Infektion

Eine Infektion (wohl neuzeitliche Sekundärbildung aus lateinisch inficere ‚anstecken‘, ‚vergiften‘; wörtlich ‚hineintun‘) oder Ansteckung ist das (passive) Eindringen von Krankheitserregern in einen Organismus, wo sie verbleiben und sich anschließend vermehren, bei Pflanzen spricht man dabei auch von einem Befall. Der rein mechanische Vorgang, bei dem Infektionserreger mit dem Wirt in Kontakt kommen, wird als Infizierung bezeichnet. Siedelt sich der Infektionserreger nach dem Kontakt nicht im Wirt an, kommt es also zu keiner Haftung des Erregers im Makroorganismus und das Infizierungsgeschehen ist beendet. Konkret handelt es sich bei den Krankheitserregern um pathogene Lebewesen (z. B. Bakterien, Pilze und Parasiten) oder um Moleküle (z. B. Viren, Transposons und Prionen), die zum Überleben einen Wirt benötigen. Krankheiten, die durch Ansteckung mit Krankheitserregern (Pathogenen) verursacht werden, nennt man Infektionskrankheiten. ⓘ

Das unbeabsichtigte Eindringen von Mikroorganismen, Viren, Viroiden und Prionen in ein Nährmedium wird als Kontamination bezeichnet, das absichtliche (aktive) Hineinbringen als Inokulation und das Vorhandensein und Wachstum ohne Virulenz als Besiedlung oder Kolonisation (Beispiel Darmbakterien). ⓘ

Infektionen werden grundlagenwissenschaftlich von der Infektionsbiologie erforscht und von der klinischen Infektiologie behandelt. Die statistische Erfassung von Infektionskrankheiten in einer Population ist ein Teilbereich der Epidemiologie. ⓘ

Als erster wissenschaftlich haltbarer Erklärungsversuch der Lehre von der Ansteckung bzw. mit einer Theorie der Infektion gilt die Schrift De Contagione et contagiosis morbis et eorum curatione libri tres von Girolamo Fracastoro aus dem Jahr 1546. Der Nachweis des Zusammenhangs zwischen einem Infektionserreger und einer Infektionskrankheit wird bis heute durch Überprüfung der Henle-Koch-Postulate erbracht. Der Nachweis eines Erregers oder der Immunreaktion in einem Wirt erfolgt durch eine abgestufte Diagnostik. ⓘ

Infektion ⓘ
Falschfarbige elektronenmikroskopische Aufnahme eines Malaria-Sporozoiten, der durch das Epithel des Mitteldarms einer Ratte wandert
Fachgebiet	Infektionskrankheiten
Ursachen	bakteriell, viral, parasitär, pilzartig, Prion

Eine Infektion ist das Eindringen von Krankheitserregern in das Gewebe, ihre Vermehrung und die Reaktion des Wirtsgewebes auf den Erreger und die von ihm produzierten Toxine. Eine Infektionskrankheit, die auch als übertragbare Krankheit oder übertragbare Krankheit bezeichnet wird, ist eine Krankheit, die durch eine Infektion entsteht. ⓘ

Infektionen können durch eine Vielzahl von Krankheitserregern verursacht werden, vor allem durch Bakterien und Viren. Wirte können Infektionen mit Hilfe ihres Immunsystems bekämpfen. Säugetierwirte reagieren auf Infektionen mit einer angeborenen Reaktion, die häufig mit einer Entzündung einhergeht, gefolgt von einer adaptiven Reaktion. ⓘ

Zu den spezifischen Medikamenten, die zur Behandlung von Infektionen eingesetzt werden, gehören Antibiotika, Virostatika, Antimykotika, Antiprotozoika und Antihelminthika. Infektionskrankheiten führten 2013 zu 9,2 Millionen Todesfällen (etwa 17 % aller Todesfälle). Der Zweig der Medizin, der sich mit Infektionen befasst, wird als Infektionskrankheiten bezeichnet. ⓘ

Arten

Infektionen werden durch Infektionserreger (Pathogene) verursacht, darunter:

