Cholera-Vibrio

Laut WHO ist Cholera eine Infektionskrankheit, die durch akuten, schweren, dehydrierenden Durchfall mit reiswasserartigem Stuhlgang gekennzeichnet ist und eine Folge einer Infektion mit dem Bakterium Vibrio cholerae ist. Aufgrund ihrer ausgeprägten epidemischen Ausbreitungsfähigkeit, ihres schweren Verlaufs und ihrer hohen Sterblichkeitsrate gilt Cholera als besonders gefährliche Infektionskrankheit.

Die historische Heimat der Cholera ist Indien, genauer gesagt das Delta der Flüsse Ganges und Brahmaputra (heute Ostindien und Bangladesch), wo sie seit jeher existiert (Choleraepidemien wurden in dieser Region bereits 500 v. Chr. beobachtet). Das lange Bestehen eines endemischen Choleraherdes hier lässt sich auf viele Gründe zurückführen. Der Choleravibrio kann im Wasser nicht nur lange überleben, sondern sich unter günstigen Bedingungen – Temperaturen über 12 °C, Vorhandensein organischer Stoffe – auch darin vermehren. Alle diese Bedingungen sind in Indien gegeben: tropisches Klima (durchschnittliche Jahrestemperatur 25 bis 29 °C), reichlich Niederschlag und Sumpfgebiet, hohe Bevölkerungsdichte, insbesondere im Delta des Ganges, große Mengen organischer Stoffe im Wasser, kontinuierliche ganzjährige Wasserverschmutzung durch Abwässer und Exkremente, niedriger materieller Lebensstandard und einzigartige religiöse und kultische Riten der Bevölkerung.

In der Geschichte der Choleraepidemien lassen sich vier Perioden unterscheiden.

Periode I – bis 1817, als die Cholera nur in Ost- und Südasien, hauptsächlich in Indien, auftrat und sich nicht über dessen Grenzen hinaus ausbreitete.

II. Periode – von 1817 bis 1926. Mit dem Aufbau breiter wirtschaftlicher und sonstiger Beziehungen zwischen Indien und europäischen und anderen Ländern ging die Cholera über Indien hinaus und verursachte, sich entlang der Wege wirtschaftlicher und religiöser Beziehungen ausbreitend, sechs Pandemien, die Millionen von Menschenleben forderten. Russland war das erste europäische Land, in das die Cholera eindrang. Von 1823 bis 1926 erlebte Russland 57 Cholerajahre. In dieser Zeit erkrankten mehr als 5,6 Millionen Menschen an Cholera und 2,14 Millionen Menschen starben daran („40 %).

III. Periode – von 1926 bis 1961 Die Cholera kehrte zu ihrem endemischen Schwerpunkt zurück, und eine Zeit relativen Wohlstands begann. Es schien, dass mit der Entwicklung moderner Systeme zur Reinigung von Trinkwasser, zur Entsorgung und Desinfektion von Abwasser und der Entwicklung spezieller Maßnahmen gegen Cholera, einschließlich der Schaffung eines Quarantänedienstes, die Länder der Welt zuverlässig vor einer weiteren Cholera-Invasion geschützt wären.

Die vierte Periode begann 1961 und dauert bis heute an. Die siebte Pandemie begann nicht in Indien, sondern in Indonesien und breitete sich schnell auf die Philippinen, China, die Indochina-Länder und dann auf andere Länder in Asien, Afrika und Europa aus. Zu den Besonderheiten dieser Pandemie gehört, dass sie erstens durch eine spezielle Variante des Cholera-Vibrios – V. cholerae eltor – verursacht wurde, die bis 1961 nicht einmal offiziell als Erreger der Cholera anerkannt war; zweitens übertraf sie hinsichtlich ihrer Dauer alle vorherigen Pandemien; drittens verlief sie in zwei Wellen, von denen die erste bis 1990 andauerte und die zweite 1991 begann und viele Länder Süd- und Nordamerikas erfasste, darunter auch die Vereinigten Staaten, die seit 1866 keine Cholera-Epidemie mehr erlebt hatten. Von 1961 bis 1996 erkrankten in 146 Ländern 3.943.239 Menschen an Cholera.

Der Erreger der Cholera, Vibrio cholerae, wurde 1883 während der fünften Pandemie von R. Koch entdeckt, das Vibrio wurde jedoch erstmals 1854 von F. Pacini im Stuhl von Patienten mit Durchfall nachgewiesen.

V. cholerae gehört zur Familie der Vibrionaceae, die mehrere Gattungen (Vibrio, Aeromonas, Plesiomonas, Photobacterium) umfasst. Die Gattung Vibrio umfasst seit 1985 mehr als 25 Arten, von denen die für den Menschen wichtigsten V. cholerae, V. parahaemolyticus, V. alginolyticus, V. vulnificus und V. fluvialis sind.

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Hauptmerkmale der Gattung Vibrio

Kurze, nicht sporen- und kapselbildende, gekrümmte oder gerade gramnegative Stäbchen mit einem Durchmesser von 0,5 µm und einer Länge von 1,5–3,0 µm, beweglich (V. cholerae ist monotrich, einige Arten haben zwei oder mehr polare Flagellen); wachsen gut und schnell auf regulären Medien, sind chemoorganotrophe Organismen und fermentieren Kohlenhydrate zu Säure ohne Gas (Glukose wird über den Embden-Meyerhof-Weg fermentiert). Oxidase-positiv, bilden Indol, reduzieren Nitrate zu Nitriten (V. cholerae zeigt eine positive Nitrosoindol-Reaktion), bauen Gelatine ab, ergeben oft eine positive Voges-Proskauer-Reaktion (d. h. bilden Acetylmethylcarbinol), haben keine Urease, bilden kein H2S, haben Lysin- und Ornithin-Decarboxylasen, aber keine Arginin-Dihydrolase. Ein charakteristisches Merkmal der Gattung Vibrio ist die Empfindlichkeit der meisten Bakterienstämme gegenüber dem Wirkstoff 0/129 (2,4-Diamino-6,7-diazopropylpteridin), während Vertreter der Familien Pseudomonadaceae und Enterobacteriaceae gegen diesen Wirkstoff resistent sind. Vibrionen sind Aerobier und fakultativ Anaerobier, das Temperaturoptimum für das Wachstum liegt bei 18–37 °C, pH 8,6–9,0 (wachsen im pH-Bereich von 6,0–9,6), einige Arten (Halophile) wachsen nicht in Abwesenheit von NaCl. Der G+C-Gehalt in der DNA beträgt 40–50 Mol-% (bei V. cholerae etwa 47 Mol-%). Biochemische Tests dienen der Abgrenzung innerhalb der Familie Vibrionaceae von den morphologisch ähnlichen Gattungen Aeromonas und Plesiomonas sowie zur Abgrenzung von der Familie Enterobacteriaceae.

