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Die Gefahr lauert in winzigen Wassertröpfchen

MEDIZIN

 

Legionärskrankheit

Die Gefahr lauert in winzigen Wassertröpfchen

von Ulrike Wagner, Eschborn

Mit dem Wunsch nach mehr Komfort hat sich die Menschheit auch neue Krankheiten eingehandelt: Technische Errungenschaften schaffen günstige Lebensbedingungen für Mikroben, die in ihrer natürlichen Umgebung keine Bedrohung für den Menschen darstellen. Ein Paradebeispiel dafür sind die Legionellen.

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Die Bakterien sorgen immer wieder für lokale Ausbrüche, wobei oft mehrere Menschen sterben. So erkrankten erst im Juli vergangenen Jahres 600 Einwohner der spanischen Stadt Murcia an einer von Legionellen verursachten Lungenentzündung, zwei starben. Verantwortlich dafür waren Kühltürme großer Klimaanlagen, die die Bakterien in winzigen Wassertröpfchen über die Innenstadt verbreiteten.

Die Legionärskrankheit ist eine neue Erkrankung. Bis in die 70er-Jahre des vergangenen Jahrhunderts waren den Mikrobiologen die Bakterien mit dem eigenartigen Namen schlichtweg nicht bekannt. 1976 erkrankten jedoch mehr als 220 Teilnehmer eines Kongresses amerikanischer Legionäre in Philadelphia an einer Lungenentzündung, 34 starben. 1977 isolierten Wissenschaftler die verantwortlichen Bakterien und nannten sie Legionellen. Wie sich herausstellte, hatten sie sich über die Klimaanlage des Hotels verteilt, in dem die etwa 4000 Kongressteilnehmer wohnten.

Legionellen mögen´s heiß

Der natürliche Lebensraum der Legionellen ist Süßwasser. Dabei sind die Bakterien nicht wählerisch, man findet sie in Seen, Flüssen oder großen Strömen. Im Gegensatz zu vielen anderen freilebenden Mikroorganismen bevorzugen sie jedoch recht hohe Temperaturen. Zwischen 25 und 50 Grad Celsius fühlen sie sich erst richtig wohl. Hier haben sie einen entscheidenden Selektionsvorteil: Während die meisten anderen Mikroorganismen absterben, teilen sie sich. Erst bei Temperaturen von etwa 60 Grad Celsius sterben sie langsam, bei 70 Grad Celsius rasch ab. Man trifft sie zwar auch in kälteren Gewässern an, dort können sie sich jedoch kaum vermehren.

 

Legionellose als Reisekrankheit Wahrscheinlich sind Legionellen weltweit verbreitet. Für viele Länder gibt es jedoch nur wenige oder gar keine Daten. Als Reisekrankheit gewinnt die Legionellose zunehmend an Bedeutung, so das Robert-Koch-Institut in Berlin (RKI). Im Gegensatz zu vielen anderen Infektionskrankheiten taucht die Erkrankung in Ländern mit relativ einfachem Lebensstandard ohne komplexe Wasserleitungssysteme und Kühltürme jedoch nicht auf. Laut Institut für Hygiene und öffentliche Gesundheit der Universität Bonn ereigneten sich zum Beispiel 1998 80 Prozent der in Deutschland registrierten reiseassoziierten Legionellosen auf Reisen innerhalb Europas. An der Spitze der Länder standen dabei Spanien, Frankreich, die Türkei, Italien und Griechenland. Um Ausbrüche europaweit besser überwachen zu können, wurde die European Working Group on Legionella Infections (EWGLI) ins Leben gerufen. 33 europäische Länder beteiligen sich an diesem Überwachungssystem. Das RKI - informiert vom zuständigen Gesundheitsamt - meldet reiseassoziierte Infektionen an die EWGLI. Diese bemüht sich dann, eventuelle Ausbrüche vor Ort aufzuklären und Gegenmaßnahmen einzuleiten.

