Mikrobiologie

In den Entwicklungsländern, ist die akute virale Gastroenteritis verheerend und eine der Haupttodesursachen für Kinder. Weltweit ist Durchfall die zweithäufigste Todesursache bei Kindern unter fünf Jahren, und 70 % der Gastroenteritiden bei Kindern sind viraler Natur. Wie bereits erwähnt, gibt es eine Reihe von Bakterien, die für Durchfall verantwortlich sind, aber auch Viren können Durchfall verursachen. In den Entwicklungsländern sind E. coli und Rotaviren die häufigsten Erreger. In diesem Abschnitt geht es um Rotaviren und andere, weniger verbreitete Viren, die ebenfalls Magen-Darm-Erkrankungen verursachen können.

Gastroenteritis durch Rotaviren

Abbildung 1. Rotaviren in einer fäkalen Probe werden durch Elektronenmikroskopie sichtbar gemacht. (credit: Dr. Graham Beards)

Rotaviren sind doppelsträngige RNA-Viren aus der Familie der Reoviridae. Sie sind für häufige Durchfallerkrankungen verantwortlich, obwohl die Vorbeugung durch Impfung immer häufiger wird. Das Virus wird hauptsächlich über den fäkal-oralen Weg verbreitet (Abbildung 1).

Diese Viren sind bei Kindern weit verbreitet, insbesondere in Kindertagesstätten. Die CDC schätzt, dass 95 % der Kinder in den Vereinigten Staaten bis zum Alter von fünf Jahren mindestens eine Rotavirus-Infektion durchgemacht haben. Aufgrund des Gedächtnisses des körpereigenen Immunsystems erkranken Erwachsene, die mit dem Rotavirus in Berührung kommen, nicht an der Infektion, oder sie zeigen keine Symptome. Ältere Menschen sind jedoch aufgrund der altersbedingten Schwächung des Immunsystems anfällig für eine Rotavirusinfektion, so dass sich Infektionen in Pflegeheimen und ähnlichen Einrichtungen ausbreiten können. In diesen Fällen kann die Infektion von einem Familienmitglied übertragen werden, das möglicherweise subklinisch oder klinisch erkrankt ist. Das Virus kann auch durch kontaminierte Oberflächen übertragen werden, auf denen es einige Zeit überleben kann.

Infizierte Personen zeigen Fieber, Erbrechen und Durchfall. Das Virus kann nach einer Mahlzeit im Magen überleben, ist aber normalerweise im Dünndarm zu finden, insbesondere in den Epithelzellen der Darmzotten. Die Infektion kann zu Nahrungsmittelunverträglichkeiten führen, insbesondere gegenüber Laktose. Die Krankheit tritt im Allgemeinen nach einer Inkubationszeit von etwa zwei Tagen auf und dauert etwa eine Woche (drei bis acht Tage). Ohne unterstützende Behandlung kann die Krankheit zu schwerem Flüssigkeitsverlust, Dehydrierung und sogar zum Tod führen. Selbst bei milderen Erkrankungen können wiederholte Infektionen zu Unterernährung führen, insbesondere in Entwicklungsländern, in denen Rotavirus-Infektionen aufgrund schlechter sanitärer Verhältnisse und fehlendem Zugang zu sauberem Trinkwasser häufig sind. Patienten (insbesondere Kinder), die nach einer Durchfallerkrankung unterernährt sind, sind anfälliger für weitere Durchfallerkrankungen, was ihr Risiko erhöht, an einer Rotavirusinfektion zu sterben.

Das gängigste klinische Instrument zur Diagnose ist der Enzymimmunoassay, mit dem das Virus in Stuhlproben nachgewiesen wird. Auch Latex-Agglutinationstests werden verwendet. Darüber hinaus kann das Virus durch Elektronenmikroskopie und RT-PCR nachgewiesen werden.

Die Behandlung erfolgt unterstützend mit einer oralen Rehydratationstherapie. Auch eine vorbeugende Impfung ist möglich. In den Vereinigten Staaten sind Rotavirus-Impfstoffe Teil des Standardimpfplans, und die Verabreichung erfolgt nach den Richtlinien der Weltgesundheitsorganisation (WHO). Die WHO empfiehlt, dass alle Säuglinge weltweit mit dem Rotavirus-Impfstoff geimpft werden, und zwar die erste Dosis im Alter zwischen sechs und 15 Wochen und die zweite Dosis vor 32 Wochen.

