E. coli

Normal bakterielle Flora des
Gastrointestinaltraktes
Enterobacteriaceae
Dr. Bános Zsuzsa
04 - 11 November 2008
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 bakterielle
Flora des
Gastrointestinaltraktes
Normal bakterielle Flora des
Gastrointestinaltraktes
•
•
•
Bedeutung:
Magen (103–106 cfu/g)
– säueres pH
– Resident Microflora Ø
– Transient Flora +
– Hypochlorhydria, stasis ⇒
Lactobacillus (Boas-Oppler) & Sarcina spp.
Dünndarm (105–107 cfu/g)
– Verdauung Enzyme, Galle,
schnelle Peristaltik
– Resident Microflora Ø
– Transient Flora +
Dickdarm (109–1011 cfu/g)
– Höchste Bakteriendichte Resident Microflora
Normal bakterielle Flora des Dickdarmes in
Erwachsenen (>400 Species)
Anaerobe
90–95% der Arten
∼ 1011 cfu/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 cfu/g im Stuhl
Resident
Escherichia coli
Enterococcus spp.
Transient
Klebsiella spp.
Enterobacter spp.
Proteus spp.
Providencia spp.
Pseudomonas spp.
Bacillus spp.
Hefen, Protozoen
Hahn: Tab.3.2
Normal bakterielle Flora des
Dickdarmes der Kinder
• Mit Muttermilch gestillte
Säuglinge
– Resident
• Bifidobakterien (pH 5,5)
– Kolonisierung mit andere Arten ist
gehemmt (Vitamin K Substitution!)
• Mischkost
– Erst
• Fakultativ anaerobe
– Später
• Bacteroides fragilis
Scanning electron micrograph of the colon mucosa
of rat
Magnification: 262×
Magnification: 2.624×
⎢: bacterium layer, L: lumen, B: bacteria,
T: intestinal tissue/Darmwand
Bedeutung der normal Darmflora
™Abbau von Nahrungsmittel
™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 Translocation nach experimentelle
intestinale Obstruction (Ratte)
A: lifting of the epithelial cells from the
lamina propria & bacterial invasion
B: cocci and rods in
the submucosal lymphatic vessels
A
B
Veränderung 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
Thickened wall of the colon transversum
C. difficile & neutrophils
Characteristic yellow plaques
Gramnegative fakultativ
anaerobe Stäbchen
Enterobacteriaceae
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
Fakultativ pathogene
Gattungen
Escherichia
Klebsiella Gruppe
Enterobacter
Edwardsiella
Citrobacter
Proteus Gruppe
Serratia
Providencia
Morganella
Obligat pathogene (Gattungen)
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
Yersinia
Y. pestis
Y. pseudotuberculosis
Y. enterocolitica
Enterobacteriaceae - Fakultativ Pathogene
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!)
www.biologie.de
Serratia marcescens - Serratia marcescens Durch Prodigiosin rot
gefärbte Kolonien von Serratia marcescens auf Agargel.
TSI Medium
pathmicro.med.sc.edu
Identifizierung
helios.bto.ed.ac.uk
Identifizierung
Top row, Proteus vulgaris; second row, unidentified enteric bacterium; third
row, Klebsiella pneumoniae; bottom row, Vibrio alginolyticus.
Harnwegsinfektionen
E. coli 80%
Predisposition
Ascendierend (selten haematogen)
Cystitis, pyelonephritis
Virulenzfaktoren
•(UPEC-Stämme) Haemagglutinierende
Adhäsion-fimbriae
E. coli mit Fimbriae
•Mannose resistant (MR) fimbriae (F-antigen),
•P-fimbriae (blood group P substance) ⇒
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)
www.sciencebuddies.org
P. mirabilis: Schwärmung
Schwärmung
www.nrc-cnrc.gc.ca
P. mirabilis
P. mirabilis
Schwärmung
- Auf Zellen
www.nrc-cnrc.gc.ca
P. mirabilis
Schwärmung
- Auf Zellen
www.nrc-cnrc.gc.ca
Proteus vulgaris Geissel - Färbung
biology.clc.uc.edu
A: Proteus, Providentia – B: Urease Test - / +
helios.bto.ed.ac.uk
Neugeborene Meningitis & 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
www.brown.edu
Klebsiella pneumoniae – Friedländer Pneumonie
Klebsiella pneumoniae
Mukoide Kolonien – Kapsel
www.icbm.de
Klebsiella pneumoniae
www.lf3.cuni.cz
Klebsiella pneumoniae
Enterobacter cloacae Klebsiella pneumoniae
Mukoide Kolonien
Intra-abdominale Infektionen
Freie abdominale Luft unter Diaphragma: Perforation
Diffuse Peritonitis nach Colon-Perforation
Enterobacteriaceae
Fakultativ pathogene
Gattungen
Escherichia
Klebsiella Gruppe
Enterobacter
Edwardsiella
Citrobacter
Proteus Gruppe
Serratia
Providencia
Morganella
Obligat pathogene (Gattungen)
Escherichia coli
ETEC (enterotoxisch)
EPEC (enteropathogene)
EIEC (enteroinvasive)
EHEC (enterohemorrhagisch)
EAggEC (enteroaggregativ)
Shigella
S. dysenteriae
S. flexneri
S. boydii
S. sonnei
Salmonella
S. typhi
S. paratyphi
Yersinia
Y. pestis
Y. pseudotuberculosis
Y. enterocolitica
FIGURE 25-1 Virulence mechanisms of E coli.