 

Vermehrung in Amöben

Wer sich die Legionellen als frei schwimmende einzelne Bakterien vorstellt, der irrt. Für ihre Vermehrung brauchen sie andere Mikroorganismen, denn sie sind zum Beispiel auf Aminosäuren angewiesen, die im Wasser nicht frei verfügbar sind. Zudem brauchen sie recht hohe Eisenspiegel, um ihr Überleben zu sichern. Daher dienen ihnen Amöben oder andere Protozoen als Brutkammer. Sie dringen in die Einzeller ein - nichts Ungewöhnliches, denn Amöben ernähren sich von Bakterien. Eingeschlossen in eine Membran, dem so genannten Phagosom, macht die Amöbe den Bakterien normalerweise den Garaus. Dazu verschmelzen mit Verdauungsenzymen gefüllte Membranvesikel, die Lysosomen, mit dem Phagosom und entlassen ihren für die Bakterien tödlichen Inhalt. Der Enzymcocktail zerlegt die Bakterien in ihre Bestandteile und ermöglicht deren Nutzung durch die Amöbe.

Auf bislang unbekannte Weise umgehen die Legionellen diesen Mechanismus. Sie verhindern die Fusion des Lysosoms und vermehren sich munter im Phagosom. Dadurch können pro Amöbe tausend Legionellen entstehen, bis diese schließlich platzt. Die Amöbe liefert dabei diejenigen Nährstoffe, die die Bakterien nicht selbst synthetisieren können.

Legionellen nutzen die Einzeller jedoch nicht nur als Nährstofflieferanten. Im Gegensatz zu den Bakterien können die winzigen Tiere Sporen bilden, in denen auch die Legionellen große Temperatur- und Säuregradschwankungen überstehen. So eingekapselt widerstehen sowohl Amöbe als auch Bakterium allen möglichen bioziden Substanzen und können sich über große Entfernungen verbreiten.

Infektion über Aerosole

Im Trinkwasser, das als solches genutzt wird, sind Legionellen keine Gefahr für den Menschen. Die Erreger müssen direkt in die Lunge gelangen. Dies ist nur möglich über Aerosole, deren Tröpfchen im Durchmesser kleiner als 5 µm sind. Daher werden Legionellen immer dann übertragen, wenn feine Sprühnebel entstehen: an Wasserhähnen, beim Duschen, über Luftbefeuchter, Kühltürme, Befeuchter von Klimaanlagen, Whirlpools, Springbrunnen, Nebelmaschinen, Dentalanlagen beim Zahnarzt et cetera. Eine Übertragung von Mensch zu Mensch wurde bislang nicht beobachtet.

Offensichtlich reichen einzelne Bakterien für eine Infektion oft nicht aus. Eine besondere Rolle scheinen infizierte Amöbenpartikel zu spielen, da Legionellen ihre Virulenzgene erst innerhalb von Zellen aktivieren. Dies würde auch das häufig beobachtete Dosis-Wirkungs-Paradox erklären. Denn einerseits treten trotz stark kontaminierter Wassersysteme oft keine Infektionen auf, andererseits wurden Erkrankungen beobachtet, obwohl nur sehr wenige Legionellen im Wasser nachweisbar waren. So zeigt eine Studie aus Singapur, dass zwischen 1991 und 1995 144 Menschen an der Legionellose erkrankten. Bei sechs Patienten ließ sich die Legionellen-Infektion eindeutig nachweisen. Gleichzeitig waren in der Millionen-Metropole etwa jeder dritte Kühlturm und eine beträchtliche Zahl an Brunnen inner- und außerhalb von Gebäuden mit Legionellen infiziert.

Inzwischen wurden mehr als 44 Legionellen-Arten mit mehr als 66 Serotypen nachgewiesen. Alle sind potenziell humanpathogen, schreibt das RKI. Für die mit Abstand meisten Erkrankungen ist Legionella pneumophila verantwortlich. Von den 14 Serogruppen dieser Art spielen die Serogruppen 1, 4 und 6 die wichtigste Rolle.

Legionellen sind gram-negative Bakterien, haben also keine Bakterienzellwand. Theoretisch sollten sie sich in der Gramfärbung rot anfärben lassen, was bei ihnen jedoch kaum gelingt. Sie sind aerob und bilden selbst keine Sporen. Eine oder mehrere Flagellen ermöglichen ihnen eine gewisse Beweglichkeit.