Gastroenteritis durch Noroviren

Noroviren, allgemein als Norwalk-Viren bezeichnet, sind Caliciviren. Mehrere Stämme können Gastroenteritis verursachen. Jährlich gibt es Millionen von Fällen, vor allem bei Säuglingen, Kleinkindern und älteren Menschen. Diese Viren sind leicht übertragbar und hoch ansteckend. Sie sind dafür bekannt, dass sie weit verbreitete Infektionen in Gruppen von Menschen auf engem Raum verursachen, wie z. B. auf Kreuzfahrtschiffen. Die Viren können durch direkten Kontakt, durch Berührung kontaminierter Oberflächen und durch kontaminierte Lebensmittel übertragen werden. Da das Virus nicht durch Desinfektionsmittel abgetötet wird, die in den üblichen Konzentrationen zur Abtötung von Bakterien verwendet werden, bleibt das Risiko einer Übertragung auch nach der Reinigung hoch.

Die Anzeichen und Symptome einer Norovirus-Infektion ähneln denen des Rotavirus, mit wässrigem Durchfall, leichten Krämpfen und Fieber. Zusätzlich verursachen diese Viren manchmal projektilartiges Erbrechen. Die Krankheit verläuft in der Regel relativ mild, tritt 12 bis 48 Stunden nach der Infektion auf und klingt innerhalb weniger Tage ohne Behandlung ab. Es kann jedoch zu Dehydrierung kommen.

Noroviren können mittels PCR oder Enzymimmunoassay (EIA) nachgewiesen werden. Die RT-qPCR ist der bevorzugte Ansatz, da der EIA nicht empfindlich genug ist. Wenn EIA für Schnelltests verwendet wird, sollte die Diagnose durch PCR bestätigt werden. Es stehen keine Medikamente zur Verfügung, aber die Krankheit ist in der Regel selbstlimitierend. Eine Rehydratationstherapie und ein Elektrolytersatz können eingesetzt werden. Gute Hygiene, Händewaschen und sorgfältige Lebensmittelzubereitung verringern das Infektionsrisiko.

Gastroenteritis durch Astroviren

Astroviren sind einzelsträngige RNA-Viren (Familie Astroviridae), die insbesondere bei Säuglingen und Kindern schwere Gastroenteritis verursachen können. Zu den Anzeichen und Symptomen gehören Durchfall, Übelkeit, Erbrechen, Fieber, Bauchschmerzen, Kopfschmerzen und Unwohlsein. Die Viren werden über den fäkal-oralen Weg (kontaminierte Lebensmittel oder Wasser) übertragen. Zur Diagnose werden Stuhlproben untersucht. Die Tests können Enzym-Immunoassays und Immun-Elektronenmikroskopie umfassen. Die Behandlung umfasst eine unterstützende Rehydrierung und bei Bedarf einen Elektrolytersatz.

Hepatitis

Hepatitis ist ein allgemeiner Begriff für eine Entzündung der Leber, die verschiedene Ursachen haben kann. In einigen Fällen ist die Ursache eine Virusinfektion. Es gibt fünf Haupthepatitisviren, die klinisch bedeutsam sind: Hepatitisviren A (HAV), B (HBV), C (HCV), D, (HDV) und E (HEV) (Abbildung 3). Es ist zu beachten, dass auch andere Viren wie das Epstein-Barr-Virus (EBV), das Gelbfieber und das Cytomegalovirus (CMV) Hepatitis verursachen können und unter Virusinfektionen des Kreislauf- und Lymphsystems behandelt werden.

Abbildung 3. Fünf Haupttypen von Viren verursachen Hepatitis. HAV ist ein unbehülltes ssRNA(+)-Virus und gehört zur Familie der Picornaviren (Baltimore-Gruppe IV). HBV ist ein umhülltes dsDNA-Virus, das sich mittels reverser Transkriptase repliziert und zur Familie der Hepadnaviren (Baltimore-Gruppe VII) gehört. HCV ist ein umhülltes ssRNA(+)-Virus und gehört zur Familie der Flaviviren (Baltimore-Gruppe IV). HDV ist ein umhülltes ssRNA(-)-Virus, das zirkulär ist (Baltimore-Gruppe V). Dieses Virus kann sich nur in Gegenwart von HBV vermehren. HEV ist ein unbehülltes ssRNA(+)-Virus und gehört zur Familie der Hepeviridae (Baltimore-Gruppe IV).

Obwohl sich die fünf Hepatitis-Viren unterscheiden, können sie einige ähnliche Anzeichen und Symptome verursachen, da sie alle eine Affinität zu Hepatozyten (Leberzellen) haben. HAV und HEV können durch Verschlucken übertragen werden, während HBV, HCV und HDV durch parenteralen Kontakt übertragen werden. Es ist möglich, dass Personen Langzeit- oder chronische Träger von Hepatitisviren werden.