Das Choleravibrio unterscheidet sich von der Familie der Pseudomonadaceae dadurch, dass es Glucose nur über den Embden-Meyerhof-Weg (ohne Beteiligung von O2) fermentiert, während ersteres Glucose nur in Gegenwart von O2 verbraucht. Dieser Unterschied zwischen ihnen lässt sich auf dem Hugh-Leifson-Medium leicht erkennen. Das Medium enthält Nähragar, Glucose und einen Indikator. Die Aussaat erfolgt in zwei Säulen mit dem Hugh-Leifson-Medium, von denen eine mit Vaseline gefüllt ist (zur Schaffung anaerober Bedingungen). Beim Wachstum des Choleravibrios ändert sich die Farbe des Mediums in beiden Reagenzgläsern, beim Wachstum von Pseudomonaden – nur im Reagenzglas ohne Vaseline (aerobe Wachstumsbedingungen).

Das Choleravibrio stellt sehr geringe Ansprüche an Nährmedien. Es vermehrt sich gut und schnell in 1% alkalischem (pH 8,6–9,0) Peptonwasser (PV) mit 0,5–1,0 % NaCl und übertrifft dabei das Wachstum anderer Bakterien. Um das Wachstum von Proteus zu unterdrücken, wird empfohlen, 1% PV mit Kaliumtellurit (in einer Endverdünnung von 1:100.000) zu versetzen. 1% PV ist das beste Anreicherungsmedium für das Choleravibrio. Während des Wachstums bildet sich nach 6–8 Stunden ein zarter, loser, gräulicher Film auf der Oberfläche des PV, der beim Schütteln leicht zerstört wird und in Form von Flocken zu Boden fällt; das PV wird mäßig trüb. Zur Isolierung des Choleravibrios wurden verschiedene selektive Medien vorgeschlagen: alkalischer Agar, Gallensalz-Agar, alkalisches Albuminat, alkalischer Agar mit Blut, Laktose-Saccharose und andere Medien. Am besten geeignet ist das TCBS-Medium (Thiosulfat-Citrat-Bromthymol-Saccharose-Agar) und dessen Modifikationen. Am häufigsten wird jedoch alkalisches MPA verwendet, auf dem das Cholera-Vibrio glatte, glasig-transparente, bläulich gefärbte, scheibenförmige Kolonien von viskoser Konsistenz bildet.

Bei der Einbringung durch Injektion in eine Gelatinesäule verflüssigt sich das Vibrio nach zwei Tagen bei einer Temperatur von 22–23 °C von der Oberfläche aus zunächst in Form einer Blase, dann in Form einer trichterförmigen Blase und schließlich schichtweise.

In der Milch vermehrt sich das Vibrio schnell, was nach 24–48 Stunden zur Gerinnung führt. Anschließend kommt es zur Peptonisierung der Milch und nach 3–4 Tagen stirbt das Vibrio aufgrund einer Verschiebung des pH-Werts der Milch in den sauren Bereich ab.

Aufgrund ihrer Fähigkeit, Mannose, Saccharose und Arabinose zu fermentieren, unterteilte B. Heiberg alle Vibrionen (Cholera- und choleraähnliche) in mehrere Gruppen, deren Zahl sich heute auf 8 beläuft.

Vibrio cholerae gehört zur ersten Gruppe von Heiberg.

Vibrionen, die in morphologischen, kulturellen und biochemischen Merkmalen dem Cholera-Vibrio ähneln, wurden und werden unterschiedlich bezeichnet: Paracholera, choleraähnliche Vibrionen, NAG-Vibrios (nicht-agglutinierende Vibrionen); Vibrionen, die nicht zur Gruppe O1 gehören. Der Nachname unterstreicht am treffendsten ihre Verwandtschaft zum Cholera-Vibrio. Wie von A. Gardner und K. Venkat-Raman festgestellt, haben Cholera- und choleraähnliche Vibrionen ein gemeinsames H-Antigen, unterscheiden sich jedoch in ihren O-Antigenen. Cholera- und choleraähnliche Vibrionen werden derzeit anhand ihres O-Antigens in 139 O-Serogruppen eingeteilt, ihre Zahl wächst jedoch ständig. Das Cholera-Vibrio gehört zur Gruppe O1. Es besitzt ein gemeinsames A-Antigen und zwei typspezifische Antigene – B und C –, wodurch drei Serotypen von V. cholerae unterschieden werden: der Ogawa-Serotyp (AB), der Inaba-Serotyp (AC) und der Hikoshima-Serotyp (ABC). Das Cholera-Vibrio im Dissoziationsstadium besitzt ein OR-Antigen. Daher werden O-Serum, OR-Serum sowie die typspezifischen Seren Inaba und Ogawa zur Identifizierung von V. cholerae verwendet.

