Mikrobiologie Gram-positive Erreger

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1 Mikrobiologie Gram-positive Erreger Dies ist die Vorlesung für Medizinstudenten und enthält wichtige Punkte für die Blutkulturen, aber auch für die Gram-positiven Erreger allegemein als Einstieg in die späteren Kurse TB Infekt, Abwehr, Systemerkrankung Studienjahr Humanmedizin, FS 2015 Reinhard Zbinden, Prof. Dr. med. et lic. phil. II, Leiter Diagnostik Institut für Medizinische Mikrobiologie der Universität Zürich Direktor: Prof. Dr. med. E. C. Böttger Seite 1

2 Hauptaufgaben der medizinische Mikrobiologie Verarbeitung von Patientenmaterial zum Erregernachweis gemäss klinischen Angaben Unterscheidung von Erreger und Besiedler Normalerweise sterile Materialien Blut, Liquor und Punktate Alle isolierten Bakterien sind potentielle Erreger Materialien mit Normalflora Gezielte Erregersuche mit Selektivmedien Identifizierung und Resistenzprüfung Bericht an Arzt mit Interpretationshilfen Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 2

3 Eine Blutkultur = 2 Flaschen aerob und anaerob Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 3

4 Details der Blutentnahme für BacT/Alert-Flaschen mit Adapter Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 4

5 Wichtige Punkte für Blutkultur 2 bis 3 Blutkulturen innerhalb 2 bis 24 Stunden, d. h. 4 bis 6 Flaschen zu je 5 10 ml Blut Nicht der Zeitpunkt der Blutentnahme (vor/ nach Fieberschub etc.), sondern Volumen ist entscheidend. Entnahme möglichst vor Antibiotikatherapie Kinder 1-3 ml, da Bakteriämie mit über 10 Bakterien pro ml Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 5

6 BacT/Alert-Blutkulturautomat Automatische Detektion von Bakterienwachstum Anzeige an Display Gram und Kultur / Resistenzprüfung 6-7 Tage bebrüten Brucella 3 Wochen Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 6

7 Was muss der Arzt über Blutkulturen wissen (1) Indikation Fieber unklarer Genese, Leukozytose, Brucellose, Typhus, Endokarditisverdacht (siehe Themenblock Herzkreislauf HS 14); aber auch bei Pneumonie und Meningitis Arthritis und Osteomyelitis Epiglottitis Abszesse innerer Organe Typische Hautkontaminanten Koagulase-negative Staphylokokken (SKN) Propionibakterien Corynebakterien nur eine von 4 oder mehr Blutkulturflaschen positiv Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 7

8 Was muss der Arzt über Blutkulturen wissen (2) Unbedingt verschiedene Entnahmestellen (z. B. periphere Punktion und aus i.v. Katheter) richtige Beurteilung Wenn alle Flaschen aus dem gleichen Katheter entnommen werden, dann kann eine Kolonisation des Katheters nicht von einer Bakteriämie unterschieden werden, weil in alle Flaschen Bakterien des kolonisierten Katheters gelangen Wenn alle Blutkulturen, welche aus mehreren Entnahmestellen entnommen wurden, positiv sind Bakteriämie bewiesen, allerdings kann eine Bakteriämie durch einen kolonisierten Katheter verursacht werden Katheter-assozierte Bakteriämie möglich Fehler bei der Blutkulturentnahme Antibiotikagabe vor Abnahme von Blutkulturen Abnahme nur einer Blutkultur bei Erwachsenen Interpretation von Kontaminanten als Erreger Unterlassen der Fokussuche Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 8

9 Statistik (%) der Blutkulturisolate am IMMZ Januar Dezember 2013 (1) insgesamt ca. 10% positiv Koagulase-negative Staphylokokken 23 % Escherichia coli 16% Enterokokken 11 % Staphylococcus aureus 10 % Enterobacter, Citrobacter, Serratia spp. 7% Klebsiella pneumoniae / Klebsiella oxytoca 6 % Vergrünende Streptokokken 5 % Candida spp. 4 % Pseudomonas aeruginosa 4 % Propionibacterium spp. 2 % Corynebacterium spp. / Bacillus spp. 1 % Pneumokokken 1 % Morganella und Proteus spp. 1 % Acinetobacter spp. und andere Nonfermenter 1 % Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 9

