25.07.2011

PTAheute 15+16-2011

Darmkeime – Warum EHEC-Infektionen so gefährlich sind

Thema des Monats August

von Dr. Bettina Hellwig, Konstanz

Bei der aktuellen EHEC-Epidemie infizierten sich in Deutschland über 4000 Menschen mit einem neuen, sehr gefährlichen Keim. Etliche Menschen starben an den Folgen. Mitte Juni 2011 wurde die Quelle der aktuellen Epidemie mit dem lebensgefährlichen Erreger identifiziert: Schuld waren die Sprossen einer niedersächsischen Firma, die unter anderem als Verzierung für Salat verwendet werden. Aus Ägypten stammende Bockshornkleesamen gingen über Zwischenhändler in die Sprossenherstellung nach Bienenbüttel. Ein ähnlicher Ausbruch kann sich jedoch jederzeit an einer anderen Stelle wiederholen.

Nach Angaben des Robert Koch-Instituts (RKI) und des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR) sind diese Erkrankungsfälle der heftigste jemals registrierte EHEC-Ausbruch auf der ganzen Welt. Der auslösende Keim war besonders aggressiv, verbreitete sich rasch und führte zu schweren Krankheitserscheinungen.

Kein harmloses Darmbakterium

In seiner harmlosen Form gehört das Escherichia-coli-Bakterium, ein gramnegatives Stäbchen, als normales Darmbakterium zur natürlichen Darmflora. Der enterohämorrhagische E.-coli., auch als EHEC bezeichnet, ist eine Variante, die schwere Krankheitssymptome verursachen kann. Die schlimmste Komplikation einer Infektion mit diesem Keim ist das hämolytisch-urämische Syndrom (HUS), bei dem es zu sehr schweren Durchfällen und später zu Nierenversagen kommt.

In Deutschland ist der Verdacht oder Nachweis einer EHEC-Infektion nach dem § 6 des Infektionsschutzgesetzes meldepflichtig, wenn entweder a) ein HUS vorliegt, b) zwei oder mehr Personen erkrankt sind oder c) ein Erkrankter im Lebensmittel- oder Gaststättengewerbe tätig ist.

Neue Mischform

Die Variante des aktuellen Keims wird mit dem Kürzel HUSEC041 Serotyp O104:H4 bezeichnet.

Rund 80 Prozent seiner Erbinformation stammen von einem bekannten E.coli-Stamm, O104. Die übrigen 20 Prozent wurden von einem anderen Bakterium übernommenen. Ein großer Anteil seines Erbguts ähnelt dem von enteroaggregativen E. coli (EaggEC), die vor allem bei Menschen vorkommen. Der Erreger ist bislang nur beim Menschen nachgewiesen worden. Die bisher bekannten EHEC-Stämme treten dagegen hauptsächlich bei Wiederkäuern auf, z.B. bei Rind, Schaf und Ziege.

Wenige Keime genügen

In der Regel wird EHEC mit deren Kot auf Menschen übertragen, zum Beispiel, wenn er als Dünger verwendet wird. Der Erreger ist relativ unempfindlich und kann im Boden und im Wasser wochenlang überleben. Deshalb ist eine Infektion auch über fäkalienverseuchtes Trink- oder Badewasser möglich. Der Keim ist sehr infektiös, weniger als 100 Bakterien können für eine Ansteckung genügen. Außerdem ist eine direkte Übertragung von Tier zu Mensch und von Mensch zu Mensch möglich. Erkrankte scheiden auch nach der Abheilung noch mindestens fünf bis zwanzig Tagen lang Bakterien aus und können weitere Personen infizieren.

Die Übertragung erfolgt oral-fäkal: Die Keime werden mit dem Kot ausgeschieden, gelangen in die Umwelt und werden dann verschluckt. Eine Tröpfcheninfektion durch die Luft wie bei der Grippe ist nicht bekannt. In der Regel nehmen Menschen die gefährlichen Erreger mit der Nahrung auf. Besonders gefährlich sind rohes Fleisch oder Rohmilch, aber auch Obst und Gemüse, das mit Tierfäkalien gedüngt wurde.

EHEC-Funde auf Sprossen

Bei den aktuellen Fällen war die Quelle bekannt, nämlich Sprossen eines niedersächsischen Betriebs. Die Einschleppung über das Saatgut erfolgte „mit hoher Wahrscheinlichkeit“ über ägyptische Bockshornkleesamen. Außerdem ist der neue Erreger bereits von infizierten Menschen über Lebensmittel auf andere Menschen übertragen worden. EHEC-Bakterien können Menschen über mehrere Mechanismen schaden. Sie besitzen ein Protein, das so genannte Adhäsin, mit dem sie sich an die Epithelzellen der Darmwand anheften. Die meisten EHEC haben außerdem über einen Bakteriophagen einen Bauplan für einen Giftstoff erhalten, das Shigatoxin. Bakteriophagen sind Viren, die ihre Erbinformation von einer Bakterienart auf die andere übertragen können. Der neue aggressive Erreger kann Shigatoxin in größeren Mengen herstellen als die bisher bekannten EHEC-Stämme.

