Listeria monocytogenes
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Listeria monocytogenes | ||||||||||||
| Systematik | ||||||||||||
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| Wissenschaftlicher Name | ||||||||||||
| Listeria monocytogenes | ||||||||||||
| (Murray et al. 1926) Pirie 1940 |
Listeria monocytogenes ist ein nicht-sporenbildendes, gram-positives, stäbchenförmiges, fakultativ-anaerobes und aufgrund von Flagellen bewegliches Bakterium (polare oder peritriche Begeißelung). Benannt wurde es nach dem englischen Chirurgen Joseph Lister sowie der häufig als Auswirkung einer Infektion auftretenden Monozytose, einer Vermehrung der Monozyten im Blut. Es ist in der Regel pathogen und verursacht eine Reihe von Erkrankungen beim Menschen und bei Tieren, die als Listeriose bezeichnet werden. Der häufigste Infektionsweg ist die Aufnahme über verunreinigte Lebensmittel.
Eigenschaften
Verbreitung
Listeria monocytogenes ist nicht auf bestimmte Wirtsorganismen oder Lebensräume beschränkt und gilt als ubiquitär verbreitet. Es wurde in einer Reihe von Wild- und Haustieren gefunden, darunter mindestens 37 Säugetierarten, mindestens 17 Vogelarten und vereinzelt auch Fische und Schalentiere. Wahrscheinlich sind etwa ein bis zehn Prozent aller Menschen ebenfalls infiziert und scheiden den Erreger über den Stuhl aus. Darüber hinaus ist Listeria monocytogenes auch im Boden, in Gewässern, auf Pflanzen und in anderen natürlichen Lebensräumen nachweisbar und in der Lage, auf vielen verschiedenen Oberflächen Biofilme auszubilden.
Morphologie und Physiologie
Eine Listeria-monocytogenes-Zelle hat einen Durchmesser von 0,4 bis 0,5 Mikrometern und eine Länge von 0,5 bis 2,0 Mikrometern. Sie tritt entweder einzeln oder in Form von V- oder Y-förmigen Ketten auf und ist Katalase-positiv sowie Indol- und Oxidase-negativ. Darüber hinaus hydrolysiert sie keinen Harnstoff und ist kein Nitratreduzierer. Auf Kulturplatten bildet Listeria monocytogenes bis zu einem Millimeter große runde, blaugraue und durchscheinende Kolonien.
Obwohl Listeria monocytogenes keine Sporen bildet, ist das Bakterium außergewöhnlich widerstandsfähig gegenüber Trockenheit, Kälte, höheren Temperaturen sowie einer hohen Salzkonzentration und einem gemäßigt saurem oder basischen pH-Wert von 4,4 bis 9,8 im Umgebungsmedium. Das Temperaturoptimum für das Wachstum liegt bei 30 bis 37 Grad Celsius. Aber auch bei Temperaturen von vier bis acht Grad Celsius, wie sie typischerweise in Kühlschränken vorliegen, ist Listeria monocytogenes zu begrenztem Wachstum fähig. Durch Temperaturen, die beispielsweise beim Kochen, Braten, Sterilisieren und Pasteurisieren auftreten, wird das Bakterium sicher abgetötet.
Nachweis
Die am häufigsten verwendete Methode zur Bestimmung von Listeria monocytogenes ist eine Anreicherungskultur über 24 bis 48 Stunden, gefolgt von Agglutinationstests mit spezifischen Antikörpern. Auch ein Nachweis von bestimmten DNA-Abschnitten mit Hilfe der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und der Hybridisierung an spezifische DNA-Sonden ist möglich. Als Alternative zu den immunologischen und den molekularbiologischen Methoden kann auch eine Bestimmung über biochemische Tests zum Nachweis bestimmter Enzymaktivitäten erfolgen. Diese Nachweismethode ist jedoch sehr zeitaufwändig.
Genom
Die Genome der zwei Stämme Listeria monocytogenes EGD-e (Serotyp 1/ 2a) und Listeria innocua CLIP 11262 (serotype 6a) wurden mittels Shotgun Sequencing vollständig sequenziert.[1] Listeria monocytogenes EGD-e besitzt ein zirkuläres Chromosom mit 2.944.528 Basenpaaren und kein Plasmid. Der GC-Gehalt liegt bei 39 Prozent, die Anzahl der Protein-kodierenden Gene beträgt 2853. Bei der Sequenzierung wurde festgestellt, dass die Funktionen von etwa 35,3 Prozent der Gene nicht vorhersagbar ist. Das Genom von Listeria monocytogenes EGD-e kodiert mehrere Invasionsproteine. Die kodierten Proteine weisen eine starke Ähnlichkeit mit denen von Bacillus subtilis auf. Beim Vergleich zwischen Listeria monocytogenes EGD-e und Listeria innocua CLIP 11262 fanden sich 270 (9.5 Prozent) Gene, die spezifisch für Listeria monocytogenes EGD-e waren, und 149 (fünf Prozent) für Listeria innocua spezifische Gene. Die DNA-Sequenzanalyse zeigte außerdem, dass eine enge Beziehung zwischen Listeria monocytogenes und Bacillus subtilis besteht und beide einen gemeinsamen Vorfahren haben. Der Gentransfer durch Transformation ist für die meisten Genomunterschiede zwischen beiden Spezies verantwortlich.
