakt • Human pathogene Arten: Treponema pallidum Syphilis/Lues Treponema pallidum ssp. endemicum Bejel Treponema pallidum ssp. pertenue Framboesie Treponema pallidum ssp. carateum Pinta • zarte, schwer anfärbbare Schraubenbakterien, sehr empfindlich, nicht anzüchtbar, in Gewebe vermehrbar, Generationszeit 30-35 h • Pathogenes Prinzip ist Invasivität der Bakterien ins Gewebe und in Zellen Freisetzung von Gewebsantigenen Autoimmunität; intrazelluläre Persistenz möglich • Weltweit verbreitet, Mensch ist der wesentliche Wirt Treponema pallidum Syphilis: Geschichte, Bedeutung • 15. Jh: Pandemie „große Pocken“ in Europa und Asien mit hoher Virulenz • 18./19. Jh: keine klare Unterscheidung zw. Gonorrhoe, weicher Schanker und Syphilis • 1905: Darstellung der Treponemen im Dunkelfeldmikroskop • 1910: Therapie der Syphilis durch das Arsenderivat Salvarsan • 1928: Entdeckung des Penicillins durch A. Fleming Verbesserung der Syphilistherapie • 1949: erster serologischer Test zu Syphilis Syphilis: Pathogenese • Überwiegend sexuelle Übertragung • Die Erreger können schnell die abgeschürfte Haut oder intakte Schleimhaut durchdringen und gelangen innerhalb weniger Stunden ins Blut und Lymphe systemische Infektion • Langsames Wachstum und Persistenz im Gewebe Treponema pallidum Primäre Syphilis (Lues I) • IKZ: 2-5 Wochen • An der Inokulationsstelle Primärläsion • Schmerzlose, rasch erodierte Papel (Ulcus durum) + regionale Lymphadenitis (harter Lymphknoten) = Primärkomplex • Hoch infektiöses Sekret möglich (bis 107 Keime /g Gewebe) • Spontanes Abheilen nach 4-6 Wochen Dunkelfeldmikroskopie Treponema pallidum Sekundäre Syphilis (Lues II) • Etwa 6 Wochen nach Abheilung der Primärläsion • Vielgestaltige Haut- und Schleimhaut-Ausschläge mit generalisierter Lymphadenopathie durch Ausbreitung der Bakterien • Ausschlag: makulären, papulären, papulosquamösen Syphiliden • Bei betroffenen Haarfollikel: fleckiger Haarausfall, Augenbrauenverslust • Erodierte Papeln hochinfektiöse Läsionen „Condylomata lata“ • Allgemeinsymptome und Organbeteiligung möglich: Fieber, Kopfschmerzen (Meningitis), Gewichtsverlust Treponema pallidum Tertiäre/Späte Syphilis (Lues III) • Nach Latenzzeit (Monate bis Jahre/Jahrzehnte) Organmanifestation (sehr vielseitig): • Kadiovaskuläre Syphilis: Endarteriitis obliterans der Vasa vasorum Medianekrose im Aortenbogen (Aneurysmen) • Neurosyphilis: • Liquorveränderungen (Pleozytose, Liquoreiweiß ) • Generalisierte Paresen • Tabes dorsalis: Demyelinisierung von Hinterhornganglien) vielfältige neurologische Symptomatik • Organmanifestation durch Gummen-Bildung: unspezifisches Granulationsgewebe mit zentraler Nekrose umgeben von mononukleären Zellen, möglich in Haut, Knochen, Leber, … Narbenbildung und Gewebedestruktion Treponema pallidum Connatale Syphilis • T. pallidum ist diaplazentar übertragbar • je frischer die Syphilis der Mutter, desto infektiöser für das Kind • Abort im 7. – 8. Monat • Schäden treten erst auf, wenn sich die Immunkompetenz des Fetus zu entwickeln beginnt Pathogenese von Wirtsimmunantwort abhängig • Floride Syphilis des Neugeborenen (Rhinitis, mukokutane Läsionen) • Syphilis connata tarda