10 Statistik (%) der Blutkulturisolate am IMMZ Januar Dezember 2013 (2) Streptococcus milleri (anginosus) Gruppe 1% β-hemolysierende Streptokokken Gruppe B 0.5 % Clostridium spp. und anaerobe Gram-positive Stäbchen 0.4 % Bacteroides fragilis Gruppe und anaerobe Gram-negative Stäbchen 0.3 % β-hemolysierende Streptokokken Gruppe A Brucella spp. Campylobacter jejuni / coli Haemophilus influenzae Lactobacillus spp. Listeria monocytogenes Neisseria meningitidis Salmonella enterica verschiedene Serovare Streptococcus bovis (neu gallolyticus) Weitere verschiedene Gram-positive und Gram-negative Bakterien vereinzelt vereinzelt vereinzelt vereinzelt vereinzelt vereinzelt vereinzelt vereinzelt vereinzelt vereinzelt Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 10

11 Auswertung der Blutkulturisolatstatistik des Universitätsspitals Zürich ( ) Masterarbeit Daniel Dillinger Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 11

12 Auswertung der Blutkulturisolatstatistik des Universitätsspitals Zürich ( ) Staphylococcus aureus Isolate Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 12

13 Auswertung der Blutkulturisolatstatistik des Universitätsspitals Zürich ( ) Masterarbeit Daniel Dillinger Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 13

14 Auswertung der Blutkulturisolatstatistik des Universitätsspitals Zürich ( ) Masterarbeit Daniel Dillinger Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 14

15 Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 15

16 Gram-positive Kokken in Haufen in der Blutkultur - Gram-positive Kokken in Haufen Verdacht auf Staphylokokken Wenn 1 von 6 Blutkulturen positiv, dann Verdacht auf Kontaminante bei der Blutentnahme - Kultur anlegen - Ab Kultur am nächsten Tag Gram und Katalase Gram-positive Kokken bestätigt, Katalase positiv Staphylokokken Zellgebundene Koagulase Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 16

17 Kultur von positiver Blutkultur mit Staphylococcus aureus Ausimpfen von positiver Blutkultur über Nacht 37 o C Gram-Färbung Gram-positive Kokken Kolonien gross, hämolytisch Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 17

18 Koagulase -Teste Clumping factor Zellgebundene Koagulase auf Objektträger getestet innerhalb Sekunden Oben S. aureus mit phys. NaCl Unten Plasma Freie Koagulase Staphylothrombin Fibrinogen Fibrin im Röhrchen getestet Innerhalb von Stunden Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 18

19 Resistenztestung von Staphylococcus aureus Häufigkeit von MRSA abhängig von Region (ACHTUNG diese Karte ist nicht aktuell) MSSA MRSA Multiresistente MRSA Behandlung schwierig Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 19

20 Nachweis des meca Gens und des PBP 2' meca Gen in Staphylokokken produziert Penicillin-bindendes Protein 2' (PBP 2') phänotypische Methicillin-Resistenz Polymerase-Ketten-Reaktion zur Amplifikation des meca Gens a b c d e f g h i j k l m n o p q r s kb Figure legend a-h: 8 oxacillin-disk resistant strains m-r: 6 oxacillin-disk resistant strains i: ATCC 43300, meca-positive S. aureus j: BB 270, meca-positive S. aureus k: ATCC 29213, meca-negative S. aureus l: BB 255, meca-negative S. aureus s: molecular weight markers Latex-Agglutination für PBP 2' Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 20

21 Koagulase-negativer Staphylococcus Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 21

22 Staphylococcus lugdunensis Kolonien sehr ähnlich zu S. aureus Biochemische Eigenschaften anders Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 22

23 S. lugdunensis (Lugdunum = Lyon) Katalase pos. Fibrinogen bindendes Protein Clumping factor positiv ( zellgebundene Koagulase positiv) Eigentliche Koagulase nicht vorhanden keine Koagulation von Plasma Koagulase-negativer Staphylokokkus Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 23

24 Endokarditis mit S. lugdunensis 11 Fälle (mittleres Alter 61 Jahre) 8 Nativklappen und 3 Kunstklappen 7/7 ohne Operation und 1/4 mit Operation verstarben Hohe Letalität im Gegensatz zu Endokarditis mit anderen koagulasenegativen Staphylokokken Eintrittspforte Haut und Katheter Vandenesch et al. CID (1993), 17: Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 24

25 Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 25

26 Gram-positive Kokken in Ketten in der Blutkultur (1) Gram-positive Kokken in Ketten (in der Regel lange Ketten) Verdacht auf Streptokokken Kultur anlegen Ab Kultur am nächsten Tag Gram und Katalase Gram-positive Kokken bestätigt, Katalase negativ Streptokokken Hämolyse oder Vergrünung Achtung: Enterokokken können auch Ketten machen, aber in der Regel kurze Ketten. Insbesondere bei IPS-Patienten daran denken Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 26

