Österreichisches Referenzzentrum für EHEC. Jahresbericht für das Jahr 2009

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1 Österreichisches Referenzzentrum für am Department für Hygiene, Mikrobiologie und Sozialmedizin (Vorstand: o. Univ.-Prof. Dr. M. P. Dierich) Medizinische Universität Innsbruck Schöpfstrasse, A-020 Innsbruck, Österreich Tel: , Fax: Leiter: A.o.Univ.-Prof. DDr. R. Würzner Stellv. Leiter: Dr. med. Dorothea Orth Forschungs-Ass.: Dr. rer. nat. Katharina Grif Jahresbericht für das Jahr 2009 Zusammenfassung Im Jahr 2009 wurden am Österreichischen Referenzzentrum für enterohämorrhagische Escherichia coli () insgesamt 528 Proben untersucht. Dabei wurden 8 humane Isolate (aus 8 (aus zwei Proben je zwei Isolate = 8 Isolate) humanen Proben) verifiziert, darunter 29 humane (shigatoxinbildende E. coli ohne eae-gen) und 57 humane. Sieben - Erkrankungen wurden zusätzlich nur serologisch identifiziert. Das Verhältnis von humanen O57 (2 Isolate und 7 serologisch nachgewiesene Fälle) zu non-o57 Isolaten war ähnlich wie im Vorjahr. Unter den 9 am Referenzzentrum diagnostizierten humanen und -Fällen (8 kulturell + 7 serologisch) im Jahr 2009 trat in Fällen ein hämolytischurämisches Syndrom (HUS) als postinfektiöse Komplikation auf (9 durch O57). Für das Kindesalter errechnet sich in Österreich im Jahr 2009 (0 Kinder) eine Inzidenz von 0,7 HUS- Fällen durch / per Kinder im Alter von 0- Jahren. Die Zahl der /-Fälle in den verschiedenen Bundesländern variierte beträchtlich, Tirol lag mit verifizierten /-Fällen weit vorne. Der Grund dafür dürfte in einem seit 200 eingeführten -Screeningprogramm liegen. Im Jahr 2009 gab es in Österreich keinen größeren -Ausbruch, lediglich 9 kleinere Familienausbrüche. Summary In the year samples were investigated at the Austrian Reference Centre for enterohemorrhagic Escherichia coli (). Thereby, 8 human isolates (from 8 (from two samples two isolates each = 8 isolates) human samples) were confirmed, including 29 human (shigatoxin producing E. coli without eae-gene) and 57 human, whereas 7 additional cases were identified serologically only. The ratio of human O57 (2 isolates

2 and 7 serologically confirmed cases) to non-o57 isolates was similar to the year before. Among the 9 human and cases (8 cultural + 7 serological) in 2009 cases were diagnosed with hemolytic uremic syndrome (HUS) as post infectious complication (9 caused by O57). The incidence of HUS in children in Austria due to and (0 children) was 0.7 HUS-cases per children of age between 0 and years in the year The number of / cases varied drastically between the different provinces, led by the province Tyrol with confirmed / cases. The reason for that may lie in an screening programme initiated in 200. There were no major outbreaks in Austria in 2009, only 9 small family outbreaks. Einleitung Infektionen mit enterohämorrhagischen Escherichia coli () sind die Hauptursache für das hämolytisch-urämische Syndrom (HUS), die häufigste Ursache für akutes Nierenversagen im Kindesalter. sind charakterisiert durch ihre Fähigkeit, Zytotoxine zu produzieren, die aufgrund ihres zytopathischen Effektes auf Verozellen früher als Verotoxine (VT) und heute wegen ihrer Verwandtschaft mit dem Exotoxin von Shigella dysenteriae Typ als Shigatoxine (Stx) bezeichnet werden. Shigatoxine werden durch einen lambdoiden Prophagen kodiert, der im Bakterienchromosom integriert ist. Stämme besitzen entweder ein oder beide Shigatoxine. Shigatoxine haben vielfältige Eigenschaften, die zur Krankheitsentstehung- und progression beitragen. Sie wirken zytotoxisch, enterotoxisch und neurotoxisch. Die klinische Symptomatik der -Infektion ist vielfältig. Einige -Infektionen verlaufen klinisch inapparent. Etwa ein Drittel der manifesten Erkrankungen tritt als leichter Durchfall in Erscheinung. Bei 0-20 % der Erkrankten entwickelt sich als schwere Verlaufsform eine hämorrhagische Kolitis mit Bauchkrämpfen, blutiger Diarrhö und häufig mit Fieber. In ca. 5-5 % der Infektionen kann sich nach einem kurzen symptomfreien Intervall auf eine enterale Symptomatik ein hämolytisch-urämisches Syndrom (HUS) entwickeln (). Die Mortalitätsrate des HUS beträgt -5 %. Für die Behandlung von -assoziierter Diarrhö und HUS steht derzeit keine kausale Therapie zur Verfügung, die Gabe von Antibiotika bei -assoziierter Diarrhö ist kontraindiziert (2). Wiederkäuer, vor allem Rinder, Schafe und Ziegen, aber auch Wildwiederkäuer (v. a. Rehe und Hirsche) werden als Hauptreservoir für angesehen. Folgende Übertragungswege gelten heute als gesichert: Übertragung durch kontaminierte Lebensmittel und Trinkwasser (), Kontaktinfektion von Mensch zu Mensch, Übertragung durch direkten Tierkontakt sowie über die Umwelt (). Neben den -Isolaten gibt es auch andere shigatoxinbildende E. coli-stämme, die jedoch kein Intimin-Gen (eae) besitzen und als weniger pathogen angesehen werden. Wir haben einen Vorschlag zur in Expertenkreisen umstrittenen Nomenklatur von / als Editorial publiziert (5).

