Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie

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1 H. Hahn D. Falke S.H.E. Kaufmann U. Ullmann (Hrsg.) Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie 5., vollständig aktualisierte Auflage Mitbegründet von Paul Klein Unter Mitarbeit von Konstanze Vogt und Heinz Zeichhardt Mit Abbildungen von Klaus Adler, Klaus Miksits und Timo Ulrichs Fachredaktion und Koordination: Klaus Miksits Mit 325, überwiegend farbigen, Abbildungen und 155 Tabellen Springer

2 Inhaltsverzeichnis III Immunologie I Einleitung Gegenstand, Aufgabenstellung und heutige Rolle der Medizinischen Mikrobiologie 3 Gegenstand 3 Aufgabenstellung 4 Heutige Bedeutung 4 Ursprung der Medizinischen Mikrobiologie 8 Taxonomie und Nomenklatur Grundprinzipien der Systematik (Taxonomie) 12 Hierarchische Ordnung und Nomenklatur am Beispiel der Bakterien 12 Stellung der Bakterien innerhalb des Stammbaums der Organismen 14 Grundbegriffe der Infektionslehre Pathogenität und Virulenz Infektion Der Mikroorganismus als Erreger 22 Ablauf einer Infektion: Pathogenese und Rolle 4.8 der Virulenzfaktoren Grundtypen erregerbedingter Krankheiten Physiologische Bakterienflora: 41 1 Kolonisationsresistenz, endogene Opportunisteninfektionen; Probiotika Regulation der physiologischen Bakterienflora 35 Wirkungen der Normalflora 37 Die bakterielle Normalbesiedlung -*.1 im Einzelnen latrogene Störungen der MikroÖkologie 40 Änderung der MikroÖkologie 5-5 aus therapeutischen Gründen 40 Probiotika 41 l Grundbegriffe 47 Immunreaktion 47 Epitope für Antikörper 47 Antigen-Antikörper-Reaktion 47 Antigene für Antikörper 48 Zelluläre Immunität 48 Angeborene Resistenz 48 Zellen des Immunsystems 50 Hämatopoese 50 Polymorphkernige Granulozyten 50 Lymphozyten 51 Zellen des mononukleär phagozytären Systems 54 Organe des Immunsystems 56 Thymus 56 Bursa Fabricii und Bursa-Äquivalent 56 Lymphknoten 57 Diffuses lymphatisches Gewebe 58 Die Milz 58 Lymphozyten-Rezirkulation 58 Antikörper und ihre Antigene 61 Antikörper 61 Antigene 65 Antikörper als Antigene 66 Mitogene 66 Adjuvantien 66 Verlauf der Antikörperantwort 67 Polyklonale, oligoklonale und monoklonale Antikörper 67 Stärke der Antigen-Antikörper-Bindung Kreuzreaktivität und Spezifität 68 Folgen der Antigen-Antikörper-Reaktion in vivo 69 Die klonale Selektionstheorie als Erklärung für die Antikörpervielfalt Genetische Grundlagen der Antikörperbildung 71 Komplement 78 Übersicht 78 Der klassische Weg 79 Die terminale Effektorsequenz 80 Der alternative Weg 81 Anaphylatoxine 82