In den Jahren 1992-1993 brach in Bangladesch, Indien, China, Malaysia und anderen Ländern eine große Cholera-Epidemie aus, deren Erreger ein neuer, bisher unbekannter Serovar der Spezies Vibrio cholerae war. Er unterscheidet sich von V. cholerae O1 durch antigene Merkmale: Er besitzt das O139-Antigen und eine Polysaccharidkapsel und wird von keinem anderen O-Serum agglutiniert. Alle seine anderen morphologischen und biologischen Eigenschaften, einschließlich der Fähigkeit, Cholera auszulösen, d. h. das Exotoxin-Cholerogen zu synthetisieren, erwiesen sich als ähnlich denen von V. cholerae O1. Folglich entstand offenbar durch eine Mutation, die das O-Antigen veränderte, ein neuer Erreger der Cholera, V. cholerae 0139. Er wurde V. cholerae 0139 bengal genannt.

Die Frage nach der Verwandtschaft der sogenannten choleraähnlichen Vibrionen zu V. cholerae war lange Zeit unklar. Ein Vergleich von V. cholerae und choleraähnlichen (NAG-Vibrios) anhand von mehr als 70 Merkmalen ergab jedoch eine Ähnlichkeit von 90 %, und der Grad der DNA-Homologie von V. cholerae und den untersuchten NAG-Vibrios beträgt 70–100 %. Daher werden choleraähnliche Vibrionen mit dem Cholera-Vibrio zu einer Art zusammengefasst, von der sie sich hauptsächlich in ihren O-Antigenen unterscheiden, weshalb sie als Vibrionen der Nicht-01-Gruppe – V. cholerae non-01 – bezeichnet werden.

Die Art V. cholerae wird in vier Biotypen unterteilt: V. cholerae, V. eltor, V. proteus und V. albensis. Die Natur des El Tor-Vibrio wird seit vielen Jahren diskutiert. Dieses Vibrio wurde 1906 von F. Gottschlich in der Quarantänestation El Tor aus dem Körper eines an Ruhr verstorbenen Pilgers isoliert. F. Gottschlich isolierte mehrere solcher Stämme. Sie unterschieden sich in all ihren Eigenschaften nicht vom Cholera-Vibrio und wurden durch Cholera-O-Serum agglutiniert. Da es unter den Pilgern zu dieser Zeit jedoch keine Cholera gab und eine langfristige Übertragung des Cholera-Vibrio als unwahrscheinlich galt, blieb die Frage nach der möglichen ätiologischen Rolle von V. eltor bei der Cholera lange Zeit umstritten. Darüber hinaus hatte das El Tor-Vibrio im Gegensatz zu V. cholerae eine hämolytische Wirkung. Allerdings verursachte dieses Vibrio 1937 auf der Insel Sulawesi (Indonesien) eine große und schwere Choleraepidemie mit einer Sterblichkeitsrate von über 60 %. 1961 wurde es schließlich zum Verursacher der 7. Pandemie, und 1962 wurde die Frage seiner Cholera-Natur endgültig geklärt. Die Unterschiede zwischen V. cholerae und V. eltor betreffen nur einige Merkmale. In allen anderen Eigenschaften unterscheidet sich V. eltor nicht grundsätzlich von V. cholerae. Zudem steht nun fest, dass der Biotyp von V. proteus (V. finklerpriori) die gesamte Gruppe der Vibrionen umfasst, mit Ausnahme der Gruppe 01 (jetzt 0139), die früher NAG-Vibrionen genannt wurde. Der Biotyp von V. albensis wurde aus der Elbe isoliert und besitzt die Fähigkeit zur Phosphoreszenz, da er diese Fähigkeit jedoch verloren hat, unterscheidet er sich nicht von V. proteus. Auf der Grundlage dieser Daten wird die Art Vibrio cholerae derzeit in vier Biotypen unterteilt: V. cholerae 01 cholerae, V. cholerae eltor, V. cholerae 0139 bengal und V. cholerae non 01. Die ersten drei gehören zu den beiden Serovaren 01 und 0139. Der letzte Biovar umfasst die vorherigen Biotypen V. proteus und V. albensis und wird durch viele andere Serovare von Vibrionen repräsentiert, die nicht durch 01- und 0139-Seren agglutiniert werden, d. h. NAG-Vibrionen.

Pathogenitätsfaktoren von Cholera-Vibrio

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Chemotaxis von Vibrio cholerae

Mithilfe dieser Eigenschaften interagiert das Vibrio mit Epithelzellen. Bei Cholera-Vibrio-Mutanten (die die Fähigkeit zur Chemotaxis verloren haben) ist die Virulenz deutlich reduziert, bei Mob-Mutanten (die ihre Mobilität verloren haben) verschwindet sie entweder vollständig oder nimmt stark ab.

Adhäsions- und Kolonisierungsfaktoren, durch die Vibrionen an den Mikrovilli haften und die Dünndarmschleimhaut besiedeln. Zu den Adhäsionsfaktoren zählen Mucinase, lösliches Hämagglutinin/Protease, Neuraminidase usw. Sie fördern die Adhäsion und Kolonisierung, indem sie Schleimbestandteile zerstören. Lösliches Hämagglutinin/Protease fördert die Ablösung der Vibrionen von Epithelzellrezeptoren und ihren Austritt aus dem Darm in die Umwelt, wodurch ihre epidemische Ausbreitung gewährleistet wird. Neuraminidase stärkt die Bindung zwischen Choleragen und Epithelzellen und erleichtert das Eindringen des Toxins in die Zellen, was den Schweregrad des Durchfalls erhöht.

Choleratoxin ist ein Choleragen.

Sogenannte neue Toxine, die Durchfall verursachen können, jedoch keine genetische oder immunologische Beziehung zum Choleragen haben.

Dermoneurotische und hämorrhagische Faktoren. Die Natur dieser toxischen Faktoren und ihre Rolle in der Pathogenese der Cholera sind nicht ausreichend erforscht.

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Endotoxine von Vibrio cholerae

Lipopolysaccharide von V. cholerae haben eine starke endotoxische Eigenschaft und verursachen eine allgemeine Vergiftung des Körpers.

