Synegonia coli

Die Gattung Pseudomonas gehört zur Familie der Pseudomonadaceae (Klasse Gammaproteobacteria, Typ Proteobacteria) und umfasst mehr als 20 Arten. Einige von ihnen sind natürliche Bewohner von Boden und Wasser und spielen daher eine große Rolle im Stoffkreislauf der Natur. Andere Arten spielen eine bedeutende Rolle in der Pathologie von Menschen (siehe auch „Erreger von Rotz und Melioidose “), Tieren und Pflanzen.

Pseudomonas sind gramnegative, nicht fermentierende Bakterien, zu denen Vertreter der Gattung Pseudomonas gehören. Die typische Art ist Pseudomonas aeruginosa (blauer Eiterbazillus), der Erreger vieler eitrig-entzündlicher Erkrankungen, sowie einige andere Arten. Pseudomonas aeruginosa (blauer Eiterbazillus)

Ihren Namen erhielten die Bakterien aufgrund der charakteristischen blaugrünen Färbung des eitrigen Ausflusses, die erstmals 1862 von A. Lücke beschrieben wurde. Der Erreger wurde jedoch erst 1982 von S. Gessard in Reinkultur isoliert. P. aeruginosa gehört zur Familie der Pseudomonadaceae.

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Biochemische Eigenschaften von Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas sind gramnegative, bewegliche, gerade Stäbchen mit einer Größe von 1–3 µm, die einzeln, paarweise oder in kurzen Ketten vorkommen. Die Beweglichkeit von Pseudomonas aeruginosa wird durch das Vorhandensein einer, selten zweier polarer Flagellen (mopotrich oder amphitrich) gewährleistet. Sie bilden keine Sporen und besitzen Pili (Fimbrien) vom Typ IV. Unter bestimmten Bedingungen können sie kapselartigen extrazellulären Schleim mit Polysaccharid-Charakter produzieren. Es gibt auch sogenannte mukoide Stämme, die eine erhöhte Schleimmenge produzieren. Solche Bakterien werden am häufigsten aus dem Auswurf von Patienten mit Mukoviszidose isoliert.

Alle Pseudomonaden sind obligate Aerobier, die auf einfachen Nährmedien gut wachsen. Auf einem flüssigen Nährmedium bilden die Bakterien einen charakteristischen grau-silbernen Film auf der Oberfläche. Auf Blutagar werden Hämolysezonen um die Kolonien von Pseudomonas aeruginosa beobachtet; um eine Reinkultur von Pseudomonas aeruginosa zu isolieren, werden selektive oder differenzialdiagnostische Nährmedien mit Zusatz von Antiseptika verwendet - Malachit-Agar mit Zusatz von Brillantgrün oder CPC-Agar mit Acetamid. Die optimale Wachstumstemperatur beträgt 37 °C, aber Pseudomonas aeruginosa kann bei 42 °C wachsen, wodurch es von anderen Pseudomonaden unterschieden werden kann. Kolonien von Pseudomonas aeruginosa sind glatt, rund, trocken oder schleimig (in Kapselstämmen). Bei Kultivierung auf dichtem Nährboden verströmt P. aeruginosa einen eigentümlichen süßlichen Duft nach Jasmin, Erdbeerseife oder Karamell. Ein charakteristisches biologisches Merkmal von Bakterien der Art P. aeruginosa ist zudem ihre Fähigkeit, wasserlösliche Pigmente zu synthetisieren, die während der Kultivierung Patientenverbände oder Nährböden färben. Am häufigsten produzieren sie das blaugrüne Phenazinpigment Pyocyanin, können aber auch das grüne, unter UV-Strahlung fluoreszierende Fluorescein (Pyoverdin) sowie Rot (Pyorubin), Schwarz (Pyomelanin) oder Gelb (Oxyphenazin) bilden.