Hutchinsonsche Trias: Zahndeformitäten; abnormes Gesicht mit Sattelnase; Säbelbeine Treponema pallidum Syphilis; Diagnose, Therapie • Primärpräparat: Dunkelfeld-Mikroskopie: ohne Färbung an lebenden Bakterien • Serologischer Suchtest: TPHA ELISA (IgG, IgM) • Bestätigungsreaktion: FTA-Abs-Test Westernblot • Verlaufskontrolle: VDRL-Test (quantitativ) • Therapie: Penicillin G als Kurzzeitinfusion, auch in der Schwangerschaft cave: Jarnisch-Herxheimer-Reaktion Westernblot Borrelia Gattung Borrelia Borrelia burgdorferi Borrelia garinii Borrelia afzelii Borrelia spielmanii Borrelia recurrentis Borrelia duttoni Lyme Disease Überträger: Zecken Reservoir: Wild, Mäuse,Vögel Läuse-Rückfallfieber (Europa) Zecken-Rückfallfieber (Afrika) Borrelia: Pathogenese Bakterien werden in die Haut inokuliert, durch Stich oder Kratzen, Ausbreitung in der Haut, später über Lymphe oder Blut Borrelien ändern ihre Oberflächenantigene (Antigenshift) immunologische Abwehr passt nicht mehr erneute Vermehrung der Erreger möglich Borrelia burgdorferi Lyme-Borreliose: Geschichte, Bedeutung • 1977: im Bezirk Lyme des US-Staates Connecticut wurde vermehrt akute Arthritis diagnostiziert, deren Ätiologie unklar war. • 1981: als Ursache bisher unbekannte Borrelien beschrieben • 1984: B. burgdorferi nach dem Entdecker benannt Lyme-Borreliose: Pathogenese • Durch Zeckenstich übertragen • Borrelien induzieren bei Endothelzellen Transzytose Eindringen in Gewebe und intrazelluläre Persistenz • Chronisch verlaufende Infektionskrankheit Epidemiologie • Überall auf der nördlichen Erdhalbkugel verbreitet; endemische Herde existieren; verschiedene Arten von Zecken als Überträger (bis 5-10% der Larven und 10-40% der Nymphen und Adulten befallen) Borrelia burgdorferi Lyme-Borreliose: Klinik Stadium 1: Erythema migrans (nach Tagen (kann fehlen oder wird nicht bemerkt) Deutschland: 60 000 Neuerkrankungen im Jahr Stadium 2 (nach Wochen): Bannwarth´s Syndrom - radikuläre Schmerzen Gelenke, Muskel) - periphere Paresen - entzündlicher Liquor - Hörsturz, Rhythmusstörungen, - Meningitis Stadium 3 (nach Jahren): Lyme-Arthritis, Chronische Enzephalitis (sehr selten, MS-ähnlich), Acrodermatitis chronica atrophicans Borrelia burgdorferi Lyme-Borreliose: Diagnose, Therapie, Prophylaxe Lyme-Borreliose ist ganz wesentlich eine klinische Diagnose • Erreger-Nachweis aus dem Erythema migrans PCR, Anzucht (nur in Speziallaboren) • Antikörpernachweis: Screening: ELISA, IFT (nicht sicher im Stadium 1, werden erst später positiv); Serum-Liquor Paar • Bestätigung: Immunoblot Therapie: Stadium 1: Amoxicillin oder Doxycyclin (oral) alle anderen Stadien: Ceftriaxon (Neuroborreliose) oder Makrolid-Antibiotika, Penicillin Prophylaxe: Entfernen der Zecken innerhalb 24 h, sonst höhere Übertragungsrate Impfung steht nicht zur Verfügung! Borrelia recurrentis Rückfallfieber • Epidemisches Rückfallfieber wird durch die Kleiderlaus übertragen, das endemische über Zecken • Klinik/Pathogenese: IKZ: 5-15 Tage Hohes Fieber für 3-7 Tage, danach plötzlicher Abfall; wiederholt auftretende Fieberepisoden Fieber: Borrelien sind im Blut; Fieber-freie Phasen: Borrelien vermehren sich im Gewebe, Aufnahme durch