EIEC
ETEC
EAggEC
Medmicro
FIGURE 25-2 Pathogenesis of E. coli diarrheal disease.
Medmicro
Pathogene E. coli Stämme-1
ETEC (enterotoxisch)
LT (hitzelabiles) ST (hitzestabiles)
ST Wirkung: ADP-Rybosilierung von Guanilcyklase Î
cGMP Å B Wasser- und Elektrolytverlust
Fimbrien (CFA = colonisation factor antigens)
FIGURE 25-3 Cellular pathogenesis of E coli having CFA pili.
ETEC
Medmicro
ETEC
Fig.4.26 Enterotoxigenic E. coli infection. Transmission electron micrograph
showing bacteria adhering to the brush-border of human intestinal mucosal cells.
By courtesy of Dr. S. Knutton
FIGURE 25-4 Laboratory methods for isolation and
identification of ETEC.
Medmicro
ETEC
Fig. 4.14 Bacterial diarrhea. Y1 adrenal cell assay for E. coli LT enterotoxin,
showing normal cells (left) and cells after exposure to LT toxin (right). Note
disruption of monolayer and rounding up cells. By courtesy of Dr. H.L. DuPont.
Pathogene E. coli Stämme-2-3
EPEC (enteropathogen) 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*) Î Aktinfasern; Podestbildung, Verlust
des Bürstensaums Î Zelltod
* Chromosom kodiert, im Pathogenitätsinsel
EAggEC (enteroaggregativ)
Fimbrien, ST-like, Haemolysin-like Toxin
Fig.4.19 E. coli
diarrhea. Electron
micrograph of
enteropathogenic
E. coli (arrowed)
attached to
mucosal epithelial
cells of ileum. The
microvillus border
of the epithelial
cells has been
largely distroyed
by bacteria and
the cells show
signs of
degeneration.
X3000 By
courtesy of Dr.
J.R. Cantey
EPEC
EPEC
Fig.4.27 Enteropathogenic E. coli infection. Electron micrograph showing close,
localized adherence of bacteria to human intestinal mucosal cells and localized
destruction of microvilli. By courtesy of Dr. S. Knutton
EPEC
Fig. 4.28 Enteropathogenic E. coli infection. Fluorescent actin test specific for
EPEC organisms. Left: fluorescent microscopy showing aggregated actin. Right:
phase contrast microscopy showing location of bacteria. By courtesy of dr. S. Knutton
Pathogene E. coli Stämme-4
EIEC (enteroinvasive)
O28; O32; O112; O115; O124, O136; O143, O144 u.a.
Pathogenese:
s. Shigella Proteinen
Typ III. Sekretionssystem
FIGURE 25-5 Cellular pathogenesis of invasive E coli
EIEC
EIEC
Fig. 4.17 Enteroinvasive E. coli infection. Invasion of mucolsal layer of the
intestine by E. coli organisms. There is necrosis of the mucosal layer at the site
of invasion (left). Transmission electron micrograph showing enteroinvasive E.
coli organisms within HEp-2 cell (right). By courtesy of Dr. S. Knutton.
EIEC
Fig. 4.31 Enteroinvasive E. coli infection. EIEC organisms invading
HeLa cells in vitro. By courtesy of Dr. S. Knutton.