Der wichtigste der aufgeführten Pathogenitätsfaktoren des Choleravibrios ist das Exotoxin Choleragen (CTX AB), das die Pathogenese dieser Krankheit bestimmt. Das Choleramolekül besteht aus zwei Fragmenten – A und B. Fragment A besteht aus zwei Peptiden – A1 und A2, es besitzt eine spezifische Eigenschaft des Choleratoxins und verleiht ihm die Qualitäten eines Superantigens. Fragment B besteht aus 5 identischen Untereinheiten. Es erfüllt zwei Funktionen: 1) Es erkennt den Rezeptor (Monosialogangliosid) des Enterozyten und bindet daran; 2) bildet einen intramembranösen hydrophoben Kanal für die Passage der Untereinheit A. Peptid A2 dient der Bindung der Fragmente A und B. Die eigentliche toxische Funktion wird von Peptid Aj (ADP-Ribosyltransferase) erfüllt. Es interagiert mit NAD und verursacht dessen Hydrolyse; die entstehende ADP-Ribose bindet an die regulatorische Untereinheit der Adenylatcyclase. Dies führt zur Hemmung der GTP-Hydrolyse. Der resultierende GTP + Adenylatcyclase-Komplex verursacht eine ATP-Hydrolyse unter Bildung von cAMP. (Ein anderer Weg zur cAMP-Akkumulation ist die Unterdrückung des Enzyms, das cAMP zu 5-AMP hydrolysiert, durch Choleragen). Die Manifestation der Funktion des ctxAB-Gens, das die Synthese von Exotoxin kodiert, hängt von der Funktion einer Reihe anderer Pathogenitätsgene ab, insbesondere der tcp-Gene (kodieren die Synthese toxinkontrollierter Adhäsionspili – TCAP), der regulatorischen Gene toxR, toxS und toxT, der hap-Gene (lösliches Hämagglutinin/Protease) und der Neuraminidase-Gene (Neuraminidase). Daher ist die genetische Kontrolle der Pathogenität von V. cholerae komplex.

Wie sich herausstellte, gibt es im V. cholerae-Chromosom zwei Pathogenitätsinseln. Eine davon ist das Genom des filamentösen moderat konvertierenden Phagen CTXφ, die andere ist das Genom des ebenfalls filamentösen moderat konvertierenden Phagen VPIcp. Jede dieser Pathogenitätsinseln enthält Kassetten mit in der Prophase spezifizierten Genen, die die Pathogenität des Cholera-Erregers bestimmen. Der Prophage CTXφ trägt die CTX-Gene, Gene der neuen Toxine zot und ace, das Gen ser (Adhäsinsynthese) und das Gen ortU (Synthese eines Produkts mit unbekannter Funktion). Diese Kassette enthält auch das Gen nei und die Phagenregion RS2, die für die Replikation und Integration des Prophagen in Chromosomen kodiert. Die Gene zot, ace und ortU sind für die Bildung von Phagenvirionen notwendig, wenn der Prophage vom Chromosom des Erregers ausgeschlossen wird.

Der VPIcp-Prophage enthält die Gene tcp (kodieren die Pili-Produktion (TCPA-Protein)), toxT, toxR und act (zusätzlicher Kolonisierungsfaktor, Mobilitätsgene (Integrasen und Transposasen)). Die Transkription der Virulenzgene wird durch drei regulatorische Gene reguliert: toxR, toxS und toxT. Diese Gene verändern auf Transkriptionsebene koordiniert die Aktivität von über 20 Virulenzgenen, darunter ctxAB, tcp und andere Gene. Das wichtigste regulatorische Gen ist das toxR-Gen. Seine Beschädigung oder sein Fehlen führt zu Avirulenz oder einer mehr als hundertfachen Verringerung der Produktion der Choleratoxine CTX und TCPA. Möglicherweise wird auf diese Weise die koordinierte Expression von Virulenzgenen in Pathogenitätsinseln reguliert, die von temperenten konvertierenden Phagen und anderen Bakterienspezies gebildet werden. Es wurde festgestellt, dass ein weiterer Prophage K139 im Chromosom von V. cholerae eltor vorhanden ist, sein Genom ist jedoch kaum erforscht.

Das hap-Gen ist auf dem Chromosom lokalisiert. Somit werden die Virulenz (Pathogenität) und das epidemische Potenzial von V. cholerae durch vier Gene bestimmt: ctxAB, tcp, toxR und hap.

Um die Fähigkeit von V. cholerae zur Produktion von Choleragen nachzuweisen, stehen verschiedene Methoden zur Verfügung.

Biologischer Test an Kaninchen. Wenn säugenden Kaninchen (maximal zwei Wochen alt) Cholera-Vibrionen intramuskulär injiziert werden, entwickeln sie ein typisches Cholerasyndrom: Durchfall, Dehydration und Tod des Kaninchens.

Direkter Nachweis von Cholerogen durch PCR, IFM oder passive Immunhämolyse (Cholerogen bindet an Gmj von Erythrozyten, die nach Zugabe antitoxischer Antikörper und Komplement lysiert werden). Der Nachweis der Fähigkeit zur Toxinproduktion allein reicht jedoch nicht aus, um die epidemische Gefahr solcher Stämme zu bestimmen. Hierzu ist der Nachweis des HAP-Gens erforderlich. Daher ist die beste und zuverlässigste Methode zur Unterscheidung toxigener und epidemischer Stämme von Choleravibrionen der Serogruppen 01 und 0139 die PCR mit spezifischen Primern zum Nachweis aller vier Pathogenitätsgene: ctxAB, tcp, toxR und HAP.

Die Fähigkeit von V. cholerae mit Ausnahme der Serogruppen 01 oder 0139, sporadische oder gehäufte Durchfallerkrankungen beim Menschen hervorzurufen, kann entweder auf das Vorhandensein von Enterotoxinen vom Typ LT oder ST zurückzuführen sein, die die Adenylat- bzw. Guanylatcyclase-Systeme stimulieren, oder auf das Vorhandensein von nur den ctxAB-Genen, aber keinem hap-Gen.