Giftstoff Hämolysin

EHEC enthalten außerdem ein Gen für einen Giftstoff, der Blutzellen zerstören kann, das Hämolysin. Diese Erbinformation liegt auf einem Plasmid, einem Stück ringförmiger DNA, die leicht zwischen verschiedenen Bakterien ausgetauscht werden kann.

Der neue Erreger produziert ein breites Spektrum an Beta-Lactamasen. Damit kann er Penicilline und Cephalosporine unwirksam machen, ist aber gegen Carbapenem-Antibiotika empfindlich.

Nicht immer wird die Infektion bemerkt. In der Regel kommt es jedoch nach einer Inkubationszeit von in der Regel drei bis vier Tagen zu einem Brechdurchfall mit starken Bauchschmerzen und blutigen Durchfällen. Bei bis zu einem Viertel der Patienten kommt es anschließend zu einem hämolytisch-urämisches Syndrom (HUS). Dabei versagen die Nieren, so dass eine Dialyse notwendig wird. Drei bis fünf Prozent der HUS-Patienten sterben an diesen Komplikationen.

HUS und Nierenschädigung

Viele EHEC-Kranke, die den Erreger überleben, könnten ihr ganzes Leben an den Folgen der Infektion leiden. Etwa 100 Patienten sind so stark nierengeschädigt, dass sie ein Spenderorgan brauchen oder lebenslang zur Dauerdialyse müssen. Die Krankheitserscheinungen werden durch verschiedene Bakteriengifte ausgelöst. Shigatoxin hemmt zum einen in Säugerzellen die Proteinbiosynthese in den Ribosomen. Zum anderen bindet es an die Oberfläche von Blutzellen und aktiviert dadurch die Komplementkaskade des Immunsystems. Als Folge dieser Reaktion bildet sich ein Eiweißkomplex, der Zellwände attackieren kann und Krankheitserreger vernichten soll. Beim hämolytisch-urämischen Syndrom werden jedoch fälschlicherweise die körpereigenen Blutzellen angegriffen und zerstört, was als Hämolyse bezeichnet wird. Andere bakterielle Toxine zerstören die Zellen der Darmwand und der Blutgefäße, insbesondere in Gehirn und Nieren. Die Folgen sind Nierenversagen und lebensgefährliche Störungen des zentralen Nervensystems. Dazu gehören Sprachstörungen wie bei einem Schlaganfall oder Zuckungen bis hin zu epileptischen Anfällen.

Autoantikörper im ZNS

Die Auswirkungen auf das Gehirn kommen möglicherweise auch durch Autoantikörper zustande, die als Reaktion auf die Infektion gebildet werden. Diese könnten über die Ansammlung eines Gerinnungsfaktors die Durchblutung wichtiger Gehirnregionen und der Nebennieren einschränken, was dann zu der schwerwiegenden Symptomatik führt. Die Autoantikörper entstehen frühestens fünf Tage nach der EHEC-Infektion. Damit erklärt sich, warum die schweren neurologischen Symptome auftreten, nachdem die Patienten die Durchfallerkrankung bereits überstanden haben. Nicht alle Patienten bilden diese zusätzlichen Autoantikörper bilden. Ein Austausch des Blutplasmas (Plasmapherese) kann Gift- und Entzündungsstoffe aus dem Körper entfernen. Der Einsatz von Antibiotika wird in der Regel nicht empfohlen, weil die absterbenden Bakterien vermehrt Toxine freisetzen und so der Krankheitsverlauf verschlimmert werden kann.

Antikörper Eculizumab

Bei schweren Verläufen eines HUS wird z. B. der Antikörper Eculizumab probehalber eingesetzt. Er ist zur Behandlung der paroxysmalen nächtlichen Hämoglobinurie auf dem Markt. Bei dieser sehr seltenen Blutkrankheit werden die Erythrozyten vom Immunsystem zerstört, weil den Patienten ein spezifisches Protein fehlt, das die roten Blutkörperchen normalerweise vor der Zerstörung durch eine Komponente des Immunsystems schützt, des terminalen Komplementsystems. Eculizmab bindet an einen Bestandteil des Komplementsystems und verhindert dadurch dessen Angriff auf die Blutzellen.

Händewaschen schützt

Die wichtigste Schutzmaßnahme ist regelmäßiges Händewaschen, vor allem nach dem Toilettenbesuch, Kontakt mit Tieren und vor dem Verzehr bzw. der Zubereitung von Lebensmitteln. Diese Maßnahmen schützen auch vor Infektionen mit anderen Durchfallerregern, wie Noro- und Rotaviren und Campylobacter. Das Waschen von Lebensmitteln reicht nicht zur Entfernung des Keims aus. Er stirbt erst ab, wenn das Gemüse zehn Minuten in mindestens 70 Grad warmem Wasser abgekocht wird.

Verfasserin

Dr. Bettina Hellwig, Apothekerin, Am Guckenbühl 13, 78465 Konstanz,  E-Mail: bettina.hellwig@­bettina-hellwig.de