Brucellae

Brucellose ist eine einzigartige Infektionskrankheit von Mensch und Tier, die durch Bakterien der Gattung Brucella verursacht wird. In Russland werden jährlich etwa 500 primäre Fälle von Brucellose beim Menschen registriert.

Menschen infizieren sich hauptsächlich bei Haustieren (Schafen, Ziegen, Kühen, Schweinen, Rentieren – dem Hauptreservoir des Erregers in der Natur) mit Brucellose. Brucellose existiert seit langem und wurde unter Namen beschrieben, die durch ihre geografische Verbreitung bestimmt wurden (Malteser-, Neapolitaner-, Gibraltar-, Mittelmeerfieber).

Der Erreger wurde 1886 von D. Bruce entdeckt, der ihn in einem Präparat aus der Milz eines an Maltafieber verstorbenen Soldaten fand und ihn Malteser Mikrokokkus – Micrococcus melitensis – nannte. Es wurde festgestellt, dass seine Hauptüberträger Ziegen und Schafe sind und eine Infektion beim Verzehr von Rohmilch von ihnen auftritt. 1897 entdeckten B. Bang und B. Stribolt den Erreger des infektiösen Aborts bei Kühen – Bacterium abortus bovis, und 1914 entdeckte J. Traum den Erreger des infektiösen Aborts bei Schweinen – Brucella abortus suis. Eine 1916-1918 von A. Ivens durchgeführte vergleichende Studie der Eigenschaften von Brucella melitensis und Brucella abortus bovis zeigte, dass sie in vielen Eigenschaften kaum voneinander zu unterscheiden sind. In diesem Zusammenhang wurde vorgeschlagen, sie zu einer Gruppe zusammenzufassen, die zu Ehren von Brucella benannt ist – Brucella. Im Jahr 1929 schloss I. Heddleson Brucella abortus suis in diese Gruppe ein und schlug vor, die Gattung Brucella in drei Arten zu unterteilen: Brucella melitensis (Micrococcus melitensis), Brucella abortus (Brucella abortus bovis) und Brucella suis (Brucella abortus suis).

Die durch Brucellen verursachte Krankheit von Mensch und Tier wurde als Brucellose bezeichnet. Später wurde die Gattung Brucella um drei weitere Arten ergänzt: Brucella ovis wurde aus an Epididymitis erkrankten Widdern isoliert (1953), Brucella neotomae aus Buschratten (1957) und Brucella canis aus Jagdhunden (1966). Nach der Klassifikation von Bergey (2001) gehören Brucellen zur Klasse der Alphaproteobacteria.

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Morphologie von Brucellen

Brucellen haben ähnliche morphologische, farbliche und kulturelle Eigenschaften. Es handelt sich um gramnegative kleine kokkoidale Zellen mit einem Durchmesser von 0,5–0,7 μm und einer Länge von 0,6–1,5 μm. Sie sind zufällig, manchmal paarweise, angeordnet, besitzen keine Flagellen und bilden keine Sporen und Kapseln. Der G + C-Gehalt in der DNA beträgt 56–58 Mol-%.

Biochemische Eigenschaften von Brucella

Brucella sind Aerobier oder Mikroaerophile, sie wachsen nicht unter anaeroben Bedingungen. Die optimale Temperatur für das Wachstum beträgt 36–37 °C; pH 7,0–7,2; sie wachsen gut auf herkömmlichen Nährmedien, jedoch besser mit Zusatz von Serum oder Blut. Empfohlene Medien: Nähragar mit Zusatz von Serum (5 %) und Glucose; auf Kartoffelaufguss hergestellter Agar mit Zusatz von 5 % Serum; Blutagar; Fleisch-Pepton-Brühe. Eine Besonderheit von Brucella abortus ist ihr Bedarf an einem erhöhten CO2-Gehalt (5–10 %) in der Wachstumsatmosphäre. Langsames Wachstum ist sehr charakteristisch für Brucellen, insbesondere in den ersten Generationen: Bei Aussaat von Menschen und Tieren tritt Wachstum manchmal nach 2–4 Wochen ein. Brucella-Kolonien sind farblos, konvex, rund – S-förmig oder rau – R-förmig, zunächst zart und durchsichtig und werden mit zunehmendem Alter trüb.