3 Ergebnisse und Diskussion Im Jahr 2009 wurden am Österreichischen Referenzzentrum für 528 Proben mittels phänotypischer (ELISA, biochemische Testung, Beweglichkeit), serotypischer (O-, H-Serologie), genotypischer (PCR) und molekularbiologisch-epidemiologischer Methoden (PFGE) untersucht. Dabei wurden insgesamt 8 kulturell verifizierte oder (shigatoxinbildende E. coli ohne eae-gen) aus 8 humanen Proben, sowie 7 serologisch identifizierte -Erkrankungen nachgewiesen. Das Verhältnis von humanen O57 (2 Isolate und 7 serologisch nachgewiesene Fälle) zu non-o57 Isolaten war ähnlich wie im Vorjahr (Abb. ) Anzahl / (eae negativ) non-o57 O57 Abb.. Verteilung der am nationalen Referenzzentrum für enterohämorrhagische Escherichia coli verifizierten shigatoxinbildenden E. coli ( O57, non-o57 und (eae negativ)) aus humanen Proben in den Jahren Unter den 9 am Referenzzentrum diagnostizierten humanen - und -Fällen im Jahr 2009 trat in Fällen ein hämolytisch-urämisches Syndrom (HUS) als postinfektiöse Komplikation auf. Neun der HUS Fälle waren durch O57 verursacht (davon Fälle nur serologisch diagnostiziert), in drei HUS Fällen wurde ein, in einem Fall ein O:H- als Erreger kulturell identifiziert (Abb.2). Für das Kindesalter errechnet sich in Österreich aus 7 kulturell ( O57, non-o57) sowie nur serologisch verifizierten HUS-Fällen ( Fälle waren Erwachsene) des Jahres 2009 eine Inzidenz von 0,7 HUS-Fällen per Kindern im Alter von 0- Jahren.

4 8 Anzahl HUS non-o57 serologisch non-o57 kulturell O57 serologisch O57 kulturell Abb. 2. Verteilung der der am nationalen Referenzzentrum für enterohämorrhagische Escherichia coli kulturell oder serologisch verifizierten HUS-Fälle in den Jahren Die monatliche Verteilung an /-Fällen zeigte erwartungsgemäß wie in den Vorjahren eine Häufung von /-Fällen in den Sommermonaten bis hinein in den Herbst. Die Altersverteilung zeigte einen Peak im Alter von 0- Jahren. Die tatsächliche epidemiologische Situation in Österreich ist schwer einzuschätzen, die Zahl an /-Fällen in den verschiedenen Bundesländern variiert mitunter beträchtlich. Auffällig ist, dass die Fallzahl in Tirol, dem bisherigen Sitz des Referenzzentrums, mit verifizierten /-Fällen, weit über der in anderen Bundesländern liegt (Abb. ). Der Grund dafür dürfte auch in einem seit 200 im Department für Hygiene, Mikrobiologie und Sozialmedizin der Medizinischen Universität Innsbruck eingeführten - Screeningprogramm liegen. Dabei werden in Zusammenarbeit mit dem Österreichischen -Referenzzentrum alle Stühle von Kindern unter 7 Jahren mittels eines Toxin-ELISA auf gescreent. Von allen Screeningproben waren zwar nur,5 % positiv, und dies vergleichbar seit 200 (immerhin aber jeder 70. bis 00. Stuhl; 0,9,5 % der Stühle von Kindern), diese stellen jedoch den Großteil (>90 %) der /-Isolate aus Tirol dar. Diese Beobachtungen weisen auf eine Unterdiagnostik von in den anderen Bundesländern hin. Wir empfehlen daher, alle Durchfallstühle von Kindern bis 7 Jahren (Altersgrenze von 7 Jahren aufgrund erhöhter HUS Inzidenz in dieser Altersgruppe ()) auf mittels Toxin- ELISA zu screenen.