3 Antigen-Antikörper-Reaktion: Grundlagen serologischer Methoden 6.1 Bildung sichtbarer Antigen-Antikörper-Komplexe Nachweis der Antigen-Antikörper- Reaktion durch markierte Antikörper Blutgruppenserologie 7 Haupt-Histokompatibilitäts-Komplex 7.1 Übersicht 7.2 Genetik des MHC 7.3 Biochemie der MHC-Moleküle T-Zellen T-Zell-abhängige Immunphänomene Antigenerkennung durch T-Lymphozyten.. T-Zellrezeptor 8.4 T-Zellpopulationen und ihr Phänotyp Antigenpräsentation und T-Zell-Antwort... Endogene, exogene Antigene und Superantigene Helfer-T-Zellen und Zytokin-Sekretion Zytokine Akzessorische Moleküle Zytolytische T-Lymphozyten Regulatorische T-Lymphozyten Die wichtigsten Wege der T-Zell-abhängigen Immunität... Mononukleäre Phagozyten und Antigenpräsentierende Zellen Phagozytose Intrazelluläre Keimabtötung und Verdauung Das mononukleär-phagozytäre System... Rezeptoren und Oberflächenmarker Sekretion Makrophagenaktivierung Antigen-präsentierende Zellen im engeren Sinn Immunpathologie Entzündung und Gewebeschädigung., Spezifische Überempfindlichkeit Autoimmunerkrankungen Transplantation Defekte des Immunsystems und Immunmangelkrankheiten 11.2 Virusinfektion Strategien der Erreger gegen professionelle Phagozyten Prinzipien der Impfstoffentwicklung IV V Epidemiologie und Prävention Epidemiologie der Infektionskrankheiten 145 Grundbegriffe 145 Methoden 146 Besonderheiten der Infektionsepidemiologie 148 Spezielle epidemiologische Aspekte bei Virusinfektionen 152 Interepidemischer Verbleib der Viren 153 Prävention von Bakterien- und Virus- Infektionen 155 Grundbegriffe 155 Amtliche Maßnahmen: Gesetze und Empfehlungen 156 Isolierung und Quarantäne 157 Sterilisation und Desinfektion 160 Grundbegriffe 160 Sterilisationsverfahren 160 Desinfektionsverfahren 162 Weitere Verfahren zur Reduktion von Mikroorganismen 165 Allgemeine Bakteriologie 1 Bakterien: Definition und Aufbau Morphologische Grundformen Aufbau Bakterien: Vermehrung und Stoffwechsel Bakterienvermehrung Stoffwechsel von Bakterien Infektabwehr Infektionen mit Bakterien, Pilzen und Protozoen

4 VI Spezielle Bakteriologie 1 Staphylokokken 1.1 Staphylococcus aureus IS. aureusl 1.2 Koagulasenegative Staphylokokken: Staphylococcus epidermidis 1.3 Staphylococcus-saprophytkus-Gruppe... 2 Streptokokken 2,1 Streptococcus pyogenes (A-Streptokokken) 2 2 Streptococcus agalactiae (B-Streptokokken) 2.3 Andere hämolysierende Streptokokken (C und G) 2.4 Streptococcus pneumoniae (Pneumokokken) 2.5 Sonstige vergrünende Streptokokken (ohne Pneumokokken) und nichthämolysierende Streptokokken 3 Enterokokken und weitere katalasenegative grampositive Kokken. 3.1 Enterococcus faecalis und Enterococcus faecium 3.2 Weitere grampositive Kokken 4 Neisserien 4.1 Neisseria gonorrhoeae (Gonokokken) 4.2 Neisseria meningitidis (Meningokokken) 4.3 Übrige Neisseriaarten 5 Enterobakterien 5.1 Escherichia coli (fakultativ pathogene Stämme) 5.2 Säuglingspathogene Escherichia-coli- Stämme (EPEC) 5.3 Enteroaggregative Escherichia-coli- Stämme (EAEC) 5.4 Entorotoxinogene Escherichia-coli- Stamme (ETEC) 5.5 Enteroinvasive Escherichia-coli-Stämme (EIEC) 5.6 Enterohämorrhagische Escherichia-coli- Stämme (EHEC) Shigatoxin-bildende E. coli (STEC) S7 Klebsiellen 5.8 Enterobacter 5.9 Serratia 5.10 Proteus 5.11 Sonstige wichtige fakultativ pathogene Enterobakterien 5.12 Typhöse Salmonellen: Salmonella Typhi, Salmonella Paratyphi A, B, C Enteritis-Salmonellen Shigellen Yersinia enterocolitica und Yersinia pseudotuberculosis Yersinia pestis Vibrionen, Aeromonas Vibrio cholerae, Biovar cholerae 200 und Vibrio cholerae, Biovar El Tor Nichtagglutinierbare (Non-Cholera-)Vibrionen Aeromonas Nichtfermentierende Bakterien (Nonfermenter): Pseudomonas, Burkholderia, Stenotrophomonas, Acinetobacter Pseudomonas aeruginosa Burkholderia Stenotrophomonas maltophilia Acinetobacter Campylobacter Campylobacter jejuni Übrige Carnpylobacterarten Helicobacter Helicobacter pylori Helicobacter heilmannii Haemophilus Haemophilus influenzae Haemophilus parainfluenzae Haemophilus aphrophilus und Haemophilus paraphrophilus Haemophilus ducreyi Bordetellen Bordetella pertussis Andere Bordetellen 307, 12 Legionellen 'T 12.1 Legionella pneumophila Andere Legionellen Anthropozoonoseerreger ohne Familien- 249 Zugehörigkeit: Listerien, Brucellen, 249 Francisellen und Erysipelothrix Listerien Brucellen Francisellen Erysipelothrix rhusiopathiae 325