Pseudomonas aeruginosa fermentiert Glucose und andere Kohlenhydrate nicht, kann diese aber zur Energiegewinnung oxidieren. Zur Differentialdiagnose, die es ermöglicht, Pseudomonaden von anderen gramnegativen Stäbchen zu unterscheiden, wird ein OF-Test (Glucoseoxidations-/Fermentationstest) auf einem speziellen Medium verwendet. Dazu wird eine Reinkultur von Pseudomonaden in zwei Reagenzgläser überimpft, von denen eines unter aeroben, das andere unter anaeroben Bedingungen inkubiert wird. Pseudomonas kann nur Laktose oxidieren, daher ändert sich die Farbe des Indikators nur im aeroben Reagenzglas. P. aeruginosa reduziert Nitrate zu Nitriten und wirkt zudem proteolytisch: Es verflüssigt Gelatine und hydrolysiert Casein. Pseudomonas aeruginosa besitzt Katalase und Cytochromoxidase.

Viele Stämme von Pseudomonas aeruginosa produzieren Bakteriozine, sogenannte Pyocine, mit bakteriziden Eigenschaften. Die Pyozynotypisierung von Pseudomonas aeruginosa-Stämmen dient der epidemiologischen Markierung und intraspezifischen Identifizierung von P. aeruginosa. Zu diesem Zweck wird das Spektrum der vom untersuchten Stamm sezernierten Pyocine oder seine Empfindlichkeit gegenüber Pyocinen anderer Pseudomonaden bestimmt.

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Antigene Eigenschaften von Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa besitzt aufgrund des Vorhandenseins von O- und H-Antigenen eine komplexe Antigenstruktur. Das LPS der Zellwand ist ein typspezifisches thermostabiles O-Antigen und wird zur Serotypisierung von P. aeruginosa-Stämmen verwendet. Das thermolabile Flagellen-H-Antigen wirkt protektiv und basiert auf ihm. Pili-(Fimbrien-)Antigene finden sich auch auf der Oberfläche von P. aeruginosa-Zellen. Darüber hinaus produziert P. aeruginosa eine Reihe extrazellulärer Produkte mit antigenen Eigenschaften: Exotoxin A, Protease, Elastase und extrazellulären Schleim.

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Pathogenitätsfaktoren von Pseudomonas aeruginosa

Einer der Hauptfaktoren der Pathogenität von Pseudomonas aeruginosa und anderen Pseudomonaden ist das O-Antigen - ein Lipopolysaccharid der Zellwand, dessen Wirkungsmechanismus derselbe ist wie bei anderen gramnegativen Bakterien.

P. aeruginosa weist eine Vielzahl von Pathogenitätsfaktoren auf, die an der Entstehung einer Pseudomonas-Infektion beteiligt sind. Zu den wichtigsten davon zählen die folgenden.

Adhäsions- und Kolonisierungsfaktoren sind Pili (Fimbrien) vom Typ IV und extrazellulärer Schleim von P. aeruginosa.

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Giftstoffe

LPS der äußeren Membran der Zellwand von P. aeruginosa hat endotoxine Eigenschaften und ist an der Entwicklung von Fieber, Oligurie und Leukopenie bei Patienten beteiligt.

Pseudomonas-Exotoxin A ist ein Pitotoxin, das durch Hemmung der Proteinsynthese in Zellen und Geweben schwerwiegende Störungen des Zellstoffwechsels verursacht. Wie das Diphtherietoxin ist es eine ADP-Ribosyltransferase, die den Elongationsfaktor EF-2 hemmt und dadurch die Proteinsynthese stört. Es ist außerdem erwiesen, dass Exotoxin A zusammen mit Proteasen die Synthese von Immunglobulinen hemmt und Neutropenie verursacht. Exotoxin A wird in inaktiver Form als Protoxin produziert und durch verschiedene Enzyme im Körper aktiviert. Exotoxin A hat schützende Eigenschaften, d. h. Antikörper schützen die Wirtszellen vor seinen schädlichen Auswirkungen und verhindern die Entwicklung von Bakteriämie und Pseudomonas-Sepsis.

Exotoxin S (Exotzym S) kommt nur in hochvirulenten Stämmen von Pseudomonas aeruginosa vor. Der Mechanismus seiner zellschädigenden Wirkung ist noch unklar, bekannt ist jedoch, dass Infektionen durch Exoenzym-3-produzierende Stämme von Pseudomonas aeruginosa häufig tödlich verlaufen. Exotoxin A und S stören zudem die Aktivität von Phagozyten.