• Bakterien (z. B. Mycobacterium tuberculosis, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Clostridium botulinum und Salmonella spp.)
• Viren und verwandte Erreger wie Viroide. (z. B. HIV, Rhinovirus, Lyssaviren wie Tollwutvirus, Ebolavirus und Schweres Akutes Respiratorisches Syndrom Coronavirus 2)
• Pilze, weiter untergliedert in:
  • Ascomycota, einschließlich Hefen wie Candida (die häufigste Pilzinfektion); Fadenpilze wie Aspergillus; Pneumocystis-Arten; und Dermatophyten, eine Gruppe von Organismen, die Infektionen der Haut und anderer oberflächlicher Strukturen beim Menschen verursachen.
  • Basidiomycota, einschließlich der für den Menschen pathogenen Gattung Cryptococcus.
• Parasiten, die gewöhnlich unterteilt werden in:
  • Einzellige Organismen (z. B. Malaria, Toxoplasma, Babesia)
  • Makroparasiten (Würmer oder Helminthen), darunter Nematoden wie parasitäre Spulwürmer und Madenwürmer, Bandwürmer (Zestoden) und Egel (Trematoden, wie Schistosomen). Krankheiten, die durch Helminthen verursacht werden, werden manchmal als Befall bezeichnet, manchmal aber auch als Infektionen.
• Arthropoden wie Zecken, Milben, Flöhe und Läuse können ebenfalls Krankheiten beim Menschen verursachen, die konzeptionell mit Infektionen vergleichbar sind, doch wird das Eindringen dieser Makroparasiten in einen menschlichen oder tierischen Körper gewöhnlich als Befall bezeichnet.
• Prionen (obwohl sie keine Toxine absondern) ⓘ

Anzeichen und Symptome

Die Anzeichen und Symptome einer Infektion hängen von der Art der Erkrankung ab. Einige Anzeichen einer Infektion betreffen den ganzen Körper, wie z. B. Müdigkeit, Appetitlosigkeit, Gewichtsverlust, Fieber, Nachtschweiß, Schüttelfrost, Schmerzen und Unwohlsein. Andere sind spezifisch für einzelne Körperteile, wie Hautausschläge, Husten oder eine laufende Nase. ⓘ

In einigen Fällen können Infektionskrankheiten bei einem bestimmten Wirt über einen großen Teil oder sogar den gesamten Krankheitsverlauf hinweg asymptomatisch sein. Im letzteren Fall kann die Krankheit nur bei Wirten als "Krankheit" definiert werden (was per Definition eine Erkrankung bedeutet), die nach Kontakt mit einem asymptomatischen Träger sekundär erkranken. Eine Infektion ist nicht gleichbedeutend mit einer Infektionskrankheit, da einige Infektionen bei einem Wirt keine Krankheit hervorrufen. ⓘ

Bakteriell oder viral

Da sowohl bakterielle als auch virale Infektionen die gleichen Symptome hervorrufen können, kann es schwierig sein, zu unterscheiden, welche die Ursache einer bestimmten Infektion ist. Die Unterscheidung ist wichtig, da virale Infektionen nicht durch Antibiotika geheilt werden können, bakterielle hingegen schon. ⓘ

Vergleich von viralen und bakteriellen Infektionen ⓘ

Charakteristisch	Virale Infektion	Bakterielle Infektion
Typische Symptome	Im Allgemeinen sind Virusinfektionen systemisch. Das bedeutet, dass sie viele verschiedene Körperteile oder mehr als ein Körpersystem gleichzeitig betreffen, z. B. eine laufende Nase, verstopfte Nasennebenhöhlen, Husten, Körperschmerzen usw. Sie können auch örtlich begrenzt sein, wie z. B. bei viraler Bindehautentzündung oder "rosa Auge" und Herpes. Nur wenige Virusinfektionen sind schmerzhaft, wie Herpes. Die Schmerzen bei Virusinfektionen werden oft als juckend oder brennend beschrieben.	Die klassischen Symptome einer bakteriellen Infektion sind örtlich begrenzte Rötung, Hitze, Schwellung und Schmerz. Eines der Kennzeichen einer bakteriellen Infektion ist der lokale Schmerz, der an einer bestimmten Stelle des Körpers auftritt. Wenn zum Beispiel eine Schnittwunde mit Bakterien infiziert ist, treten die Schmerzen an der Stelle der Infektion auf. Bakterielle Halsschmerzen sind oft durch stärkere Schmerzen auf einer Seite des Rachens gekennzeichnet. Eine Ohrenentzündung wird eher als bakteriell diagnostiziert, wenn die Schmerzen nur in einem Ohr auftreten. Eine Schnittwunde, aus der Eiter und milchige Flüssigkeit austritt, ist höchstwahrscheinlich infiziert.
Ursache	Krankheitserregende Viren	Krankmachende Bakterien

