Chlamydien

Chlamydien sind kleine gramnegative kokkenartige parasitäre Bakterien aus der Ordnung Chlamydiales, Familie Chlamydiaceae. Derzeit umfasst diese Familie zwei Gattungen, die sich in ihrer antigenen Struktur, ihren intrazellulären Einschlüssen und ihrer Empfindlichkeit gegenüber Sulfonamiden unterscheiden: Chlamydien ( Chlamydia trachomatis ): Chlamydophila (Chlamydia pneumoniae, Chlamydia psittaci ).

Der Name „Chlamydien“ (vom griechischen chtamys – Mantel) spiegelt das Vorhandensein einer Membran um die mikrobiellen Partikel wider.

Alle Chlamydienarten weisen gemeinsame morphologische Merkmale, ein gemeinsames Gruppenantigen und einen separaten Reproduktionszyklus auf. Chlamydien gelten als gramnegative Bakterien, die die Fähigkeit zur ATP-Synthese verloren haben. Daher sind sie obligate intrazelluläre Energieparasiten.

Chlamydia trachomatis und Chlamydia pneumoniae zählen zu den für den Menschen definitiv pathogenen Mikroorganismen und sind die Erreger anthropogener Chlamydien. Je nach Erregerart und Eintrittspforte (Atemwege, Urogenitalsystem) unterscheidet man respiratorische und urogenitale Chlamydien.

Es wurden mehr als 20 durch Chlamydia trachomatis verursachte nosologische Formen beschrieben, darunter Trachom, Konjunktivitis, inguinale Lymphogranulomatose, Reiter-Syndrom und urogenitale Chlamydien. Nach Schätzungen der WHO stehen durch Chlamydia trachomatis verursachte Infektionen nach Trichomonas-Infektionen an zweiter Stelle der sexuell übertragbaren Krankheiten. Weltweit werden jährlich etwa 50 Millionen Fälle registriert.

Chlamydophila pneumoniae verursacht eine schwere Lungenentzündung, eine Erkrankung der oberen Atemwege. Es gibt Hinweise darauf, dass Chlamydophila pneumoniae an der Entstehung von Arteriosklerose und Asthma bronchiale beteiligt ist.

Chlamydophila psittaci ist der Erreger der Ornithose (Psittakose), einer Zoonose.

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Morphologische und färberische Eigenschaften von Chlamydien

Chlamydien sind kleine gramnegative Bakterien mit kugeliger oder eiförmiger Form. Sie besitzen weder Geißeln noch Kapseln. Die wichtigste Methode zum Nachweis von Chlamydien ist die Romanovsky-Giemsa-Färbung. Die Farbe der Färbung hängt vom Stadium des Lebenszyklus ab: Elementarringe sind vor dem Hintergrund des blauen Zellzytoplasmas violett gefärbt, Retikulumkörperchen blau.

Der Aufbau der Zellwand ähnelt dem von gramnegativen Bakterien, weist jedoch Unterschiede auf. Sie enthält kein typisches Peptidglykan; N-Acetylmuraminsäure fehlt vollständig. Die Zellwand besteht aus einer äußeren Membran, die LPS und Proteine enthält. Trotz des Fehlens von Peptidglykan ist die Zellwand von Chlamydien starr. Das Zellzytoplasma wird durch eine innere Zytoplasmamembran begrenzt.

Die Analyse der äußeren Membran (OM) von Chlamydien zeigte, dass sie LPS, das Hauptprotein der äußeren Membran (MOMP), sowie die cysteinreichen Proteine Ompl und Omp3 enthält, die mit der inneren Oberfläche der OM assoziiert sind. LPS und MOMP von Chlamydia psittaci und Chlamydia trachomatis sind im Gegensatz zu MOMP von Chlamydia pneumoniae auf der äußeren Oberfläche der Zelle lokalisiert. Auch die Omp-Proteine von Chlamydia psittaci und Chlamydia pneumoniae mit einem Molekulargewicht von 90–100 kDa befinden sich hier.