Pathogene E. coli Stämme-5
EHEC (enterohemorrhagisch) = VTEC O157:H7
SLT = Verotoxin = Shiga Toxin (stx1, 2, 2c)
Wirkung: hemmt Proteinsynthese Î zytotoxisch
Haemolysin
Krankheit:
HUS (hämolytische uremisches Syndrom)
Hämolytische Anämie
Trombozytopenie
akute Niereninsuffizienz
Haemorrhagische Kolitis
Pathogene E. coli Stämme
EHEC
(enterohaemorrhagisch)
= VTEC O157:H7
Transmission electron
micrograph of
Escherichia coli
O157:H7
pathmicro.med.sc.edu
EHEC (enterohemorrhagisch) = VTEC O157:H7
Fig. 4.29 Enterohaemorrhagic E. coli infection. Assay for Shiga-like toxin
(Verotoxin) produced by EHEC (Serotype O157). Left: Normal monolayer of Vero
cells. Right: Destruction of Vero cells by the toxin. By courtesy of Dr. S. Knutton
Fig. 4.30 Enterohaemorrhagic E. coli infection. Weigert stain showing fibrin
‘thrombi’ in glomerular capillaries in haemolytic uraemic syndrome. By courtesy
of Dr. H.R. Powell
Pathogene E. coli Stämme
Diagnose
Erregernachweis
Serologische Typisierung
Prophylaxe
Expositionsprophylaxe
Behandlung
Ersatz des Wasserverlustes
Antibiogram
Gramnegative fakultativ
anaerobe Stäbchen
Enterobacteriaceae II.
Dr. Bános Zsuzsa
04 - 11 November 2008
BAKTERIELLE DARMINFEKTIONEN
I. Typ
Enterotoxin
Hypersekretion
Dünndarm
II. Typ
Inflammation
Invasion in Mucosa
Dickdarm
III. Typ
Penetration,
Generalisation
Erreger intrazellulär
Ileum
wäßriger Durchfall Eiter, Blut, Schleim im Stuhl
Typhus, Sepsis
Vibrio cholerae
Escherichia coli
(ETEC)
Salmonella typhi
S. paratyphi A, B
Yersinia enterocolitica
Y. pseudotuberculosis
Campylobacter fetus
Shigella
E. coli (EIEC) (EPEC, EHEC)
Salmonella
Yersinia enterocolitica
Campylobacter jejuni
Aeromonas sp.
Vibrio parahaemolyticus
Exogene, perorale Infektion, fäkal–orale Übertragungsweise
Clostridium difficile
Clostridium perfringens
Enterobacteriaceae
Fakultativ pathogene
Gattungen
Escherichia
Klebsiella Gruppe
Enterobacter
Edwardsiella
Citrobacter
Proteus Gruppe
Serratia
Providencia
Morganella
Obligat pathogene (Gattungen)
Escherichia coli
ETEC (enterotoxisch)
EPEC (enteropathogene)
EIEC (enteroinvasive)
EHEC (enterohemorrhagisch)
EAggEC (enteroaggregativ)
Shigella
S. dysenteriae
S. flexneri
S. boydii
S. sonnei
Salmonella
S. typhi
S. paratyphi
Yersinia
Y. pestis
Y. pseudotuberculosis
Y. enterocolitica
Salmonella sp.
www.about-salmonella.com
www.ltsa.fr
Salmonella typhi, S. paratyphi A, B, C
Menschenpathogene Arten
Antigene
O
H (Geissel)
Oberflächliches Vi Ag
gripsdb.dimdi.de
Antigenstruktur von Salmonella typhi
Salmonella typhi, S. paratyphi A, B, C
Pathogenese
Infektionsquelle
Kranke, Ausscheider;
Kontaminierte Lebensmittel, Trinkwasser
Eintrittspforte
Mund Î Darm Î Blut Î Organen: Milz, Leber,
Gallenwege, Knochenmark, Nieren, Gehirn
Ileum: geschwüre (Blutungen, Perforation)
Krankheitsbilder:
Typhus abdominalis
Paratyphus
Salmonella typhi, S. paratyphi A, B, C
Figure 1. Salmonella typhi, the agent
of typhoid. Gram stain. (CDC)
www.textbookofbacteriology.net
Figure 2. Flagellar stain of a Salmonella
Typhi. Like E. coli, Salmonella are motile
by means of peritrichous flagella. A close
relative that causes enteric infections is
the bacterium Shigella. Shigella is not
motile, and therefore it can be
differentiated from Salmonella on the bais
of a motility test or a flagellar stain. (CDC)
Typhus abdominalis
Roseolenartiges, makulopapulöses Exanthem bei
Typhus abdominalis
gripsdb.dimdi.de
Rose spots on abdomen of a patient with typhoid fever
www.wrongdiagnosis.com
due to the bacterium Salmonella typhi.
Rose spots on the chest of a patient with typhoid fever
www.wrongdiagnosis.com
due to the bacterium Salmonella typhi.
Fig. 4.37 Typhoid fever. Numorous ulcers of the small intestine
overlying hyperplastic lymphoid follicles (Peyer’s patches). By courtesy
of Dr. J. Newman.
Fig. 4.39 Typhoid fever. Mononuclear cells and red blood cells in the
stool. Trichrome stain. By courtesy of Dr. H.L. DuPont.
