Pest: Symptome, Yersinia pestis-Reservoire

Yersinia pestis/Pest

Die Pest ist eine bakterielle Infektion, die durch Yersinia pestis (Y. pestis) verursacht wird und hauptsächlich Nagetiere befällt. Die Krankheit wird durch einen Flohbiss auf den Menschen übertragen. Das Einatmen infektiöser Tröpfchen und der Umgang mit infizierten Tieren oder Laborproben sind weitere Möglichkeiten der Übertragung. Es gibt 3 Formen der Pest: Beulenpest (die häufigste Form), septische Pest und Lungenpest. Die Beulenpest führt zu geschwollenen und empfindlichen Lymphknoten Lymphknoten Lymphsystem, den so genannten Bubos, in der Leistengegend. Die Lungenpest und die septische Pest können als Ersterkrankung auftreten, aber auch durch hämatogene Ausbreitung der Beulenpest verursacht werden. Die Diagnose umfasst Anamnese und Befund, Kultur, Polymerase-Kettenreaktion Polymerase-Kettenreaktion Polymerase-Kettenreaktion (PCR) (PCR) und Serologie. Die Sterblichkeitsrate ist hoch, weshalb eine rasche Diagnose und Behandlung mit Antibiotika erforderlich ist.

Redaktionelle Verantwortung: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Inhalt

Differentialdiagnosen

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Allgemeine Merkmale

Eigenschaften des Erregers Yersinia pestis

Struktur: Bazillen/ Stäbchen
Gram-Färbung: gramnegativ
Andere Färbungen:
- Färbungen wie Wright’s, Giemsa’s und Wayson’s
- Bipolare Färbung (hält die Färbung am Enden der Zellen zurück) oder “Sicherheitsnadel”-Form
Sporenbildung: nicht sporenbildend
Invasion und Replikation in Bezug auf die Wirtszelle(n): fakultativ intrazellulär
Sauerstoffbedarf: fakultative Anaerobier
Enzyme Enzyme Grundlagen der Enzyme/ biochemische Tests:
- Oxidase negativ
- Laktose negativ

Klinisch relevante Arten und Krankheiten

Assoziierte Arten: Enteropathogene Yersinien Yersinien Enterobacteriaceae: Yersinien/Yersiniose verursachen Yersiniose (gesondert behandelt).
Assoziierte Krankheit: Pest (“Schwarzer Tod”)
- Yersinia pestis (Y. pestis) verursacht vor allem Krankheiten bei Nagetieren; der Mensch ist in der Regel ein zufälliger Wirt.
- Formulare:
  - Beulenpest (am weitesten verbreitet)
  - Lungenpest
  - Septikämische Pest

Epidemiologie

Weltweite Fälle von Pest:

Die Mehrzahl der Fälle kommt aus Afrika.
Länder mit den häufigsten Fällen:
- Demokratische Republik Kongo
- Madagaskar
- Peru

Weltpestkarte 2009 — Weltkarte der Pestfälle, die der Weltgesundheitsorganisation (WHO) gemeldet wurden, 2000-2009
Bild: “World Plague Map – 2000 to 2009 – CDC” vom CDC. Lizenz: Public Domain.

Die Pest in den Vereinigten Staaten und Deutschland:

Standorte in den USA:
- “4 Corners” (der Überkreuzungspunkt von New Mexico, Arizona, Colorado und Utah)
- Westen: Kalifornien, südliches Oregon und westliches Nevada
Zeitraum mit den meisten Fällen: Mai bis Oktober (Menschen sind im Freien, und Nagetiere gibt es reichlich.)
Nach Deutschland wurden in den vergangenen Jahrzehnten keine Pestfälle importiert

