Mykobakterien

Mykobakterien gehören zur Familie der Mycobacteriaceae. Sie sind grampositive, obligat aerobe, säurefeste Stäbchen. Die Säurefestigkeit ist eine charakteristische Eigenschaft der Mykobakterien und wird in der Ziehl-Neelsen-Färbung nachgewiesen. Mykobakterien sind grampositiv mit einem hohen genomischen G+C-Gehalt (59-66%). Das Vorhandensein von langkettigen Mykolsäuren in der Zellwand begünstigt die Säurefestigkeit und begründet die Widerstandsfähigkeit der Mykobakterien.

Die Gattung Mycobacterium umfasst mehr als 120 verschiedene Spezies, die dem M. tuberculosis-Komplex und den so genannten nicht-tuberkulösen Mykobakterien (NTM) zugeordnet werden. Die Bakterien können bei Mensch und Tier schwerwiegende Erkrankungen, wie beispielsweise Tuberkulose oder  Lepra hervorrufen.
Aufgrund ihrer Pathogenität unterscheidet man folgende drei Gruppen:

• M. tuberculosis-Komplex
• NTM („Non-Tuberculous Mycobacteria”)
• M. leprae

Die letzten beiden Gruppen ähneln in Form und Größe den Vertretern des M. tuberculosis-Komplex. Sie sind gerade bis leicht gekrümmt, stäbchenförmig und meist unverzweigt. Unter dem Mikroskop erscheinen sie häufig gebündelt wie Zigarren oder palisadenartig.
Man geht davon aus, dass nur lebende Lepra-Bakterien in der Carbol-Fuchsin-Färbung als säurefeste Stäbchen zu identifizieren sind. Ungewöhnlich gefärbte Bakterien gelten als tot. Der morphologische und bakteriologische Index wird aus sechs bis acht gefärbten Präparaten ermittelt und auf einer logarithmischen Skala aufgetragen. Somit kann der Infektionsstatus des Patienten vor und während der Behandlung beurteilt werden.

Mycobacterium tuberculosis Komplex
Zum M. tuberculosis-Komplex zählen die nahe verwandten Stämme

• M. tuberculosis
• M. africanum 
• M. bovis (subspecies bovis  and caprae)
• M. bovis BCG (Bacille Calmette-Guérin)
• M. microti
• M. canettii
• M. pinnipedii

Diese gelten, mit Ausnahme von M. bovis BCG, als Erreger der Tuberkulose (TB) bei Mensch und Tier. Trotz hoher genetischer Übereinstimmung unterscheiden sich diese Stämme deutlich hinsichtlich Epidemiologie, Pathogenität und Wirtsspektrum. So gilt M. tuberculosis als Haupterreger der TB beim Menschen. Die TB-Bakterien werden durch Tröpfcheninfektion verbreitet. Schlechte hygienische Verhältnisse und das Zusammenleben vieler Menschen auf engstem Raum begünstigen die Ausbreitung. Die über die Luft aufgenommenen Erreger infizieren Zellen des Immunsystems. Sie können eine TB auslösen oder über mehrere Jahre als latente Tuberkulose in Makrophagen persistieren.
Es ist nicht vorhersehbar, wann eine latente TB ausbricht und zur aktiven Infektion wird. Patienten mit geschwächtem Immunsystem haben ein höheres Risiko als gesunde Menschen. Wenn es zur Reaktivierung einer Primärinfektion kommt (postprimäre Tuberkulose), können neben der Lunge auch andere Organe betroffen sein. Man spricht in diesem Fall von einer extrapulmonalen Tuberkulose.

Als M. africanum wird eine heterogene Gruppe von Stämmen bezeichnet, die überwiegend in Afrika vorkommt und ausschließlich beim Menschen TB verursacht.

M. bovis wird aufgrund seiner Resistenz gegen Pyrazinamid (PZA) in zwei Subspezies unterteilt: M. bovis ssp. bovis ist resistent gegen PZA wohingegen M. bovis ssp. caprae PZA-sensibel ist.
M. bovis ssp. bovis ist der Erreger der Rinder-Tuberkulose. Die Übertragung auf den Menschen kann durch Tröpfcheninfektion oder durch den Genuss unpasteurisierter Milch erfolgen. In diesem Fall kann eine Darmtuberkulose die Folge sein.
Der aus M. bovis entwickelte apathogene "Bacille Calmette-Guérin" (BCG)-Impfstamm ist als prophylaktische Immunisierung gegen die meningiale Form der TB bei Kindern wirksam. Der weltweit vorherrschenden pulmonalen Tuberkulose bei Erwachsenen kann damit nicht vorgebeugt werden. Aufgrund der niedrigen TB-Inzidenz in Europa und der damit verbundenen Risiken-Nutzen-Analyse wird die BCG-Impfung in Deutschland und einigen anderen europäischen Ländern nicht mehr empfohlen.
Allerdings empfiehlt die Weltgesundheitsorganisation (WHO) nach wie vor die BCG-Schutzimpfung für Kinder unter einem Jahr in TB-Risikogebieten.

