Corynebacterium diphteriae(Toxin-Gen)

Laborgemeinschaft
Institut für medizinische & molekulare
Diagnostik AG. Zürich
Corynebacterium diphteriae(Toxin-Gen)
Info
1. Bedeutung
Corynebacterium diphtheriae ist der Erreger der Diphtherie, einer akuten Erkrankung der oberen Luftwege, die
sich bei klassischer Ausprägung lokal als Angina mit sogenannt pseudomembranösen, fest auf der Schleimhaut
der Tonsillen haftenden Belägen manifestiert. Die Ausbreitung der Beläge auf Nasopharynx, Larynx und
Bronchien führt zur Behinderung der Atmung. Die regionären Lymphknoten schwellen stark an. Verursacht
durch das Exotoxin der Erreger kommt es neben der lokalen Infektion zur systemischen Intoxikation, die alle
Organsysteme betreffen kann. Im Vordergrund stehen Schädigungen von Herzmuskel (Myokarditis), Nieren
(interstitielle Nephritis) und Nervensystem (Lähmungen motorischer Nerven) [Übersicht in 1].
In Europa wird die klassische Diphtherie nur noch selten beobachtet. Eine Ausnahme war die ehemalige
Sowjetunion, welche in den 1990er Jahren eine Epidemie mit ca. 40'000 Erkrankungen und etwa 1700
Todesfällen erlebte [2]. In der Schweiz wurden die letzten Fälle im Jahr 1983 beobachtet. Die rückläufige
Inzidenz darf der konsequenten Impfprophylaxe zugeschrieben werden, die auch - trotz zunehmender Migration
- die Zahl der aus Endemiegebieten in westliche Länder importierten Infektionen klein hält. Dennoch muss
immer mit der Einschleppung toxinbildender Stämme gerechnet werden [3,4,5]. Meldepflicht und zuverlässige
Diagnostik sind deshalb von ausschlaggebender Bedeutung [6].
Die in Industrieländern durch Corynebacterium diphtheriae verursachten Infektionen der letzten Jahre sind
grösstenteils solche der Haut. Sie werden gehäuft bei Alkoholikern, Obdachlosen und i.v. Drogenkonsumenten
beobachtet. Die Mehrzahl der isolierten Stämme sind zwar nicht toxinbildend, ihre Bedeutung als Reservoir darf
aber nicht unterschätzt werden. Solche Stämme können durch Lysogenisierung mit dem Betaprophagen,
dessen Genom das Toxin-Gen enthält, wieder toxinbildend werden. Im Rahmen einer prospektiven Studie unter
Drogensüchtigen der offenen Zürcher Szene 1991-1992 konnte aus 4.3% der Nasopharynx- und 17.9% der
Abstriche von Hautulcera Corynebacterium diphtheriae isoliert werden [7].
Ein weiteres, allerdings sehr seltenes Ereignis ist die invasive Infektion, die sich als Septikämie und Endokarditis
manifestiert und bevorzugt bei Kindern, i.v. Drogen-abhängigen und Patienten mit vorbestehender Herzkrankheit
beobachtet wurde [1,8].
2. Nachweismethoden
Die Diagnose Diphtherie muss primär klinisch gestellt werden. Die Resultate der Laboruntersuchung können
nicht abgewartet werden.
Der Nachweis des Toxin-Gens tox mittels PCR ist ein enormer Fortschritt in der Labordiagnostik der Diphtherie
[9,10,11,12]. Die meisten PCR Protokolle sind für Isolate validiert. Die Centers for Disease Control in Atlanta, USA,
haben 1997 eine PCR beschrieben, die direkt am klinischen Material zur Anwendung kommt und somit rascher
die Information tox+ oder tox- erlaubt. Trotz sehr guter Resultate soll auf den kulturellen Nachweis nicht
verzichtet werden [Referenzen in 13]. Die Anzucht ist auch deshalb unerlässlich, weil ebenso manche Stämme
von Corynebacterium ulcerans und Corynebacterium pseudtuberculosis das Toxin-Gen besitzen. Die
Identifikation der Spezies kann entweder konventionell biochemisch oder - rasch und zuverlässig - durch
Sequenzierung des Isolates erfolgen.