Das Virus gelangt ins Blut (Virämie) und breitet sich in der Milz, den Nieren und der Leber aus. Während der Virusvermehrung infiziert das Virus die Hepatozyten. Die Entzündung wird dadurch verursacht, dass sich die Hepatozyten vermehren und weitere Hepatitis-Viren freisetzen. Zu den Anzeichen und Symptomen gehören Unwohlsein, Anorexie, Appetitlosigkeit, dunkler Urin, Schmerzen im rechten oberen Quadranten des Bauches, Erbrechen, Übelkeit, Durchfall, Gelenkschmerzen und grauer Stuhl. Wenn die Leber erkrankt oder geschädigt ist, kann sie das Hämoglobin nicht mehr wirksam abbauen, und es kann sich Bilirubin im Körper ansammeln, das Haut und Schleimhäute gelblich färbt, was als Gelbsucht bezeichnet wird (Abbildung 4). In schweren Fällen kann es zum Tod durch Lebernekrose kommen.

Abbildung 4. (a) Hepatitis ist eine Entzündung der Leber, die durch eine Vielzahl von Ursachen hervorgerufen werden kann. Sie kann Gelbsucht verursachen. (b) Die Gelbsucht ist durch eine Gelbfärbung der Haut, der Schleimhäute und der Lederhaut der Augen gekennzeichnet. (credit b left: Modifikation der Arbeit von James Heilman, MD; credit b right: Modifikation der Arbeit von „Sab3el3eish“/Wikimedia Commons)

Trotz vieler Ähnlichkeiten hat jedes der Hepatitisviren seine eigenen einzigartigen Merkmale. HAV wird in der Regel durch den fäkal-oralen Weg, engen persönlichen Kontakt oder den Kontakt mit kontaminiertem Wasser oder Lebensmitteln übertragen. Hepatitis A kann sich nach einer Inkubationszeit von 15 bis 50 Tagen entwickeln (der Durchschnitt liegt bei 30 Tagen). Sie verläuft in der Regel mild oder sogar asymptomatisch und ist in der Regel innerhalb von Wochen bis Monaten selbstlimitierend. Eine schwerere Form, die fulminante Hepatitis, tritt selten auf, hat aber eine hohe Sterblichkeitsrate von 70-80 %. Eine Impfung ist verfügbar und wird insbesondere für Kinder (im Alter von ein bis zwei Jahren), für Reisende in Länder mit erhöhtem Risiko, für Personen mit Lebererkrankungen und bestimmten anderen Erkrankungen sowie für Drogenkonsumenten empfohlen.

Obwohl HBV mit ähnlichen Anzeichen und Symptomen einhergeht, unterscheiden sich die Übertragung und die Folgen. Das Virus hat eine mittlere Inkubationszeit von 120 Tagen und wird im Allgemeinen durch den Kontakt mit infektiösem Blut oder Körperflüssigkeiten wie Sperma oder Speichel übertragen. Die Ansteckung kann durch Einstiche in die Haut, über die Plazenta oder durch Schleimhautkontakt erfolgen, wird aber nicht durch zufälligen Kontakt wie Umarmen, Händchenhalten, Niesen oder Husten und auch nicht durch Stillen oder Küssen übertragen. Das Risiko einer Ansteckung ist am größten für Personen, die intravenös Drogen nehmen oder sexuellen Kontakt mit einer infizierten Person haben. Mitarbeiter des Gesundheitswesens sind ebenfalls durch Nadelstiche und andere Verletzungen bei der Behandlung infizierter Patienten gefährdet. Die Infektion kann chronisch werden und zu Leberzirrhose oder Leberversagen führen. Sie wird auch mit Leberkrebs in Verbindung gebracht. Chronische Infektionen sind mit den höchsten Sterblichkeitsraten verbunden und treten häufiger bei Säuglingen auf. Etwa 90 % der infizierten Säuglinge werden zu chronischen Trägern, verglichen mit nur 6-10 % der infizierten Erwachsenen. Eine Impfung ist verfügbar und wird für Kinder im Rahmen des Standardimpfplans empfohlen (eine Dosis bei der Geburt und die zweite im Alter von 18 Monaten) sowie für Erwachsene mit erhöhtem Risiko (z. B. Personen mit bestimmten Krankheiten, intravenöse Drogenkonsumenten und Personen, die Sex mit mehreren Partnern haben). Einrichtungen des Gesundheitswesens sind verpflichtet, allen Arbeitnehmern, die beruflich mit Blut und/oder anderen infektiösen Materialien in Berührung kommen, den HBV-Impfstoff anzubieten.

