Legionella: Klassifikation & Therapie

Legionella/Legionellose

Legionella sind fakultativ intrazelluläre, gramnegative Stäbchen. Sie sind Umweltkeime, die in natürlichen oder künstlich-angelegten Wasserreservoirs vorkommen. Die Übertragung erfolgt in erster Linie durch Inhalation von aerosolisierten Wassertröpfchen. Legionella pneumophila (L. pneumophila) ist für die Mehrzahl der Infektionen beim Menschen verantwortlich. Zu den klinischen Manifestationen gehören die Legionärskrankheit, atypische Pneumonie Pneumonie Pneumonie (Lungenentzündung) und das Pontiac-Fieber. Die Diagnose kann mittels Urin-Antigen-Test, Kultur und/oder Polymerase-Kettenreaktion Polymerase-Kettenreaktion Polymerase-Kettenreaktion (PCR) (PCR) gestellt werden. Eine antibiotische Therapie erfolgt mit Fluorchinolonen oder Makroliden.

Redaktionelle Verantwortung: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

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Klassifikation

Flussdiagramm zur Klassifizierung gramnegativer Bakterien — Gramnegative Bakterien:
Die meisten Bakterien können nach einem Laborverfahren namens Gram-Färbung klassifiziert werden.
Bakterien mit Zellwänden, die eine dünne Peptidoglykanschicht aufweisen, werden durch die Kristallviolettfärbung, die bei der Gram-Färbung verwendet wird, nicht eingefärbt. Diese Bakterien binden jedoch die Safranin-Gegenfärbung und erscheinen daher auf der Färbung rosa-rot, wodurch sie als gramnegativ eingestuft werden können. Diese Bakterien lassen sich nach ihrer Morphologie und ihrer Fähigkeit, in Gegenwart von Sauerstoff zu wachsen, weiter unterteilen. Die Bakterien können genauer identifiziert werden, indem man sie auf speziellen Nährböden züchtet, wo ihre Enzyme identifiziert und ihre Fähigkeit, Laktose zu vergären, getestet werden kann.
* Färbt schlecht auf Gram-Färbung
**Pleomorphe Stäbchen/kokkoide Stäbchen
*** Erfordert besondere Transportmittel
Bild von Lecturio.

Allgemeine Merkmale

Legionella

Allgemeine Merkmale:
- Struktur: dünne, pleomorphe Stäbchen
- Gram-Färbung: gramnegativ (geringe Gram-Färbung)
- Andere Färbung(en): in der Regel Silberfärbung
- Sauerstoffbedarf: aerob
- Invasion und Replikation in Bezug auf die Wirtszelle(n): fakultativ intrazellulär
- Enzym(e):
  - Katalase-positiv
  - Oxidase-positiv(Legionella pneumophila (L. pneumophila))
Kulturmedium: gepufferter Holzkohle-Hefeextrakt (BCYE) mit Eisen- und Cysteinzusatz
Legionellose (durch Legionella verursachte Erkrankung):
- Legionärskrankheit: atypische Pneumonie Pneumonie Pneumonie (Lungenentzündung)
- Pontiac-Fieber: Fieber Fieber Fieber und Myalgien

Klinisch relevante Arten

L. pneumophila (verursacht 80–90 % der menschlichen Infektionen)
L. micdadei (Erreger der Pittsburgh-Pneumonie)
L. anisa
L. feeleii
L. longbeachae

Legionellen Silberfleck — Silberfärbung von *L. pneumophila*
Bild: “Legionella Silver Stain” von William Cherry. Lizenz: Public Domain.

Pathogenese

Epidemiologie

Meldeinzidenz in Deutschland (2018): 1,7 Erkrankungen/100.000 Einwohner*innen
Häufiger und schwerer bei älteren Erwachsenen

Reservoir

Natürlicher Lebensraum:
- Oberflächengewässer, Grundwasser
- Feuchte Biotope
In vom Menschen angelegten Wasserreservoirs:
- Warmwasserspeicher
- Zahnärztliche Ausrüstung
- Trinkwassersysteme
- Kühltürme
- Pools/Whirlpools
Vorkommen im Wasser in Biofilmen oder als intrazelluläre Parasiten in Protozoen
Wachstumsförderung durch Wärme (25–42 °C)