Während der siebten Pandemie wurden V. cholerae-Stämme mit unterschiedlicher Virulenz isoliert: cholerogen (virulent), schwach cholerogen (niedrigvirulent) und nicht-cholerogen (nichtvirulent). Nicht-cholerogene V. cholerae zeigen in der Regel hämolytische Aktivität, werden vom Cholera-diagnostischen Phagen HDF(5) nicht lysiert und verursachen beim Menschen keine Krankheiten.

Zur Phagentypisierung von V. cholerae 01 (einschließlich El Tor) schlug S. Mukherjee Phagensätze vor, die in Russland durch weitere Phagen ergänzt wurden. Ein Satz solcher Phagen (1-7) ermöglicht die Unterscheidung der Phagentypen innerhalb von V. cholerae 0116. Zur Identifizierung toxigener und nicht-toxigener V. cholerae El Tor werden in Russland nun anstelle von HDF-3, HDF-4 und HDF-5 die Phagen CTX* (lysiert toxigene El Tor-Vibrionen) und CTX" (lysiert nicht-toxigene El Tor-Vibrionen) vorgeschlagen.

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Resistenz von Cholera-Erregern

Choleravibrionen überleben gut bei niedrigen Temperaturen. In Eis bleiben sie bis zu 1 Monat lebensfähig; in Meerwasser bis zu 47 Tage, in Flusswasser 3–5 Tage bis mehrere Wochen, in abgekochtem Mineralwasser überleben sie über 1 Jahr, im Boden 8 Tage bis 3 Monate, in frischem Kot bis zu 3 Tage, auf gekochten Produkten (Reis, Nudeln, Fleisch, Haferbrei usw.) überleben sie 2–5 Tage, auf rohem Gemüse 2–4 Tage, auf Obst 1–2 Tage, in Milch und Milchprodukten 5 Tage; bei Lagerung in der Kälte erhöht sich die Überlebensdauer um 1–3 Tage. Auf mit Kot verunreinigtem Leinen überleben sie bis zu 2 Tage und auf feuchtem Material eine Woche. Choleravibrionen sterben bei 80 °C innerhalb von 5 Minuten ab, bei 100 °C sofort. Sie sind sehr säureempfindlich. Sie sterben innerhalb von 5–15 Minuten unter dem Einfluss von Chloramin und anderen Desinfektionsmitteln. Sie reagieren empfindlich auf Austrocknung und direkte Sonneneinstrahlung, überleben jedoch gut und lange und vermehren sich sogar in offenen Gewässern und Abwässern, die reich an organischen Stoffen sind, einen alkalischen pH-Wert und eine Temperatur über 10–12 °C aufweisen. Sie reagieren sehr empfindlich auf Chlor: Eine Dosis Aktivchlor von 0,3–0,4 mg/l Wasser in 30 Minuten bewirkt eine zuverlässige Desinfektion von Choleravibrionen.

Für den Menschen pathogene Vibrionen, die nicht zur Art Vibrio cholerae gehören

Die Gattung Vibrio umfasst mehr als 25 Arten, von denen neben V. cholerae mindestens acht in der Lage sind, Krankheiten beim Menschen hervorzurufen: V. parahaemolyticus, V. alginolyticus, V. vulnificus, V. fluvialis, V. fumissii, V. mimicus, V. damsela und V. hollisae. Alle diese Vibrionen bewohnen Meere und Buchten. Die Infektion erfolgt entweder beim Schwimmen oder durch den Verzehr von Meeresfrüchten. Es wurde festgestellt, dass Cholera- und Nicht-Cholera-Vibrios nicht nur Gastroenteritis, sondern auch Wundinfektionen verursachen können. Diese Fähigkeit wurde bei V. cholerae 01- und Nicht-01-Gruppen, V. parahaemolyticus, V. alginolyticus, V. mimicus, V. damsela und V. vulnificus festgestellt. Sie verursachen entzündliche Prozesse in Weichteilen, wenn diese durch die Panzer von Meerestieren beschädigt werden oder bei direktem Kontakt mit infiziertem Meerwasser.

Von den aufgeführten pathogenen Nicht-Cholera-Vibrionen sind V. parahaemolyticus, V. alginolyticus, V. vulnificus und V. fluvialis von größtem praktischem Interesse.

V. parahaemolyticus – ein parahämolytischer Vibrio – wurde erstmals 1950 in Japan während einer großen Lebensmittelvergiftungswelle isoliert, die durch den Verzehr von halbgetrockneten Sardinen verursacht wurde (die Sterblichkeitsrate betrug 7,5 %). Der Erreger wurde 1963 von R. Sakazaki der Gattung Vibrio zugeordnet. Er unterteilte die untersuchten Stämme in zwei Arten: V. parahaemolyticus und V. alginolyticus. Beide Arten kommen in küstennahen Meerwassern vor und sind in ihren Bewohnern halophil (griechisch hals – Salz); im Gegensatz zu gewöhnlichen Vibrionen wachsen halophile nicht auf Medien ohne NaCl und vermehren sich gut bei hohen Konzentrationen davon. Die Artzugehörigkeit halophiler Vibrionen wird durch ihre Fähigkeit bestimmt, Saccharose zu fermentieren, Acetylmethylcarbinol zu bilden und sich in PV mit 10 % NaCl zu vermehren. Alle diese Merkmale sind der Art V. alginolyticus eigen, fehlen jedoch bei V. parahaemolyticus.