Chlamydien sind polymorph, was mit den Besonderheiten ihrer Reproduktion zusammenhängt. Der einzigartige (zweiphasige) Entwicklungszyklus von Chlamydien ist durch den Wechsel zweier verschiedener Existenzformen gekennzeichnet – der infektiösen Form (Elementarkörperchen – EB) und der vegetativen Form (retikuläre oder initiale Körperchen – RT).

Mikroorganismen enthalten RNA und DNA. In RT ist RNA viermal so hoch wie DNA. Der Gehalt ist also gleich.

Retikuläre Körper können oval, halbmondförmig, in Form von bipolaren Stäbchen und Kokkobakterien mit einer Größe von 300–1000 nm sein. Retikuläre Körper haben keine infektiösen Eigenschaften und gewährleisten durch Teilung die Vermehrung von Chlamydien.

Elementarkörperchen von ovaler Form und einer Größe von 250–500 nm besitzen infektiöse Eigenschaften und können in eine empfindliche Zelle eindringen, wo der Entwicklungszyklus stattfindet. Sie haben eine dichte Außenmembran, die sie in der extrazellulären Umgebung resistent macht.

Kultivierung von Chlamydien

Chlamydien sind obligate Parasiten und vermehren sich nicht auf künstlichen Nährmedien. Sie können nur in lebenden Zellen kultiviert werden. Sie sind Energieparasiten, da sie nicht in der Lage sind, selbstständig Energie zu speichern und das ATP der Wirtszelle zu nutzen. Chlamydien werden in HeLa- und McCoy-Zellkulturen, im Dottersack von Hühnerembryos und im Körper empfindlicher Tiere bei einer Temperatur von 35 °C kultiviert.

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Antigene Struktur von Chlamydien

Chlamydien haben drei Arten von Antigenen: spezifisches Antigen (allen Chlamydientypen gemeinsam) – LPS; infospezifisches Antigen (bei allen Chlamydientypen unterschiedlich) – natürliches Protein, das sich in der äußeren Membran befindet; typspezifisches (bei Serovaren von Chlamydia trachomatis unterschiedlich) – LPS, das sich in der Zellwand des Mikroorganismus vermehrt; variantenspezifisches Antigen proteinartiger Natur.

Die Serovare A, B und C werden als okuläre Serovare bezeichnet, da sie Trachom verursachen. Die Serovare D, E, K, O, H, I, J und K (genial) sind die Erreger urogenitaler Chlamydien und ihrer Komplikationen. Serovar L ist der Erreger der venerischen Lymphogranulomatose. Der Erreger der respiratorischen Chlamydien Chlamydia pneumoniae hat 4 Serovare: TWAR, AR, RF und CWL. Chlamydia psittaci hat 13 Serovare.

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Zellulärer Tropismus von Chlamydien

Chlamydia trachomatis hat einen Tropismus für die Schleimhaut des Epithels des Urogenitaltrakts und kann lokal darauf verbleiben oder sich über die gesamte Gewebeoberfläche ausbreiten. Der Erreger des venerischen Lymphogranuloms hat einen Tropismus für lymphatisches Gewebe.

Chlamydia pneumoniae repliziert sich in Alveolarmakrophagen, Monozyten und vaskulären Endothelzellen; auch eine systemische Ausbreitung der Infektion ist möglich.

Chlamydia psittaci verursacht Infektionen in verschiedenen Zelltypen, einschließlich mononukleärer Phagozyten.

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Lebenszyklus von Chlamydien

Der Entwicklungszyklus von Chlamydien dauert 40–72 Stunden und umfasst zwei Existenzformen, die sich in ihren morphologischen und biologischen Eigenschaften unterscheiden.

Im ersten Stadium des Infektionsprozesses erfolgt die Adsorption von Chlamydien-Elementarkörperchen an der Plasmamembran der empfindlichen Wirtszelle unter Beteiligung elektrostatischer Kräfte. Die Chlamydien gelangen durch Endozytose in die Zelle. Die Abschnitte der Plasmamembran mit den daran adsorbierten EBs stülpen sich unter Bildung phagozytischer Vakuolen in das Zytoplasma ein. Diese Phase dauert 7–10 Stunden.