Pathophysiologie

Infektionskette; die Kette der Ereignisse, die zu einer Infektion führen ⓘ

Es gibt eine allgemeine Ereigniskette, die für Infektionen gilt und manchmal als Infektionskette bezeichnet wird. Die Ereigniskette umfasst mehrere Schritte - darunter den Infektionserreger, das Reservoir, das Eindringen in einen empfänglichen Wirt, den Austritt und die Übertragung auf neue Wirte. Jedes dieser Glieder muss in einer chronologischen Reihenfolge vorhanden sein, damit sich eine Infektion entwickeln kann. Das Verständnis dieser Schritte hilft dem Gesundheitspersonal, die Infektion gezielt zu bekämpfen und zu verhindern, dass sie überhaupt erst entsteht. ⓘ

Besiedlung

Infektion eines eingewachsenen Zehennagels; es bildet sich Eiter (gelb) und eine daraus resultierende Entzündung (Rötung und Schwellung um den Nagel). ⓘ

Eine Infektion beginnt, wenn ein Organismus erfolgreich in den Körper eindringt, wächst und sich vermehrt. Dies wird als Kolonisierung bezeichnet. Die meisten Menschen sind nicht leicht zu infizieren. Menschen mit einem geschwächten Immunsystem haben eine erhöhte Anfälligkeit für chronische oder anhaltende Infektionen. Personen mit einem unterdrückten Immunsystem sind besonders anfällig für opportunistische Infektionen. Das Eindringen in den Wirt an der Schnittstelle zwischen Wirt und Erreger erfolgt in der Regel über die Schleimhäute in Körperöffnungen wie Mundhöhle, Nase, Augen, Genitalien und Anus, oder die Mikrobe kann durch offene Wunden eindringen. Während einige wenige Organismen an der ursprünglichen Eintrittsstelle wachsen können, wandern viele weiter und verursachen systemische Infektionen in verschiedenen Organen. Einige Erreger wachsen innerhalb der Wirtszellen (intrazellulär), während andere frei in Körperflüssigkeiten wachsen. ⓘ

Die Wundbesiedlung bezieht sich auf nicht replizierende Mikroorganismen in der Wunde, während in infizierten Wunden replizierende Organismen vorhanden sind und das Gewebe verletzt wird. Alle mehrzelligen Organismen werden bis zu einem gewissen Grad von Fremdorganismen besiedelt, und die große Mehrheit von ihnen lebt entweder in einer mutualistischen oder kommensalen Beziehung zum Wirt. Ein Beispiel für Ersteres sind die anaeroben Bakterienarten, die den Dickdarm von Säugetieren besiedeln, und ein Beispiel für Letzteres sind die verschiedenen Staphylokokkenarten, die auf der menschlichen Haut vorkommen. Beide Besiedlungen werden nicht als Infektionen angesehen. Der Unterschied zwischen einer Infektion und einer Besiedlung ist oft nur eine Frage der Umstände. Nicht-pathogene Organismen können unter bestimmten Bedingungen pathogen werden, und selbst der virulenteste Organismus benötigt bestimmte Umstände, um eine gefährliche Infektion zu verursachen. Einige kolonisierende Bakterien, wie z. B. Corynebakterien sp. und Viridans-Streptokokken, verhindern die Anhaftung und Kolonisierung pathogener Bakterien und gehen so eine symbiotische Beziehung mit dem Wirt ein, die eine Infektion verhindert und die Wundheilung beschleunigt. ⓘ