Legionärskrankheit und Pontiac-Fieber

Legionellen verursachen beim Menschen zwei unterschiedliche Erkrankungen: die Legionärskrankheit mit einer Lungenentzündung und das Pontiac-Fieber, bei dem die Lunge nicht beteiligt ist (siehe Kasten).

 

Pontiac-Fieber Das Pontiac-Fieber wurde nach einer Epidemie in Michigan benannt. Es ist außerordentlich selten, selbstlimitierend und verläuft wesentlich milder als die Legionärskrankheit. Die Inkubationszeit beträgt nur ein bis zwei Tage. Die Patienten klagen über grippeartige Symptome wie Fieber und Muskelschmerzen. Trotz erheblichen Krankheitsgefühls verschwinden die Beschwerden ohne Behandlung nach zwei bis fünf Tagen.

 

An der Legionärskrankheit erkranken vor allem Menschen mit kardiopulmonalen Grundleiden und einer allgemeinen Abwehrschwäche. Risikofaktoren sind höheres Alter, Rauchen, Alkoholmissbrauch, Diabetes, chronische Lungenerkrankungen, Krebserkrankungen, Aids, die Einnahme von Immunsuppressiva sowie dialysepflichtige Nierenschäden. Männer erkranken häufiger als Frauen. In den Sommermonaten registrieren die Behörden die meisten Legionellosen.

Aufsehenerregende Ausbrüche sind jedoch selten. 80 bis 90 Prozent der Legionellosen treten sporadisch auf. In Deutschland sind die Bakterien für 1 bis 5 Prozent der ambulant erworbenen Pneumonien bei Erwachsenen verantwortlich. Laut Robert-Koch-Institut erkranken jährlich 6000 bis 10.000 Menschen an einer Legionellen-Pneumonie. Die Krankheit ist zwar nach Infektionsschutzgesetz meldepflichtig, aber die Dunkelziffer ist hoch. Die amerikanischen Centers for Disease Control and Prevention gehen zum Beispiel davon aus, dass nur 2 bis 10 Prozent der Erkrankungen gemeldet werden, obwohl die Legionärskrankheit auch in den meisten Staaten der USA meldepflichtig ist.

Immunzellen befallen

Gelangen die Bakterien in die Atemwege, wehren Flimmerepithel und Schleim die Erreger bei vielen Menschen ab. Dies erklärt das erhöhte Legionellose-Risiko von Rauchern, Alkoholikern und Patienten mit einer chronischen Lungenerkrankung. Bei ihnen ist dieser Abwehrmechanismus beeinträchtigt.

Finden die Bakterien schließlich den Weg in die Lunge, verhalten sie sich ähnlich wie in ihrem natürlichen Habitat. Sie können frei schwimmend nicht existieren und besiedeln daher Phagozyten des Immunsystems, die wie die Amöben Bakterien aufnehmen, um sie zu vernichten. Auch hier sind die Legionellen in der Lage, die Fusion des Lysosoms mit dem Phagosom zu verhindern. Außerdem bilden sie ein Toxin, das die Freisetzung von Sauerstoffradikalen bei der Phagozytose blockiert. Die Bakterien vermehren sich daraufhin innerhalb der Immunzellen.

Darüber hinaus ist über die Pathomechanismen der Erkrankung bislang wenig bekannt. Sie kann sehr unterschiedlich verlaufen. Einige Infizierte bemerken die Infektion überhaupt nicht, oder sie verläuft sehr mild. Besonders bei Patienten mit Risikofaktoren kann die Infektion jedoch zu einer schweren Pneumonie führen, bei der der Patient beatmet werden muss.