Kolonien von Brucella canis, Brucella ovis und dem 5. Biotyp Brucella suis weisen stets die R-Form auf. Das Wachstum von Brucella in Nährmedien geht mit gleichmäßiger Trübung einher. Thiamin, Biotin und Niacin sind für das Wachstum von Brucella notwendig. Brucella fermentiert Glucose und Arabinose unter Bildung von Säure ohne Gasbildung, bildet kein Indol und reduziert Nitrate zu Nitriten. Die Bildung von Schwefelwasserstoff ist bei Brucella suis am stärksten ausgeprägt.

Insgesamt wurden 10-14 Antigenfraktionen in Brucella mittels Immunelektrophorese von Extrakten nachgewiesen, die aus durch Ultraschall zerstörten Zellen hergestellt wurden. Brucellen haben ein gemeinsames gattungsspezifisches Antigen sowie verschiedene andere somatische Antigene, darunter die speziesspezifischen Antigene M (vorherrschend bei Brucella melitensis), A (vorherrschend bei Brucella abortus) und R (in rauen Formen). Die Antigene M und A werden auch in anderen Arten (Biovaren) von Brucella nachgewiesen, jedoch in anderen Anteilen, die bei ihrer Identifizierung berücksichtigt werden müssen. Es wurden Antigene nachgewiesen, die bei Francisella tularensis, Bordetella bronchiseptica und Y. enterocolitica (Serotyp 09) gemeinsam sind. Aufgrund der Tatsache, dass einige Merkmale der Brucellen variieren, wird die Art Brucella melitensis in 3 Biovare, die Art Brucella abortus in 9 und B. suis in 5 Biovare unterteilt. Zur Unterscheidung in Arten und Biotypen sowie zur Identifizierung wird ein Merkmalskomplex herangezogen, der neben morphologischen und färberischen Eigenschaften auch den Bedarf an CO2 zum Wachstum, die Fähigkeit, auf Medien in Gegenwart bestimmter Farbstoffe (basisches Fuchsin, Thionin, Safranin) zu wachsen, H2S abzusondern, Urease, Phosphatase und Katalase zu bilden (die Aktivität dieser Enzyme ist bei Brucella suis am stärksten ausgeprägt, sie wachsen nicht auf Medien mit Safranin), Empfindlichkeit gegenüber dem Bakteriophagen Tbilisi und Agglutination mit monospezifischen Seren umfasst. Bei Bedarf werden zusätzliche Stoffwechseltests durchgeführt: die Fähigkeit, bestimmte Aminosäuren (Alanin, Asparagin, Glutaminsäure, Ornithin, Citrullin, Arginin, Lysin) und Kohlenhydrate (Arabinose, Galaktose, Ribose, D-Glucose, D-Erythrit, D-Xylose) zu oxidieren.

Der vierte Biovar ist Brucella suis, da sein Hauptüberträger nicht Schweine, sondern Rentiere sind und es aufgrund seiner sonstigen Merkmale ratsam ist, ihn als eigenständige Art, Brucella rangiferis, abzugrenzen.

Der fünfte Biovar B. suis umfasst Kulturen, die aus abgetriebenen Kühen und Schafen isoliert wurden und eine stabile R-Form von Brucella enthalten.

Brucella-Tbilisi-Phage: In der üblichen Arbeitsverdünnung lysiert der Phage nur B. abortus. In einer Dosis, die zehn Arbeitsverdünnungen entspricht, lysiert der Phage jedoch, wenn auch schwach, Stämme von Brucella suis und Brucella neotomae.