Dieses Bild zeigt die Schritte einer pathogenen Infektion. ⓘ

Zu den Variablen, die bei der Inokulation eines Wirts mit einem Krankheitserreger und dem letztendlichen Ergebnis eine Rolle spielen, gehören:

• der Eintrittsweg des Erregers und der Zugang zu den Wirtsregionen, den er erhält
• die intrinsische Virulenz des jeweiligen Organismus
• die Menge oder Belastung des Ausgangsinokulans
• der Immunstatus des kolonisierten Wirts ⓘ

So bleiben beispielsweise mehrere Staphylokokkenarten auf der Haut harmlos, vermehren sich aber in einem normalerweise sterilen Raum, wie etwa in der Gelenkkapsel oder im Bauchfell, ohne Widerstand und verursachen Schäden. ⓘ

Eine interessante Tatsache, die durch Gaschromatographie-Massenspektrometrie, 16S ribosomale RNA-Analyse, Omics und andere fortschrittliche Technologien in den letzten Jahrzehnten für den Menschen deutlicher geworden ist, ist die Tatsache, dass eine mikrobielle Besiedlung selbst in Umgebungen, die der Mensch als nahezu steril ansieht, sehr häufig ist. Da eine bakterielle Besiedlung normal ist, ist es schwierig zu wissen, welche chronischen Wunden als infiziert eingestuft werden können und wie hoch das Risiko einer Progression ist. Trotz der großen Zahl von Wunden, die in der klinischen Praxis auftreten, gibt es nur wenige Qualitätsdaten zur Bewertung von Symptomen und Anzeichen. In einer Übersichtsarbeit über chronische Wunden im Journal of the American Medical Association's "Rational Clinical Examination Series" wurde die Bedeutung von verstärkten Schmerzen als Indikator für eine Infektion quantifiziert. Die Überprüfung ergab, dass eine Zunahme der Schmerzen [Wahrscheinlichkeitsquotient (LR), Bereich 11-20] eine Infektion sehr viel wahrscheinlicher macht, während das Fehlen von Schmerzen (negativer Wahrscheinlichkeitsquotient, Bereich 0,64-0,88) eine Infektion nicht ausschließt (zusammenfassende LR 0,64-0,88). ⓘ

Eine Infektion unterscheidet sich von einer „Ansiedlung“ oder „Besiedlung“ (Kolonisation) durch kommensale Bakterien und Pilze, welche auf deren Haut bzw. Schleimhäuten leben, ohne in den Organismus einzudringen. Eine derartige Standortflora verdrängt über die Platz- und Nahrungskonkurrenz sogar pathogene (krankmachende) Keime und bildet dadurch einen sehr wichtigen Teil der Krankheitsabwehr bzw. Krankheitsvermeidung. ⓘ

Bei geschädigter Haut oder Schleimhaut oder bei Immunschwäche können allerdings auch diese Keime eine Infektion verursachen (endogene Infektion). In diesem Zusammenhang ist besonders Staphylococcus aureus bedeutend, der sehr häufig kleinere Entzündungen verursacht, aber in Verbindung mit Multiresistenzen und geschwächten Patienten lebensbedrohend wird. ⓘ

Tiere benötigen Mikroorganismen zur Verdauung ihrer Nahrung in Darm (und den Vormägen bei Wiederkäuern), so wie manche von diesen ihren Wirt brauchen, um sich zu ernähren und zu vermehren (siehe Symbiose). Meist bleibt diese Symbiose im Gleichgewicht. Es gibt aber Keime, die aus diesem Gleichgewicht ausbrechen und dann gefährlich werden, was als opportunistische Infektion bezeichnet wird. Daneben existieren noch Kommensale, die im Gegensatz zu Symbionten dem Wirt keinen Nutzen erbringen, aber auch nicht in einen gesunden Wirt eindringen. ⓘ