Leukocidin ist ebenfalls ein Zellgift mit ausgeprägter toxischer Wirkung auf menschliche Blutgranulozyten.

Enterotokin- und Permeabilitätsfaktoren spielen eine gewisse Rolle bei der Entwicklung lokaler Gewebeschäden bei intestinalen Formen der Pseudomonas aeruginosa-Infektion, die Störungen des Wasser-Salz-Stoffwechsels verursachen.

Enzyme der Aggression

P. aeruginosa produziert zwei Arten von Hämolysinen: thermolabile Phospholipase C und thermostabiles Glykolipid. Phospholipase C zerstört Phospholipide in Tensiden auf der Alveolaroberfläche der Lunge und verursacht so die Entwicklung von Atelektasen (Bronchiektasen) bei Erkrankungen der Atemwege.

Neuraminidase spielt auch eine wichtige Rolle in der Pathogenese bronchopulmonaler Erkrankungen mit Pseudomonas-Ätiologie und Mukoviszidose, da sie an der Besiedlung von Muzin in den Atemwegen beteiligt ist.

Elastase sowie andere proteolytische Enzyme von Pseudomonas aeruginosa und Exotoxin A verursachen Blutungen, Gewebezerstörung und Nekrose bei Augeninfektionen, Lungenentzündung und Septikämie mit Pseudomonas aeruginosa-Ätiologie.

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Pseudomonas-Resistenz

P. aeruginosa zeichnet sich durch eine relativ hohe Resistenz gegen Antibiotika aus, was auf die schlechte Durchlässigkeit der äußeren Membran dieser Bakterien aufgrund eines angeborenen Porindefekts sowie auf die Fähigkeit der Bakterien zur Synthese von Penicillinase zurückzuführen ist.

P. aeruginosa bleibt auch bei nahezu völliger Abwesenheit von Nahrungsquellen lebensfähig: Es überlebt gut in Süß-, See- und sogar destilliertem Wasser. Es wurde auch nachgewiesen, dass Pseudomonas aeruginosa-Kulturen in Desinfektionslösungen (z. B. Furacillin) überleben und sich sogar vermehren können, die zur Aufbewahrung von Kathetern und verschiedenen medizinischen Instrumenten sowie zum Waschen von Wunden in Verbrennungs- und chirurgischen Krankenhäusern bestimmt sind.

Gleichzeitig reagiert P. aeruginosa empfindlich auf Austrocknung und die Einwirkung chlorhaltiger Desinfektionsmittel und wird bei hohen Temperaturen (Kochen, Autoklavieren) leicht inaktiviert.

Epidemiologie von durch Pseudomonas aeruginosa verursachten Erkrankungen

Die Erkrankung durch Pseudomonas aeruginosa kann sich infolge einer Autoinfektion (endogene Infektion) oder exogen entwickeln. Die Infektionsquelle sind Menschen (Kranke oder Träger von Bakterien) sowie verschiedene natürliche Reservoirs in der Natur (Boden und verschiedene Süß- und Salzwasserkörper). Es wurde festgestellt, dass etwa 5-10 % der gesunden Menschen Träger verschiedener Stämme von P. aeruginosa sind (sie besiedeln normalerweise den Darm) und etwa 70 % der Krankenhauspatienten. Pseudomonas kommt außerdem überall vor: in Wasserversorgungs- und Belüftungssystemen, auf Obst und Gemüse, Zimmerpflanzen, auf der Oberfläche von Seife, Handwaschmitteln, Handtüchern, in Atemgeräten usw. Daher kann eine Infektion mit Pseudomonas aeruginosa als Saproanthroponose angesehen werden. Die Infektionsmechanismen und -wege bei Infektionen, die durch Pseudomonas aeruginosa verursacht werden, sind Kontakt, Atemwege, Blut, fäkal-oral.