Pathogenität
Erkrankungsbilder
Listeria monocytogenes ist ein fakultativ pathogener Erreger. Infektionen verlaufen in den meisten Fällen klinisch inapparent, also ohne erkennbare Symptome. Begünstigende Faktoren für Erkrankungen sind eine Schwangerschaft, eine Nahrungsumstellung sowie das gleichzeitige Vorliegen von viralen oder parasitären Infektionen. Das von den Bakterien produzierte Toxin Listeriolysin O (LLO), das mit einer Kultur auf Blutagar nachgewiesen werden kann, spielt hinsichtlich der Pathogenität eine wesentliche Rolle. Das zugehörige Gen hlyA gilt als wichtigster Marker der Pathogenität von Listeria monocytogenes. Im Falle einer klinischen Manifestation ähneln sich die Erkrankungsbilder bei Menschen und Tieren. Eine Infektion mit Listerien wird Listeriose genannt. Sie hat je nach Region und Hygienestandards eine Inzidenz von zwei bis 15 Fällen pro einer Million Menschen pro Jahr und verläuft bei Menschen mit einem intakten Immunsystem in der Regel ohne oder nur mit vergleichsweise leichten Symptomen im Magen-Darm-Bereich wie Übelkeit, Erbrechen und Durchfall. Bei den meisten Patienten sind dies die einzigen Auswirkungen einer Infektion.
Bei Patienten mit Immunschwäche kann es hingegen zusätzlich je nach Infektionsort zu Lymphknotenschwellungen und zu Entzündungen am Auge kommen, die als Keratitis beziehungsweise Uveitis bezeichnet werden. Weitere mögliche Entzündungsorte sind Hals und Rachen, die Harnblase und das Nierenbecken. In einigen Fällen, vor allem bei älteren Menschen, ist auch eine Entzündung des Gehirns (Enzephalitis) oder der Hirnhäute (Meningitis) möglich, deren Sterblichkeit jeweils bis zu 70 Prozent betragen kann. Den genannten Erkrankungen geht meist eine Fieberphase mit influenzaähnlichen Symptomen voraus. Infektionen der Geschlechtsorgane bei schwangeren Frauen können zu Fehl- und Totgeburten führen, ebenso wie zu Blutvergiftung, Schwellungen der Leber und Milz, Atemproblemen sowie Entwicklungsverzögerungen bei Neugeborenen. Listeriose bei Neugeborenen, die eine hohe Sterblichkeit aufweist, sowie ein Nachweis des Erregers in Blut und Liquor cerebrospinalis eines Patienten sind in Deutschland meldepflichtig.
Für Listeria monocytogenes sind 13 O-antigenetische Muster bekannt. Hinsicht der Virulenzintensität wird Listeria monocytogenes in drei Kategorien eingeteilt. Zu den Erregern der Linie I mit der höchsten Pathogenität, die mit 98 Prozent am häufigsten epidemische Erkrankungen verursachen, gehören die Serotypen 1/2b, 3b, 4b und 4e. Dabei Serotyp 4b ist am deutlichsten virulent und führt mit 33 bis 50 Prozent am häufigsten zur Listeriose. Die Linie II beinhaltet die Serotypen 1/2a, 1/2c, 3a und 3c, die ein dazwischenliegendes pathogenes Potential besitzen und sporadische Erkrankungen hervorrufen. Zur Linie III gehören die Serotype 4a und 4c mit einer niedrigen Pathogenität.
Infektionswege und Behandlung
Die Übertragung von Listeria monocytogenes erfolgt durch direkten Kontakt mit infizierten Tieren sowie über verunreinigte Lebensmittel, vor allem Milchprodukte, Speiseeis, unbehandeltes Obst und Gemüse sowie Produkte aus rohem Fleisch. Listeria monocytogenes gehört im Bereich der Lebensmittelinfektionen zu den häufigsten Erregern. Für die Ausbreitung im Körper und das Erreichen bestimmter Orte wie dem Gehirn und des Fötus bei Schwangeren ist die Aufnahme in Phagocyten und deren Transport mit dem Blutstrom von wesentlicher Bedeutung. Die Inkubationszeit bis zum Auftreten von Symptomen im Magen-Darm-Bereich beträgt mindestens zwölf Stunden und für Symptome an anderen Körperorten mehrere Tage bis Wochen.