Krankheit

Eine Krankheit kann entstehen, wenn die schützenden Immunmechanismen des Wirts beeinträchtigt sind und der Organismus dem Wirt Schaden zufügt. Mikroorganismen können Gewebeschäden verursachen, indem sie eine Vielzahl von Toxinen oder zerstörerischen Enzymen freisetzen. Clostridium tetani beispielsweise setzt ein Toxin frei, das die Muskeln lähmt, und Staphylokokken setzen Toxine frei, die zu Schock und Sepsis führen. Nicht alle Infektionserreger verursachen bei allen Wirten Krankheiten. So erkranken beispielsweise weniger als 5 % der mit Polio infizierten Personen. Andererseits sind einige Infektionserreger hochvirulent. Das Prion, das den Rinderwahnsinn und die Creutzfeldt-Jakob-Krankheit verursacht, tötet ausnahmslos alle Tiere und Menschen, die infiziert sind. ⓘ

Persistierende Infektionen treten auf, weil der Körper nicht in der Lage ist, den Organismus nach der Erstinfektion zu beseitigen. Persistierende Infektionen sind durch das ständige Vorhandensein des infektiösen Organismus gekennzeichnet, oft als latente Infektion mit gelegentlich wiederkehrenden Rückfällen der aktiven Infektion. Es gibt einige Viren, die eine persistente Infektion aufrechterhalten können, indem sie verschiedene Zellen des Körpers infizieren. Einige einmal erworbene Viren verlassen den Körper nicht mehr. Ein typisches Beispiel ist das Herpesvirus, das dazu neigt, sich in den Nerven zu verstecken und unter bestimmten Umständen reaktiviert zu werden. ⓘ

Anhaltende Infektionen verursachen jedes Jahr weltweit Millionen von Todesfällen. Chronische Infektionen durch Parasiten sind in vielen unterentwickelten Ländern für eine hohe Morbidität und Mortalität verantwortlich. ⓘ

Übertragung

Die südliche Hausmücke (Culex quinquefasciatus) ist ein Überträger der Erreger, die unter anderem das West-Nil-Fieber und die Vogelmalaria auslösen.

Damit infizierende Organismen überleben und den Infektionszyklus in anderen Wirten wiederholen können, müssen sie (oder ihre Nachkommen) ein bestehendes Reservoir verlassen und anderswo eine Infektion verursachen. Die Übertragung der Infektion kann über viele mögliche Wege erfolgen:

• Der Kontakt mit Tröpfchen, auch bekannt als Atemwegsinfektion, und die daraus resultierende Infektion kann als luftübertragene Krankheit bezeichnet werden. Wenn eine infizierte Person auf eine andere Person hustet oder niest, können die in warmen, feuchten Tröpfchen schwebenden Mikroorganismen durch die Nase, den Mund oder die Augenoberfläche in den Körper gelangen.
• Fäkal-orale Übertragung, bei der Lebensmittel oder Wasser verunreinigt werden (weil sich die Menschen vor der Zubereitung von Lebensmitteln nicht die Hände waschen oder unbehandelte Abwässer in die Trinkwasserversorgung gelangen) und die Menschen, die sie essen oder trinken, infiziert werden. Zu den häufigsten fäkal-oral übertragenen Krankheitserregern gehören Vibrio cholerae, Giardia-Arten, Rotaviren, Entameba histolytica, Escherichia coli und Bandwürmer. Die meisten dieser Erreger verursachen Gastroenteritis.
• Sexuelle Übertragung, wobei die daraus resultierende Krankheit als sexuell übertragbare Krankheit bezeichnet wird
• Orale Übertragung: Krankheiten, die hauptsächlich oral übertragen werden, können durch direkten oralen Kontakt wie Küssen oder durch indirekten Kontakt wie das Teilen eines Trinkglases oder einer Zigarette übertragen werden.
• Übertragung durch direkten Kontakt: Einige Krankheiten, die durch direkten Kontakt übertragen werden können, sind Fußpilz, Impetigo und Warzen.
• Vehikelübertragung, Übertragung durch ein unbelebtes Reservoir (Lebensmittel, Wasser, Erde)
• Vertikale Übertragung: direkte Übertragung von der Mutter auf einen Embryo, Fötus oder ein Baby während der Schwangerschaft oder Geburt. Sie kann als Folge einer bereits bestehenden oder während der Schwangerschaft erworbenen Infektion erfolgen.
• Iatrogene Übertragung, die durch medizinische Verfahren wie Injektion oder Transplantation von infiziertem Material erfolgt.
• Vektorübertragungen, die durch einen Vektor übertragen werden, d. h. einen Organismus, der selbst keine Krankheit verursacht, sondern die Infektion durch Übertragung von Krankheitserregern von einem Wirt auf einen anderen überträgt. ⓘ