5 14 Korynebakterien Corynebacterium diphtheriae Andere Korynebakterien Bacillus Bacillus anthracis Bacillus cereus Übrige Bacillusarten Obligat anaerobe sporenbildende Stäbchen (Clostridien) Clostridium perfringens Clostridium tetani Clostridium botulinum Clostridium difficile Nichtsporenbildende obligat anaerobe Bakterien Obligat anaerobe gramnegative Stäbchen (Bacteroidaceae) Obligat anaerobe und mikroaerophile nichtsporenbildende grampositive Stäbchen Obligat anaerobe und mikroaerophile Kokken Mykobakterien Mycobacterium tuberculosis Atypische Mykobakterien (MOTT) Mycobacterium leprae Nocardien und aerobe Aktinomyzeten Nocardien Andere aerobe Aktinomyzeten Treponemen Treponema pallidum, subsp. pallidum Andere Treponemen Borrelien Borrelia (B.) burgdorferi Borrelia recurrentis und andere Rückfallfieber-Borrelien (Borrelia spp.) Leptospiren Leptospira interrogans Weitere Leptospiren Rickettsien, Orientien, Coxiellen, Ehrlichien, Anaplasmen, Neorickettsien Rickettsia prowazekii Coxiella burnetii Ehrlichia, Anaplasma, Neorickettsia Andere Rickettsien Bartonellen Bartonella henselae Bartonella quintana Bartonella bacilliformis Andere Bartonellen Mykoplasmen und Ureaplasmen Mycoplasma pneumoniae Mycoplasma hominis, Ureaplasma urealyticum Chlamydien Chlamydia trachomatis, Serotyp A-C Chlamydia trachomatis, Serotypen D-K Chlamydia trachomatis, Serotypen L1-L Chlamydia psittaci Chlamydia pneumoniae Weitere medizinisch bedeutsame Bakterien Tropheryma whipplei Pasteurella multocida Moraxella catarrhalis HACEK-Gruppe Streptobacillus moniliformis, Spirillum minus Gardnerella vaginalis 439 Farbtafeln 440 VII Allgemeine Virologie Abkürzungsverzeichnis zu Kapitel VII und VIII (Virologie) 449 Danksagung Virusbegriff - Struktur - Einteilung Merkmale von Viren Das Virion Einteilung der Viren Viroide, Virusoide und Prionen Bakteriophagen Virusreplikation DNS und RNS als Informationsträger Einstufen-Vermehrungsversuch Replikationszyklus von Viren Abortiver Zyklus und Quasispezies Pathogenität - Infektionsverlauf Pathogenität und Virulenz Wirtsspektrum Organotropismus Faktoren der Pathogenität 465