Zwei bis zehn Tage nach der Infektion treten die ersten, meist uncharakteristischen Symptome auf. Die Patienten fühlen sich unwohl, leiden unter Glieder- und Kopfschmerzen und unter einem trockenen Reizhusten. Innerhalb weniger Stunden kommen Thoraxschmerzen sowie Schüttelfrost hinzu und die Temperatur steigt auf 39 bis 40,5 Grad Celsius an. Einige Patienten klagen auch über Abdominalschmerzen sowie Durchfälle und Erbrechen. Infolge der Beteiligung des zentralen Nervensystems kann es zu Benommenheit kommen, die zu schweren Verwirrungszuständen führen kann. Die Kombination Pneumonie, Diarrhö sowie geistige Verwirrung sollte bei Ärzten sofort die Diagnose Legionärskrankheit auf den Plan rufen, besonders wenn Risikopersonen erkrankt sind.

Auf dem Röntgenbild zeigen sich meist ab dem dritten Tag nach Ausbruch der Krankheit fleckige Infiltrationen der Lunge, später sind oft unter zunehmender Verdichtung ganze Lungenlappen befallen. Unterschiedliche Quellen geben ganz verschiedene Letalitätsraten an. Bei immunschwachen Patienten kann sie bis zu 80 Prozent betragen. Der Tod tritt meist durch Versagen der Atmung ein. Bei einer rechtzeitigen Diagnose kann die Krankheit gut behandelt werden, tödliche Ausgänge sind heutzutage selten.

Von einer schweren Erkrankung erholen sich die Patienten oft nur langsam. Einige leiden für den Rest ihres Lebens unter einer eingeschränkten Lungenfunktion oder einer Lungenfibrose.

Behandlung mit Makroliden

Therapie der Wahl ist Erythromycin. Bei einer leichten Erkrankung reicht die Monotherapie aus. Schwer erkrankte Patienten erhalten ein Gramm des Antibiotikums intravenös alle sechs Stunden, kombiniert mit 300 mg Rifampicin peroral alle zwölf Stunden. Bessert sich der Zustand, kann Rifampicin abgesetzt und Eryhtromycin 500 mg alle sechs Stunden oral eingenommen werden. Nach Angaben des Robert-Koch-Instituts sollte die Therapie bei immunkompetenten Patienten zehn bis zwölf Tage dauern, bei Abwehrgeschwächten drei Wochen.

Neuere Makrolid-Antibiotika wie Azithromycin und Clarithromycin sowie Fluorchinolone, zum Beispiel Ciprofloxazin und Moxifloxazin, wirken nach neuen In-vitro-Daten und Tierversuchen schneller und besser als Erythromycin. Allerdings gibt es bislang keine größeren klinischen Studien zum Einsatz dieser Medikamente bei der Legionärskrankheit. Ein Vorteil der Fluorchinolone ist, dass sie mit Cyclosporin kombiniert werden können.

Penicilline und Cephalosporine sind gegenüber Legionellen unwirksam. Wenn sich der Zustand eines Patienten mit Lungenentzündung nach Gabe dieser Antibiotika nicht bessert, gilt dies als wichtiger Hinweis auf eine Legionellose.

Diagnostik

Referenzmethode bei der Diagnose der Legionärskrankheit ist die Kultivierung der Keime aus Proben des tiefen Respirationstraktes, also broncho-alveoläre Lavage, Trachealsekret, Sputum oder Lungengewebe. Allerdings müssen die Kulturen drei bis fünf Tage bebrütet werden. Erst dann gelingt der Nachweis der Legionellen in der Immunfluoreszenz. Einfacher und mit einer Sensitivität von mehr als 80 Prozent recht empfindlich lässt sich inzwischen Legionellenantigen im Urin nachweisen. Nachteil: Der Test erfasst nur Infektionen mit Legionella pneumophila der Serogruppe 1 und gelegentlich kreuzreagierenden Serogruppen. Die Antigenausscheidung setzt bei den Patienten bereits nach 24 Stunden ein.