Das parahämolytische Vibrio besitzt drei Arten von Antigenen: hitzelabile Flagellen-H-Antigene, hitzestabile O-Antigene, die durch 2-stündiges Erhitzen auf 120 °C nicht zerstört werden und oberflächliche K-Antigene, die durch Erhitzen zerstört werden. Frisch isolierte Kulturen von V. parahaemolyticus besitzen klar definierte K-Antigene, die lebende Vibrionen vor der Agglutination durch homologe O-Seren schützen. Die H-Antigene sind bei allen Stämmen gleich, doch die H-Antigene von Monotrichus unterscheiden sich von denen der Peritrichs. Anhand des O-Antigens wird V. parahaemolyticus in 14 Serogruppen unterteilt. Innerhalb der Serogruppen werden Vibrionen anhand ihrer K-Antigenen in Serotypen unterteilt, deren Gesamtzahl 61 beträgt. Das Antigenschema von V. parahaemolyticus wurde ausschließlich für aus Menschen isolierte Stämme entwickelt.

Die Pathogenität von V. parahaemolyticus hängt mit seiner Fähigkeit zusammen, Hämolysin zu synthetisieren, das enterotoxische Eigenschaften hat. Letzteres wird mit der Kanagawa-Methode nachgewiesen. Das Wesentliche besteht darin, dass V. parahaemolyticus, ein für den Menschen pathogener Keim, auf Blutagar mit 7 % NaCl eine deutliche Hämolyse verursacht. Auf Blutagar mit weniger als 5 % NaCl wird Hämolyse durch viele Stämme von V. parahaemolyticus verursacht, und auf Blutagar mit 7 % NaCl – nur durch Stämme mit enteropathogenen Eigenschaften. Das parahämolytische Vibrio kommt an den Küsten des Japanischen Meeres, des Kaspischen Meeres, des Schwarzen Meeres und anderer Meere vor. Es verursacht lebensmittelbedingte toxische Infektionen und ruhrähnliche Erkrankungen. Eine Infektion erfolgt durch den Verzehr von rohen oder halbrohen Meeresfrüchten, die mit V. parahaemolyticus infiziert sind (Seefische, Austern, Krebstiere usw.).

Von den acht oben genannten Nicht-Cholera-Vibrionen ist V. vulnificus der für den Menschen am stärksten pathogene Erreger. Er wurde 1976 erstmals als Beneckea vulnificus beschrieben und 1980 als Vibrio vulnificus neu klassifiziert. Er kommt häufig im Meerwasser und in seinen Bewohnern vor und verursacht verschiedene menschliche Krankheiten. V. vulnificus-Stämme marinen und klinischen Ursprungs unterscheiden sich weder phänotypisch noch genetisch voneinander.

Durch V. vulnificus verursachte Wundinfektionen schreiten rasch voran und führen zur Bildung von Tumoren mit nachfolgender Gewebenekrose, begleitet von Fieber, Schüttelfrost, manchmal starken Schmerzen und in einigen Fällen, die eine Amputation erforderlich machen.

Es wurde festgestellt, dass V. vulnificus Exotoxin produziert. Tierversuche haben gezeigt, dass der Erreger schwere lokale Schäden mit der Entwicklung von Ödemen und Gewebenekrosen verursacht, gefolgt vom Tod. Die Rolle von Exotoxin in der Pathogenese der Krankheit wird untersucht.

Neben Wundinfektionen kann V. vulnificus bei Ertrinkenden Lungenentzündung und bei Frauen nach Kontakt mit Meerwasser Endometritis auslösen. Die schwerste Form der durch V. vulnificus verursachten Infektion ist eine primäre Septikämie, die durch den Verzehr roher Austern (und möglicherweise anderer Meerestiere) verursacht wird. Diese Erkrankung entwickelt sich sehr schnell: Der Patient entwickelt Unwohlsein, Fieber, Schüttelfrost und Erschöpfung, anschließend eine schwere Hypotonie, die die Haupttodesursache darstellt (die Sterblichkeitsrate liegt bei etwa 50 %).

V. fluvialis wurde 1981 erstmals als Erreger einer Gastroenteritis beschrieben. Es gehört zu einer Untergruppe nicht-cholerapathogener Vibrionen, die zwar Arginindihydrolase, aber keine Netornithin- und Lysindecarboxylasen besitzen (V. fluvialis, V. furnissii, V. damsela, d. h. phänotypisch ähnlich wie Aeromonas). V. fluvialis ist ein häufiger Erreger einer Gastroenteritis, die mit starkem Erbrechen, Durchfall, Bauchschmerzen, Fieber und schwerer bis mittelschwerer Dehydratation einhergeht. Der wichtigste pathogene Faktor ist Enterotoxin.

Epidemiologie der Cholera

Die Hauptinfektionsquelle ist ausschließlich der Mensch – ein Cholerapatient oder ein Vibrionenträger – sowie mit diesen Erregern kontaminiertes Wasser. In der Natur erkranken keine Tiere an Cholera. Die Infektion erfolgt fäkal-oral. Infektionswege: a) der wichtigste – über Trinkwasser, Badewasser und Wasser für den Haushalt; b) Kontakt – Haushalt und c) über Lebensmittel. Alle größeren Choleraepidemien und -pandemien standen im Zusammenhang mit Wasser. Choleravibrionen verfügen über Anpassungsmechanismen, die das Fortbestehen ihrer Populationen sowohl im menschlichen Körper als auch in bestimmten Ökosystemen offener Gewässer sicherstellen. Schwerer Durchfall, der durch Choleravibrionen verursacht wird, reinigt den Darm von konkurrierenden Bakterien und trägt zur weiten Verbreitung des Erregers in der Umwelt bei, vor allem im Abwasser und in offenen Gewässern, in die er eingeleitet wird. Ein Cholera-Erkrankter scheidet den Erreger in großen Mengen aus – von 100 Millionen bis 1 Milliarde pro 1 ml Kot, ein Vibrionenträger scheidet 100–100.000 Vibrionen in 1 ml aus, die Infektionsdosis beträgt etwa 1 Million Vibrionen. Die Ausscheidungsdauer des Cholera-Vibrios beträgt bei gesunden Trägern 7 bis 42 Tage und bei Genesenen 7–10 Tage. Eine längere Ausscheidung ist äußerst selten.