M. microti kann Nagetiere mit Tuberkulose infizieren. Infektionen des Menschen wurden hingegen kaum berichtet. Der humanpathogene Stamm M. canetii kommt nur selten vor und M. pinnipedii infiziert vorwiegend Seehunde.

Bakterien des M. tuberculosis-Komplex können auf flüssigen und festen Kulturmedien wachsen. Allerdings kann aufgrund des langsamen Wachstums mit einem negativen Ergebnis erst nach sechs Wochen für die Flüssigkultur und acht Wochen für die Festkultur gerechnet werden. Ein positives Ergebnis ist innerhalb von zwei bis vier Wochen möglich. Mit dem GenoType MTBC erfolgt die simultane Differenzierung der wichtigsten Vertreter des M. tuberculosis-Komplex in nur wenigen Stunden.
Die konventionelle Resistenztestung benötigt weitere 12 bis 42 Tage. Die molekulargenetischen Testsysteme GenoType MTBDRplus und GenoType MTBDRsl liefern innerhalb eines Tages die Aussage über das Vorhanden sein einer Resistenzen gegen Antituberkulotika.

Nicht-tuberkulöse Mykobakterien
Neben den Vertretern des M. tuberculosis-Komplex können auch nicht-tuberkulöse Mykobakterien chronisch verlaufende Mykobakteriosen beim Menschen verursachen. Als Synonyme werden folgende Begriffe verwendet: nicht-tuberkulöse Mykobakterien (NTM), „Mycobacteria Other Than Tuberculosis“ (MOTT) oder atypische Mykobakterien.

Nicht-tuberkulöse Mykobakterien kommen ubiquitär in der Umwelt vor. Sie können in natürlichen Gewässern, in Moosen, im Erdboden, aber auch in Leitungswasser und Wasserreservoirs nachgewiesen werden. Als opportunistische Erreger infizieren NTM vorwiegend Personen, die bereits eine Lungenerkrankung haben oder deren Immunsystem geschwächt ist. Allerdings kommen Mykobakteriosen auch bei gesunden Personen vor. Mykobakterien des M. avium-Komplex verursachen eine TB vorwiegend bei immunsupprimierten Patienten, wohingegen M. kansasii, M malmoense und M. xenopi bei nicht-immunsupprimierten Menschen auftreten. Die häufigsten klinischen Symptome sind Pneumonien, granulomatöse Infektionen der Haut sowie Lymphangitis.

NTM können in Flüssig- und Festkulturmedien angezüchtet werden. Sie können aufgrund ihrer Wachstumsgeschwindigkeit und ihrer Fähigkeit Pigmente zu bilden nach RUNYON in vier Gruppen unterteilt werden:

Ob eine behandlungsbedürftige Mykobakteriose vorliegt, muss durch die dreimalige Isolierung aus Patientenmaterial, eine zuverlässige Spezies-Differenzierung und aufgrund der klinischen Symptome entschieden werden.

Konventionelle biochemische Methoden sind zeitaufwändig und erfordern gut geschultes und erfahrenes Personal. Daher sind molekulargenetische Nachweisverfahren die Methode der Wahl. Der  GenoType^® Mycobacterium CM  und der GenoType^® Mycobacterium AS ermöglicht die sichere Identifizierung des M. tuberculosis-Komplex und 30 klinisch relevanter NTM aus Kulturproben.

Mycobacterium leprae
Lepra, auch als Hansen-Krankheit bezeichnet, wird durch Mycobacterium leprae verursacht. Dieses Bakterium wurde 1873 von Gerhard Armauer Hansen in Hautknoten von Patienten mit Lepra identifiziert. Es war damit das erste Bakterium, das als humanpathogen identifiziert wurde. M. leprae vermehrt sich ausschließlich intrazellulär in Makrophagen und in Schwann‘schen-Zellen des peripheren Nervensystems. Gewebsauflösungen im Gesicht und den Extremitäten sowie Nervenschädigungen sind die Folge. Die Kultur von M. leprae außerhalb des menschlichen Körpers gelang bisher nur im "Mausfußsohlen-Modell" und im Neunbinden-Gürteltier. Die Kultur auf künstlichen Nährböden blieb bis jetzt ohne Erfolg. Aus diesem Grund ist nur der mikroskopische Nachweis, wie beispielsweise von Hautproben oder Nasensekret, oder die molekulargenetische Identifizierung möglich.
Der GenoType LepraeDR ermöglicht die Detektion von M. leprae und seiner Resistenzen gegen gängige Antibiotika innerhalb eines Tages.

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