Der direkte mikroskopische Nachweis der Erreger in Material aus den Atemwegen gelingt mit einer Sensitivität von 40 bis 70 Prozent zu selten. Die Bestimmung von Antikörpern im Blut der Erkrankten hat nur für epidemiologische Studien Bedeutung. Die Antikörperspiegel können vor allem bei immunsupprimierten Patienten verringert sein, wodurch es zu falsch negativen Ergebnissen kommen kann. Außerdem braucht das Immunsystem auch bei immunkompetenten Patienten sechs bis neun Wochen für eine messbare Antikörper-Reaktion. In der Entwicklung und von einigen Labors bereits praktiziert, ist der Nachweis von Bakterien-DNA mit Hilfe von molekularbiologischen Techniken.

 

Schwimmbäder Anfang 2001 wurden in Berlin unter großem Medieninteresse eine Reihe von Schwimmbädern wegen des Befalls mit Legionellen geschlossen. Zu Infektionen kam es nicht - wahrscheinlich auf Grund der rechtzeitigen Reaktion der Behörden. Tatsächlich reichen die Konzentrationen an freiem Chlor, die in Schwimmbädern erreicht werden, nicht für die Vernichtung der Legionellen aus. Für den Betrieb von Schwimmbädern gilt laut Umweltbundesamt die DIN 19643. Neben anderen Anforderungen an die Wasserqualität enthält diese Norm auch die Vorgabe, dass Legionellen weder im Badebeckenwasser noch im Filtrat nachweisbar sein dürfen. Darüber hinaus hat die Badewasserkommission des Umweltbundesamtes eine Empfehlung zur Überwachung von öffentlichen Bädern herausgegeben.

 

Prävention

Sich vor Legionellen-Infektion zu schützen, ist für den Einzelnen kaum möglich. Durch bautechnische Maßnahmen kann die Verbreitung der Bakterien jedoch verhindert werden. Wichtig für die Prävention ist ein verbessertes Design und eine gründlichere Wartung von Kühltürmen und Wasserleitungssystemen. Von einer Verkeimung mit Legionellen sind Einzelhaushalte selten betroffen. In Großgebäuden wie Krankenhäusern und Bürogebäuden wurden jedoch niedrig temperierte Wassersysteme installiert, um Energie zu sparen. Nach Angaben des Instituts für Hygiene und öffentliche Gesundheit der Universität Bonn sind 65 bis 77 Prozent dieser Anlagen mit Legionellen kontaminiert. Dabei begünstigen folgende Bedingungen die Vermehrung der Bakterien:

  • Ablagerungen in Trinkwassererwärmern, also sedimentierte anorganische Wasserbestandteile, die große Oberflächen besitzen und gut besiedelt werden können
  • Verwendung von Materialien wie Gummi oder Silikon (in Dichtungen, Membranausdehnungsgefäßen, Duschschläuchen et cetera), die schnell von Mikroorganismen in Form eines Biofilms besiedelt werden
  • stagnierendes Wasser in Leitungsteilen mit mangelhafter oder ganz fehlender Zirkulation, in denen sich Legionellen bis zu hohen Konzentrationen vermehren können.

Wasserverteilungsanlagen müssen seit 1993 so geplant, gebaut und betrieben werden, dass eine Besiedlung mit Legionellen nicht zu befürchten ist. Dazu hat der Deutsche Verband für das Gas- und Wasserfach (DVGW) ein Arbeitsblatt (W 551) herausgegeben. Bereits bestehende Anlagen und neue Anlagen, bei denen diese Kriterien nicht erfüllt wurden, müssen nach DVGW-Arbeitsblatt W 552 mikrobiologisch überwacht werden, schreibt das Umweltbundesamt.

 

Was tun bei einem Ausbruch? Ist es zu einem Ausbruch der Legionärskrankheit gekommen, muss zunächst die Quelle der Erregerstreuung aufgespürt werden. Zur raschen Dekontamination von Wassersystemen empfiehlt das Robert-Koch-Institut Chlor zuzusetzen, beziehungsweise das Wasser vorübergehend auf 70 Grad Celsius zu erhitzen. Technische Sanierungsmaßnahmen wie der Umbau des Wasserleitungssystems brauchen Zeit und sind oft aufwendiger und teurer. Langfristig sind sie jedoch Erfolg versprechender.

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E-Mail: redaktion@govi.de


Beitrag erschienen in Ausgabe 24/2002

 

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