6 3.5 Lebendimpfstoffe Röteln-Virus Infektionsverlauf Beschreibung des Virus Ausbreitungswege von Viren 3.2 Rolle als Krankheitserreger im Organismus ^4 Corona-Viren 534 Abwehrmechanismen bei Virusinfektionen Beschreibung Virus und Tumor: Grundbegriffe 4.2 Rolle als Krankheitserreger 534 der Onkologie 479 Anhang: SARS-Corona-Virus Geschichtliche Einleitung Orthomyxo-Viren Grundbegriffe Beschreibung Transformation Rolle als Krankheitserreger Malignität des Tumors Molekulare Grundlagen 6 Paramyxo-Viren 544 der Tumorentstehung Parainfluenza-Viren Transformierende Noxen Mumps-Virus Genetische Prädisposition Respiratory-Syncytial-Virus (RS-Virus) Stufen der Karzinogenese Masern-Virus Der Tumor im Organismus Guillain-Barre-Syndrom (GBS) Multiple Sklerose Virus-Chemotherapie Borna-Virus Allgemeines Kombinationstherapie Tollwut-Virus Resistenzentwicklung Beschreibung Selektivität Rolle als Krankheitserreger Antiviral wirksame Substanzen 8 Arena-Viren 562 und ihre Wirkungsmechanismen LCM-Virus Anhang: Interferon Lassa-Fieber-Virus Differenzialdiagnose 9 Bunya-Viren 566 der Viruskrankheiten Geschichte Allgemeines Beschreibung des Virus Differenzialdiagnose Rolle als Krankheitserreger 567 VIII Spezielle Virologie 1 Picorna-Viren Polio-Viren Coxsackie-Viren ECHO-Viren Parecho-Viren (ECHO 22 und 23) Entero-Viren 68, 69, 70, 71, 72 und Rhino-Viren Flavi-Viren Beschreibung Gelbfieber-Virus Dengue-Fieber-Virus Virus der Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME) Virus-Gastroenteritis Rota-Viren Enteritische Adeno-Viren (Typ 40 und 41) Calici-Viren Weitere Gastroenteritis-erzeugende Viren Retro-Viren Gruppe der Retro-Viren Human-Immundefizienz-Virus (HIV) AIDS-definierende Infektionen durch opportunistische und obligat pathogene Erreger Human-T-Zell-Leukämie-Virus I (HTLV1) HTLV Parvo-Viren Parvo-Virus B Adeno-assoziierte Viren (AAV) 596

7 13 Papova-Viren 13.1 Papillom-Viren des Menschen X Spezielle Mykologie 13.2 JC-Virus: Virus der progressiven multifokalen Leukoenzephalopathie (PML) 13.3 BK-Virus 14 Adeno-Viren 14.1 Beschreibung 14.2 Rolle als Krankheitserreger Herpes-Gruppe Herpes-simplex-Virus Varizellen-Zoster-Virus Zytomegalie-Virus Epstein-Barr-Virus Humane Herpes-Viren 6, 7 und 8 (HHV 6, 7 und 8) Sprosspilze: Blastomyzeten Candida albicans Weitere Candidaarten und andere askomyzetische Sprosspilze Cryptococcus neoformans Andere basidiomyzetische Sprosspilze.. Fadenpilze: Hyphomyzeten Aspergillus fumigatus Andere klinisch bedeutsame Aspergillusarten Andere klinisch bedeutsame Hyphomyzeten der Abteilung Ascomycota Hyphomyzeten der Abteilung Zygomycota Virushepatitis Pneumocystis jiroveci Übersicht Hepatitis A-Virus (HAV) Hepatitis B-Virus (HBV) Hepatitis DELTA-Virus (HDV). Hepatitis C-Virus (HCV) Hepatitis E-Virus (HEV) Hepatitis G-Virus (HGV) TT-Virus (TTV) und SEN-Virus»Autoimmun-Hepatitis« Pocken-Viren 17.1 Die Gruppe der Pocken-Viren Anhang: Verletzungsmykosen 3 Fadenpilze: Dermatophyten 3.1 Trichophyton rubrum 3.2 Andere Trichophytonarten 3.3 Andere humanpathogene Dermatophyten 4 Dimorphe Pilze 4.1 Histoplasma capsulatum 4.2 Andere dimorphe Pilze der Ordnung Onygenales Farbtafeln Molluscum contagiosum Pocken- und Vaccinia-Virus Anhang 662 XI Allgemeine Parasitologie 18 Prion-Krankheiten 18.1 Einteilung 18.2 Prion-Krankheiten. Farbtafeln Allgemeine Parasitologie Definitionen IX Allgemeine Mykologie XII Spezielle Parasitologie 1 Definition und Morphologie Definition Aufbau Vermehrung und Stoffwechsel Fortpflanzung Stoffwechsel Glossar Protozoen Trypanosomen Leishmanien Trichomonas Giardia Amöben Plasmodien Toxoplasma Kryptosporidien Mikrosporidien 756