In einer bemerkenswerten Studie an Meerschweinchen wiesen Melton-Witt und andere nach, dass selbst bei asymptomatischen Infektionen eine Besiedlung der Leber und Reservoirbildung in den Microvilli mit dauernder Reinfektion der Peyer-Plaques stattfinden kann.[2]
Eine Behandlung von Infektionen mit Listeria monocytogenes ist mit verschiedenen Antibiotika möglich. Als Mittel der Wahl gelten die β-Lactam-Antibiotika Ampicillin oder Amoxicillin in hoher Dosierung, gegebenenfalls in Kombination mit einem Aminoglykosid. Für die Prophylaxe sind vor allem eine ordnungsgemäße Verarbeitung, Zubereitung und Lagerung von Lebensmitteln, insbesondere ein ausreichendes Erhitzen, sowie entsprechende Hygienemaßnahmen notwendig.
Historische Informationen
Im Jahre 1911 berichtete Gustav Hülphers in Schweden über die Anwesenheit von grampositiven stabförmigen Mikroorganismen in der Leber von Kaninchen und nannte sie Bacillus hepatis. Listeria monocytogenes wurde erstmals 1923 beschrieben und drei Jahre später von Everitt George Dunne Murray aus dem Blut von infizierten Kaninchen, die eine deutliche Monozytenvermehrung im Blutbild aufwiesen, isoliert und dokumentiert. Während der Untersuchung einer Epidemie bei Kaninchen und Meerschweinchen wurden auch Versuchstiere mit dem Erreger infiziert. Die Infektion induzierte eine ausgeprägte Monozytose und führte zu Läsionen in der Lunge. Daher erhielt der Erreger den Namen Bacterium monocytogenes. 1940 isolierte J. H. Harvey Pirie in Südafrika einen kleinen grampositiven Bazillus aus der Leber von afrikanischen Wüstenrennmäusen, den er zu Ehren von Lord Lister, dem Vater der Antiseptik, Listerella hepatolitica nannte. Heinz Seeliger klärte 1952 die Ätiologie der Granulomatosis infantiseptica, der konnatalen Listeriose, auf.
Der erste identifizierte Fall einer Infektion im Menschen stammt aus dem Jahr 1929. Bis zu den 1970er Jahre galt Listeria monocytogenes vorwiegend als Problem bei der landwirtschaftlichen Haltung von Nutztieren, bei denen es vor allem Enzephalitiden und Fehlgeburten verursachte. Mit dem Beginn der 1980er Jahre gewann das Bakterium jedoch zunehmend an Bedeutung als Krankheitserreger beim Menschen. Die erste dokumentierte Epidemie fand 1981 in Halifax (Kanada) statt, mit 41 Betroffenen und 17 Todesfällen. Weitere umfangreiche Epidemien gab es von 1983 bis 1987 in der Westschweiz mit 122 Betroffenen und 31 Todesfällen, 1985 in Kalifornien mit 142 Betroffenen und 48 Todesfällen, von 1989 bis 1990 in Großbritannien mit 300 Betroffenen (ohne Todesfall) und 1992 in Frankreich mit 279 Betroffenen und 85 Todesfällen.
Einzelnachweise
- ↑ P. Glaser et al.: Comparative Genomics of Listeria Species In: Science. Jahrgang 294, Ausgabe 5543 vom 26. Oktober 2001, S. 849−852
- ↑ J. A. Melton-Witt, S. M. Rafelski u.a.: Oral infection with signature-tagged Listeria monocytogenes reveals organ-specific growth and dissemination routes in guinea pigs. In: Infection and immunity. Band 80, Nummer 2, Februar 2012, S. 720–732, ISSN 1098-5522. doi:10.1128/IAI.05958-11. PMID 22083714. PMC 3264322 (freier Volltext).
Literatur
- M. Hamon, H. Bierne, P. Cossart: Listeria monocytogenes: A Multifaceted Model. In: Nature Reviews. Microbiology. 4(6)/2006. Nature Publishing Group, S. 423–434, ISSN 1740-1526
- G. Darai, M. Handermann et al.: Lexikon der Infektionskrankheiten des Menschen. Dritte Auflage. Springer, Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-39005-3
- S. Vadia, E. Arnett u.a.: The pore-forming toxin listeriolysin O mediates a novel entry pathway of L. monocytogenes into human hepatocytes. In: PLoS Pathogens. Band 7, Nummer 11, November 2011, S. e1002356, ISSN 1553-7374. doi:10.1371/journal.ppat.1002356. PMID 22072970. PMC 3207921 (freier Volltext).