Eine Besonderheit der Cholera besteht darin, dass danach in der Regel keine Langzeitübertragung stattfindet und sich keine stabilen Endemieherde bilden. Wie bereits oben erwähnt, überlebt der Cholera-Vibrio jedoch aufgrund der Verschmutzung offener Gewässer mit Abwässern, die große Mengen organischer Substanzen, Reinigungsmittel und Speisesalz enthalten, im Sommer nicht nur lange in ihnen, sondern vermehrt sich sogar.

Von großer epidemiologischer Bedeutung ist die Tatsache, dass Choleravibrionen der Gruppe 01, sowohl nicht-toxigene als auch toxigene, in verschiedenen aquatischen Ökosystemen als unkultivierte Formen lange überleben können. Mittels der Polymerase-Kettenreaktion wurden bei negativen bakteriologischen Untersuchungen vct-Gene unkultivierter Formen von V. chokrae in verschiedenen Gewässern in mehreren Endemiegebieten der GUS nachgewiesen.

Der endemische Schwerpunkt des Cholera-Vibrios El Tor liegt in Indonesien. Das Auftreten dieses Übeltäters der siebten Pandemie von dort wird vermutlich mit der Ausweitung der wirtschaftlichen Beziehungen Indonesiens mit der Außenwelt nach der Erlangung der Unabhängigkeit in Verbindung gebracht. Die Dauer und die blitzschnelle Entwicklung der Pandemie, insbesondere ihrer zweiten Welle, wurden entscheidend durch die fehlende Immunität gegen Cholera und verschiedene soziale Umwälzungen in den Ländern Asiens, Afrikas und Amerikas beeinflusst.

Im Falle einer Cholera werden eine Reihe von Maßnahmen zur Bekämpfung von Epidemien ergriffen, von denen die wichtigsten und entscheidendsten die aktive, rechtzeitige Erkennung und Isolierung (Krankenhausaufenthalt, Behandlung) von Patienten mit akuten und atypischen Formen und gesunden Vibrio-Trägern sind. Es werden Maßnahmen ergriffen, um mögliche Infektionswege zu verhindern. Besonderes Augenmerk wird auf die Wasserversorgung (Chlorierung des Trinkwassers), die Einhaltung der sanitären und hygienischen Bedingungen in Lebensmittelunternehmen, Kindereinrichtungen und öffentlichen Einrichtungen gelegt. Über offenen Gewässern werden strenge Kontrollen, auch bakteriologische, durchgeführt, die Bevölkerung wird geimpft usw.

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Symptome der Cholera

Die Inkubationszeit für Cholera variiert zwischen mehreren Stunden und 6 Tagen, meist 2-3 Tage. Choleravibrionen gelangen in das Lumen des Dünndarms und werden aufgrund ihrer Beweglichkeit und Chemotaxis zur Schleimhaut in den Schleim geleitet. Um diesen zu durchdringen, produzieren Vibrionen eine Reihe von Enzymen: Neuraminidase, Mucinase, Proteasen und Lecithinase, die im Schleim enthaltene Substanzen zerstören und die Bewegung der Vibrionen zu den Epithelzellen erleichtern. Durch Adhäsion heften sich Vibrionen an die Glykokalyx des Epithels und beginnen sich mit dem Verlust ihrer Beweglichkeit intensiv zu vermehren, besiedeln die Mikrovilli des Dünndarms (siehe Farbeinsatz, Abb. 101.2) und produzieren gleichzeitig eine große Menge Exotoxin-Cholerogen. Choleragenmoleküle binden an Monosialogangliosid Gni! Sie dringen in die Zellmembran ein, aktivieren dort das Adenylatcyclase-System und verursachen durch das akkumulierende cAMP eine Hypersekretion von Flüssigkeit, Kationen und Anionen (Na, HCO, Kl, Cl) aus den Enterozyten, was zu Cholera-Durchfall, Dehydration und Entsalzung des Körpers führt. Es gibt drei Arten der Krankheit:

• eine heftige, schwere, dehydrierende Durchfallerkrankung, die innerhalb weniger Stunden zum Tod des Patienten führt;
• weniger schwerer Verlauf oder Durchfall ohne Dehydratation;
• asymptomatischer Krankheitsverlauf (Beförderung von Vibrionen).

In schweren Fällen von Cholera entwickeln die Patienten Durchfall, die Stuhlfrequenz nimmt zu, der Kot wird häufiger, wässrig, verliert seinen Stuhlgeruch und sieht aus wie Reisbrühe (eine trübe Flüssigkeit mit darin schwimmenden Schleimresten und Epithelzellen). Dann kommt es zu lähmendem Erbrechen, zuerst des Darminhalts, und dann nimmt das Erbrochene das Aussehen von Reisbrühe an. Die Temperatur des Patienten sinkt unter den Normalwert, die Haut wird bläulich, faltig und kalt – Cholera algid. Infolge der Dehydration verdickt sich das Blut, es entwickelt sich Zyanose, Sauerstoffmangel, die Nierenfunktion leidet stark, Krämpfe treten auf, der Patient verliert das Bewusstsein und der Tod tritt ein. Die Sterblichkeitsrate durch Cholera während der siebten Pandemie variierte zwischen 1,5 % in Industrieländern und 50 % in Entwicklungsländern.

Die postinfektiöse Immunität ist stark und langanhaltend, Rückfälle sind selten. Die Immunität wirkt antitoxisch und antimikrobiell und wird durch Antikörper (Antitoxine bleiben länger bestehen als antimikrobielle Antikörper), Immungedächtniszellen und Phagozyten verursacht.

Labordiagnostik der Cholera

Die wichtigste und entscheidende Methode zur Cholera-Diagnose ist die bakteriologische. Das Untersuchungsmaterial des Patienten sind Kot und Erbrochenes; der Kot wird auf Vibrionen untersucht; bei an Cholera Verstorbenen wird ein abgebundener Dünndarm- und Gallenblasenabschnitt zur Untersuchung entnommen; von Objekten der äußeren Umgebung werden am häufigsten Wasser aus offenen Reservoirs und Abwasser untersucht.