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Der Nachweis von tox+ heisst, der isolierte Stamm von Corynebacterium diphtheriae ist zur Toxinbildung fähig,
eine Information, die pro individuo und aus epidemiologischen Gründen wesentlich und darum konsequent
anzustreben ist.
3. Therapie
Bei klinischer Diphtherie ist die sofortige Applikation von Antitoxin für den Krankheitsverlauf von entscheidender
Bedeutung. Gleichzeitig wird Erythromycin verabreicht [14].
4. Untersuchungsmaterialien
Folgende Proben sind für eine Untersuchung auf das Toxin-Gen geeignet:
• Isolat auf Agar/in Suspension
• Tonsillen-/Nasopharynxabstrich
• Teile von Pseudomembranen
• Biopsien
5. Literatur
[1] www.emedicine.com/ped/topic596.htm
[2] Centers for Disease Control and Prevention. Diphtheria outbreak - Russian Federation, 1990-1993. Morbid.
Mortal. Weekly Rep. 1993, 42:840-847.
[3] U. Thomann, M. Gasser, J. Pietrzak, A. Tschopp, C. Bignens, E. Stahel. Importierte Hautdiphtherie aus
tropischen Ländern. Schweiz. Med. Wochenschr. 1988, 118:876-879.
[4] A-C. de Benoist, J.M. White, A. Efstratiou, C. Kelly, G. Mann, B. Nazareth, C.J. Irish, D. Kumar, N.S. Crowcroft.
Imported cutaneous diphtheria, United Kingdom. Emerg. Infect. Dis. 2004, 10:511-513.
[5] A. Sing, J. Heesemann. Imported cutaneous diphtheria, Germany, 1997-2003. Emerg. Infect. Dis. 2005,
11:343-344.
[6] J.M. Bonnet, N.T. Begg. Control of diphtheria: guidance for consultants in communicable disease control.
Commun. Dis. Public Health 1999, 2:242-249.
[7] E. Gruner, M. Opravil, M. Altwegg, A. von Graevenitz. Nontoxigenic Corynebacterium diphtheriae isolated from
intravenous drug users. Clin. Infect. Dis. 1994, 18:94-96.
[8] Ch. Huber-Schneider, J. Gubler, M. Knoblauch. Endokarditis durch Corynebacterium diphtheriae bei Kontakt mit
intravenösen Drogen: Bericht über 5 Fälle. Schweiz. Med. Wochenschr. 1994, 124: 2173-2180.
[9] M.J. Pallen. Rapid screening for toxigenic Corynebacterium diphtheriae by the polymerase chain reaction. J. Clin.
Pathol. 1991, 44:1025-1026.
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reaction. Med. Microbiol. Lett. 1992, 1:276-283.
[11] D. Hauser, M.R. Popoff, M. Kiredjia, P. Bouquet, F. Bimet. Polymerase chain assay for diagnosis of potentially
toxinogenic Corynebacterium diphtheriae strains: correlation with ADP-ribosylation activity assay.
J. Clin. Microbiol. 1993, 31:2720-2723.
[12] V.M. Mikhailovich, V.G. Melnikov, I.K. Mazurova, I.K. Wachsmuth, J.D. Wenger, M. Wharton, H. Nakao,
T. Popovic. Application of PCR for detection of toxigenic Corynebacterium diphtheriae strains isolated during the
Russian diphtheria epidemic, 1990 through 1994. J. Clin. Microbiol. 1995, 33:3061-3063.
[13] G. Funke, K.A. Bernard. Coryneform gram-positive rods, p 472-501. In: Manual of Clinical Microbiology,
8th edition. P.R. Murray, E.J. Baron, J.H. Jorgensen, M.A. Pfaller, R.H. Yolken (ed.). American Society for
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[14] D.N. Gilbert, R.C. Moellering Jr., M.A. Sande. Guide to antimicrobial therapy. Antimicrobial Therapy Inc., Dallas,
2004.
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