Die Beziehung zwischen Virulenz und Übertragbarkeit ist komplex; Studien haben gezeigt, dass es keine eindeutige Beziehung zwischen den beiden gibt. Es gibt immer noch eine kleine Anzahl von Beweisen, die teilweise auf einen Zusammenhang zwischen Virulenz und Übertragbarkeit hindeuten. ⓘ

Diagnose

Die Diagnose einer Infektionskrankheit beinhaltet manchmal die Identifizierung eines Infektionserregers, entweder direkt oder indirekt. In der Praxis werden die meisten leichteren Infektionskrankheiten wie Warzen, Hautabszesse, Infektionen der Atemwege und Durchfallerkrankungen anhand ihres klinischen Erscheinungsbildes diagnostiziert und behandelt, ohne dass der spezifische Erreger bekannt ist. Rückschlüsse auf die Krankheitsursache beruhen auf der Wahrscheinlichkeit, dass ein Patient mit einem bestimmten Erreger in Berührung gekommen ist, auf dem Vorkommen einer Mikrobe in einer Gemeinschaft und auf anderen epidemiologischen Überlegungen. Bei ausreichender Anstrengung können alle bekannten Infektionserreger spezifisch identifiziert werden. Der Nutzen der Identifizierung wird jedoch oft durch die Kosten bei weitem aufgewogen, da es oft keine spezifische Behandlung gibt, die Ursache offensichtlich ist oder der Ausgang einer Infektion gutartig ist. ⓘ

Die Diagnose von Infektionskrankheiten wird fast immer durch Anamnese und körperliche Untersuchung gestellt. Detailliertere Identifizierungstechniken umfassen die Kultur von Infektionserregern, die von einem Patienten isoliert wurden. Die Kultur ermöglicht die Identifizierung von Infektionserregern durch die Untersuchung ihrer mikroskopischen Merkmale, durch den Nachweis von Substanzen, die von den Erregern produziert werden, und durch die direkte Identifizierung eines Organismus anhand seines Genotyps. Andere Techniken (wie Röntgenstrahlen, CAT-Scans, PET-Scans oder NMR) werden eingesetzt, um Bilder von inneren Anomalien zu erstellen, die durch das Wachstum eines Infektionserregers entstehen. Diese Bilder sind nützlich, um beispielsweise einen Knochenabszess oder eine durch ein Prion hervorgerufene spongiforme Enzephalopathie zu erkennen. ⓘ

Symptomatische Diagnostik

Die Diagnose wird bei jeder Infektionskrankheit anhand der Symptome gestellt, doch sind in der Regel zusätzliche diagnostische Verfahren erforderlich, um den Verdacht zu bestätigen. Einige Anzeichen sind spezifisch charakteristisch und bezeichnend für eine Krankheit und werden als pathognomonische Anzeichen bezeichnet; diese sind jedoch selten. Nicht alle Infektionen sind symptomatisch. ⓘ

Bei Kindern erhöht das Vorhandensein von Zyanose, schneller Atmung, schlechter peripherer Durchblutung oder eines petechialen Ausschlags das Risiko einer schweren Infektion um mehr als das Fünffache. Weitere wichtige Indikatoren sind die Besorgnis der Eltern, ein klinischer Instinkt und eine Temperatur von mehr als 40 °C. ⓘ

Mikrobielle Kultur

Vier Nährbodenplatten, auf denen Kolonien häufiger gramnegativer Bakterien wachsen. ⓘ