8 2 Trematoden Schistosomen Weitere Trematoden Cestoden (Bandwürmer) Echinococcus Taenia saginata Taenia solium Andere Bandwurmarten Nematoden Trichuris Trichinella Strongyloides Necator u. Ancylostoma Enterobius Ascaris Filarien Ektoparasiten Läuse Skabies (Krätze) Flöhe Sandflöhe Fliegenlarven 794 Farbtafeln 796 XIII Grundlagen der antimikrobiellen Chemotherapie 1 Allgemeines Einteilung der Substanzen gegen Krankheitserreger Historie Antibakterielle Wirkung Wirktyp Wirkungsmechanismus Wirkungsspektrum Resistenz Formen Genetik der Resistenz Resistenzmechanismen Pharmakokinetik Applikation und Dosierung Nebenwirkungen Auswahl von antimikrobiellen Substanzen (Indikation) Mikrobiologische Parameter Pharmakologische Parameter Patienteneigenschaften 816 XIV Spezielle antimikrobielle Chemotherapie 1 Antibiotika Penicillin G und Penicillin V Aminopenicilline: Ampicillin/Amoxycillin Acylaminopenicilline (Ureidopenicilline): Piperacillin, Mezlocillin Isoxazolylpenicilline Cephalosporine Cefazolin (1. Generation) Cefotiam (2. Generation) Ceftriaxon, Cefotaxim (3. Generation) Ceftazidim (3. Generation: Pseudomonas- Cephalosporin) Cefepim Laktamase-Inhibitoren Carbapeneme Imipenem Meropenem und Ertapenem Glykopeptid-Antibiotika Vancomycin Teicoplanin Aminoglykoside Gentamicin und Tobramycin Amikacin Streptomycin Spectinomycin Tetracycline (Doxycyclin) Beschreibung Rolle als Therapeutikum Lincosamine (Clindamycin) Beschreibung Rolle als Therapeutikum Makrolide Erythromycin Neuentwicklungen Antimikrobielle Folsäureantagonisten Cotrimoxazol Dapson 843

9 10.3 Pyrimethamin Fluorchinolone Ciprofloxacin Ofloxacin Neue Fluorchinolone Antimykobakterielle Therapeutika INH Rifampicin Ethambutol Pyrazinamid Weitere Antituberkulotika Clofazimin Weitere antibakterielle Substanzen Metronidazol Fosfomycin Fusidinsäure Nitrofurantoin Chloramphenicol Polymyxine: Colistin und Polymyxin B Mupirocin Streptogramine Oxazolidinone Daptomycin Antimykotika Polyene Antimetabolite Triazole Echinocandine Allylamine: Terbinafin, Naftifin Ciclopiroxolamin Antiparasitäre Substanzen Antimalariamittel Mittel gegen Trypanosomen: Suramin, Pentamidin, Melarsoprol, Eflornithin, Nifurtimox Mittel gegen Leishmanien: Fünfwertiges Antimon Mittel gegen Filarien: Diethylcarbamazin, Ivermectin Albendazol, Mebendazol, Thiabendazol Praziquantel 865 XV Infektionsdiagnostik 1 Klinische Diagnostik Anamnese Körperlicher Befund Klinisch-chemische Parameter Apparative Untersuchungen Mikrobiologische Diagnosesicherung Konsequenzen für das ärztliche Handeln Gewinnung und Handhabung von Untersuchungsmaterial Prinzipien der Materialgewinnung Arten von Untersuchungsmaterial Transport Prinzipien der mikrobiologischvirologischen Labordiagnostik Bakteriologischer Nachweis des Erregers Virologische Labordiagnose Molekularbiologische Nachweisverfahren Mykologische Labordiagnostik Parasitologische Labordiagnostik Empfindlichkeitsprüfung gegen antimikrobielle Substanzen Treffsicherheit diagnostischer Tests 899 XVI Syndrome 1 Sepsis Einteilung Epidemiologie Erregerspektrum Pathogenese Klinik Mikrobiologische Diagnostik Therapie Prophylaxe Bakterielle (mikrobielle) Endokarditis Einteilung Epidemiologie Erregerspektrum Pathogenese Klinik Mikrobiologische Diagnostik Therapie Prävention 914

