Mikrobiologie

Wie andere Mikroben, sind Protozoen in der natürlichen Mikrobiota reichlich vorhanden, können aber auch mit bedeutenden Krankheiten in Verbindung gebracht werden. Gastrointestinale Erkrankungen, die durch Protozoen verursacht werden, sind in der Regel mit der Exposition gegenüber kontaminierten Lebensmitteln und Wasser verbunden, was bedeutet, dass Menschen ohne Zugang zu guten sanitären Einrichtungen am meisten gefährdet sind. Selbst in entwickelten Ländern können Infektionen auftreten, und diese Mikroben haben manchmal signifikante Ausbrüche durch die Verunreinigung der öffentlichen Wasserversorgung verursacht.

Giardiasis

Auch als Backpacker-Diarrhöe oder Biberfieber bezeichnet, ist Giardiasis eine in den USA weit verbreitete Krankheit, die durch den geißelartigen Protisten Giardia lamblia verursacht wird, der auch als Giardia intestinalis oder Giardia duodenalis bekannt ist (Abbildung 5 in Arten von Mikroorganismen). Um eine Infektion zu etablieren, verwendet G. lamblia eine große Haftscheibe, um sich an der Darmschleimhaut anzuheften. Die Scheibe besteht aus Mikrotubuli. Während der Adhäsion bewegen sich die Geißeln von G. lamblia in einer Weise, die Flüssigkeit unter der Scheibe herauszieht, was zu einem Bereich mit geringerem Druck führt, der die Adhäsion an den Darmepithelzellen fördert. Durch die Anhaftung blockiert Giardia auch die Aufnahme von Nährstoffen, einschließlich Fetten.

Die Übertragung erfolgt durch kontaminierte Lebensmittel oder Wasser oder direkt von Mensch zu Mensch. Kinder in Kindertagesstätten sind gefährdet, da sie dazu neigen, Gegenstände in den Mund zu nehmen, die kontaminiert sein könnten. Große Ausbrüche können auftreten, wenn eine öffentliche Wasserversorgung verunreinigt wird. Giardien haben ein resistentes Zystenstadium in ihrem Lebenszyklus, das in der Lage ist, kalte Temperaturen und die Chlorbehandlung zu überleben, die üblicherweise für Trinkwasser in kommunalen Reservoirs verwendet wird. Aus diesem Grund muss kommunales Wasser gefiltert werden, um diese Zysten abzufangen und zu entfernen. Sobald sie vom Wirt aufgenommen werden, entwickeln sich Giardien zum aktiven Tropozoiten.

Infizierte Personen können asymptomatisch sein oder gastrointestinale Anzeichen und Symptome haben, manchmal begleitet von Gewichtsverlust. Zu den häufigen Symptomen, die ein bis drei Wochen nach der Exposition auftreten, gehören Durchfall, Übelkeit, Magenkrämpfe, Blähungen, fettiger Stuhl (weil die Fettaufnahme blockiert wird) und mögliche Dehydrierung. Der Parasit verbleibt im Dickdarm und verursacht keine systemische Infektion. Die Anzeichen und Symptome klingen im Allgemeinen innerhalb von zwei bis sechs Wochen ab. Chronische Infektionen können sich entwickeln und sind oft resistent gegen die Behandlung. Diese sind mit Gewichtsverlust, episodischem Durchfall und Malabsorptionssyndrom aufgrund der blockierten Nährstoffaufnahme verbunden.

Die Diagnose kann durch Beobachtung unter dem Mikroskop gestellt werden. Eine Stuhluntersuchung auf Eizellen und Parasiten (O&P) beinhaltet die direkte Untersuchung einer Stuhlprobe auf das Vorhandensein von Zysten und Trophozoiten; sie kann zur Unterscheidung häufiger parasitärer Darminfektionen verwendet werden. ELISA und andere Immunoassay-Tests, einschließlich kommerzieller direkter Fluoreszenz-Antikörper-Kits, werden ebenfalls verwendet. Die häufigsten Behandlungen verwenden Metronidazol als Mittel der ersten Wahl, gefolgt von Tinidazol. Wenn die Infektion chronisch wird, können die Parasiten resistent gegen Medikamente werden.