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Brucella-Resistenz

Brucellen sind relativ widerstandsfähig gegenüber der Umwelt. In feuchter Erde und Wasser überleben sie bis zu 2–3 Monate, bei Temperaturen zwischen 11 und 13 °C bis zu 4,5 Monate, in stehendem Wasser bis zu 3 Monate, in Milch bis zu 273 Tage, in Butter bis zu 142 Tage, in Käse bis zu einem Jahr, in Feta bis zu 72 Tage, in Sauermilch bis zu 30 Tage und in Kefir bis zu 11 Tage. Sie reagieren jedoch sehr empfindlich auf hohe Temperaturen – bei 70 °C sterben sie nach 10 Minuten, beim Kochen innerhalb weniger Sekunden. Pasteurisierung von Milch bei 80–90 °C führt zu ihrem Tod nach 5 Minuten. Brucellen reagieren außerdem empfindlich auf verschiedene chemische Desinfektionsmittel.

Pathogenitätsfaktoren von Brucella

Brucellen bilden kein Exotoxin. Ihre Pathogenität beruht auf Endotoxin und der Fähigkeit, die Phagozytose zu unterdrücken und einen „oxidativen Ausbruch“ zu verhindern. Spezifische Faktoren, die die Phagozytose unterdrücken, sind noch nicht ausreichend erforscht. Die Pathogenität von Brucellen wird auch mit Hyaluronidase und anderen Enzymen in Verbindung gebracht. Wesentlich ist, dass Brucellen eine sehr starke allergene Eigenschaft besitzen, die maßgeblich die Pathogenese und das klinische Bild der Brucellose bestimmt.

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Postinfektiöse Immunität

Die postinfektiöse Immunität ist langanhaltend und stark, wiederholte Erkrankungen sind jedoch möglich. Die Immunität ist vernetzt (gegen alle Brucellen-Typen) und wird durch T-Lymphozyten und Makrophagen verursacht. Bei immunen Menschen und Tieren ist die Phagozytose vollständig. Antikörper spielen bei der Immunität eine Rolle, indem sie die phagozytische Aktivität stimulieren. Eine positive allergische Reaktion weist nicht nur auf eine Sensibilisierung des Körpers, sondern auch auf das Vorhandensein von Immunität hin. Ein Durchbruch der Immunität kann bei einer Infektion mit hohen Dosen des Erregers oder bei dessen hoher Virulenz auftreten.

Epidemiologie der Brucellose

Die Hauptüberträger der Brucellose sind Schafe, Ziegen (Brucella melitensis), Rinder (Brucella abortus), Schweine (Brucella suis) und Rentiere (Brucella rangiferis). Sie können sich jedoch auch auf viele andere Tierarten (Yaks, Kamele, Büffel, Wölfe, Füchse, Nagetiere, Lamas, Saigas, Bisons, Pferde, Hasen, Igel, Hühner usw.) ausbreiten. Der Übergang von Brucella melitensis auf Rinder ist besonders gefährlich, da es in diesem Fall seine hohe Pathogenität für den Menschen behält. Von allen Arten ist Brucella melitensis in unserem Land die pathogenste für den Menschen. Es verursacht in mehr als 95-97 % aller Fälle von Brucellose eine Erkrankung beim Menschen. Brucella abortus verursacht in der Regel eine latente Form der Krankheit, und klinische Manifestationen werden nur in 1-3 % beobachtet. Brucella suis verursacht die Krankheit noch seltener (weniger als 1 %). Die Pathogenität der Brucellose variiert nicht nur je nach Art, sondern auch je nach Biovar. Insbesondere sind die Biovare 3, 6, 7, 9 von Brucella abortus Brucella melitensis in ihrer Virulenz nicht unterlegen. Amerikanische Varianten von Brucella suis sind ebenfalls hochvirulent, deshalb manifestiert sich die ätiologische Rolle einzelner Brucellose-Arten in verschiedenen Ländern unterschiedlich. In Mexiko beispielsweise spielt Brucella melitensis die Hauptrolle in der Epidemiologie der Brucellose, in den USA Brucella suis und in Kanada und einigen europäischen Ländern Brucella abortus. Es ist möglich, dass die Biovare 3, 6, 7, 9 von Brucella abortus infolge der Migration von Brucella melitensis auf Rinder und seiner Transformation entstanden sind.