Transzytose • Diagnose: Dunkelfeldmikroskopie aus Blut während der Fieberphase abgenommen • Therapie: Doxycyclin oder Makrolide • Epidemiologie: Beseitigung der Läuse habe das Vorkommen des epidemischen Rückfallfiebers stark gesenkt; endemisches Rückfallfieber in Afrika, Asien, Amerika noch verbreitet Leptospira interrogans Morbus Weil • Zarte Schraubenbakterien (0,12µm X 40µm), sehr beweglich, streng aerob, in Wasser und Boden lange lebensfähig • Infektion durch kleine Hautdefekte oder unverletzte Schleimhaut, Infektionen häufig in Gewässern • Erreger gelangen hämatogen in viele Organe vielfältige Symptomatik • IKZ: 5 – 14 Tage, 2 Krankheitsphasen: 1. Brutaler Krankheitsbeginn mit Fieber, Wadenschmerzen, Sepsis 2. Nach vorübergehenden Rückgang des Fiebers Organmanifestation in Leber, Niere, Meningen • Schwere Verlaufsform: Morbus Weil: Ikterus, Nephritis, Meningitis, Letalität 25%, Überträger: Ratte Leptospira interrogans Morbus Weil: Diagnose, Therapie • Erregernachweis nur im ersten Krankheitsstadium möglich (wird verpasst) • Antikörper-Nachweis nach 10 Tagen möglich mit AgglutinationsLysis-Test • Therapie: Möglichst vor dem 4. Krankheitstag mit Penicillin, Cephalosporinen oder Doxycyclin, ansonsten symptomatische Therapie • Besonders gefährdet: Kanalarbeiter, Wassersportler, Gartenarbeit Fusospirochäten Angina-Plaut-Vincenti • Meist einseitige Tonsillitis mit eitrigem Belag • Diagnose: Mischkultur aus Fusobakterien und Treponemen; Präparat und Mikroskopie • Therapie: Penicillin Noma • Schwere, destruierende Fusospirochätose, insbesondere bei Proteinmangel (Unter- und Mangelernährung in Entwicklungsländern) • Diagnose/Therapie: s.o.; Erfassung und Verbesserung der allg. Situation Intrazelluläre und zellwandlose Bakterien • Rickettsien, Coxiellien und Chlamydien können sich nur intrazellulär in Wirtszellen vermehren Elementarkörperchen: nicht vermehrungsfähige, relativ umweltresistente Formen Retikularkörperchen: vermehrungsfähige intrazelluläre Formen • Mykoplasmen haben keine Zellwand Vielgestaltigkeit des Erregers Keine Anfärbung Empfindlich Sind auf ihren Wirt angewiesen, nicht intrazellulär Rickettsien Übersicht: Erreger und Krankheitsbilder der Rickettsiosen Fleckfieber - Gruppe Epidemisches Fleckfieber sporadisches Fleckfieber Südamerika und Afrika (weltweit) USA Murine typhus weltweit R. prowazekii R. typhi Zecken – Fieber - Gruppe R. rickettsii R. akari R. conorii R. sibirica R. australis R. japonica R. tsutsugamushi Rocky Mountain spotted fever Rickettsien Pocken Boutonneuse fever Sibirisches Fleckfieber Australisches Fleckfieber Orientalisches Fleckfieber Busch-Fieber (Scrub typhus) Westliche USA USA, Russland Mittelmeergebiet, Afrika, Indien, Sibirien Australien Japan Asien, Nordaustraliaen, Pazifische Inseln Rickettsien Fleckfieber • Gram-negative, kokkoide Stäbchen, obligat intrazellulär • Pathogenese: Inokulation der Bakterien durch Kleiderlaus, Befall des Gefäßendothels, petechiale Blutungen • IKZ 10 bis 14 Tage • hohes Fieber, Schüttelfrost, Kopfschmerzen, Exanthem, Somnolenz, Stupor, Pneumonie Letalität nach Alter bis 60 % • Diagnose: klinisch, serologisch Immunoblot, IFT, evtl. PCR • Therapie: Doxycyclin • Prophylaxe: Entlausung, Meldepflicht Plakat aus Sowjetischer Besatzungszone 1945 Coxiellien Coxiella burnetii • obligat intrazelluläres, Gram-negatives Bakterium • Erreger des Q-Fiebers: IKZ 20 Tage, infektiöse Elementarkörperchen in der Umwelt respiratorische Infektion mit atypischer Pneumonie, (Endokarditis) • Diagnose: ELISA, Erregernachweis evtl. PCR • Therapie: Doxycyclin • Epidemiologie: Verbreitung bei Schafen, Ziegen, Rindern, Infektion durch Milch, Sekrete, Kot und Staub • Meldepflicht • Q-Fieber-Epidemie Holland 2009-2010: 36 000 Ziegen erkrankt und gekeult 2300 erkrankte Personen, sechs Todesfälle • Q-Fieber-Ausbruch in Jena Juni/Juli 2005, mehrere Fälle von schweren Lungenentzündungen Chlamydien Übersicht • • obligat intrazelluläre, Gram-negative Bakterien Wirtszelle mit Chlamydien humanpathogen: Chlamydia trachomatis Chlamydia pneumoniae Chlamydia psittaci Chlamydia abortus Simkania negevensis Trachom, Einschlußkonjunktivitis, Genitalinfektionen, Lymphogranulom venereum Pharyngitis, Bronchitis, Pneumonie Ornithose • Diagnose: - Erregernachweis (Antigen-Nachweis oder PCR) - Erregeranzucht (in Zellkulturen) - Antikörpernachweis (z.B. ELISA, Immunoblot) • Therapie: Doxycyclin oder Makrolide Chlamydien Chlamydia trachomatis • Trachom: follikuläre Keratokonjunktivitis, vernarbende Hornhautschäden bis zur Erblindung, häufig in tropischen Ländern • Einschlußkonjunktivitis: akute eitrige Konjunktivitis, die Neugeborene, aber auch Kinder und Erwachsene erwerben können (Schwimmbadkonjunktivitis). Chlamydien Chlamydia trachomatis • Urogenitalinfektionen: Häufige Infektionen bei Mann und Frau, viele asymptomatische Träger; beim Neugeborenen eine perinatale Infektion (Chlamydien-Pneumonie) möglich • Lymphogranuloma venereum: sexuell übertragbare Erkrankung, Geschwür mit begleitender Lymphadenitis, gehäuft in warmen Klimazonen Chlamydien Chlamydia pneumoniae • Pharyngitis, Bronchitis, Pneumonie: anfangs hartnäckige Halsschmerzen; langwierige uncharakteristische Symptome • Mensch ist Reservoir. Tröpfcheninfektion Atypische Pneumonie Chlamydien Chlamydia psittaci • Ornithose: respiratorische Infektion, interstitielle und atypische Pneumonie • Zoonose: Infektionsquelle sind meist papageienartige Vögel; • Übertragung der Erreger durch Kontakt mit Vogelmist Taubenzüchter Ornithose Atypische Pneumonie Mycoplasma, Ureoplasma Übersicht • Zellwandlose Mikroorganismen (L-Formen = Bakterien mit inkompletter Zellwand) • Pathogenese: Adhäsine, Verformbarkeit, Bildung von H2O2, Proteasen, Urease, Abwehrreaktionen des Wirtes tragen zur Pathogenese der Infektion bei! • humanpathogen: Mycoplasma pneumoniae: Ureaplasma urealyticum Mycoplasma hominis Ureaplasma parvum Erreger sind adhärent an Epithel Respirationstrakt Zerstörung des Epithels Urogenitaltrakt Mycoplasma Atypische Pneumonie • IKZ: ~ 20 Tage Tracheo-Bronchitis (häufig im Vorschulalter), atypische Pneumonie, Otitis media • Fieber, Kopfschmerzen, hartnäckiger unproduktiver Husten • Diagnose: (Errgernachweis in der Kultur), Antikörpernachweis • Therapie: Makrolide, Doxycyclin oder Fluorchinolone (mind. 10 - 14 Tage) • Folgeerkrankungen möglich