Anschließend, innerhalb von 6–8 Stunden, reorganisieren sich die infektiösen Elementarkörperchen in metabolisch aktive, nicht-infektiöse, vegetative, intrazelluläre Formen (RT), die sich wiederholt teilen. Diese intrazellulären Formen, die Mikrokolonien darstellen, werden als Chlamydien-Einschlüsse bezeichnet. Innerhalb von 18–24 Stunden ihrer Entwicklung lokalisieren sie sich in einem zytoplasmatischen Vesikel, das aus der Wirtszellmembran gebildet wird. Der Einschluss kann 100 bis 500 Chlamydien-Retikulärkörperchen enthalten.

Im nächsten Stadium, innerhalb von 36–42 Stunden, erfolgt die Reifung (Bildung von Intermediärkörperchen) und die Umwandlung der retikulären Körperchen durch Teilung in Elementarkörperchen. Die infizierte Zelle wird zerstört. Die Elementarkörperchen verlassen sie. Da sie extrazellulär sind, dringen die Elementarkörperchen nach 40–72 Stunden in neue Wirtszellen ein, und ein neuer Zyklus der Chlamydienentwicklung beginnt.

Neben einem solchen Reproduktionszyklus werden unter ungünstigen Bedingungen weitere Mechanismen der Interaktion zwischen Chlamydien und der Wirtszelle realisiert. Dies sind die Zerstörung von Chlamydien in Phagosomen, die L-ähnliche Transformation und die Persistenz.

Transformierte und persistente Formen von Chlamydien sind in der Lage, in die ursprüngliche (retikuläre) Form zurückzukehren und sich anschließend in Elementarkörperchen umzuwandeln.

Außerhalb der Wirtszellen sind die Stoffwechselfunktionen auf ein Minimum reduziert.

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Pathogenitätsfaktoren von Chlamydien

Die adhäsiven Eigenschaften von Chlamydien beruhen auf Proteinen der äußeren Zellmembran, die auch antiphagozytische Eigenschaften besitzen. Darüber hinaus besitzen mikrobielle Zellen Endotoxine und produzieren Exotoxine. Endotoxine werden durch LPS repräsentiert, das in vielerlei Hinsicht dem LPS gramnegativer Bakterien ähnelt. Die Thermolabilität der Substanz beruht auf Exotoxinen, die in allen vorhanden sind und nach intravenöser Verabreichung zum Tod von Mäusen führen.

Es wurde festgestellt, dass Chlamydien über ein Sekretionssystem vom Typ III verfügen, über das Chlamydienproteine als integraler Bestandteil des Infektionsprozesses in das Zytoplasma der Wirtszelle injiziert werden.

Hitzeschockprotein (HSP) kann Autoimmunreaktionen auslösen.

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Ökologie und Resistenz von Chlamydien

Chlamydien sind weit verbreitete Mikroorganismen. Sie wurden in über 200 Tierarten, Fischen, Amphibien, Weichtieren und Arthropoden gefunden. Auch in höheren Pflanzen wurden Mikroorganismen mit ähnlicher Morphologie gefunden. Die Hauptwirte von Chlamydien sind Menschen, Vögel und Säugetiere.

Der Erreger von Chlamydien ist in der äußeren Umgebung instabil, reagiert sehr empfindlich auf hohe Temperaturen und stirbt beim Trocknen schnell ab. Seine Inaktivierung erfolgt bei 50 °C nach 30 Minuten, bei 90 °C nach 1 Minute. Bei Raumtemperatur (18–20 °C) nimmt die infektiöse Aktivität des Erregers nach 5–7 Tagen ab. Bei 37 °C ist nach 6 Stunden in einem Thermostat ein Rückgang der Virulenz um 80 % zu beobachten. Niedrige Temperaturen (-20 °C) tragen zur langfristigen Erhaltung der infektiösen Eigenschaften des Erregers bei. Chlamydien sterben schnell unter dem Einfluss von UV-Strahlung, durch Kontakt mit Ethylether und 70 % Ethanol, unter dem Einfluss von 2 % Lysol für 10 Minuten, 2 % Chloramin.

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