Typhus abdominalis
Diagnose
Erregernachweis (Blut, Stuhl, Urine)
Selektivmedien
Antikörpernachweis (Agglutination)
Prophylaxe
Expositionsprophylaxe
Immunprophylaxe:
1) Aktive orale Immunisierung mit
Ty21, einem apathogenen,
abgeschwächten Stamm
2) Parenterale Impfung mit Vi
Kapselpolysaccharid
S. typhi-Stamm Typ-2
www.spiceisle.com
Therapie
Ampicillin
Trimethoprim
Chloramphenikol
Sanierung der
Dauerausscheider!
„Typhoid Mary”
Salmonella - Salmonellosis
Ubiquitär S. typhimurium, S. enteritidis u.a
Pathogen für Geflügel, Eier, Schwein, Rind, Mäuse, Ratte und
Menschen
Pathogenese
Infektionsquelle: Infizierte tierische, kontaminierte Lebensmittel
Bakterien vermehren sich im LebensmittelÎ Endotoxin wird frei
Krankheitsbild: (Gastro)Enteritis – Endotoxin Wirkung
Keimausscheidung ist kurz
Diagnose: Erregernachweis (Stuhl, Speiseresten)
Prophylaxe: Lebensmittel und Küchenhygiene
Figure 21-3 Invasion of intestinal mucosa by Salmonella.
medmicro
www.idph.state.il.us
Salmonella sp.
spacescience.com
www.arches.uga.edu
Salmonella sp.
Salmonella enterica
www.textbookofbacteriology.net
www2.nphs.wales.nhs.uk
Figure 3.
Salmonella sp. after
24 hours growth on
XLD agar.
www.textbookofbacteriology.net
Figure 4. Colonial growth Salmonella choleraesuis
subsp. arizonae bacteria grown on a blood agar
culture plate. Also known as Salmonella Arizonae, it
is a zoonotic bacterium that can infect humans,
birds, reptiles, and other animals. (CDC)
www.textbookofbacteriology.net
wqc.arizona.edu
Rambach™ Agar
For detection of Salmonella spp.
•Salmonella - red
•other bacteria - blue, violet,
colourless, or inhibited.
www.chromagar.com
Isolation of Salmonella
from Environmental
Samples
TSI Medium
pathmicro.med.sc.edu
Identifizierung
Salmonella typhimurium HE agar
www.textbookofbacteriology.net
Enterobacteriaceae
Fakultativ pathogene
Gattungen
Escherichia
Klebsiella Gruppe
Enterobacter
Edwardsiella
Citrobacter
Proteus Gruppe
Serratia
Providencia
Morganella
Obligat pathogene (Gattungen)
Escherichia coli
ETEC (enterotoxisch)
EPEC (enteropathogene)
EIEC (enteroinvasive)
EHEC (enterohemorrhagisch)
EAggEC (enteroaggregativ)
Shigella
S. dysenteriae
S. flexneri
S. boydii
S. sonnei
Salmonella
S. typhi
S. paratyphi
Yersinia
Y. pestis
Y. pseudotuberculosis
Y. enterocolitica
Shigella
S. dysenteriae* 10 Serotyp
S. flexneri* 6 Serotyp
S. boydii 15 Serotyp
S. sonnei
Antigene
O
* Toxinbilder
Shigella sonnei
Shigella
Virulenzfaktoren
Exotoxin
Zytotoxische (Zellyse!);
Enterotoxische;
Paralytische – letale Aktivität
Fragment A, B (5) – Glykolipid
Ð
Hemmung der Proteinsynthese durch Bindung und
Inaktivation von 60s Ribosom Untereinheit Î Zelltod
OMP (Ipa, Ics)
Endotoxin - LPS
Shigella
Pathogenität – ID50: 100-200 Bakterien
Eindringen und Vermehrung in Epithelzellen:
Invasion Plasmid Antigens – Ipa
Intercellular Spread – Ics
Pathogenese, Krankheitsbilder
Lokale Infektion
Epithelnekrose, Geschwürbildung
Hemmung von Absorption
HUS!
Shigella
Medmicro
Shigella
mgc.ac.cn/VFs/Figures/Shigella
faculty.ccbcmd.edu
Fig. 2: Shigella Passing Through the
Mucous Membrane and …
… Invading Mucosal
Epithelial Cells
Fig. 4.33 Shigellosis.
Sigmoidiscopic view of colonic
mucosa in a mild case of infection
due to S. flexneri. Note the thin
whitish exsudate, which is made up
of fibrin and polymorphonuclear
leucocytes. By courtesy of Dr. R.H.
Gilman.
Fig. 4.34 Shigellosis.