Eine Infektion mit Pseudomonas aeruginosa kann sowohl bei immungeschwächten Personen mit schweren Begleiterkrankungen (Diabetes, Verbrennungen, Leukämie, Mukoviszidose, Immunsuppression bei onkologischen Erkrankungen und Organtransplantationen) als auch im Bereich normaler Immunreaktionen auftreten. Es ist bekannt, dass die Adhäsionsaktivität von P. aeruginosa mit steigender Umgebungstemperatur zunimmt. Daher können auch Schwimmbad-, Sauna- und Heilbäder eine Infektion mit Pseudomonas aeruginosa auslösen.

Pseudomonas aeruginosa ist der Erreger von Krankenhausinfektionen, also Erkrankungen, die bei Patienten auftreten, die sich einer Krankenhausbehandlung unterziehen. Eine Infektion mit Pseudomonas aeruginosa in einer Klinik kann mit medizinischen Eingriffen (Blasenkatheterisierung, endoskopische Untersuchung, Wundspülung, Verbandsbildung, Behandlung von Verbrennungsflächen mit Antiseptika, Einsatz eines Beatmungsgeräts usw.) verbunden sein, wenn die Infektion durch schmutzige Hände des Personals, Instrumente, auf deren Oberfläche die Mikrobe einen Biofilm bildet, oder durch die Verwendung kontaminierter Lösungen erfolgt.

Pseudomonas aeruginosa gelangt üblicherweise durch geschädigtes Gewebe in den menschlichen Körper. Anhaftend besiedeln sie Wunden oder Brandwunden, Schleimhäute oder die menschliche Haut und vermehren sich. Fehlen Immunmechanismen gegen eine Infektion mit Pseudomonas aeruginosa beim Menschen, kann sich der lokale Prozess (Infektion der Harnwege, Haut, Atemwege) generalisieren. Eine Bakteriämie führt zur Ausbreitung des Erregers und zur Entwicklung einer Sepsis, die häufig zur Bildung sekundärer eitriger Infektionsherde führt. Bei Einwirkung pathogener Faktoren (Exotoxine, aggressive Enzyme) wird die Funktion von Organen und Systemen gestört und es können schwere Komplikationen auftreten – disseminiertes intravaskuläres Gerinnungssyndrom, Schock und Atemnotsyndrom.

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Symptome von Krankheiten, die durch Pseudomonas aeruginosa verursacht werden

Pseudomonas aeruginosa verursacht eitrig-entzündliche Erkrankungen verschiedener Lokalisation: Wundinfektionen, Verbrennungen, Meningitis, Harnwegsinfektionen, Hautinfektionen, Augenkrankheiten, nekrotische Pneumonie, Sepsis usw. Die Sterblichkeitsrate bei einer Sepsis durch Pseudomonas aeruginosa beträgt 50 %.

Immunität

Antitoxische und antibakterielle Antikörper finden sich im Blutserum gesunder Menschen sowie von Menschen, die sich von einer Infektion mit Pseudomonas aeruginosa erholt haben. Ihre Rolle beim Schutz vor wiederkehrenden Erkrankungen ist jedoch noch wenig erforscht.

Labordiagnostik von Erkrankungen durch Pseudomonas aeruginosa

Die wichtigste Diagnosemethode ist die bakteriologische Untersuchung. Zu den Untersuchungsmaterialien gehören Blut (bei Sepsis), Zerebrospinalflüssigkeit (bei Meningitis), Eiter und Wundsekret (bei infizierten Wunden und Verbrennungen), Urin (bei Harnwegsinfektionen), Sputum (bei Infektionen der Atemwege) usw. Die Bakterioskopie von Ausstrichen des Untersuchungsmaterials ist wenig aussagekräftig. Bei der Identifizierung von P. aeruginosa werden die Art des Wachstums auf CPC-Agar, die Pigmentbildung, das Vorhandensein eines charakteristischen spezifischen Geruchs der Kultur, ein positiver Pyrochromoxidase-Test, der Nachweis von Thermophilie (Wachstum bei 42 °C) und die Fähigkeit zur Glucoseoxidation im OF-Test berücksichtigt. Zur intraspezifischen Identifizierung der Bakterien werden Serotypisierung, Pyopinotypisierung und Phagentypisierung durchgeführt.

