Tuberkulose

-> DNA-DNA Homologie: 95%

1. M. tuberculosis -> Tuberkulose

2. M. africanum -> Tuberkulose

3. M. bovis (M. bovis BCG) -> Übertragung: Rinder (ausgestorben)

4. M. caprae -> Übertragung: Ziege

5. M. canetti -> nur am Horn von Afrika

6. M. microti (sehr selten) -> Übertragung: Nager

M. leprae -> Lepra

• Generationszeit bis zu 13 d

• Lepra = abhängig von Immunstatus -> von Hautveränderungen bis zur Degeneration von Muskeln und Knochen

• Antibiotikum: Dapson + Rifampicin

Mycobacteria other than tuberculosis

• Stäbchen

• Länge: 1-10μm

• Breite: 0,2-0,6 μm

• Obligat aerob

• unbeweglich

• säurefeste Stäbchen -> keine (schwache) Anfärbung n. Gram-Färbung

• Säure-Festigkeit

• lange Generationszeiten (18 Std.; vgl. E. coli 20 Minuten)

• Zusammensetzung Zellwand aus Wachs und Lipiden

• intrazelluläre Krankheitserreger (Makrophagen) (vgl. Listeria monocytogenes, Brucella abortus, Legionella pneumophila)

• Aufenthalts in Phagozytenent: Umgehung humoralen Immunantwort durch Antikörper

  • Antikörperbestimmung spielt keine Rolle

• Abtötung durch T-Lymphozyten aktivierte Makrophagen

• erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen chemische und physikalische Noxen

• Resistenz gegen die meisten üblichen Antibiotika

Ziehl-Neelsen Färbung

1. Fuchsin (rot) Färbung unter Hitzeeinwirkung

2. HCl-Alkohol Waschschritt (entfärbt M. tuberculosis nicht)

3. Gegenfärbung mit Methylenblau

CAVE: Sensitivität: 5.000 – 10.000 Bakterien/ml

WICHTIG: Genügend Material!

• strangförmige Konglomerate durch chemische Variante Trehalose-6,6-dimycolate (TDM) (Lipid)

• Bedeutung nicht vollständig geklärt

• ggf. Virulenzfaktor

1. Tröpfcheninfektion/airbone droplet

   • Eintrittspforte: Respirationstrakt

2. Nahrungsmittel (M. bovis)

   • Eintrittspforte: Mundschleimhaut, Tonsillen, Darmschleimhaut

• 5 min Sprechen: 10-1.000

• 1x Husten: 100-10.000

• 1x Niesen: 10^6 - 10^7

Jeder kontagiöse Patient mit offener TB 2-10 neue Infektionen verursachen

• Übertragungsrisiko: 5-30% der engen Kontakte

• Stark abhängig von Länge und Intensität des Kontaktes & der Zahl an Mykobakterien im respiratorischen Sekret

1. Latente tuberkulöse Infektion

   • Erstinfektion mit erfolgreicher Eindämmung der Erreger

   • Persistenz im Organismus

2. Primärtuberkulose

   • Organmanifestation nach Erstinfektion

   • progressiven Primärtuberkulose mit Lungenbefall oder bei Immundefizienz

   • unter Umständen zu primären Miliartuberkulose mit disseminiertem Organbefall

3. Postprimärtuberkulose (Sekundärtuberkulose)

   • Reaktivierte Tuberkulose

   • zeitliche Latenz: Wochen bis Jahrzehnte

• Infektionskrankheit

• durch Bakterien des Mycobacterium-tuberculosis-Komplexes

• kann jedes Organ betreffen

• v.a. in Lunge

• Haupterreger: Mycobacterium tuberculosis wurde 1882 von Robert Koch -> Morbus Koch

1. Primärtuberkulose (Erstinfektion)

   • Phänomene nach Erstinfektion

     • Primärkomplex: Intrapulmonaler spezifischer Tuberkuloseherd (auch „Ghon-Herd“ oder „Primäraffekt“ genannt) + lokale Lymphknotenreaktion (z.B. der Hiluslymphknoten)

     • Positiver indirekter Erregernachweis: Z.B. durch Tuberkulinhauttest

   • Anschließender Krankheitsverlauf

     • Latente Tuberkuloseinfektion (LTBI): In >95% der Fälle

       • Positiver indirekter Erregernachweis, jedoch ohne klinischen Nachweis einer aktiven Tuberkulose

       • Erreger werden durch Immunsystem kontrolliert und verkapselt, Reaktivierung jedoch möglich

     • Manifeste Primärtuberkulose: In <5% der Fälle

       • Radiologisch nachweisbarer und sich ausbreitender Primärkomplex

       • Gefahr der lymphogenen, bronchogenen und/oder hämatogenen Streuung

1. Postprimäre/sekundäre Tuberkulose

   • Definition: Organinfektion nach einer zurückliegenden Erstinfektion

   • In 80% der Fälle ist die Lunge betroffen

   • Zwischen Erstinfektion und postprimärer Tuberkulose können Monate bis Jahre liegen

   • Einteilung

     • Exogene Reinfektion (selten)