Sigmoidiscopic view of colonic
mucosa in a fatal case of
infection with S. dysenteriae
type 1 showing extensive
pseudomembranous colitis. By
courtesy of Dr. R.H. Gilman
and Dr. F. Koster.
Fig. 4.18 Positive Serény test. Keratoconjunctivitis in the rabbit
produced by the instillation of shigella microorganism. By courtesy of
Dr. H.L. DuPont.
Shigella
Diagnose
Erregernachweis
(aus dem Stuhl)
Differenzierung –
Selektiv
Medien
Identifizierung
Serotypisierung
www.textbookofbacteriology.net
TSI Medium
pathmicro.med.sc.edu
Identifizierung
Shigella boydii Kolonien auf Blutagar
www.biologie.de
D: Proteus mirabilis
C: Salmonella sp.
Both Salmonella
sp. & Proteus
mirabilis product
hydrogen sulfide.
E: Pseudomona aeruginosa
www.rci.rutgers.edu
B. Escherichia coli
A. Klebsiella pneumoniae
Klebsiella pneumoniae &
Escherichia coli are positive
for acid production from
fermentation of the
carbohydrate(s) present.
The Pseudomonas colonies are nearly colorless.
Appearance of Colonies on Salmonella-Shigella Agar
Shigella
Prophylaxe
Expositionsprophylaxe – Verbesserung der Hygiene
Therapie
Antibiogram
Tetracylin, Ampicillin, Chloramphenicol, Sumetrolim
Enterobacteriaceae
Fakultativ pathogene
Gattungen
Escherichia
Klebsiella Gruppe
Enterobacter
Edwardsiella
Citrobacter
Proteus Gruppe
Serratia
Providencia
Morganella
Obligat pathogene (Gattungen)
Escherichia coli
ETEC (enterotoxisch)
EPEC (enteropathogene)
EIEC (enteroinvasive)
EHEC (enterohemorrhagisch)
EAggEC (enteroaggregativ)
Shigella
S. dysenteriae
S. flexneri
S. boydii
S. sonnei
Salmonella
S. typhi
S. paratyphi
Yersinia
Y. pestis
Y. pseudotuberculosis
Y. enterocolitica
Yersinia enterocolitica
Geissel
www.wadsworth.org
Morphologie Gramnegative,
bipolare Stäbchen
www.ktl.fi
Yersinia enterocolitica
Kultur
Wachstumoptimum 28°C, Beweglich auch bei 28°C
Antigene
O und H
Y. enterocolitica
O:5,27 CIN-ag
www.szu.cz
Blutagar
Y. enterocolitica
de.wikipedia.org
Figure 29-7 Pathogenesis of Y. enterocolitica.
Krankheitsbilder
Enterocolitis
Lymphadenitis mesenterica
Diagnose
Erregernachweis
Serologie
Serotypisierung
Therapie
Tetracyclin
Chloramphenicol
Sumetrolim
Yersinia pseudotuberculosis
Morphologie
Gramnegative, bipolare Stäbchen
Geissel
Kultur
Leicht, Wachstum 37°C und 20°C
Beweglichkeit bei 20°C
www.microbes-edu.org
Pathogenität
Pseudotuberculosis von
Nagetieren
Infektionsquelle:
Kranke Tiere
Eintrittspforte: Mund, Schleimhäute
Y. pseudotuberculosis
Yersinia pseudotuberculosis
Krankheitsbilder
Lymphadenitis mesenterica
Septische-typhöse Form
Enteritis
Diagnose
Erregernachweis
Serotypisierung – Agglutination
Serologie
Therapie
Tetracyclin
Fig. 4.50 Yersinia infection. Gross specimen of ileum, showing superficial necrosis of the
intestinal musosa with several weel-defined deep and superficial ulcers.
Y. pseudotuberculosis
www.llnl.gov
Gramnegative
fakultative anaerobe
Stäbchen
Vibrionaceae
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
BAKTERIELLE DARMINFEKTIONEN
I. Typ
Enterotoxin
Hypersekretion
Dünndarm
II. Typ
Inflammation
Invasion in Mucosa
Dickdarm
III. Typ
Penetration,
Generalisation
Erreger intrazellulär
Ileum
wäßriger Durchfall Eiter, Blut, Schleim im Stuhl
Typhus, Sepsis
Vibrio cholerae
Escherichia coli
(ETEC)
Salmonella typhi
S. paratyphi A, B
Yersinia enterocolitica
Y. pseudotuberculosis
Campylobacter fetus
Shigella
E. coli (EIEC) (EPEC, EHEC)
Salmonella
Yersinia enterocolitica
Campylobacter jejuni
Aeromonas sp.