Die serologische Untersuchungsmethode zielt auf den Nachweis spezifischer Antikörper gegen Pseudomonas aeruginosa-Antigene (normalerweise Exotoxin A und LPS) mithilfe des vollständigen Immunfluoreszenztests, der opsonophagozytischen Reaktion und einiger anderer Tests ab.

Behandlung von durch Pseudomonas aeruginosa verursachten Erkrankungen

Antibiotika werden zur Behandlung einer Pseudomonas-Infektion eingesetzt. Es wird empfohlen, Medikamente aus verschiedenen Gruppen zu kombinieren. Eine antimikrobielle Therapie wird erst nach der Bestimmung des Antibiogramms verordnet. In Notfällen werden Antibiotika empirisch eingesetzt.

Zur Behandlung schwerer Formen einer Pseudomonas aeruginosa-Infektion wird auch Hyperimmunplasma verwendet, das aus dem Blut von Freiwilligen gewonnen wird, die mit einem polyvalenten korpuskulären Pseudomonas aeruginosa-Impfstoff immunisiert wurden.

Zur lokalen Behandlung von Hautinfektionen (trophische Geschwüre, Ekthym, Brandwunden), die durch P. aeruginosa verursacht werden, wird ein heterologes Anti-Pseudomonas-Immunglobulin verwendet, das aus dem Blutserum von Schafböcken gewonnen wird, die mit einer Suspension von Kulturen von Pseudomonas aeruginosa von 7 verschiedenen Immuntypen hyperimmunisiert wurden, die mit Formalin abgetötet wurden.

Darüber hinaus können zur Behandlung von eitrigen Hautinfektionen, Abszessen, thermischen Verbrennungen, die durch eine Pseudomonas-Infektion kompliziert sind, Blasenentzündungen, Mastitis und anderen Erkrankungen mit Pseudomonas-Ätiologie (außer Sepsis) Pseudomonas-Bakteriophagen (Bakteriophage pyocyansus) oder polyvalente flüssige Pyobakteriophagen verwendet werden.

Prävention von durch Pseudomonas aeruginosa verursachten Erkrankungen

Effektive Sterilisation, Desinfektion und Antisepsis sowie die Einhaltung aseptischer Regeln sind die wichtigsten Maßnahmen zur unspezifischen Prävention einer Pseudomonas-Infektion im Krankenhaus. Der Plan der Präventionsmaßnahmen muss unbedingt die Kontrolle über die Kontamination der äußeren Umgebung (Luft, verschiedene Gegenstände, Instrumente und Geräte) sowie die Einhaltung der persönlichen Hygienevorschriften umfassen.

Zur unspezifischen Vorbeugung eitrig-entzündlicher Erkrankungen wird Patienten mit geschwächter antiinfektiöser Immunität die Verschreibung von Immunmodulatoren empfohlen.

Impfstoffe werden verwendet, um eine aktive Immunität gegen eine Infektion mit Pseudomonas aeruginosa zu erzeugen. Derzeit wurden Impfstoffe aus Pseudomonas aeruginosa LPS, polysaccharidischen subkorpuskulären (chemischen) Impfstoffen, ribosomalen Impfstoffen, Präparaten aus P. aeruginosa-Flagellenantigenen und extrazellulären Schleimkomponenten sowie Anatoxinen aus extrazellulären Proteasen und Exotoxin A entwickelt. In Russland werden ein polyvalenter korpuskulärer Pseudomonas-Impfstoff (aus 7 Stämmen von P. aeruginosa) und ein Staphyloproteus-Pseudomonas-Impfstoff verwendet.

Eine aktive Immunisierung gegen Infektionen durch P. aeruginosa ist für Patienten aus Risikogruppen (Patienten mit Mukoviszidose, Diabetes und immungeschwächte Personen) angezeigt. Da die Immunantwort auf Impfstoffe bei Menschen mit Immunschwäche jedoch spät und nicht immer vollständig erfolgt, wird der Kombination von aktiven und passiven Immunisierungsmethoden große Bedeutung beigemessen.