Infektionsweg

Inhalation von aerosolierten Wassertröpfchen (primärer Infektionsweg)
Aspiration
Keine Mensch-zu-Mensch-Übertragung

Virulenzfaktoren

Hauptmerkmal der Pathogenität: Fähigkeit zur intrazellulären Vermehrung
Adhärenz und Phagozytose von Legionella:
- Anheftung der Bakterien an Wirtszelle (Alveolarmakrophagen und Monozyten Monozyten Zellen des angeborenen Immunsystems) mittels:
  - Pili
  - Lipopolysaccharide
  - Äußere Membranproteine
- Phagozytose wird erleichtert durch:
  - Humane Komplementkomponente C3
  - „Macrophage-Infectivity-Potentiator-“ (Mip-) Protein
Überleben und Vermehrung von Legionella durch Bildung von Legionellen-enthaltenden Vakuolen (LCV), ermöglicht durch:
- Defektes Organellen-Trafficking/Intrazelluläre Multiplikation (Dot/Icm) Typ-IV-Sekretionssystem (T4SS):
  - Rekrutierung des endoplasmatischen Retikulums in die bakterielle Vakuole
  - Verlagerung von Effektorproteinen zur Vermeidung der phagolysosomalen Fusion
- Typ-II-Sekretionssystem (T2SS):
  - Abschwächung der Zytokinreaktion infizierter Zellen
  - Freisetzung von degradierenden Enzymen und Toxine

Krankheitsverlauf

Vermehrung der Bakterien in den Vakuolen und Ausscheidung von Siderophoren → Aufnahme von Eisen Eisen Spurenelemente (für Legionellen-Wachstum notwendig)
Ausbildung von Flagellen → Trigger der Caspase-1 → Apoptose
Zerstörung der Zelle → Freisetzung der Bakterien → Infektion anderer Zellen

Pathogenese der Legionelleninfektion — Pathogenese der Legionellen-Infektion
Die Bakterien werden durch C3b (ein Spaltprodukt aus C3) opsonisiert und in die Makrophagen aufgenommen. Einmal im Phagosom angekommen, hemmen die Legionellen die phagolysosomale Fusion, was das Wachstum der Bakterien ermöglicht, die degradierende Enzyme und Toxine produzieren und schließlich zur Apoptose der infizierten Zelle führen. Die zerstörte Zelle setzt die Bakterien frei, wodurch die Infektion auf andere Zellen übergreift.
Bild von Lecturio.

Risikofaktoren des Wirtes

Alter > 50 Jahre
Schwächung des Immunsystems:
- Diabetes Diabetes Diabetes Mellitus
- Erworbenes Immunschwächesyndrom ( AIDS AIDS HIV-Infektion und AIDS)
- Hämatologische Malignome
- Organ-Transplantierte
- Behandlung mit Immunsuppressiva Immunsuppressiva Immunsuppressiva
Chronische Lungenerkrankung
Nierenerkrankung im Endstadium
Rauchen (Beeinträchtigung der mukoziliären Clearance)
Alkoholkonsum

Klinik

Die Infektion mit Legionella wird als Legionellose bezeichnet.

Pontiac-Fieber

Sehr häufig
Selbstlimitierend, grippeähnlich
Keine Antibiotika-Therapie erforderlich
Wird oft nicht diagnostiziert

Legionärskrankheit

Atypische Pneumonie Pneumonie Pneumonie (Lungenentzündung):
- Husten, Fieber Fieber Fieber, Dyspnoe Dyspnoe Dyspnoe (Atemnot/Luftnot)
- Gastrointestinale Symptome: Diarrhoe, Erbrechen Erbrechen Erbrechen im Kindesalter
- Neurologische Symptome: Kopfschmerzen und Verwirrung
Assoziiert mit Hyponatriämie Hyponatriämie Hyponatriämie
Gehäuftes Auftreten:
- Reisen: Kreuzfahrtschiffe, Resorts, Hotels
- Gesundheitseinrichtungen: Krankenhäuser, Pflegeheime/Langzeitpflegeeinrichtungen
Sporadische Infektion (selten auch epidemische Ausbrüche)