Vibrio parahaemolyticus
Exogene, perorale Infektion, fäkal–orale Übertragungsweise
Clostridium difficile
Clostridium perfringens
Gramnegative fakultativ anaerobe Stäbchen
(Positive Glucose fermentation)
Oxidase positive
Vibrionaceae
Oxidase negative
Aeromonadaceae
Enterobacteriaceae
Facultative
pathogenic
Vibrio
Plesiomonas
P. shigelloides
V. cholerae
V. parahaemolyticus
V. vulnificus
Aeromonas
A. hydrophila
Escherichia
Klebsiella
Enterobacter
Proteus
Serratia
Providencia
Morganella
Edwardsiella
Citrobacter
Hafnia
Obligate
pathogenic
Salmonella
Shigella
Yersinia
Vibrionaceae
Species
V. cholerae O1
klassische & El Tor
V. cholerae O139
Krankheiten
Cholera
Cholera
V. parahaemolyticus
Gastroenteritis
V. vulnificus
Wundinfektion, Sepsis
Non-agglutinable
(NAG) vibrios
Gastroenteritis
Vibrio cholerae
R. Koch, 1883
Morphologie
Gramnegative, gekrümmte
Stäbchen
Fakultativ anaerobe
Biochemische Leistungen
Glukose OF ‡
Bewegung +
Katalase +
Oxidase +
Nitrat Reduction +
V. cholerae
bepast.org
V. cholerae
Antigenstruktur
O (Zellwand) - 138
O1 & O139
H Geissel (gemeinsam)
Fimbriae: A, B, C
O1: Bio und Serotypen
Vibrio cholerae. Leifson flagella stain (digitally colorized). CDC/Dr.
William A. Clark
pathmicro.med.sc.edu
Bio- & Serotypen von V. cholerae O1
Medmicro
Virulenzfaktoren
Virulenzfaktor
Biologische Effekt
Choleratoxin (Enterotoxin)
Hypersekretion von Wasser und
Elektrolyten
Fimbrien
Adhäsion – Mucus Membran
Accessory colonisation factor
(ACF)
Adhäsion – Mucus Membran
Haemagglutination Protease
(Mucinase)
Schleim Hydrolyse
Neuraminidase
Überregulation von ToxinRezeptor
V. cholerae
Pathogenese – Obligat Menschenpathogen
Infektionsquelle: 1. Kranke Menschen und Ausscheider
(Inkubations-, Dauerausscheider und Rekonvalenscente
– durch Stuhl! – Fliege!)
2. Kontaminierte Lebensmittel (Seespeise!) und
Trinkwasser
Reservoir: Algen, Muscheln, Plakton
Übertragung: Perorale Infektion
Eintrittspforte: Magen-Darmtrakt
Toxinbildung in Dünndarm
Keine Ausbreitung!
Krankheit: Kolera – durch Choleratoxin
Immunität: lokal IgA (IgG im Blut)
Adhäsion von V. cholerae
FIGURE 24-1 Pathophysiology of cholera.
Medmicro ch 24
textbookofbacteriology.net
Cholera toxin: Wirkungsmechanism
www.ebi.ac.uk
1.
2.
3.
4.
Cholera Toxin und Pertussis Toxin
Cholera Pandemien
• Indien, Mündung von Ganges
• Interkontinentale Reisen, Handelsverkehr, Kriege
⇒ 7 Pandemien ab 1817
• Jetzt: 7. Pandemie, V. EL Tor
– 1961: Asien
– 70’s–80’s: Afrika, Europa, Oceania
– 1991: Süd-Amerika
• 1992 : V. cholerae O139 „Bengal”
– Schnelle Ausbreitung (Asien, Europa, USA)
– Keine Kreuzimmunität mit O1-Stämme
– 8. Pandemie?
7. Cholera Pandemie 1961
Cholera Erkrankungen, WHO: 2000–2001
Cholera Ausbruch
Cholera camp in Mozambique
Cholera clinic in Mozambique
Cholera: Klinik
• Wässrige Durchfall
(25 L/day)
• Dehydration
• Haemokoncentration
• Blut pH È
• Serum K+È, Na+ È
• Serum Glucose ↑
• Shock
• Letalität
– Unbehandelte
• Klassisch: 60%
• El Tor: 15–30%
Vor und nach
Rehydration
– Behandelte: 1%
Rice-water diarrhoea ; Reiswasser Stühle
Cholera Bette
Diagnose
• ANAMNESE!