Bei Tieren tritt Brucellose als Allgemeinerkrankung auf, deren Bild unterschiedlich sein kann. Bei großen und kleinen Rindern sind infektiöse Aborte, insbesondere massenhaft, die typischsten Manifestationen der Krankheit. Bei Schweinen sind Aborte seltener, die Krankheit verläuft als chronische Sepsis mit Schäden an Gelenken, Hoden und anderen Organen. Von kranken Tieren wird der Erreger mit Milch, Urin, Kot, Eiter und besonders reichlich ausgeschieden - während der Fehlgeburt mit dem Fötus, den Fruchtblasen und dem Ausfluss aus dem Geburtskanal, die das infektiöseste Material darstellen. Die reichliche Vermehrung von Brucellen in den Membranen des Fötus ist mit dem Vorhandensein eines mehrwertigen Alkohols - Erythrit - verbunden, der als wichtiger Wachstumsfaktor für Brunella aller Arten mit Ausnahme von Brucella ovis dient.

Eine Person infiziert sich von Tieren (sehr selten von einer kranken Person), hauptsächlich durch Kontakt oder Kontakt-Haushaltsmittel (80-90% aller Krankheiten). Die alimentäre Infektionsmethode wird hauptsächlich beim Verzehr von nicht pasteurisierter Milch von kranken Tieren oder daraus hergestellten Milchprodukten sowie von Wasser beobachtet. Alle Personen, die aufgrund ihres Berufs ständig oder vorübergehend mit Tieren oder tierischen Rohstoffen umgehen (Hirten, Viehzüchter, Melkerinnen, Veterinärpersonal und andere), können sich durch Kontakt oder Kontakt-Haushaltsmittel infizieren. Brucella gelangt über die Haut oder viel häufiger über die Schleimhäute von Mund, Nase und Augen (durch schmutzige Hände) in den menschlichen Körper.

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Symptome einer Brucellose

Die Inkubationszeit der Brucellose variiert zwischen 1 Woche und mehreren Monaten.

Der Erreger gelangt über die Lymphbahnen in die Lymphknoten und vermehrt sich dort. Dort bildet sich ein „primärer Brucellosekomplex“, dessen Lokalisation von der Eintrittspforte abhängt. Am häufigsten sind jedoch der Lymphapparat der Mundhöhle, die Retropharyngeal-, Zervikal- und Unterkieferdrüsen sowie der Lymphapparat des Darms betroffen. Von den Lymphknoten gelangt der Erreger ins Blut und breitet sich im Körper aus. Dabei befällt er selektiv das Gewebe des lymphohämatopoetischen Systems. Bakteriämie und Generalisierung des Prozesses führen zu einer schweren Allergie. Brucellose verläuft als chronische Sepsis. Dies liegt an der unvollständigen Phagozytose. Da Brucellen sich in Zellen, einschließlich Phagozyten, befinden und sich dort vermehren, sind sie weder für Antikörper noch für Chemotherapeutika zugänglich. Darüber hinaus können sie sich in Zellen in L-Formen umwandeln und in dieser Form lange im Körper verbleiben. Eine Rückkehr zur ursprünglichen Form kann einen Rückfall der Krankheit verursachen.