     • Endogene Reaktivierung (häufig)

       • Assmann-Frühinfiltrat

1. Beschaffenheit der Zellwand (aus Wachs und Lipiden)

   • Nährstoffe nur schwer ins Innere der Bakterien → langsames Wachstum -> bei Erstinfektion keine klassische Entzündung

1. Unempfindlichkeit gegenüber Noxen

   • Nichtaktivierte Makrophagen phagozytieren die Tuberkelbakterien -> nicht eliminieren -> Vermehrung innerhalb der Makrophagen -> Makrophagen gehen zu grunde

     • Cord-Faktor

     • Aufenthaltes in Phagozyten -> entgehen humoralen Immunantwort durch Antikörper → keine Antikörperbestimmung möglich

     • Tötung nur durch T-Lymphozyten aktivierte Makrophagen phagozytiertes Tuberkelbakterium

   • Antibiotika: Effekt nur bei Kombination über langen Zeitraum

• auch Ghon’scher Komplex

• homogener, nicht einschmelzender peripherer Lungenherd (Granulom aus Makrophagen und T-Zellen)

• Verkäsung

• unilateraler Anschwellung der Hiluslymphknoten

1. Miliartuberkulose

   • Hirsekorn-große Granulome in inneren Organen

2. Landouzy-Sepsis

3. Extrapulmonale Tuberkulose

   • Lymphknoten, Pleura, Meningitis, Knochen, Urogenital, Haut, Wirbelkörper

1. Tuberkulin Hauttest

2. IGRA

3. Mikroskopie: Ziehl-Neelsen Färbung

4. Kulturelle Anzucht / Löwenstein-Jensen-Agar

5. Molekularbiologie

6. ELISA

7. Western Blot

• Reaktion der T-Lymphozyten auf Antigene von Mycobacterium tuberculosis geprüft

• standardisiertes, gereinigtes Tuberkulin-Extrakt intrakutanverabreicht

• Hautreaktion geprüft

• in Deutschland: Verfahren nach Mendel-Mantoux

• Testsubstanz: PPD RT23 SSI

  • "purified protein derivative" (Antigengemisch aus Tuberkulose-Erregern)

• bei Immunreaktion gegen Tuberkulose -> innerhalb von 72 Stunden nach intrakutaner Injektionder zu verzögerten Immunreaktion (Typ IV)

• T-Zellen auf Antigen reagieren

• lokale Reaktion hervorrufen

• CAVE: bei Pat mit BCG Impfung fast immer positiv

• hohe Sensitivität bei eingeschränkter Spezifität

• Interferon-Gamma-Release Assay

• Tuberkulose-Infektion -> Erreger durch antigenpräsentierende Zellen aufgenommen -> folgt die Aktivierung von T-Lymphozyten -> Ausschüttung von Interferon-γ (IFN-γ)

• im Testverfahren genutzt

• T-Lymphozyten in vitro mit Antigenen von Mycobacterium tuberculosis stimuliert

• falls Immunsystem des Patienten bereits mit Antigenen des Tuberkuloseerregers auseinandergesetzt -> Sekretion von Interferon-γ durch die T-Gedächtniszellen nachgewiesen

• verwendete Antigene: ESAT-6 und CFP-10

• AG spezifisch für Mycobacterium tuberculosis

  • fehlen im Impfstamm BCG und in meisten nicht-tuberkulösen Mykobakterien

  • hohe Spezifität

• Löwenstein-Jensen-Agar, kurz LJ-Agar, ist ein Selektivnährmedium

• zur Kultivierung von Mykobakterien

• feste Nährboden als Schrägagar eingesetzt

• enthält Stoffe, die ein Wachstum der Begleitflora unterdrücken und das der Mykobakterien fördern

• bevor beimpft wird: Probe mit N-Acetylcystein (NAC) vorbehandelt -> NAC wirkt dekontaminierend und verringert Viskosität

• Nährboden für bis zu 8 Wochen bei 36 Grad ± 1 Grad inkubiert.

• Empfehlenswert: capnophile Inkubation für 7-10 Tage

-> Isoniazid (INH), Rifampicin, Pyrazinamid, Ethambutol, Streptomycin

• 6 Monate Therapie obligat

• Initialphase (2 Monate): 3-4fach Kombination

  1. Isoniazid (INH)

  2. Rifampicin

  3. Pyrazinamid

  4. (plus Ethambutol oder Streptomycin)

• Stabilisierungsphase (4 Monate):

  1. INH

  2. Rifampicin

• oftmals unempfindlich gegen Isoniazid (INH)

• Verwendung: Makrolide (Clarithromycin), Chinolone, Rifabutin

• keinen wirksamen Impfschutz gegen

• Tuberkulose Infizierte Personen möglichst frühzeitig entdecken

• Impfung: bis 1998 aktive Schutzimpfung mit abgeschwächten Mykobakterien-Impfstamm (BCG)

1. Schwerwiegende Erkrankung

2. Therapie langwierig, nebenwirkungsreich, teuer

3. Aerogene Übertragung

• Tuberkulin-Hauttest oder Interferon-Gamma Release Assays, IGRA )

• falls positiv: Röntgenuntersuchung unmittelbar nach Kontakt und nach 6 Wochen.