• Untersuchungsmaterial:
Stuhl
• Erregernachweis:
Dunkelfeld Mikroskopie
Diagnose
Transport: Alkalische Peptonwasser
Kultur: TCBS Nährmedium
Diagnose
Identifizierung
Biochemische Reaktionen
Serotypisierung (O1, O139)
Antibiogram
V. cholerae
Prophylaxe von Kolera
Expositionsprophylaxe
Verbesserung der Trinkwasser– und
Lebensmittelhygiene und der Abwasserbeseitigung
Massenerziehung von hygienischen Massnahmen
Isolierung; Quarantäne
Ausheilung, Desinfektion
Abkochen des Wassers
Kontrolle der Ausscheider
WHO Meldepfilcht
• Immunprophylaxe
Vaccination
– Schutzimpfung (nur gegen O1)
• Inaktivierte Bakterien, parenterale
• Inaktivierte Bakterien + B-subunit Toxoid per os
• Genmanipulierte, attenuierte V. cholerae per os
– Immunität dauert 3–6 Monate, Effektivität 50–
60%
– Reisende
– WHO: falsches Sicherheitsgefühl (!)
Massenerziehung von hygienischen
Massnahmen
Therapie von Cholera
Salt-sticks
Coke
Therapie von Cholera
• Ersatz von Wasser und
Elektrolyte
– Intravenös
– Per os Oral Rehydration Fluid
ORF
•
•
•
•
Glucose 20g/l
NaHCO3: 2,5 g/l
NaCl: 3,5 g/l
KCl: 1,5 g/l
Peru
• Antibiotika
– Ciprofloxacin
– Doxycycline
Bangladesh
Vibrio parahaemolyticus
www.city.niigata.niigata.jp
Gastroenteritis
www.fehd.gov.hk
V. vulnificus
Fig. 10.20 Cellulitis. Severe infection with bullous lesions due to V.
vulnificus infection following immersion of leg in brackish water.
V. vulnificus
Fig. 10.21 Vibrio
cellulitis. Haemorrhagic,
bullous lesions of V.
vulnificus sepsis. By
courtesy of Dr. J.R.
Cantey
A. hydrophila
P. shigelloides
Natural water sources
A. hydrophila infection in fish
Cellulitis
web.umr.edu
Myonecrosis
Sea food
Gastroenteritis
Aeromonas hydrophila
www.buddycom.com
Aeromonas hydrophila
http://www.vetmed.wisc.edu
web.umr.edu
Plesiomonas shigelloides
www.buddycom.com
Aeromonas hydrophila
Aeromonas hydrophila
I.
Gramnegative spiralförmige
und gekrümmte Stäbchen
Gramnegative anaerobe
Stäbchen
Dr. Bános Zsuzsa
04 - 11 November 2008
1. Microaerophile –
Campylobacter und
Helicobacter
BAKTERIELLE DARMINFEKTIONEN
I. Typ
Enterotoxin
Hypersekretion
Dünndarm
II. Typ
Inflammation
Invasion in Mucosa
Dickdarm
III. Typ
Penetration,
Generalisation
Erreger intrazellulär
Ileum
wäßriger Durchfall Eiter, Blut, Schleim im Stuhl
Typhus, Sepsis
Vibrio cholerae
Escherichia coli
(ETEC)
Salmonella typhi
S. paratyphi A, B
Yersinia enterocolitica
Y. pseudotuberculosis
Campylobacter fetus
Shigella
E. coli (EIEC) (EPEC, EHEC)
Salmonella
Yersinia enterocolitica
Campylobacter jejuni
Aeromonas sp.
Vibrio parahaemolyticus
Exogene, perorale Infektion, fäkal–orale Übertragungsweise
Clostridium difficile
Clostridium perfringens
Spiral formed & curved
Gram-negative bacteria
Spirillaceae
Campylobacter
C. jejuni
Helicobacter
H. pylori
Spirillum
S. minus
Wichtigste Arten von Campylobacter
Species
Reservoir
Krankheit
C. jejuni
Geflügel,
Schwein, Rind,
Hase
Gastroenteritis,
Sepsis,
Meningitis,
Guillan-Barré
Häufig
C. coli
Geflügel,
Schwein, Rind,
Schaf
Sepsis,
Gastroenteritis,
Meningitis
Selten
Rind, Schaf
Sepsis,
Gastroenteritis,
Meningitis
Selten
Geflügel,
Schwein, Katze,
Affe, Pferd
Gastroenteritis,
Sepsis
Selten
Hund, Katze
Gastroenteritis,
Sepsis, Abszess
?