Die Symptome der Brucellose sind sehr vielfältig und komplex. Sie hängen in erster Linie von der Allergie und Vergiftung des Körpers ab und davon, welche Organe und Gewebe am Infektionsprozess beteiligt sind. Am häufigsten sind das Lymph-, Gefäß-, Leber- und Milzsystem, das Nervensystem und insbesondere der Bewegungsapparat betroffen. Brucellose ist durch einen langen Verlauf (manchmal bis zu 10 Monate) gekennzeichnet. In schweren Fällen kann sie zu langfristigem Verlust der Arbeitsfähigkeit und vorübergehender Behinderung führen. Dennoch endet die Krankheit in der Regel mit einer vollständigen Genesung.

Labordiagnostik der Brucellose

Die Diagnose von Brucellose erfolgt mittels biologischem Test, bakteriologischer Methode, serologischer Reaktionen, Burnet-Allergietest und DNA-DNA-Hybridisierungsmethode. Als Untersuchungsmaterial dienen Blut, Knochenmark, Bindehautsekret, Urin, Muttermilch (bei stillenden Müttern), seltener Kot und periartikuläre Flüssigkeit. Da sich der Erreger hauptsächlich in Zellen des hämo- oder lymphopoetischen Systems im Körper aufhält, sollte der Isolierung durch Hämo- oder Myelokultur der Vorzug gegeben werden. In der bakteriologischen Forschung müssen Bedingungen für das Wachstum von Brucella abortus geschaffen werden (CO2-Bedarf). Die Identifizierung isolierter Brucella-Kulturen erfolgt anhand der in Tabelle 30 angegebenen Anzeichen. Ein biologischer Test (Infektion von Meerschweinchen) wird in Fällen eingesetzt, in denen das Material stark mit fremder Mikroflora kontaminiert ist und es schwierig ist, direkt daraus eine Reinkultur des Erregers zu gewinnen. Serologische Reaktionen können entweder zum Nachweis von Antigenen des Erregers oder zum Nachweis von Antikörpern dagegen verwendet werden. Zum Nachweis von Brucellose-Antigenen, die entweder in freier Form oder in Form von Antigen-Antikörper-Komplexen (CIC – zirkulierende Immunkomplexe) im Blut zirkulieren können, werden folgende Reaktionen verwendet: RPGA (insbesondere mittels Erythrozytendiagnostik mit monoklonalen Antikörpern gegen das gattungsspezifische Antigen von Brucella); Aggregat-Hämagglutinations-Reaktion (AGR); Erythrozyten tragen Antikörper gegen Brucellose-Antigene; Koagglutination, Präzipitation und IFM-Reaktionen. Zum Nachweis von Antikörpern im Patientenserum werden verwendet: Wright-Agglutinationsreaktion, Coombs-Reaktion (zum Nachweis unvollständiger Antikörper), indirekte Immunfluoreszenzreaktion, RPGA, IFM, RSK, OFR sowie beschleunigte Reaktionen auf Glas: Heddleson, Rose Bengal, Latexagglutination, indirekte Hämolysereaktion (mit Brucella LPS sensibilisierte Erythrozyten werden in Gegenwart von Antikörpern und Komplement lysiert).

Wie kann man Brucellose vorbeugen?

Die Brucellose-Impfung ist eine spezifische Prophylaxe gegen Brucellose. Die Impfung erfolgt mit einem Lebendimpfstoff aus dem Stamm B. abortus (Brucellose-Lebendimpfstoff – LBB) ausschließlich bei Ziegen- und Schafbrucelloseherden. Der Impfstoff wird einmalig kutan angewendet. Eine Wiederholungsimpfung erfolgt nur bei Personen mit negativem Burnet-Test und serologischen Reaktionen. Da LBB eine starke allergene Wirkung hat, wurde stattdessen ein chemischer Brucellose-Impfstoff (CBV) aus Brucella-Zellwandantigenen vorgeschlagen. Dieser Impfstoff weist eine hohe Immunogenität auf, ist aber weniger allergen. Eine Suspension abgetöteter Brucellen (therapeutischer Totimpfstoff) oder LBB kann zur Behandlung chronischer Brucellose eingesetzt werden (Stimulation der postinfektiösen Immunität).