27 Gram-positive Kokken in Ketten in der Blutkultur (2) Vergrünende Streptokokken β-hemolysierende Streptokokken der Gruppe B β-hemolysierende Streptokokken der Gruppe A Streptococcus pyogenes empfindlich auf Bacitracin β-hemolys. Streptokokken der Gruppe C/G Streptococcus dysgalactiae resistent auf Bacitracin. Streptococcus milleri-gruppe bilden kleine Kolonien, ev. mit relativ grossen Hämolysezonen, Lancefieldgruppe F, A, C oder G Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 27

28 Streptokokken der Gruppe B (GBS) Kultur und Anreicherungskultur Kultur von GBS Hohe Spezifität Anreicherungskultur Hohe Sensitivität Rotes Pigment Kultur zuverlässig CDC empfohlen SSW Hohe pos./neg. Voraussagewerte Positiver CAMP Neu auch PCR innert 2 Stunden Verstärkung der Hämolyse von S. aureus Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 28

29 Streptokokken der Gruppe A Hemmzone um Bacitracin-Blättchen An fehlender Hämolyse ersichtlich Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 29

30 Streptococcus milleri Gruppe auch Streptococcus anginosus Gruppe genannt Sammelbegriff für Streptococcus anginosus Streptococcus constellatus Streptococcus intermedius Normalflora oral, genital, G-I-Trakt Gram-positive Kokken in Ketten Lancefield Gruppe A, C, F, G Kleine Kolonien (polymorph) mit grossem Hämolysehof (anaerob) (β-hemolysierend / vergrünend) VP positiv, Buttergeruch, biochemisch schwer unterscheidbar Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 30

31 Typische Infektionen durch S. anginosus - Gruppe Abszesse (Hauptunterschied zu vergrünende Streptokokken) Leberabszesse (S. intermedius) Hirnabszesse Abszesse im Kiefer-Bereich Abszesse der Haut und Schleimhaut Abszesse im Abdominal-/Thoraxbereich meistens zusammen mit Anaerobiern Pharyngitis umstritten, eher Normalflora Bei Isolation aus Blutkultur Abszess suchen Zuordnung der Spezies zu Klinik schwierig Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 31

32 Gram-positive Kokken (nicht lange Ketten/Haufen) Antigen in Blutkultur nachweisbar Diplokokken Verdacht auf Pneumokokken, schleimig wegen Kapsel kurze Ketten Verdacht auf Enterokokken Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 32

33 Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 33

34 Gram-positive Stäbchen Gram-positive Stäbchen verzweigte Stäbchen Propionibacterium sp. In aerober Flasche mit Sporen Bacillus sp. In anaerober Flasche mit Sporen Clostridium sp. Coryneforme Stäbchen Gram-positive Stäbchen schlanke lange Stäbchen ohne Sporen Lactobacillen Lactobacillen sind oft Vancomycin resistent schlanke kurze Stäbchen ohne Sporen Listerien Listerien sind gegen Cephalosporine resistent Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 34

35 Gram-positive Stäbchen mit Sporen Aerob Bacillen Anaerob Clostridien Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 35

36 Bacillus anthracis im Blut (Affe) Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 36

37 Unterschied zu Bacillus cereus Bacillus cereus hemolytisch Bacillus anthracis nicht hemolytisch beweglich resistent gegen Penicillin durch γ-phage nicht aufgelöst unbeweglich empfindlich auf Penicillin durch γ-phage aufgelöst Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 37

38 Quellen/Disposition Gram-positiver Blutkulturerreger (1) Staphylococccus aureus SKN (Koagulasenegative Staphylokokken) Vergrünende Streptokokken Gruppe B Streptokokken Gruppe A/C/G Streptokokken i. v. Katheter, Endokarditis, Drogenabusus i. v. Katheter, Neugeborene, Implantate Endocarditis, Neutropenie Leberzirrhose, Neugeborene Urogenitaltrakt, Diabetes mellitus Hautinfektionen, Drogenabusus Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 38

39 Quellen/Disposition Gram-positiver Blutkulturerreger (2) S. milleri-gruppe Abzesse innerer Organe (S. anginosus-gruppe) S. pneumoniae Pneumonie, Asplenie Enterokokken Urogenitaltrakt, Gallengänge, Endokarditis, Verbrennung S. bovis / S. gallolyticus Malignome im G-I-trakt Bacillen Corynebakterien Listerien Propionibacterium acnes Haut Haut Immunsuppression Haut, Kunstklappenendocarditis Themenblock IAS Gram-positive Erreger - Mikrobiologie R. Zbinden Seite 39