C. fetus
C. lari
C. upsalensis
Häufigkeit
Campylobacter
Morphologie
Gramnegative
gekrümmte Stäbchen
(0,3–0,6 μm)
Campylobacter
www.wadsworth.org
Geissel
Transmission electron
micrographs of
Campylobacter jejuni,
negatively stained to
enhance contrast.
www.shef.ac.uk
Campylobacter jejuni
Campylobacter jejuni
www.indigo.com
Campylobacter
Kultur
Microaerophil
5–7% O2
5–10% CO2
Thermophil: 42ºC
Campy-blood-agar
medinfo.ufl.edu
Spezielle Medien
www.biomerieux.com
Campylobacter
C. jejuni, SEM
Biochemie
Nichtfermentierend
• Katalase +, Oxidase +
• Nitratreduktion +
• Antigen Struktur
– O, H, K
(Serotypisierung)
C. jejuni, SEM
Campylobacter
Virulenzfaktoren
Geissel ⇒ Bewegung
Adhäsion Faktoren
Invasion Faktoren (?)
Zytotoxin
C. fetus: S-Proteinhülle ⇒ Hemmung von C3b Bindung
⇒ Antiphagozytose
• LPS
•
•
•
•
•
Komplikation:
• Guillan-Barré Syndrom
Strukturähnlichkeit: Kernoligosaccharide des LPS mit
Gangliosiden im Nervensystem (GM1, GM2)
⇒Antikörper gegen GM1 ⇒ Autoimmunprozess ⇒
Demyelinisierung
C. coli & Guillan-Barré syndrome
Epidemiologie
• Zoonose!
• Infektionsquelle:
Kontaminierte Lebensmittel &
Wasser
• Mensch zu Mensch: Fäkal-oral
Übertragung (Kinder). Selten
• ID: 500
• Häufig in tropischen,
subtropischen Ländern (80%)
Campylobacteriosis: Klinik
•
•
•
•
Inkubation: 1–2 Tage
Blutige Durchfälle
Fieber
Abdominale Schmerzen,
Krämpfe
• Spontan Ausheilung:
1–7 Tage
• Komplikationen
–
–
–
–
Protahierte Verlauf
Systemische Infektion
Reaktiv Arthritis
Guillan-Barré Syndrome
(Polyneuropathie)
Diagnose von Campylobacter Infektionen
• Untersuchungsmaterial
– Stuhl
– Blutkultur, Liquor
– Lebensmittel
• Kultur
(Mikroaerophil!, Thermophil!)
• Identifizierung
• Antibiogram
Biochemical identification
Campylo-agar
culture
Therapie & Prevention von
Campylobacter Infektionen
• Wasser und Elektrolytsubstitution
• Antibiotika
– Gastroenteritis
• Erythromycin, Doxycycline, Ciprofloxacin,
Amoxicillin/Klavulansäure
– Systemische Infektionen
• Carbapenem, Aminoglycoside, Chloramphenicol
• Prevention: Lebensmittelhygiene
Helicobacter pylori
Morphologie
• Gramnegative, spiralförmige Stäbchen
Geissel: Motilität
Kultur
• Microaerophil
Biochemie
• Non-fermenting
• Katalase +
• Oxidase +
• Urease + (!)
H. pylori
Virulenzfaktoren von H. pylori
• Adhäsine (HOP)
• Flagella (Motilität)
• Urease Aktivität
• Vacuolisierendes Zytotoxin
• Protein CagA
Translokation durch
Typ IV. Sekretionssystem
Veränderung von Zytoskelet
Il-8, Il-1, TNFα Stimulation
Urease positiv
Cytotoxic effect in HeLa cells
Epidemiologie und Klinik von
H. pylori Infektionen
Epidemiologie
• Weltweit verbreitet
• Reservoir: Mensch
• Übertragung
– Fäkal-oral
– Oro-oral (Speichel)
– Endoskop!
Klinik
Akut Gastritis
Chronisch-aktive Gastritis
Gastroduodenale Ulcuskrankheit
Tumorbildung
H. pylori & Magengeschwür
Chronic gastritis
H. pylori on gastric mucosa, SEM
H. pylori histology, silver impregnation
Duodenal ulcer
H. pylori & Tumorbildung
Antral adenocarcinoma
gastroscopic finding
Gastric adenocarcinoma with
liver metastasis & ascites
Diagnose von H. pylori
• Nachweis von Helicobacter Antigen im Stuhl
• Magenbiopsie: Histopathologischer, kultureller,
molekulargenetischer Nachweis
• Radioaktiv Urea Atemtest (Urease Nachweis)
• Antikörper Nachweis
Radioaktiv Urea Atemtest
Mikrobiologische Diagnose von
H. pylori
Antikörpernachweis – Blutserum
Erregernachweis –
Biopsie Material
H. pylori ELISA (IgG, IgA)
H. pylori culture
H. pylori Western blot
Biochemical identification
H. pylori Eradikation
• Kombinations - Therapie mit
– Protonenpumpenhemmer
– Antibiotika
• Clarithromycin + Metronidazole
• Amoxicillin + Metronidazole
• Doxycycline + Metronidazole
– Eradikation: 90% der Fälle
Zakynthos, 2004
ENDE