Spirochäten und gekrümmte Bakterien

Spirochäten und gekrümmte Bakterien sind durch ihre charakteristische Spiral- oder Kommaform und ihre spezifische Motilität vereint, nicht durch die Gram-Färbung. Zu den Spirochäten – lange, dünne, helikale Organismen, die sich durch interne axiale Filamente bewegen – gehören Treponema pallidum (Syphilis), die Borrelia-Spezies (Lyme-Borreliose und Rückfallfieber) und Leptospira. Die gekrümmten und helikalen Gram-negativen Stäbchen umfassen das kommaförmige Vibrio cholerae sowie die mikroaerophilen, sich korkenzieherartig bewegenden Campylobacter und Helicobacter.

Definition

Spirochäten und gekrümmte Bakterien sind spiralförmige, helikale oder kommaförmige Bakterien, die nach Morphologie und Motilität gruppiert werden; sie umfassen die axial-filamentösen Spirochäten (Treponema, Borrelia, Leptospira) und die gekrümmten oder helikalen Gram-negativen Stäbchen (Vibrio, Campylobacter, Helicobacter).

Scope

Der Eintrag behandelt die gemeinsamen morphologischen und motilitätsbezogenen Merkmale, die diese Gruppierung definieren, die wichtigsten Pathogene innerhalb dieser Gruppe, ihre charakteristischen Krankheitsassoziationen und die diagnostischen Herausforderungen (schlechte Färbbarkeit, schwierige oder unmögliche Routinkultur), die einige von ihnen darstellen. Es handelt sich um Referenz- und Bildungsmaterial, nicht um klinische Leitlinien.

Core questions

• Welche morphologischen und motilitätsbezogenen Merkmale unterscheiden Spirochäten von anderen Bakterien, und warum widerstehen einige der Routinfärbung und -kultur?
• Wie werden die wichtigsten Spirochätenkrankheiten (Syphilis, Lyme-Borreliose, Leptospirose) erworben und erkannt?
• Was verbindet die gekrümmten und helikalen Gram-negativen Stäbchen wie Vibrio, Campylobacter und Helicobacter?

Key concepts

• Helikale Morphologie und axiale Filamente (Endoflagellen)
• Treponema pallidum und die Stadien der Syphilis
• Borrelia und Zecken-übertragene Lyme-Borreliose
• Leptospira und Leptospirose
• Vibrio cholerae und Cholera-Toxin
• Mikroaerophile gekrümmte Stäbchen (Campylobacter, Helicobacter)
• Schwierig oder nicht kultivierbare Organismen

Mechanisms

Die Spirochäten verdanken ihre Motilität Endoflagellen (axialen Filamenten), die im periplasmatischen Raum gewunden sind und die gesamte helikale Zelle rotieren lassen, wodurch sie sich effizient durch viskose Medien und Gewebe bewegen können. Einige sind schwierig oder unmöglich routinemäßig zu kultivieren: Treponema pallidum wird nicht auf Standardmedien kultiviert, daher basiert die Syphilisdiagnose auf Mikroskopie und Serologie (Peeling et al., 2017), und die Borrelien der Lyme-Borreliose sind anspruchsvoll und werden in der Regel serologisch identifiziert (Stanek et al., 2012; Steere et al., 2016). Unter den gekrümmten Gram-negativen Stäbchen produziert Vibrio cholerae Cholera-Toxin, das sekretorische Diarrhöen verursacht, während Campylobacter und Helicobacter mikroaerophile, sich korkenzieherartig bewegende Organismen sind, die jeweils an den Darm und die Magenschleimhaut angepasst sind (Kaakoush et al., 2015; Suerbaum & Michetti, 2002).

Clinical relevance

Diese Gruppe umfasst Pathogene von großer Bedeutung für die öffentliche Gesundheit – Syphilis, Lyme-Borreliose, Leptospirose, Cholera, Campylobacter-Enteritis und Helicobacter-assoziierte Magenerkrankungen –, deren Diagnose oft auf Morphologie, Motilität, Serologie oder spezialisierter Kultur und nicht auf gewöhnlicher Färbung beruht. Dieser Eintrag stellt die Biologie und Klassifikation dar, die die Gruppierung als Referenzmaterial kohärent macht; er ist keine Grundlage für die Diagnose oder die Auswahl einer Therapie.

Epidemiology

Syphilis bleibt eine weltweit verbreitete sexuell und vertikal übertragene Infektion mit wieder ansteigender Inzidenz in vielen Regionen (Peeling et al., 2017), und die Lyme-Borreliose ist die häufigste Zecken-übertragene Krankheit in der gemäßigten nördlichen Hemisphäre (Stanek et al., 2012; Steere et al., 2016). Campylobacter gehört zu den führenden bakteriellen Ursachen von Gastroenteritis weltweit (Kaakoush et al., 2015), und Helicobacter pylori kolonisiert einen großen Teil der Weltbevölkerung und ist stark mit peptischen Ulkuskrankheiten und Magenkrebs assoziiert (Suerbaum & Michetti, 2002).

Evidence & guidelines

Autoritative Nature Reviews Disease Primers Artikel über Syphilis (Peeling et al., 2017) und Lyme-Borreliose (Steere et al., 2016), ein Lancet-Seminar über Lyme-Borreliose (Stanek et al., 2012) sowie Clinical Microbiology Reviews und NEJM-Übersichten über Campylobacter und Helicobacter (Kaakoush et al., 2015; Suerbaum & Michetti, 2002) bilden den Rahmen für diese Gruppe. Krankheitspezifische Diagnose und Management werden in dedizierten klinischen Leitlinien behandelt, die an anderer Stelle referenziert werden.

History

Treponema pallidum wurde 1905 als Ursache der Syphilis identifiziert, und die Spirochäten wurden lange als morphologisch eigenständige, aber schwer kultivierbare Gruppe untersucht. Die Lyme-Krankheit wurde in den 1970er Jahren erkannt und ihr Borrelia-Erreger in den frühen 1980er Jahren identifiziert. Die gekrümmten Gram-negativen Stäbchen veränderten das klinische Denken, als Marshall und Warren in den 1980er Jahren zeigten, dass Helicobacter pylori und nicht allein Stress oder Säure die meisten peptischen Ulkuskrankheiten verursacht, eine Arbeit, die später mit einem Nobelpreis gewürdigt wurde.

Key figures

• Rosanna W. Peeling
• Allen C. Steere
• Gerold Stanek
• Barry J. Marshall
• Robin Warren

Seminal works

• peeling-2017
• steere-2016
• suerbaum-2002

Frequently asked questions

Warum sind Spirochäten im Labor schwer zu sehen und zu züchten?

Sie sind sehr dünn und färben sich mit der Gram-Färbung schlecht, daher werden sie mittels Dunkelfeldmikroskopie oder Spezialfärbungen sichtbar gemacht; einige, wie Treponema pallidum, können nicht auf gewöhnlichen Kulturmedien gezüchtet werden, sodass die Diagnose auf Mikroskopie und Serologie beruht.

Was haben Vibrio, Campylobacter und Helicobacter mit Spirochäten gemeinsam?

Sie teilen eine gekrümmte, komma- oder helikale Form und aktive Motilität anstelle einer Färbeeigenschaft; die gekrümmten Gram-negativen Stäbchen werden hauptsächlich aufgrund dieser charakteristischen Morphologie mit Spirochäten gruppiert, obwohl sie ansonsten typische Gram-negative Bakterien sind.