Pathogenese

Reservoir und Infektionsweg

Pest: zoonotische Infektion
Reservoir: Nagetiere, Präriehunde
Infektionsweg:
- In Gebieten mit schlechten hygienischen Verhältnissen und Rattenplage wird die Infektion durch einen Flohbiss (der häufigste Infektionsweg) erworben.
- Umgang mit lebenden oder toten Säugetieren
- Post-mortem Untersuchung einer infizierten Leiche oder Behandlung einer Probe im Labor
- Das Einatmen infektiöser Tröpfchen (z. B. bei Bioterrorismus) kann Lungenpest verursachen.
Vektor: Xenopsylla cheopis (der orientalische Rattenfloh, der effizienteste Flohüberträger):
- Y. pestis vermehrt sich im Mitteldarm des Flohs, nachdem er eine Blutmahlzeit zu sich genommen hat.
- Yersinia Aggregate können den Flohdarm verstopfen.
- Der Floh regurgiert bei jedem Fressen die Bakterien in die Bisswunde zurück.
- In einigen Fällen werden die Bakterien direkt nach dem Verzehr eines infizierten Wirtes übertragen.

Ein mit *Y. pestis* infizierter Floh, dargestellt als dunkle Masse
Der Vorderdarm dieses Flohs ist durch einen Y. pestis Biofilm blockiert, was eine Voraussetzung für eine effiziente Übertragung ist.
Bild: “Flea infected with yersinia pestis” vom National Institute of Allergies and Infectious Diseases. Lizenz: Public Domain.

Ulceration of flea bite caused by yersinia pestis — Ein mit *Y. pestis* infizierter Floh, dargestellt als dunkle Masse
Der Vorderdarm dieses Flohs ist durch einen Y. pestis Biofilm blockiert, was eine Voraussetzung für eine effiziente Übertragung ist.
Bild: “Flea infected with yersinia pestis” vom National Institute of Allergies and Infectious Diseases. Lizenz: Public Domain.

Virulenzfaktoren

Lipopolysaccharid Endotoxin: führt zu systemischer Toxizität bei Bakteriämie
Sekretionssystem Typ III:
- Injiziert Yersinia Außenmembranproteine (Yops) in die Wirtszelle
- Yops löst zytotoxische Vorgänge aus und hemmt die Phagozytose sowie biochemische Vorgänge.
Insel mit hoher Pathogenität (HPI):
- Kodiert für ein eisenfressendes Siderophor, Yersiniabactin
- Yersiniabactin verleiht dem Bakterium die Fähigkeit, Eisenmoleküle aufzunehmen, die es für sein Wachstum und seine Ausbreitung benötigt.
Regulierung der Virulenz durch Temperatur und Kalzium Kalzium Elektrolyte:
- Die Expression von Yersinia Virulenzfaktoren wird durch Temperatur und freies Kalzium Kalzium Elektrolyte beeinflusst.
- Physiologisch gesehen unterscheidet sich die Temperatur des Säugetierwirts von der eines Insekts.
- Ebenso ist die Kalziumkonzentration in der intrazellulären Flüssigkeit anders als in der extrazellulären Flüssigkeit.
- Yersinia: ist in der Lage, die Virulenzfaktoren auf der Grundlage der oben genannten Maßnahmen anzupassen, wobei der Lebenszyklus in der Umwelt oder im Wirt fortgesetzt wird
Y. pestis:
- pPCP1 (oder pPst): Plasmid mit Genen für Enzyme Enzyme Grundlagen der Enzyme mit Protease-, Koagulase- und fibrinolytischer Aktivität
- pFra/pMT: kodiert für das Kapselprotein der Fraktion 1 (hat eine antiphagozytäre Funktion) und Phospholipase D (erleichtert das Überleben im Mitteldarm des Flohs)

Krankheitsverlauf

Beulenpest:

Wenn ein Floh einen Menschen beißt und die Wunde mit erbrochenem Blut verunreinigt, werden die Bakterien in das Gewebe übertragen.
Die Bakterien gelangen in das Lymphsystem Lymphsystem Lymphsystem der Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion.
Folgeerscheinungen der Infektion:
- Replikation von Yersinia → Lymphknotenschwellung → Blutung oder Nekrose → eitrige Lymphadenitis (Bubo)
- Lymphknoten Lymphknoten Lymphsystem in den Achselhöhlen und in der Leistengegend häufig betroffen
Die Lymphknoten Lymphknoten Lymphsystem werden überlastet und die Infektion gelangt in den Blutkreislauf.