Kryptosporidiose

Abbildung 1. Die Immunfluoreszenzfärbung ermöglicht die Visualisierung von Cryptosporidium spp. (Credit: Modifikation der Arbeit von EPA/H.D.A. Lindquist)

Eine weitere protozoische Darmerkrankung ist die Kryptosporidiose, die in der Regel durch Cryptosporidium parvum oder C. hominis verursacht wird (Abbildung 1). Diese Erreger kommen häufig bei Tieren vor und können über den Kot von Mäusen, Vögeln und Nutztieren verbreitet werden. Kontaminiertes Wasser und Lebensmittel sind am häufigsten für die Übertragung verantwortlich. Die Protozoen können auch durch menschlichen Kontakt mit infizierten Tieren oder deren Fäkalien übertragen werden.

In den USA treten Ausbrüche der Cryptosporidiose in der Regel durch Verunreinigung der öffentlichen Wasserversorgung oder durch verunreinigtes Wasser in Wasserparks, Schwimmbädern und Kindertagesstätten auf. Das Risiko ist in Gebieten mit schlechten sanitären Verhältnissen am größten, weshalb die Krankheit in Entwicklungsländern häufiger vorkommt.

Zu den Anzeichen und Symptomen gehören wässriger Durchfall, Übelkeit, Erbrechen, Krämpfe, Fieber, Dehydrierung und Gewichtsverlust. Die Krankheit ist in der Regel innerhalb eines Monats selbstlimitierend. Allerdings sind immungeschwächte Patienten, wie z. B. solche mit HIV/AIDS, besonders gefährdet, schwer zu erkranken oder zu sterben.

Die Diagnose erfordert eine direkte Untersuchung von Stuhlproben, oft über mehrere Tage. Wie bei der Giardiasis kann eine Stuhl-O&P-Untersuchung hilfreich sein. Häufig wird eine Säure-Echt-Färbung verwendet. Enzymimmunoassays und molekulare Analysen (PCR) stehen zur Verfügung.

Die erste Linie der Behandlung ist typischerweise eine orale Rehydratationstherapie. Manchmal werden Medikamente eingesetzt, um die Diarrhöe zu behandeln. Das Breitspektrum-Antiparasitikum Nitazoxanid kann zur Behandlung der Kryptosporidiose eingesetzt werden. Andere antiparasitäre Medikamente, die verwendet werden können, sind Azithromycin und Paromomycin.

Amöbiasis (Amöbiasis)

Der Protozoenparasit Entamoeba histolytica verursacht Amöbiasis, die in schweren Fällen als Amöbenruhr bekannt ist. E. histolytica wird in der Regel durch fäkal verunreinigtes Wasser oder Lebensmittel übertragen. Die Krankheit ist in den Entwicklungsländern am weitesten verbreitet und ist weltweit eine der Hauptursachen für Todesfälle durch parasitäre Erkrankungen. Die Krankheit kann bereits durch die Übertragung von nur 10 Zysten ausgelöst werden.

Die Anzeichen und Symptome reichen von nicht vorhandenem, leichtem Durchfall bis hin zu schwerer Amöbenruhr. Bei einer schweren Infektion ist der Bauch aufgebläht und kann mit Fieber einhergehen. Der Parasit kann im Dickdarm leben, ohne Anzeichen oder Symptome zu verursachen, oder er kann in die Schleimhaut eindringen und eine Kolitis verursachen. In einigen Fällen breitet sich die Krankheit auf die Milz, das Gehirn, den Urogenitaltrakt oder die Lunge aus. Insbesondere kann sie sich auf die Leber ausbreiten und einen Abszess verursachen. Wenn sich ein Leberabszess entwickelt, können Fieber, Übelkeit, Empfindlichkeit der Leber, Gewichtsverlust und Schmerzen im rechten Bauchquadranten auftreten. Eine chronische Infektion kann auftreten und ist mit intermittierendem Durchfall, Schleim, Schmerzen, Blähungen und Gewichtsverlust verbunden.