• Mögliche Maßnahmen:

  1. INH-Prophylaxe für 6 Monate

  2. bei V.a. manifeste Infektion: vollständige Therapie

1. aerogene Übertragung / Keimglocke

2. sehr pathogen

3. schwierige und langwierige Therapie

• mikrobiologische Untersuchung des Blutes

• kulturelle Anzucht im Blut befindlicher Krankheitserreger

• ideale Entnahmezeitpunkt: vor antibiotischer Therapie

• falls bereits gestartet: Entnahme bei niedrigem Antibiotikaserumspiegel (z.B. vor Gabe der nächsten Dosis)

• sterile Entnahmegefäße (Blutkulturflaschen mit Nährmedium)

• zwei bis vier Blutkultursets aus verschiedenen Punktionsstellen inokuliert

• Blutkulturset besteht aus zwei Flaschen

  • Flasche 1: Gasgemisch für aerobe Erreger

  • Flasche 2: anaerobe Erreger

1. pro Blutkulturflasche Blutvolumen: 10 ml

2. Flaschen befüllen

   • zuerst anaerobe Flasche

   • bei geschlossenen Systemen zur Blutentnahme erst aerobe

3. Blutproben im Inkubator bei 37 °C meist 5-7 Tage

4. Positivitätsnachweis durch kontinuierliche Messung des CO2-Anstiegs

5. im Labor: Erregeridentifizierung und Resistenztestung

1. Staphylococcus epidermidis

2. Staphylococcus aureus

3. Enterokokken

4. vergrünende Streptokokken

5. Streptococcus pneumoniae

6. Escherichia coli

7. Anaerobier

1. Western Blot

2. ELISA

• Prinzip

  • Übertragung von Proteinen vom Elektrophoresegel auf Membran (aus Nylon oder Nitrocellulose) durch senkrecht zum Gel angelegte elektrische Spannung

• Ergebnis

  • im Gel nach Größe aufgetrennten Proteine befinden sich auf der Membran

  • in der Elektrophorese erzeugte Bandenmuster erhalten

• Detektion

  • Proteine durch spezifische Antikörper nachgewiesen

1. Die Membran mit übertragenen Proteinen in Puffer-Lösung gewaschen

   • SDS entfernt

   • Proteine wieder richtig falten

   • wichtig für Antikörper Erkennung

2. Verhinderung unspezifische Bindung von Antikörpern: Membran mit Milchpulver oder bovinem Serumalbumin blockiert

3. erneutes Waschen

4. Membran mit primären Antikörper gegen das zu detektierende Proteininkubiert

5. Antikörper bindet an Proteine, die das von ihm erkannte Antigen enthalten

6. Waschen der Membran entfernt unspezifisch, d.h. nicht sehr fest, gebundene Antikörper.

7. Membran mit sekundären Antikörper inkubiert, der den Fc-Teil des primären Antikörperbindet.

   • normalerweise entweder an Enzym gekoppelt (z.B. alkalische Phosphatase) oder ist selber fluoreszenzmarkiert

   • mehrere sekundäre Antikörper an einen primären Antikörper binden -> Verstärkung des Signals

8. weiteren Waschschritt

9. Detektion sekundärer Antikörper

   • enzymgekoppelt -> Farbreaktion oder Chemilumineszenz (mittels Röntgenfilm sichtbar)

   • Auf Membran gebundene, fluoreszenzmarkierte Antikörper in speziellen Scannern detektiert

• enzyme-linked immunosorbent assay

• Prinzip

  • Antigen auf fester Oberfläche immobilisiert

  • durch enzymgekoppelten Antikörper detektiert (direkter Nachweis)

  • bei Sandwich-ELISA: Fängerantikörper auf fester Oberfläche gebunden -> bindet nachzuweisendes Antigen -> durch enzymgekoppelten Detektionsantikörper nachgewiesen

• Ergebnis

  • Nachweis und Quantifizierung von Antigenen (Proteinen, z.B. Antikörpern und Hormonen) in Gemischen

1. Polystyrolböden der Mikrotiterplatten (mit 96 Vertiefungen, sog. 96well-Platte) mit entsprechenden Antikörper (oder bei direktem Nachweis auch mit Antigen) gecoated

2. unspezifische Antikörperbindungen durch Blocken mit Milchpulver verhindert

3. Waschschritt

4. gecoatete Platte mit Probe inkubiert

   • Probe auf vorbereitete Platte aufgebracht.

   • Protein bindet, das von dem auf der Platte gebundenen Antikörper erkannt wird, an diesen Antikörper -> festgehalten

5. Zugabe Detektionsantikörpers (an Enzym gekoppelt)

6. gebundene Protein wird detektiert

7. passendes Substrat wird zugesetzt -> Enzym kann Substrat umsetzen

8. entstehende Signal dann per Farbreaktion oder durch Emittieren von Fluoreszenz oder Lumineszenz detektiert

   • Intensität des Signals ist proportional zur Proteinmenge