Lungenpest:

Entsteht durch Einatmen hochansteckender infizierter Tröpfchen
Kann aus der hämatogenen Ausbreitung der Beulenpest resultieren
Schnell fortschreitende Lungenentzündung Lungenentzündung Pneumonie (Lungenentzündung) mit Bakterien in den Lufträumen (segmentale → lobäre → bilaterale Lungenbeteiligung)

Septikämische Pest:

Die Bakterien vermehren sich im Blutkreislauf und breiten sich in anderen Organen aus.
Die Übertragung in die Lunge Lunge Lunge: Anatomie führt zu einer sekundären Pestpneumonie. (Anfänglich sind die Bakterien im Interstitium stärker vertreten als in den Lufträumen.)
Es kann zu einer Infektion der Hirnhäute Hirnhäute Hirnhäute (Meningen) ( Meningitis Meningitis Meningitis) und des Magen-Darm-Trakts kommen.
Kann weiterführen zu:
- Bakterieller endotoxischer Schock Schock Schock: Überblick
- Disseminierte intravaskuläre Gerinnung (DIC): Gerinnungskaskade, Thrombose mit eventuellen Blutungen aufgrund der Verarmung an Gerinnungsfaktoren und Blutplättchen
- Ischämische Nekrose aufgrund schlechter Durchblutung
- Tod

Übertragung von Y. pestis — Die Übertragung von Yersinia pestis.
Bei direktem Kontakt mit Nagetieren oder Flohbissen tritt die Beulenpest auf, während die Übertragung über die Luft (von Mensch zu Mensch), entweder durch Husten oder Niesen, die Lungenpest hervorruft.
Bild von Lecturio.

Klinik

Beulenpest

Die Symptome treten innerhalb von 1 Woche nach der Inokulation auf:
- Kopfschmerzen, Unwohlsein, Myalgie
- Fieber Fieber Fieber, Schüttelfrost
- Schmerzhafte, geschwollene und teilweise eitrige Lymphknoten Lymphknoten Lymphsystem (Bubos)
- Leistenlymphknoten (am häufigsten) und axilläre Lymphknoten Lymphknoten Lymphsystem häufig betroffen
Ohne Behandlung führt die hämatogene Ausbreitung zu schweren Erkrankungen.

Pestbeulen — Beulenpest: geschwollene Leistenlymphknoten bei einer mit der Beulenpest infizierten Person
Bild: “Plague buboes” by the CDC Lizenz: Public Domain.

Lungenpest

Bei der primären Pestpneumonie treten die Symptome innerhalb von 2-3 Tagen nach der Exposition auf.
Die anfänglichen Anzeichen sind nicht von denen anderer Atemwegserkrankungen zu unterscheiden:
- Fieber Fieber Fieber
- Kopfschmerzen
- Schwäche
Nach 24 Stunden folgen Husten, Bluthusten und Kurzatmigkeit.

Septikämische Pest

Das anfängliche Erscheinungsbild bei einer Minderheit der Fälle: septischer Schock Schock Schock: Überblick ohne Lymphadenopathie Lymphadenopathie Lymphadenopathie/Bubo
Risikofaktoren für Septikämie (für alle Yersinia spp.):
- Diabetes Diabetes Diabetes Mellitus mellitus
- Eisenüberladung oder Hämochromatose
In anderen Organen kommt es zu Blutungen, wobei das Gewebegefäßsystem durch Thromben verschlossen wird:
- Purpurne Läsionen
- Hämoptyse Hämoptyse Hämoptyse/Hämatemesis
- Gangrän in Ohren, Fingern und Zehen
Schwer zu diagnostizieren, insbesondere bei sporadischem Auftreten ohne Bubo

Septicemic plague — Septikämische Pest: Infektion mit *Y. pestis*, die zu nekrotischen Veränderungen am rechten Fuß führt
Bild: “PlagueTypes” von der CDC. Lizenz: Public Domain.

Gangrene of the fingers — Septikämische Pest: Infektion mit *Y. pestis*, die zu nekrotischen Veränderungen am rechten Fuß führt
Bild: “PlagueTypes” von der CDC. Lizenz: Public Domain.