Tabelle: Vergleich der klinischen Erscheinungsformen einer *Legionelleninfektion*
	Pontiac-Fieber	Legionärskrankheit
Infektionsrate	> 90%	< 5%
Zeitpunkt des Auftretens	Das ganze Jahr über	Sporadische Fälle oder Ausbrüche im Spätsommer und Frühherbst
Inkubationszeit	1-2 Tage	2-10 Tage
Manifestation	Leichte, grippeähnliche Erkrankung (Kopfschmerzen, Fieber Fieber Fieber, Schüttelfrost, Muskelschmerzen) Keine Pneumonie Pneumonie Pneumonie (Lungenentzündung)	Einseitige Lobärpneumonie oder atypische Pneumonie Pneumonie Pneumonie (Lungenentzündung) ( Fieber Fieber Fieber, Schüttelfrost, Dyspnoe Dyspnoe Dyspnoe (Atemnot/Luftnot), trockener oder produktiver Husten) GI: Übelkeit, Erbrechen Erbrechen Erbrechen im Kindesalter, Diarrhoe (50%) ZNS: Verwirrung, Stupor, Ataxie Ataxie Ataxie-Teleangiektasien (50%) Kardial: relative Bradykardie Bradykardie Bradyarrhythmien (selten)
Verlauf	Selbstlimitierend	Erfordert Antibiotikatherapie Nicht-Ansprechen auf eine Betalaktam-Monotherapie
Sterblichkeitsrate	< 1 %	15–20 % (unbehandelt)

GI: gastrointestinal
ZNS: Zentrales Nervensystem

Diagnostik

Körperliche Untersuchung

Unilaterale Lobärpneumonie:
- Rasselgeräusche, verminderte Atemgeräusche, verstärkte Bronchophonie bei der Auskultation
- Taktiler Stimmfremitus bei Palpation
- Dumpfer Klopfschall (lokale Konsolidierung)
Atypische Pneumonie Pneumonie Pneumonie (Lungenentzündung): beidseitige Rasselgeräusche oder unauffälliger Befund

Diagnostische Tests

Urin-Antigen-Test: Schnelltestmethode (nur Nachweis von L. pneumophila Serogruppe 1)
Polymerase-Kettenreaktion Polymerase-Kettenreaktion Polymerase-Kettenreaktion (PCR) (PCR) (z. B. Sputum oder bronchoalveoläre Lavage)
Kultur:
- BCYE-Medium mit Eisen Eisen Spurenelemente und Cystein Cystein Synthese nicht-essenzieller Aminosäuren
- Langsames Wachstum; sichtbare Kolonien in der Regel erst nach 3 Tagen Inkubation
- Probenmaterialien:
  - Sekret der unteren Atemwege
  - Lungengewebe
  - Pleuraflüssigkeit
Abstriche der klinischen Probe(n):
- Organismus nicht gut in einer Gram-Färbung nachweisbar
- Silberfärbung (Warthin-Starry und Dieterle)
- Färbung mit direkt fluoreszierenden Antikörpern (DFA) (schnell, aber weniger empfindlich als eine Kultur)

Legionella Pneumophila Immunfluoreszenz-Färbung — *Legionella pneumophila*: direkte Immunfluoreszenzfärbung mit fluoreszenzmarkierten Antikörpern
Bild: “Legionella Pneumophila IF” von CDC-PHIL. Lizenz: Public Domain.

Labordiagnostik

Hyponatriämie Hyponatriämie Hyponatriämie (selten bei anderen Arten von Pneumonie Pneumonie Pneumonie (Lungenentzündung))
Leukozytose
↑ Blutsenkungsgeschwindigkeit (BSG)
↑ C-reaktives Protein (CRP)
↑ Procalcitonin (nicht bei atypischer Lungenentzündung Lungenentzündung Pneumonie (Lungenentzündung))

Bildgebung des Thorax

Röntgen-Thorax- und CT-Thorax-Aufnahme
Hinweise auf atypische Pneumonie Pneumonie Pneumonie (Lungenentzündung): diffuse netzartige Trübung mit fehlender oder minimaler Konsolidierung
Einseitige Infiltrate und Pleuraerguss Pleuraerguss Pleuraerguss möglich

Chest X-ray — Röntgenaufnahme des Thorax eines Patienten mit *L. anisa-*Pneumonie: Das Bild zeigt Infiltrate an der rechten Lungenbasis (Pfeil).
Bild: “PMC4956277_pone.0159726.g002” von Vaccaro L, Izquierdo F, Magnet A, Hurtado C, Salinas MA, Gomes TS, Angulo S, Salso S, Pelaez J, Tejeda MI, Alhambra A, Gómez C, Enríquez A, Estirado E, Fenoy S, & Del Aguila C. Lizenz: CC BY 4.0.