5 n= n=0 n= n= 5 n= n= n= n= 0 n= 9 Abb.. Österreichweite Verteilung der am nationalen Referenzzentrum für verifizierten - und - Fälle aus humanen Proben im Jahr In einem Fall stammte der Patient aus Deutschland, der Infektionsort war unbekannt. In vier Fällen war die Herkunft des Patienten unklar. Im Jahr 2009 gab es keinen größeren -Ausbruch, lediglich 9 kleinere Familienausbrüche mit je 2 Beteiligten und in 2 Fällen mit je Beteiligten. Die Isolate gehörten bei 2 Ausbrüchen dem Serotyp /H- an, in weiteren Fällen dem Serotyp, in zwei Fällen dem Serotyp, in einem Fall dem Serotyp O:H und in einem weiteren Fall dem Serotyp O:H28. Von den 8 humanen Isolaten des Jahres 2009 konnten 82 mittels Pulsfeldgelelektrophorese (PFGE) typisiert werden ( Isolate waren nicht typisierbar). Die Typisierung ergab 7 Cluster (A- G), davon enthielten hauptsächlich Isolate einer Serogruppe (Abb.).

6 Abb.. Dendrogramm der molekularbiologischen Typisierung der kulturell verifizierten und mittels Pulsfeldgelelektrophorese. Die 7 Cluster (A-G) sind alphabetisch bezeichnet, die 9 Ausbrüche (-9) numerisch. Pearson correlation (Opt:5.00% ) [0.0% -00.0% ] ab ab /0 9 O rough:h 28 /0 9 O:H 2 2/0 9 O:H- 25 / /0 9 5 /0 9 O5:H- O5:H- ONT:H- A -/0 9 9 /09 O7:H8 2 / /0 9 2/0 9 8/0 9 2 /0 9 B 2 /0 9 ONT:H /0 9 7 /0 9 /0 9 O:H2 8a 0 5/ /0 9 O8:H9 0 8/ / / /0 9 C 5/ /0 9 /0 9 ONT:H8 5 2-/0 9 O:H 9 /0 9 2/0 9 5 /09 O:H O87:H ONT:H0 2 /0 9 /09 7/ /0 9 / /09 2 0/0 9 O5:H O rough:h- D 2 /0 9 O9:H /0 9 O9:H 2 5/0 9 O:H 5/0 9 O9:H8 2 /0 9 O55:H2 9 0-/0 9 O55:H2 70 /09 9/ / /0 9 9 /09 O0:H O:H2 O:H28 E 8 /09 O:H28 2 5/ /0 9 9 /0 9 O:H28 O:H2 5 7 / /0 9 8a 9 /0 9 / /0 9 7 /0 9 5 / /0 9 0-/ / /0 9 7 F 2 9/ /0 9 /0 9 8b 5 9/0 9 / / /0 9 5 /0 9 5/0 9 O55:H / / /0 9 8/0 9 G 8 2/ /0 9 /0 9 2 /0 9 2 / /0 9