10 3 Bakterielle Meningitis Einteilung Epidemiologie Erregerspektrum Pathogenese Klinik Mikrobiologische Diagnostik Therapie Prävention Augeninfektionen Definitionen Einteilung Epidemiologie Erregerspektrum Pathogenese Klinik Mikrobiologische Diagnostik Therapie Prävention Infektionen des oberen Respirationstrakts Einteilung Epidemiologie Erregerspektrum Pathogenese Klinik Mikrobiologische Diagnostik Therapie Prävention Weitere Erkrankungen im oberen Respirationstrakt Pneumonien Einteilung Epidemiologie Erregerspektrum Pathogenese Klinik Mikrobiologische Diagnostik Therapie Prävention Weitere Infektionen des unteren Respirationstrakts Harnwegsinfektionen Einteilung Epidemiologie Erregerspektrum Pathogenese Klinik Mikrobiologische Diagnostik Therapie Prävention Genitaltraktinfektionen und sexuell übertragbare Krankheiten Einteilung Epidemiologie Erregerspektrum Pathogenese Klinik Mikrobiologische Diagnostik Therapie Prävention Weitere Infektionen: Infektionen von Embryo, Fetus und Neugeborenen Gastroenteritiden Einteilung Epidemiologie Erregerspektrum Pathogenese Klinik Mikrobiologische Diagnostik Therapie Prävention Intraabdominelle Infektionen Einteilung Epidemiologie Erregerspektrum Pathogenese Klinik Mikrobiologische Diagnostik Therapie Prophylaxe Arthritis Einteilung Epidemiologie Erregerspektrum Pathogenese Klinik Mikrobiologische Diagnostik Therapie Prävention Weitere Infektionen im Gelenkbereich Osteomyelitis Einteilung Epidemiologie Erregerspektrum 963

11 12.4 Pathogenese Klinik Mikrobiologische Diagnostik Therapie Prävention,,..,.,..,.., Weitere Infektionen mit Knochenbeteiligung: Der diabetische Fuß Haut- und Weichteilinfektionen Einteilung Epidemiologie Erregerspektrum...,,.., Pathogenese Klinik Mikrobiologische Diagnostik Therapie Prävention Wundinfektionen Nosokomiale Infektionen Erregerspektrum Prävention Infektionen bei geriatrischen Patienten Allgemeines Infektionen Biologische Waffen - eine neue Herausforderung an Diagnostik, Therapie, Klinik und Prävention Definition Einsatzmöglichkeiten Geschichte Kontrolle von biologischen Waffen 982 Anhang Impfempfehlungen der Ständigen Impfkommission am Robert-Koch- Institut (STIKO) - Stand: Juli 2003 Impfkalender (Standardimpfungen) für Säuglinge, Kinder, Jugendliche und Erwachsene Empfohlenes Impfalter und Mindestabstände zwischen den Impfungen. Indikations- and Auffrischimpfungen sowie andere Maßnahmen der spezifischen Prophylaxe. Gesetz zur Verhütung und Bekämpfung von Infektionskrankheiten beim Menschen (Infektionsschutzgesetz - lfsg) (Auszug) Literaturverzeichnis Sachverzeichnis