HCV wird häufig nicht diagnostiziert und ist daher möglicherweise weiter verbreitet als dokumentiert. Es hat eine mittlere Inkubationszeit von 45 Tagen und wird durch Kontakt mit infiziertem Blut übertragen. Obwohl einige Fälle asymptomatisch sind und/oder spontan abklingen, werden 75 % bis 85 % der infizierten Personen zu chronischen Trägern. Fast alle Fälle sind auf eine parenterale Übertragung zurückzuführen, häufig im Zusammenhang mit intravenösem Drogenkonsum oder Transfusionen. Das Risiko ist am größten für Personen, die in der Vergangenheit oder gegenwärtig intravenös Drogen konsumieren oder die sexuellen Kontakt mit infizierten Personen hatten. Die Krankheit wird auch durch kontaminierte Blutprodukte verbreitet und kann sogar durch kontaminierte persönliche Produkte wie Zahnbürsten und Rasierapparate übertragen werden. In jüngster Zeit wurden neue Medikamente entwickelt, die sich bei der Behandlung von HCV als sehr wirksam erwiesen haben und auf den spezifischen Genotyp, der die Infektion verursacht, zugeschnitten sind.

HDV ist in den Vereinigten Staaten selten und tritt nur bei Personen auf, die bereits mit HBV infiziert sind, das es zur Replikation benötigt. Daher schützt eine Impfung gegen HBV auch vor einer HDV-Infektion. HDV wird durch Kontakt mit infiziertem Blut übertragen.

HEV-Infektionen sind in den Vereinigten Staaten ebenfalls selten, aber viele Personen haben einen positiven Antikörpertiter für HEV. Das Virus wird am häufigsten über den fäkal-oralen Weg durch Verunreinigung von Lebensmitteln und/oder Wasser oder durch Kontakt von Mensch zu Mensch verbreitet, je nach Genotyp des Virus, der je nach Ort variiert. Es gibt vier Genotypen, die sich in ihrer Übertragungsweise, Verbreitung und anderen Faktoren etwas unterscheiden (z. B. sind zwei zoonotisch und zwei nicht, und nur einer verursacht eine chronische Infektion). Die Genotypen drei und vier werden nur über Lebensmittel übertragen, während die Genotypen eins und zwei auch über Wasser und fäkal-orale Wege übertragen werden. Der Genotyp eins ist der einzige Typ, der von Mensch zu Mensch übertragen wird, und ist die häufigste Ursache für HEV-Ausbrüche. Der Verzehr von unzureichend gegartem Fleisch, insbesondere von Hirsch- oder Schweinefleisch, sowie von Schalentieren kann zu einer Infektion führen. Die Genotypen drei und vier sind Zoonosen, d. h. sie können durch den Verzehr von infizierten Tieren übertragen werden. Schwangere Frauen sind besonders gefährdet. Die Krankheit ist in der Regel innerhalb von zwei Wochen selbstlimitierend und scheint keine chronische Infektion zu verursachen.

Allgemeine Labortests für Hepatitis beginnen mit einer Blutuntersuchung zur Untersuchung der Leberfunktion (Tabelle 2). Wenn die Leber nicht normal funktioniert, enthält das Blut erhöhte Werte von alkalischer Phosphatase, Alanin-Aminotransferase (ALT), Aspartat-Aminotransferase (AST), direktem Bilirubin, Gesamtbilirubin, Serumalbumin, Serumgesamteiweiß und berechnetem Globulin, Albumin/Globulin (A/G)-Verhältnis. Einige dieser Werte sind in einem kompletten Stoffwechselpanel (CMP) enthalten, das einen ersten Hinweis auf ein mögliches Leberproblem geben und die Notwendigkeit umfassenderer Tests anzeigen kann. Ein serologisches Hepatitis-Virus-Testpanel kann zum Nachweis von Antikörpern gegen die Hepatitis-Viren A, B, C und manchmal auch D verwendet werden. Darüber hinaus sind weitere immunologische und genomische Tests verfügbar.

Spezifische Behandlungen, die über eine unterstützende Therapie, Ruhe und Flüssigkeitszufuhr hinausgehen, sind für Hepatitis-Virus-Infektionen oft nicht verfügbar, mit Ausnahme von HCV, das oft selbstlimitierend ist. Immunglobuline können nach einer möglichen Exposition prophylaktisch eingesetzt werden. Auch Medikamente werden eingesetzt, darunter Interferon alpha 2b und Virostatika (z. B. Lamivudin, Entecavir, Adefovir und Telbivudin) bei chronischen Infektionen. Hepatitis C kann mit Interferon (als Monotherapie oder in Kombination mit anderen Behandlungen), Proteasehemmern und anderen Virostatika (z. B. dem Polymerasehemmer Sofosbuvir) behandelt werden. Kombinationsbehandlungen werden häufig eingesetzt. Bei chronischen Fällen von HEV können antivirale und immunsuppressive Medikamente eingesetzt werden. In schweren Fällen kann eine Lebertransplantation erforderlich sein. Außerdem gibt es Impfstoffe, die eine Infektion mit HAV und HBV verhindern. Der HAV-Impfstoff schützt auch vor HEV. Der HBV-Impfstoff schützt auch gegen HDV. Gegen HCV gibt es keinen Impfstoff.