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Institut für molekulare Pathogenese (IMP)

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Nationales Referenzlabor für Verotoxin-bildende Escherichia coli (VTEC)

E. coli gehören zur Familie der Enterobacteriaceae. Sie sind gram-negative, fakultativ anaerobe, häufig peritrich begeißelte, gerade Stäbchenbakterien. Sie besiedeln den Darmtrakt bereits in den ersten Stunden nach der Geburt, stellen aber bei Erwachsenen mit weniger als 1% nur einen kleinen Anteil der Darmflora dar. Durch ihren Sauerstoff verbrauchenden Stoffwechsel spielen sie jedoch eine wichtige Rolle in den symbiotischen Beziehungen zwischen Wirtsorganismus und Darmflora. Neben den kommensalen Darmbewohnern der Art E. coli werden zunehmend auch obligat pathogene E. coli beschrieben, die auch tödlich verlaufende Krankheiten verursachen können.

Shiga-Toxin produzierende E. coli (STEC, auch als Verotoxin-produzierende E. coli (VTEC) bezeichnet), zu denen auch die mit der hämorrhagischen Colitis (HC) und dem hämolytisch-urämischen Syndrom (HUS) assoziierten enterohämorrhagischen E. coli (EHEC) gezählt werden, sind zur Produktion von Zytotoxinen („Zellgiften“), den so genannten Shiga-Toxinen, befähigt. Aber auch plasmidkodierte Virulenzfaktoren sowie eine Pathogenitätsinsel mit einer Gruppe von über 40 chromosomalen Genen, die auch als „Locus of Enterocyte Effacement“ oder LEE-Lokus bezeichnet wird, tragen entscheidend zur Pathogenität von EHEC bei. Besonders das auf dem LEE lokalisierte eae-Gen (E. coli attaching and effacing), das für einen als Intimin bezeichneten Adhärenzfaktor kodiert, wird, von einigen Ausnahmen abgesehen, regelmäßig bei EHEC-Stämmen gefunden, die schwere klinische Erkrankungen hervorrufen. Weitere non-LEE-kodierte Pathogenitätsfaktoren wurden in jüngerer Zeit vor allem durch die umfassenden genomischen Analysen von EHEC-Bakterien identifiziert. In Deutschland wurde in den vergangenen Jahren ein immer größer werdendes Spektrum an EHEC-Erregertypen registriert.

Das Hauptreservoir für STEC/EHEC stellen Rinder, andere landwirtschaftlich genutzte Wiederkäuer wie Schafe und Ziegen sowie Wildwiederkäuer dar. Unzureichend gegartes Rindfleisch, Rohmilch und Rohmilchprodukte bzw. nicht pasteurisierte Milch sowie andere Produkte von Rindern werden als hauptsächliche Infektionsquelle des Menschen beschrieben. Aber auch Kontaminationen, die von Kühlware (Fleisch) auf unbelastete Lebensmittel wie Kochwurst übergingen, kontaminierte kalt gepresste Fruchtsäfte sowie kontaminiertes Gemüse sind als Quellen menschlicher Infektionen beobachtet worden. Weiterhin sind durch erregerhaltigen Rinderkot kontaminierte Weiden sowie mit Rindergülle gedüngte Anbauflächen, auf denen sich STEC/EHEC-Stämme mehrere Monate halten können, als mögliche Infektionsquellen in Betracht zu ziehen. STEC/EHEC, die von dort aus in anliegende Badegewässer bzw. ins Trinkwasser (Brunnenanlagen) gelangen, können ein erhebliches Infektionsrisiko darstellen. Daneben darf aber auch das Risiko von Infektionen durch direkten Kontakt zu Tieren (Streichelzoos, Besuche in landwirtschaftlichen Betrieben, „Ferien auf dem Bauernhof“) sowie die fäkal-orale Übertragung von Mensch zu Mensch, besonders in Gemeinschaftseinrichtungen, nicht übersehen werden.

In der Humanmedizin sind in Deutschland nach § 6 des Infektionsschutzgesetzes (IfSG) der Krankheitsverdacht, die Erkrankung sowie der Tod an enteropathischem HUS namentlich meldepflichtig. Vom HUS abgegrenzt werden in der Meldepflicht die anderen EHEC-Erkrankungen. In diesen Fällen ist nach § 7 IfSG der direkte oder indirekte Nachweis von EHEC-Stämmen, soweit er auf eine akute Infektion hinweist, ebenfalls namentlich zu melden.

Auch in der Veterinärmedizin ist der Nachweis von STEC beim Tier nach der Verordnung über meldepflichtige Tierkrankheiten meldepflichtig.

Zu den Aufgaben des nationalen Referenzlabors für Verotoxin-produzierende E. coli gehören:

  • Ansprechpartner für Bundes- und Länderbehörden zu Fragen der Epidemiologie und Bekämpfung der Verotoxin-produzierende E. coli
  • Durchführung von Bestätigungsuntersuchungen
  • Bereithaltung von Referenzmaterial
  • Überprüfung, Standardisierung und Weiterentwicklung von Untersuchungsmethoden
  • Mitarbeit bei der Durchführung internationaler Ringversuche
  • Teilnahme an EU-Ringtests
  • Training von Laborpersonal in der STEC/EHEC-Diagnostik
  • Beteiligung an Arbeitsgruppen und Forschungsprojekten
  • Isolierung von STEC/EHEC
  • Charakterisierung von STEC/EHEC-Stämmen mittels konventionellen und real-time PCRs
  • Micro-Array basierte Charakterisierung von STEC/EHEC-Stämmen
  • Restriktionsfragment-Patttern-Analyse (RFLP) mittels Pulsfeld-Gelelektrophorese
  • Multi-Lokus-Sequenz-Typisierung (MLST)
  • Genomsequenzierung von STEC/EHEC
  • Shiga-Toxin-Nachweis mittels ELISA
  • Shiga-Toxin-Nachweis mittels Verozelltest kombiniert mit dem Verozellneutralisationstest
  • Referenzstämme von verschiedenen STEC/EHEC-Stämmen und anderen E. coli-Pathotypen
  • Longitudinalstudien zu STEC/EHEC in Rinderbeständen
  • Dynamik von STEC/EHEC in Rinderbeständen
  • Genotypische Charakterisierung von langzeitpersistierenden STEC/EHEC-Stämmen
  • Genomsequenzierung von langzeitpersistierenden STEC/EHEC-Stämmen
  • Vorkommen von STEC/EHEC bei kleinen Wiederkäuern
  • Einsatz neuer Charakterisierungsverfahren (Micro-Array, MALDI-TOF)

Verordnung über meldepflichtige Tierkrankheiten in der jeweils geltenden Fassung