7 Cluster A besteht aus 8 Isolaten von verschiedenen Serogruppen hauptsächlich aus Tirol, hierunter auch ein HUS-Fall. Cluster B ist das kleinste Cluster mit 5 Isolaten, die alle dem Serotyp angehören. Dieses Cluster beinhaltet einen Familienausbruch () aus Kärnten mit drei Beteiligten, einem Kind, seinem Vater und seiner Oma. Die restlichen 2 Isolate mit identischem PFGE Muster stammen aus Wien, hier konnte jedoch kein epidemiologischer Zusammenhang festgestellt werden. Cluster C beinhaltet 5 Isolate, 9 davon gehören der Serogruppe /H- an. Auch in dieses Cluster ordnen sich ein Familienausbruch (2) aus der Steiermark sowie ein HUS-Fall ohne epidemiologischen Zusammenhang ein. Cluster D besteht aus 7 Isolaten. Dieses Cluster beinhaltet zwei Familienausbrüche ( und ). Ein Familienausbruch aus Kärnten mit 2 Beteiligten, einem Kind und seinem Vater, wurde durch verursacht. Familienausbruch bestehend aus drei Isolaten der Serogruppe stammen von einem Kind und 2 Verwandten aus der Steiermark. Nur 2 Isolate dieses Ausbruchs befinden sich in Cluster D (Kind und Verwandter), das dritte Isolat ist in Cluster G zu finden; alle drei Isolate zeigen interessanterweise verschiedene PFGE-Muster. Zwanzig Isolate bilden Cluster E, davon sind. Ein Familienausbruch aus Osttirol (5) mit dem Serotyp O:H28 ordnet sich in diese Gruppe ein. Auch drei HUS-Isolate (zwei, ein ), davon zwei aus Tirol, befinden sich in diesem Cluster. Cluster F besteht aus 8 Isolaten ausschließlich der Serogruppe. Mit einer Ausnahme stammen alle Isolate dieses Clusters aus Tirol. In dieser Gruppe befinden sich drei kleine Familienausbrüche (, 7 und 8), die verschiedene PFGE-Muster besitzen und auch anamnestisch keinen epidemiologischen Zusammenhang zeigten. Familienausbruch 8 war durch eine Doppelinfektion mit und O:H2 ausgelöst. Die beiden O:H2 Isolate (eines in Cluster C, das andere in Cluster E) zeigten ebenfalls nah verwandte PFGE Muster (eine Bande Unterschied). Das zweitgrößte Cluster G besteht aus 9 Isolaten. Außer einem Isolat (O55:H7) gehören alle der Serogruppe /H- an. In diesem Cluster ist ein Familienausbruch (9) aus Kärnten von einem Kind und seinem Vater zu finden. Auch zwei HUS-Isolate aus Wien und Salzburg befinden sich in diesem Cluster. In 2 Fällen konnte mittels PFGE die Übertragung von Bakterienstämmen vom Tier auf den Menschen gezeigt werden. O:H2 Isolate mit identischem PFGE Muster wurden bei einem erkrankten Kind aus Kärnten sowie im Kot zweier aus der Umgebung stammender Kühe gefunden. Auch ein von einem einjährigen Kind aus Tirol zeigte ein identisches PFGE Muster mit einem Isolat, das im Kot einer Kuh aus der näheren Umgebung gefunden wurde. Neben der Routinediagnostik arbeiten wir wissenschaftlich an verschiedenen Virulenzfaktoren von, wie z.b. Urease-Prävalenz und Genexpression (7), Telluritresistenz (8), die Serotypenverteilung von cytolethal distending toxin (9), die Serinprotease EspP (0), sowie Shigatoxinsubtypen und ihre Bedeutung in der Pathogenese des HUS (). Außerdem haben wir das häufigere Auftreten seltener Serotypen beschrieben (2) und verschiedene Teste für die -Diagnostik evaluiert (). Unser Forschungsschwerpunkt liegt in der Untersuchung der Interaktion von verschiedenen Virulenzfaktoren mit dem Komplementsystem (, 5). Wir möchten noch einmal daran erinnern, dass einige -Stämme (sowohl O57 als auch non-o57 Stämme) Sorbit fermentieren können () und somit bei alleiniger Verwendung von Sorbit-MacConkey-Agar in der klinischen Routinediagnostik nicht nachweisbar sind. Daher ist

