Anaerobe Bakterien

Anaerobe Bakterien wachsen in Abwesenheit von Sauerstoff, und die obligaten Anaerobier werden durch diesen geschädigt. Medizinisch wichtige Vertreter sind die sporenbildenden Gram-positiven Clostridium-Spezies, deren potente Toxine Tetanus, Botulismus, Gasbrand und Clostridioides-difficile-Kolitis verursachen, sowie die nicht-sporenbildenden Gram-negativen Bacteroides und verwandte Gattungen, die reichlich als Kommensalen im Darm und Mund vorkommen, aber Abszesse und Mischinfektionen verursachen, wenn sie ihre normalen Standorte verlassen.

Definition

Anaerobe Bakterien sind Bakterien, die ohne Sauerstoff wachsen; die obligaten (strengen) Anaerobier können ihn nicht tolerieren, und zu den medizinisch wichtigen Pathogenen gehören die Toxin-bildenden Clostridien sowie die Abszess-bildenden Bacteroides und verwandte Gram-negative Gattungen.

Scope

Der Eintrag behandelt die Definition eines obligaten Anaerobiers und wie anaerobe Kultur und Sauerstofftoleranz diese unterscheiden, die wichtigsten Toxin-produzierenden Clostridien, die Abszess-bildenden Gram-negativen Anaerobier und die klinischen Kontexte (tiefe, devitalisierte oder polymikrobielle Infektion), in denen Anaerobier vorherrschen. Es handelt sich um Referenz- und Bildungsmaterial, nicht um klinische Leitlinien.

Core questions

• Was unterscheidet obligate Anaerobier von aerotoleranten und fakultativen Organismen, und warum ist das für die Kultur wichtig?
• Wie erzeugen die Clostridien-Neurotoxine und Gewebetoxine ihre charakteristischen klinischen Syndrome?
• Warum verursachen Anaerobier typischerweise Abszesse und polymikrobielle Infektionen?

Key concepts

• Obligate vs. fakultative vs. aerotolerante Anaerobier
• Anaerobe Kultur und Sauerstoffempfindlichkeit
• Clostridien-Neurotoxine (Tetanus, Botulinum)
• Histotoxische Clostridien (Gasbrand)
• Clostridioides difficile und Toxin-vermittelte Kolitis
• Bacteroides und Abszessbildung
• Polymikrobielle und endogene Infektion

Mechanisms

Obligate Anaerobier verfügen nicht über die enzymatischen Abwehrmechanismen (wie Katalase und Superoxiddismutase), die zur Neutralisierung der reaktiven Sauerstoffprodukte erforderlich sind, weshalb sie Umgebungen mit reduziertem Sauerstoffgehalt und spezielle anaerobe Kulturen benötigen. Die Clostridien verursachen Krankheiten hauptsächlich durch Exotoxine: Die Tetanus- und Botulinum-Neurotoxine gehören zu den potentesten bekannten und blockieren die Neurotransmitterfreisetzung, während die histotoxischen Spezies Enzyme und Toxine produzieren, die Gewebe zerstören. Clostridioides difficile produziert Toxine, die das Kolonepithel schädigen, typischerweise nachdem Antibiotika die schützende Darmmikrobiota gestört haben (Leffler & Lamont, 2015). Die Gram-negativen Anaerobier wie Bacteroides sind normalerweise nützliche Kommensalen, werden aber pathogen, wenn sie in sterile Bereiche verlagert werden, wo ihre Kapsel und die Synergie mit anderen Organismen die Abszessbildung fördern (Wexler, 2007).

Clinical relevance

Anaerobier liegen einer Reihe spezifischer klinischer Probleme zugrunde – Abszesse, Aspirations- und tiefe Weichteilinfektionen, Toxin-vermittelte Erkrankungen und Antibiotika-assoziierte Kolitis – und sie dominieren dort, wo Gewebe devitalisiert oder Sauerstoff knapp ist. Dieser Eintrag beschreibt die Biologie und Klassifikation, die anaerobe Infektionen als kohärente Kategorie als Referenzmaterial ausweisen; er liefert keine diagnostischen Schwellenwerte oder Behandlungsempfehlungen.

Epidemiology

Clostridioides difficile ist eine Hauptursache für nosokomiale Diarrhö und Antibiotika-assoziierte Kolitis (Leffler & Lamont, 2015). Bacteroides-Spezies sind die am häufigsten aus klinischen Proben isolierten Anaerobier und spielen eine prominente Rolle bei intraabdominellen und anderen polymikrobiellen Infektionen (Wexler, 2007), während Tetanus und Botulismus, obwohl sie heute dort, wo Impfungen und Lebensmittelsicherheitsmaßnahmen vorhanden sind, selten sind, weiterhin schwerwiegende Toxin-vermittelte Krankheiten darstellen.

Evidence & guidelines

Umfassende Übersichtsartikel im New England Journal of Medicine (Leffler & Lamont, 2015) und in Clinical Microbiology Reviews (Wexler, 2007) sowie Standardlehrbücher der medizinischen Mikrobiologie bilden den Rahmen für die Biologie und die klinischen Korrelate anaerober Infektionen. Die Behandlung spezifischer Syndrome (z. B. C. difficile-Infektion, Tetanusprophylaxe) wird in dedizierten klinischen Leitlinien behandelt, auf die an anderer Stelle verwiesen wird.

History

Die anaerobe Bakteriologie entwickelte sich aus Studien zur Fermentation und Wundinfektion im 19. Jahrhundert, wobei Pasteur erkannte, dass einige Organismen ohne Sauerstoff leben. Die Clostridien-Erkrankungen – Tetanus, Botulismus und Gasbrand – wurden um die Wende zum 20. Jahrhundert charakterisiert, und die Entwicklung zuverlässiger anaerober Kulturen später in diesem Jahrhundert machte die Gram-negativen Anaerobier und ihre Rolle bei Mischinfektionen systematisch sichtbar.

Key figures

• Daniel A. Leffler
• J. Thomas Lamont
• Hannele M. Wexler
• Sydney M. Finegold

Seminal works

• leffler-2015
• wexler-2007

Frequently asked questions

Was bedeutet es für ein Bakterium, ein obligater Anaerobier zu sein?

Ein obligater Anaerobier kann in Gegenwart von Sauerstoff nicht wachsen und wird oft durch ihn abgetötet, da ihm die Enzyme fehlen, die die reaktiven Nebenprodukte des Sauerstoffs entgiften; solche Organismen benötigen sauerstoffreduzierte Bedingungen und spezielle anaerobe Kulturtechniken.

Warum neigen anaerobe Infektionen dazu, Abszesse zu bilden?

Anaerobier gedeihen in sauerstoffarmen, devitalisierten Geweben und wirken oft mit anderen Bakterien zusammen; ihr Wachstum, ihre Kapsel und die Abkapselungsreaktion des Wirts begünstigen die geschlossenen, eitergefüllten Taschen, die Abszesse charakterisieren.