Die direkte Untersuchung von Stuhlproben kann zur Diagnose verwendet werden. Wie bei der Kryptosporidiose werden die Proben oft an mehreren Tagen untersucht. Eine Stuhl-O&P-Untersuchung von Stuhl- oder Biopsie-Proben kann hilfreich sein. Es stehen Immunoassay-, Serologie-, Biopsie-, Molekular- und Antikörpernachweistests zur Verfügung. Ein Enzym-Immunoassay kann möglicherweise nicht zwischen aktueller und früherer Erkrankung unterscheiden. Eine Magnetresonanztomographie (MRT) kann verwendet werden, um eventuelle Leberabszesse zu erkennen. Die erste Behandlungslinie ist Metronidazol oder Tinidazol, gefolgt von Diloxanidfuroat, Iodoquinol oder Paromomycin, um die verbleibenden Zysten zu beseitigen.

Cyclosporiasis

Die Darmerkrankung Cyclosporiasis wird durch den Protozoen Cyclospora cayetanensis verursacht. Sie ist in tropischen und subtropischen Regionen endemisch und daher in den USA ungewöhnlich, obwohl es Ausbrüche gab, die mit kontaminierten Produkten in Verbindung gebracht wurden, die aus Regionen importiert wurden, in denen der Protozoen häufiger vorkommt.

Abbildung 2. Cyclospora cayetanensis sind unter ultraviolettem Licht autofluoreszierend. (credit: modification of work by Centers for Disease Control and Prevention)

Dieser Protist wird durch kontaminierte Lebensmittel und Wasser übertragen und erreicht die Auskleidung des Dünndarms, wo er eine Infektion verursacht. Anzeichen und Symptome beginnen innerhalb von sieben bis zehn Tagen nach der Einnahme. Basierend auf begrenzten Daten scheint die Infektion saisonal zu sein, mit regionalen Unterschieden und unzureichendem Verständnis.

Einige Personen entwickeln keine Anzeichen oder Symptome. Diejenigen, bei denen dies der Fall ist, können explosive und wässrige Durchfälle, Fieber, Übelkeit, Erbrechen, Krämpfe, Appetitlosigkeit, Müdigkeit und Blähungen aufweisen. Diese Symptome können ohne Behandlung über Monate anhalten. Trimethoprim-Sulfamethoxazol ist die empfohlene Behandlung.

Die Diagnose erfolgt durch eine mikroskopische Untersuchung. Eine O&P-Stuhluntersuchung kann hilfreich sein. Die Oozysten haben einen unverwechselbaren blauen Lichthof, wenn sie mit Hilfe der ultravioletten Fluoreszenzmikroskopie betrachtet werden (Abbildung 2).

Multiple Choice

Welcher Protozoen wird mit der Fähigkeit in Verbindung gebracht, schwere Dysenterie zu verursachen?

1. Giardia lamblia
2. Cryptosporidium hominis
3. Cyclospora cayetanesis
4. Entamoeba histolytica

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Antwort d. Entamoeba histolytica wird mit der Fähigkeit in Verbindung gebracht, schwere Dysenterie zu verursachen.

Welches Protozoon hat ein einzigartiges Aussehen mit einem blauen Heiligenschein, wenn es mit Hilfe der ultravioletten Fluoreszenzmikroskopie betrachtet wird?

1. Giardia lamblia
2. Cryptosporidium hominis
3. Cyclospora cayetanesis
4. Entamoeba histolytica

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Antwort c. Cyclospora cayetanesis hat dieses Erscheinungsbild.

Das Schliffbild zeigt Protozoen, die an der Darmwand einer Wüstenrennmaus anhaften. Basierend auf dem, was Sie über Protozoen-Darmparasiten wissen, worum handelt es sich?

(credit: Dr. Stan Erlandsen, Centers for Disease Control and Prevention)

1. Giardia lamblia
2. Cryptosporidium hominis
3. Cyclospora cayetanesis
4. Entamoeba histolytica

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Antwort a. Bei diesem Parasiten handelt es sich um Giardia lamblia.

Denken Sie darüber nach

1. Was ist eine O&P-Untersuchung?