Bacillus anthracis oder Anthrax
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Milzbrand
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Reich Bacteria
Stamm Firmicutes
Klasse Bacilli 
Familie Bacillaceae 
Vorkommen Erdboden
Habitus Gram-positives, bekapseltes, sporenbildendes Stäbchen
Besonderheiten Sowohl bei einigen Regierungen als auch bei terroristischen Vereinigungen beliebter Biokampfstoff.
Meldepflicht Nach Infektionsschutzgesetz (IfSG) § 6,7ist Verdacht, direkter & indirekter Nachweis, Erkrankung und Tod an/durch Milzbrand namentlich meldepflichtig

 

Überblick
Gram-positives Stäbchen, bildet auch Ketten von Stäbchen (bambusartig), Sporenbildner, aerob aber obligat anaerob, mit Gattungen Bacillus und Clostridium bildet es die Bacillaceae, 1 μm breite und 2−4 μm lang, schon 1850 isoliert (Rayer), 1876-82 stellte Robert Koch durch Tierversuche mit Anthrax seine berühmten Postulate zur Infektion auf.
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Einleitung

Bacillus anthracis oder auch kurz Anthrax genannt ist der Erreger des Milzbrandes, der häufig zu verherenden Tierseuchen führt. Der natürliche Lebensraum ist der Erdboden, was seine obligat aerobe Lebensweise erklärt.
Dabei werden die äußerst resistenten Sporen über die pflanzliche Nahrung von Säugetieren (Mammalia) aufgenommen und schließlich in den Darm, auf die Haut oder in die Lunge aufgenommen. Die Sporen von B. anthracis können nun in der Wolle und den Haaren von Schafen, Kühen und Schweinen hängen bleiben und dort lebenslang auf günstigere Bedingungen warten.
Dabei kann es natürlich sehr leicht zur Übertragung auf den Menschen kommen, was zu einer weiteren Verbreitung führen würde (Zoonose = Tierseuche auf den Mensch übertragen). So kommt es in Süd- und Mittelamerika des öfteren zu großen Epidemien und zu einer erheblichen Schädigung des Nutztierbestandes.

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Infektion

Wie schon oben erwähnt kann B. anthracis durch verschiedene Punkte den Körper infiltrieren. Dabei unterscheidet man den Haut- (über kleine Hautverletzungen), den Darm- (durch Verschlucken) und den sehr gefährlichen Lungenanthrax (durch Einatmen). Man beachte, dass selbst Kontakt mit dem Leder, dem Fleisch, der Milch oder den Exkrementen der infizierten Tiere häufig zu Infektionen mit Anthrax führt und man in Risikogebieten auf entsprechende Souvenirs verzichten sollte.
Gelangt das Bacillus erst einmal über die Haut in den Körper, so kommt es binnen drei Tagen zu einem lokalen Karbunkel (Ansammlung eitriger, knotiger Infektionsherde). Im Anschluss kommt es blitzartig (foudroyant) zu einer Infektion des gesamten Körpers (Septikämie).
Werden die Sporen über verseuchte Tierprodukte verzehrt, so kommt es zu blutigem Diarrhöe und häufigem Erbrechen. Wieder kommt es binnen wenigen Tagen zu eine Septikämie, die wiederum sehr schnell zum Tod führen
kann. Werden Sporen durch sporenbelasteten Staub inhaliert, so entsteht der sehr schwer zu diagnostizierende Lungenmilzbrand (Lungenentzündung, blutiger Husten), der über Sepsis sehr schnell zum Tod führen kann (Letalquote: 80-100 Prozent).

  • Hautmilzbrand: schwarze Flecken, Karbunkel (hier gibt es ein Foto)
    • leichte Diagnose, Behandlung mit Antibotika, z.B. Penicillin G
  • Lungen- und Darmmilzbrand: unspezifische Symptome (Durchfall, leichtes Fieber)
    • plötzlicher Ausbruch Behandlund dann meistens schon zu spät
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Phatogenität

Poly-D-glutamyl-Kapsel
Alle virulenten Stämme von B. anthracis bilden diesen Kapsel aus Poly-D-Glutamyl. Der Unterschied liegt in der Ausbildung einer rauhen (rough, R) und einer glatten (smooth, S) Form. Stämme ohne die Kapsel können durch Transduktion des 60 megaDalton Plasmids (pX02) die Fähigkeit zur Ausbildung erhalten.
Die Kapsel schützt das Bacterium gegen Antikörper, Phagocytose oder andere Abwehrmechanismen. Es spielt also nur eine Rolle während des Eintritts und der Vermehrung, nicht aber in der eigentlichen toxisch-terminalen Phase.

Anthrax Toxin
Das Bacterienlasmid pX01 (110 megaDalton) als temperaturabhängiges Plasmid, beinhaltet die Information für drei temperatur-sensitive Komponenten, jedes ca. 80 kiloDalton groß.

  • edema factor (EF), Ödem Faktor
  • protective antigen (PA)
  • lethal factor (LF)

Jeder Faktor für sich allein hat keinen nennnenswerten biologischen Effekt im Organismus, aber aus der Kombinaton der Faktoren untereinander ergeben sich folgende Zustände:

Faktoren Effekt
PA und LF letale Aktivität
EF und PA Ödembildend
EF und LF inaktiv
PA, LF und EF Ödembildung, Nekrose (Zellsterben), Tod

Man kann also leicht erkennen, dass PA als Bindungsgfragment (B, binding fragment) für LF oder EF dringend notwendig ist. Diese stellen als A-Fragmente (active) die eigentlichen Toxine dar.

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Endosporen
Sporen sind Dauerformen eines Bacteriums, welche auf als Reaktion auf ungünstige Lebensbedingungen gebildet werden. Endosporen sind dabei ein spezieller Fall, da sie im Innern des Organismus gebildet werden. Dabei können die Sporen terminal, zentral oder lateral gebildet werden und lokal das Bacterium stark auftreiben (siehe Grafik). Die Sporenbildung kann aber nicht als Vermehrungsform angesehen werden, da der Mutterorganismus meist nach der Freisetzung zu Grunde geht.
Die Spore wird umgeben vom Exosporium, Sporenmantel und weiteren Schichten. Die starke Dehydration des Cytoplasmas zum Cortex gewährleistet einen sehr wirkungsvollen Schutz. So kann die Spore bei hohen Temperaturen, extremen Salz- oder pH-Werten und gar bei Gegenwart von Strahlung über lange Zeiträume, bis z.T. Millionen Jahre (isoliert aus dem Darm von einer in Berstein eingeschlossenen Biene) keimbar bleiben.
Picture courtesy of Adrian Holovaty - Thank you! Click to enlarge.
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Quellen
http://www.infektionsnetz.at/view.php?name=BakterienBacillusAnthracis
http://de.wikipedia.org/wiki/Septik
http://de.wikipedia.org/wiki/Endospore
Fotos

Titel: Wikipedia
Skizze: Adrian Holovaty

 

Frank Roloff, März 2006


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Konzept und technische Umsetzung:
Bilddarstellung: Lightbox 2.X by Lokesh Dhakar