Bei der Durchführung einer bakteriologischen Untersuchung müssen die folgenden drei Bedingungen erfüllt sein:

• so schnell wie möglich Material vom Patienten aussäen (Cholera-Vibrio überlebt für kurze Zeit im Kot);
• der Behälter, in dem das Material entnommen wird, sollte nicht mit Chemikalien desinfiziert sein und keine Spuren davon enthalten, da das Cholera-Vibrio sehr empfindlich darauf reagiert;
• die Möglichkeit einer Kontamination und Infektion anderer auszuschließen.

Die Kultur wird nach folgendem Schema isoliert: Aussaat auf PV, gleichzeitig auf alkalischem MPA oder einem beliebigen selektiven Medium (am besten TCBS). Nach 6 Stunden wird der auf dem PV gebildete Film untersucht und bei Bedarf auf ein zweites PV übertragen (die Aussaatrate der Choleravibrien erhöht sich in diesem Fall um 10 %). Vom PV wird auf alkalisches MPA übertragen. Verdächtige Kolonien (glasig-transparent) werden übertragen, um eine Reinkultur zu erhalten, die anhand ihrer morphologischen, kulturellen und biochemischen Eigenschaften sowie ihrer Motilität identifiziert und schließlich mit diagnostischen Agglutinationsseren O-, OR-, Inaba und Ogawa und Phagen (HDF) typisiert wird. Es wurden verschiedene Möglichkeiten zur beschleunigten Diagnostik vorgeschlagen, die beste davon ist die lumineszenzserologische Methode. Sie ermöglicht den Nachweis von Choleravibrien direkt im Testmaterial (oder nach vorläufiger Kultivierung in zwei Reagenzgläsern mit 1 % PV, von denen eines mit dem Choleraphagen versetzt wird) innerhalb von 1,5–2 Stunden. Für den beschleunigten Nachweis von Choleravibrien hat das IEM Nischni Nowgorod einen Satz Papierindikatorplättchen mit 13 biochemischen Testsubstanzen (Oxidase, Indol, Urease, Laktose, Glukose, Saccharose, Mannose, Arabinose, Mannit, Inosit, Arginin, Ornithin, Lysin) entwickelt, die eine Unterscheidung zwischen Vertretern der Gattung Vibrio und den Gattungen Aeromonas, Plesiomonas, Pseudomonas, Comamonas sowie der Familie Enterobacteriaceae ermöglichen. Für den schnellen Nachweis von Choleravibrien in Fäkalien und Umweltobjekten kann RPGA mit einem Antikörperdiagnostikum verwendet werden. Für den Nachweis nicht kultivierter Formen von Choleravibrien in Umweltobjekten wird ausschließlich die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) eingesetzt.

Werden V. cholerae-Viren, die nicht zur Ol-Gruppe gehören, isoliert, sollten diese mit den entsprechenden Agglutinationsseren anderer Serogruppen typisiert werden. Die Isolierung von V. cholerae-Viren, die nicht zur Ol-Gruppe gehören, aus einem Patienten mit Durchfall (einschließlich choleraähnlichem Durchfall) erfordert die gleichen antiepidemischen Maßnahmen wie die Isolierung von V. cholerae-Viren der Ol-Gruppe. Gegebenenfalls wird das Vorhandensein der Pathogenitätsgene ctxAB, tcp, toxR und hap in solchen Vibrionen mittels PCR bestimmt.

Die serologische Choleradiagnostik hat einen unterstützenden Charakter. Zu diesem Zweck kann die Agglutinationsreaktion verwendet werden, besser ist jedoch die Bestimmung des Titers vibriozider Antikörper oder Antitoxine (Antikörper gegen Cholera werden mittels Enzymimmunoassay oder Immunfluoreszenz bestimmt).

Labordiagnostik nicht-cholerapathogener Vibrionen

Die wichtigste Methode zur Diagnose von Erkrankungen, die durch nicht-cholerapathogene Vibrionen verursacht werden, ist die bakteriologische Diagnose unter Verwendung selektiver Medien wie TCBS, MacConkey usw. Die Zugehörigkeit der isolierten Kultur zur Gattung Vibrio wird anhand der Schlüsselmerkmale von Bakterien dieser Gattung bestimmt.

Behandlung von Cholera

Die Behandlung von Cholerapatienten sollte in erster Linie auf Rehydratation und Wiederherstellung des normalen Wasser-Salz-Stoffwechsels beruhen. Zu diesem Zweck wird die Verwendung von Kochsalzlösungen empfohlen, beispielsweise mit folgender Zusammensetzung: NaCl – 3,5; NaHC03 – 2,5; KCl – 1,5 und Glucose – 20,0 g pro Liter Wasser. Eine solche pathogenetisch fundierte Behandlung in Kombination mit einer rationalen Antibiotikatherapie ermöglicht es, die Sterblichkeitsrate bei Cholera auf 1 % oder weniger zu senken.

Spezifische Prävention von Cholera

Um eine künstliche Immunität zu erzeugen, wurde ein Cholera-Impfstoff vorgeschlagen, darunter ein Impfstoff aus abgetöteten Inaba- und Ogawa-Stämmen; ein Choleratoxoid zur subkutanen Anwendung und ein enteraler chemischer bivalenter Impfstoff, bestehend aus Anatoxin und somatischen Antigenen der Inaba- und Ogawa-Serotypen, da keine Kreuzimmunität entsteht. Die Dauer der Immunität nach der Impfung beträgt jedoch nicht mehr als 6–8 Monate, daher werden Impfungen nur nach epidemiologischen Indikationen durchgeführt. Eine antibiotische Prophylaxe hat sich bei Cholera-Herden bewährt, insbesondere Tetracyclin, gegen das der Cholera-Vibrio hochempfindlich ist. Andere gegen V. cholerae wirksame Antibiotika können zum gleichen Zweck eingesetzt werden.