8 bei jedem HUS-Verdacht die direkte Einsendung von Stuhl- und Serumproben an das - Referenzzentrum angezeigt! Tendenz In Österreich wurden 5 SF ( humanen und zwei tierischen Ursprungs) in den Jahren isoliert. Unter den humanen Fällen waren sieben Patienten an einem HUS erkrankt, vier litten an Diarrhö und zwei weitere waren asymptomatisch. Die Mehrheit der SF Fälle (n = 7) wurde von Kindern aus Salzburg, vier von Patienten aus Vorarlberg und zwei von Patienten aus Tirol isoliert, was mit der Tatsache korreliert, dass der ursprüngliche Ausbruch dieses Stammes 988 in Bayern stattfand (7). Unter den SF Fällen wurden drei Ausbrüche mit jedoch nicht mehr als drei Beteiligten und vier sporadische Fälle diagnostiziert (). Unter den 9 HUS-Fällen in den Jahren war O57 erwartungsgemäß die häufigste Serogruppe. Wir möchten aber auch darauf hinweisen, dass eae-negative - Stämme, die im Allgemeinen als weniger pathogen eingestuft werden, in Fällen (d.h. ca. einer pro Jahr) ein HUS auslösten. Wir vermuten, dass in diesen Fällen (hierunter waren nur 2 Kinder) Wirtsfaktoren eine entscheidende Rolle gespielt haben. Seit Anfang 200 ist das -Referenzzentrum nicht mehr an unserem Department, sondern an der AGES Graz ( Wir möchten diese Gelegenheit nutzen, uns bei allen Einsendern und Gesundheitsämtern sowie dem Ministerium für die gute Zusammenarbeit zu bedanken. Wir geben das Referenzzentrum schweren Herzens weg, wir wünschen aber auch unseren Nachfolgern alles Gute und viele interessante Erfahrungen. Wir danken allen Einsendern Inst. f. med. u. chem. Labordiagnostik, LKH Klagenfurt Kinder- u. Jugendheilkunde, LKH Salzburg Dept. f. Hygiene, Mikrobiologie und Sozialmedizin, Innsbruck Mikrobiologie, Klinikum Kreuzschwestern Wels Gmbh Inst. f. Pathologie, LKH Feldkirch Kinder- und Jugendheilkunde, LKH-Univ. Klinikum Graz Medizin, BKH Hall Landes-Frauen- und Kinderklinik Linz Inst. f. med. Mikrobiologie und Hygiene, AGES Linz Pathologischbakteriologisches Inst., KA Rudolfsstiftung Wien. Med und Kinderklinik, KA Rudolfsstiftung Wien Inst. f. Pathologie am AÖKH Krems Univ. Klinik für Kinder- und Jugendheilkunde und Inneren Medizin, Medizinische Universität Innsbruck Pathologisch-bakteriologisches Inst., Donauspital Wien AGES Abt. Bakteriologie, ILMU Wien Pathologie Villach Abt. f. Kinder- und Jugendheilkunde, KH Reutte Hygiene St. Pölten Bakt-serolog. Untersuchungen AGES Graz Hygieneinstitut Graz - Mikrobiolog. Labor Möst, Innsbruck Pädiatrie u. Chirurgie BKH St. Johann i. Tirol Patholog. Institut, KH Leoben Inst. f. med. Mikrobiologie und Hygiene AGES Wien Bakteriologie KH Eisenstadt Inst. f. Pathologie, LKH Mostviertel Amstetten Klinisches Inst. f. klin. Pathologie KH Steyr Patho KH der Barmherzigen Schwestern Ried - Patho Wilhelminenspital Wien - Abt. f. klin. Mikrobiologie u. Univ. Klinik für Kinder- und Jugendheilkunde Medizinische Universität Wien Inst. f. Pathologie, KH Wiener Neustadt Salk Labor Gmbh Salzburg Laboratorium Dr. Kosak, Wien Laboratorium Dr. Mustafa, Wien Laboratorium Dr. Bauer, Wien Abt. für Innere Medizin, KH St. Vinzenz, Zams Path.-bakt. Institut, Kaiser-Franz-Josef-Spital, Wien Abt. f. Kinder- & Jugendheilkunde, KH Kufstein Inst. f. Patho. u. klin. Bakt., KH Hietzing LKH Freistadt LKH Oberwart KH Schwarzach Rehazentrum Häring - Dr. L. Walter, Ebbs Dr. E. Zerlauth, Pfunds Dr. H. Somavilla, Fulpmes Dr. F. Treidl, Galtür Dr. Mühl, Wien - Dr. Ziller, Wattens. Weiters danken wir allen Bezirkshauptmannschaften und Gesundheitsämtern für die gute Zusammenarbeit!

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