Severe Pneumonia Caused by Legionella pneumophila Serogroup 11, Italy — Röntgenaufnahme des Thorax eines Patienten mit *L. anisa-*Pneumonie: Das Bild zeigt Infiltrate an der rechten Lungenbasis (Pfeil).
Bild: “PMC4956277_pone.0159726.g002” von Vaccaro L, Izquierdo F, Magnet A, Hurtado C, Salinas MA, Gomes TS, Angulo S, Salso S, Pelaez J, Tejeda MI, Alhambra A, Gómez C, Enríquez A, Estirado E, Fenoy S, & Del Aguila C. Lizenz: CC BY 4.0.

Therapie

Gezielte antibiotische Therapie der Legionärskrankheit:
- Fluorchinolone Fluorchinolone Fluorchinolone: Levofloxacin, Moxifloxacin
- Alternative: Azithromycin, Clarithromycin
Betalaktam-Antibiotika ohne ausreichende Wirkung gegen intrazelluläre Erreger
Meldepflicht

Differentialdiagnosen

Atypische Pneumonie Pneumonie Pneumonie (Lungenentzündung) (anderer Ätiologie): Lungeninfektion, die typischerweise bei älteren oder immungeschwächten Patienten mit Dyspnoe Dyspnoe Dyspnoe (Atemnot/Luftnot), unproduktivem trockenem Husten und extrapulmonalen Symptomen auftritt. Andere Erreger sind: Mycoplasma pneumoniae und Chlamydophila pneumoniae.
Influenza Influenza Influenzaviren/Influenza: eine hochansteckende Virusinfektion, die durch Ribonukleinsäure Ribonukleinsäure Die Ribonukleinsäure – Aufbau, Struktur und verschiedene Arten von RNA ( RNA RNA Die Ribonukleinsäure – Aufbau, Struktur und verschiedene Arten von RNA)-Viren verursacht wird. Die Influenza Influenza Influenzaviren/Influenza äußert sich durch plötzlich auftretendes, hohes Fieber Fieber Fieber, Kopfschmerzen, Rhinorrhoe, unproduktiven Husten, Unwohlsein und Myalgie. Influenza-Schnelltests detektieren virale Antigene.
Akutes Atemnotsyndrom: eine schwere Entzündungsreaktion, die durch ein nicht kardiogenes Lungenödem Lungenödem Atemwegsobstruktion gekennzeichnet ist. Der Zustand ist auf eine Verletzung der Alveolar-Kapillarmembran zurückzuführen, wodurch es zu einer Überflutung der Lunge Lunge Lunge: Anatomie mit Flüssigkeit kommt. Zu den zahlreichen möglichen Ursachen gehören Trauma, Sepsis Sepsis Sepsis und septischer Schock, Pneumonitis, Lungeninfarkt und transfusionsbedingte akute Verletzungen.
Bronchitis: eine Infektion der unteren Atemwege mit Entzündung Entzündung Entzündung der Bronchien. Die Bronchitis wird am häufigsten durch eine Virusinfektion verursacht und äußert sich mit einem selbstlimitierenden Husten.
Herzinsuffizienz: eine Erkrankung, bei dem das Herz nicht mehr in der Lage ist, genügend Blut zu pumpen, um den Stoffwechselbedarf des Körpers zu decken. Bei Herzinsuffizienz kann ein Lungenödem Lungenödem Atemwegsobstruktion auftreten, das zu Dyspnoe Dyspnoe Dyspnoe (Atemnot/Luftnot) und Husten führt.

Quellen

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Suerbaum S, Burchard G-D, Kaufmann S H E, Schulz T et al.: Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie. 9. Auflage. Springer Verlag; 2020. doi:10.1007/978-3-662-61385-6
Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften (AWMF) – Ständige Kommission Leitlinien. Leitlinie „Behandlung von erwachsenen Patienten mit ambulant erworbener Pneumonie“. AWMF-Registriernummer 020-020. https://www.awmf.org/uploads/tx_szleitlinien/020-020l_S3_Behandlung-von-erwachsenen-Patienten-mit-ambulant-erworbener-Pneumonie__2021-05.pdf (Zugriff am 30.09.2022)