Diagnose

Diagnoseinstrumente

Anamnese und Befunde:
- Reisen in endemische Gebiete
- Kontakt mit Tieren
- Berufliche Exposition
- Suggestive Symptome und Untersuchung
Abstrich und Kultur:
- Exemplare:
  - Bubos: Nadelaspiration des/der betroffenen Lymphknotens/ Lymphknoten Lymphknoten Lymphsystem
  - Lunge Lunge Lunge: Anatomie: Sputum, bronchiales/tracheales Aspirat
  - Blut
  - Zerebrospinalflüssigkeit
- Bipolare Färbung (“Sicherheitsnadel” Form) in Wright-, Giemsa- oder Wayson-Färbung
- Fluoreszierende Antikörperfärbungen, die auf das kapsuläre F1-Antigen abzielen
- Proben, die in Blutagar, MacConkey-Agarplatten und Hirn-Herz Infusionsbouillon kultiviert wurden
- Yersinia spezifischer Nährboden: Cefsulodin-, Irgasan- und Novobiocin-Agar (CIN)
Serologie: Ein Titer von > 1:16 deutet auf die Pest hin.
Spezifische Polymerase-Kettenreaktion Polymerase-Kettenreaktion Polymerase-Kettenreaktion (PCR) (PCR)

Yersinia pestis fluoreszierend — *Yersinia pestis*: unter dem Mikroskop, gefärbt mit Fluoreszenzfarbstoff
Bild: “ Yersinia pestis fluorescent” vom CDC/Courtesy of Larry Stauffer, Oregon State Public Health Laboratory. Lizenz: Public Domain.

Zusätzliche Tests

Laboruntersuchungen:
- Komplettes Blutbild: kann Leukozytose mit Linksverschiebung zeigen; bei einigen kann eine Leukopenie auftreten; Thrombozytopenie Thrombozytopenie Thrombozytopenie bei DIC
- Metabolisches Panel: Bei Multiorganbeteiligung können Nieren- und Leberfunktionsanomalien auftreten.
- Erhöhte Fibrinabbauprodukte und verlängerte Prothrombinzeiten bei Septikämie
Bildgebende Untersuchungen: Röntgenaufnahme des Brustkorbs bei Lungenpest

Röntgenaufnahme der Lungenpest — Ein Patient mit Lungenpest
Eine Röntgenaufnahme des Brustkorbs zeigt vergrößerte pulmonale Markierungen mit dicker interlobarer Pleura bei einem Patienten, der sich mit Fieber, Husten und Dyspnoe nach Kontakt mit einem Hütehund vorstellte.
Bild: “PMC4759734_12879_2016_1403_Fig2_HTML” von Li YF, Li DB, Shao HS, Li HJ, Han YD. Lizenz: CC BY 4.0.

Therapie

Behandlung

Hohe Sterblichkeitsrate bei Verzögerung der Behandlung oder ohne Behandlung
Antibiotika: Aminoglykoside Aminoglykoside Aminoglykoside (Gentamicin)
Alternativen:
- Doxycyclin/Tetracyclin
- Streptomycin (ototoxisch und nephrotoxisch; nicht allgemein verfügbar)
- Levofloxacin, Moxifloxacin, Ciprofloxacin
- Chloramphenicol Chloramphenicol Chloramphenicol
Tröpfchenisolierung der infizierten Patient*innen (bis zum Ausschluss einer Lungenentzündung Lungenentzündung Pneumonie (Lungenentzündung) oder > 48 Stunden Behandlung)
Postexpositionsprophylaxe:
- Pestexposition: enger Kontakt mit Patient*innen, der an Lungenpest erkrankt ist, oder direkter Kontakt mit infiziertem Gewebe/Flüssigkeit
- Geben Sie Doxycyclin oder Levofloxacin.
- Für schwangere Frauen und Kinder: Trimethoprim Trimethoprim Sulfonamide und Trimethoprim Sulfamethoxazol verabreichen.