Zusammenfassung: Spirochäten und intrazelluläre bzw zellwandlose Bakterien • Spirochäten • Treponema pallidum: Erreger der Syphilis • Borrelia burgdorferi: Erreger der Lyme-Borreliose • Leptospira interrogans: Morbus Weil verschiedene Krankheitsstadien durch Eindringen und Persistenz der Erreger in den Wirtsorganismus, Befall von verschiedenen Organen Gewebezerstörung • Intrazelluläre Bakterien: benötigen die Wirtszelle für die Vermehrung • Rickettsien: Fleckfieber • Coxiellien: Q-Fieber • Chlamydien: Trachom, urogentiale Infektionen, atypische Pneumonie • Zellwandlose Bakterien: • Mykoplasma: atypische Pneumonie • Ureoplasma: urogenitale Infektionen Einteilung der bakteriellen Erreger nach ihrer Pathogenese Rein Toxin-vermittelte Erkrankungen • • • • • Der Erreger tritt nicht in den Wirt ein meist selbstlimitierend Diagnose: Erregernachweis, keine Antibiose Therapie: nur symptomatisch Beispiele: – – – – – S. aureus Enterotoxin Lebensmittelvergiftungen E. coli: enteropathogene B. cereus: Lebensmittelvergiftung V. cholerae Salmonellen (enteritisch) Invasive Infektionen durch Toxin-bildende Keime • Der Erreger tritt in den Wirt ein • Proliferation und Toxin-Bildung • Toxin breitet sich im Körper aus und verursacht Schaden Infektiologischer Notfall: • Therapie: bakterizide Antibiose + ggf. Inaktivierung des Toxins (Clindamycin, Immunglobuline) + ggf. Operation bei großen Gewebeschaden • Beispiele (viele Erreger) – – – – – – – – – – – – S. aureus Superantigene, PVL S. pyogenes Superantigene Meningokokken: Meningitis Pneumokokken: Meningitis H. influenzae: Epiglottitis B. pertussis: Pertussis C. diphteriae: Diphterie Salmonellen (Typhös) Shigella E. coli (enteroinvasiv) B. anthracis Clostridien tetani, perfringens Invasive Infektionen durch niedrig virulente Keime bei Immunsuppression • Das Gleichgewicht zwischen kolonisierenden Keimen und der Immunabwehr ist gestört Niedrig virulente Keime (Opportunisten) haben eine Chance • Therapie: Antibiose • Problem: häufig Multiresistenzen, Persistenzstrategien • Beispiele (viele Erreger) – – – – – – – Enterokokken Gram-negative Enterobacteriacae (Pseudomonaden, Acintobacter, Enterobacter, Serratien, …) Legionellen Listerien Atypische Mykobakterien Zoonosen (uncharakteristische Symptome) Konnatale Infektionen Fremdkörper-assoziierte Infektionen • Der Erreger adhäriert an den Fremdkörper und bildet Biofilm Therapie mit Antibiose ist fast immer erfolglos (außer ganz in der Frühphase) • Therapie: Entfernung des Fremdkörpers • Beispiele – – – – – – S. epidermidis S. aureus Enterokokken Probrionibakterien Corynebakterien Pseudomonaden, Acinetobacter,… Chronische bakterielle Infektionen • Der Erreger dringt in den Wirtsorganismus ein (auch intrazellulär) • Langzeitpersistenz über Monate und Jahre • Mechanismen: SCV-Bildung, Granulome • Wiederholte Reaktivierung der Infektion möglich Organ und Gewebeschäden Schwierige und lange Therapie notwendig, Bakterien können während der Persistenz tolerant gegen Antibiotika werden • Therapie: Kombinationen von Antibiotika + ggf. chirurgische Eingriffe • Beispiele – – – – Osteomelitis (z.B. durch S. aureus) M. tuberculosis Treponemen Borrelien