Prävention

Impfstoff:
- Nicht verfügbar in Deutschland und den Vereinigten Staaten
- Verwendung bei Militärpersonal, das in endemischen Gebieten eingesetzt wird
Verwendung geeigneter persönlicher Schutzausrüstungen in risikoreichen Berufen
Hygienemaßnahmen und Nagetierbekämpfung
Bei Aktivitäten im Freien: Verwendung von Insektenschutzmitteln, Insektiziden und Schutzkleidung

Differentialdiagnosen

Milzbrand Milzbrand Milzbrand (Anthrax): eine durch Bacillus Bacillus Bacillus anthracis verursachte Infektion. Kutaner Milzbrand Milzbrand Milzbrand (Anthrax) äußert sich durch kleine Blasen, die zu Geschwüren mit schwarzem Schorf werden. Bei Inhalationsmilzbrand treten Brustschmerzen Brustschmerzen Brustschmerzen und Dyspnoe Dyspnoe Dyspnoe (Atemnot/Luftnot) auf. Bei Magen-Darm Milzbrand Milzbrand Milzbrand (Anthrax) werden blutiger Durchfall Durchfall Durchfall (Diarrhö), Bauchschmerzen und Erbrechen Erbrechen Erbrechen im Kindesalter beobachtet. Anamnese, PCR und Kultur helfen bei der Diagnose. Bei systemischem Milzbrand Milzbrand Milzbrand (Anthrax) werden eine antimikrobielle Behandlung und Antitoxin verabreicht.
Katzenkratzkrankheit: eine durch Bartonella Bartonella Bartonella henselae, einen gramnegativen Bazillus, verursachte Infektion. Patienten zeigen sich in der Regel mit Fieber Fieber Fieber, Gewichtsverlust und schmerzhafter Lymphadenopathie Lymphadenopathie Lymphadenopathie, nachdem sie von einer Katze gebissen oder gekratzt wurden. Es wird eine symptomatische Behandlung empfohlen, wobei bei schwerer Erkrankung Azithromycin verabreicht wird.
Tularämie: eine seltene, durch Francisella tularensis verursachte Infektion, die durch Kontakt mit tierischem Gewebe, durch Zecken oder Stechfliegen erworben wird. Die Infektion manifestiert sich als Papel, gefolgt von Fieber Fieber Fieber, Kopfschmerzen und eitriger Lymphadenopathie Lymphadenopathie Lymphadenopathie. Bei der Tularämie können mehrere Organe betroffen sein. Die Diagnose erfolgt durch die Kultur von Blut und infiziertem Gewebe. Die Behandlung erfolgt mit Antibiotika.
Lungenentzündung Lungenentzündung Pneumonie (Lungenentzündung): eine Infektion des Lungenparenchyms, die in der Regel durch Bakterien (am häufigsten: Streptococcus pneumoniae) oder Viren verursacht wird. In 80 % der Fälle handelt es sich um eine gemeinschaftlich erworbene Lungenentzündung Lungenentzündung Pneumonie (Lungenentzündung) (CAP). Die Diagnose basiert auf dem klinischen Bild von Fieber Fieber Fieber, Husten, Dyspnoe Dyspnoe Dyspnoe (Atemnot/Luftnot), Rasselgeräuschen und einer Konsolidierung im Röntgenbild der Brust. Atypische Lungenentzündungen können mit milderen Symptomen und weniger auffälliger Bildgebung auftreten.

Quellen

Prentice, M.B. (2018). Plague and other yersinia infections. In Jameson J, et al. (Ed.) Harrison’s Principles of Internal Medicine, 20th ed. McGraw-Hill.
Stout, J., Sexton, D., & Bloom, A. (2020). Clinical manifestations, diagnosis, and treatment of plague (Yersinia pestis infection). UpToDate. https://www.uptodate.com/contents/clinical-manifestations-diagnosis-and-treatment-of-plague-yersinia-pestis-infection (Zugriff am 5. Januar 2021).
Stout, J., Sexton, D., & Bloom, A. (2020). Epidemiology, microbiology and pathogenesis of plague (Yersinia pestis infection). UpToDate. https://www.uptodate.com/contents/epidemiology-microbiology-and-pathogenesis-of-plague-yersinia-pestis-infection (Zugriff am 5. Januar 2021).