Viele diagnostische Ansätze hängen von der mikrobiologischen Kultur ab, um einen Erreger aus einer geeigneten klinischen Probe zu isolieren. Bei einer mikrobiellen Kultur wird ein Wachstumsmedium für einen bestimmten Erreger bereitgestellt. Eine aus potenziell krankem Gewebe oder Flüssigkeit entnommene Probe wird dann auf das Vorhandensein eines infektiösen Erregers untersucht, der in diesem Medium wachsen kann. Viele krankheitserregende Bakterien lassen sich leicht auf Nährstoffagar züchten, einem festen Nährboden, der die für das Wachstum notwendigen Kohlenhydrate und Proteine zusammen mit reichlich Wasser enthält. Ein einzelnes Bakterium wächst zu einem sichtbaren Hügel auf der Oberfläche der Platte heran, der als Kolonie bezeichnet wird und der von anderen Kolonien getrennt oder zu einem "Rasen" zusammengewachsen sein kann. Größe, Farbe, Form und Gestalt einer Kolonie sind charakteristisch für die Bakterienart, ihre spezifische genetische Ausstattung (ihren Stamm) und die Umgebung, die ihr Wachstum unterstützt. Oft werden der Platte weitere Bestandteile zugesetzt, um die Identifizierung zu erleichtern. Die Platten können Substanzen enthalten, die das Wachstum einiger Bakterien zulassen und das anderer nicht, oder die ihre Farbe als Reaktion auf bestimmte Bakterien ändern und auf andere nicht. Bakteriologische Platten wie diese werden üblicherweise bei der klinischen Identifizierung von Infektionsbakterien verwendet. Eine mikrobielle Kultur kann auch zur Identifizierung von Viren verwendet werden: Das Medium sind in diesem Fall in Kultur gezüchtete Zellen, die das Virus infizieren und dann verändern oder abtöten kann. Bei der Virusidentifizierung entsteht durch das Viruswachstum ein Bereich mit toten Zellen, der als "Plaque" bezeichnet wird. Auch eukaryotische Parasiten können in Kultur gezüchtet werden, um einen bestimmten Erreger zu identifizieren. ⓘ

In Ermangelung geeigneter Plattenkulturtechniken müssen einige Mikroben in lebenden Tieren gezüchtet werden. Bakterien wie Mycobacterium leprae und Treponema pallidum können in Tieren gezüchtet werden, obwohl serologische und mikroskopische Verfahren die Verwendung lebender Tiere überflüssig machen. Auch Viren werden in der Regel durch Alternativen zur Anzucht in Kulturen oder Tieren identifiziert. Einige Viren können in embryonierten Eiern gezüchtet werden. Eine weitere nützliche Identifizierungsmethode ist die Xenodiagnose, d. h. die Verwendung eines Vektors zur Unterstützung des Wachstums eines Infektionserregers. Die Chagas-Krankheit ist das wichtigste Beispiel, da es schwierig ist, das Vorhandensein des Erregers Trypanosoma cruzi bei einem Patienten direkt nachzuweisen, was eine endgültige Diagnose erschwert. In diesem Fall wird bei der Xenodiagnose der Vektor des Chagas-Erregers T. cruzi, eine nicht infizierte Wanze, verwendet, die eine Blutmahlzeit von einer Person aufnimmt, bei der der Verdacht besteht, dass sie infiziert ist. Die Wanze wird anschließend auf das Wachstum von T. cruzi in ihrem Darm untersucht. ⓘ

Mikroskopie

Ein weiteres wichtiges Instrument bei der Diagnose von Infektionskrankheiten ist die Mikroskopie. Praktisch alle oben beschriebenen Kulturtechniken stützen sich zu irgendeinem Zeitpunkt auf die mikroskopische Untersuchung zur endgültigen Identifizierung des Infektionserregers. Die Mikroskopie kann mit einfachen Instrumenten, wie z. B. dem Lichtmikroskop, oder mit so komplexen Instrumenten wie dem Elektronenmikroskop durchgeführt werden. Von Patienten entnommene Proben können direkt unter dem Lichtmikroskop betrachtet werden und führen oft schnell zur Identifizierung. Die Mikroskopie wird häufig auch in Verbindung mit biochemischen Färbetechniken eingesetzt und kann in Kombination mit antikörperbasierten Techniken äußerst spezifisch sein. So können z. B. künstlich fluoreszierende Antikörper (fluoreszenzmarkierte Antikörper) dazu gebracht werden, an ein bestimmtes Antigen auf einem Krankheitserreger zu binden und es zu identifizieren. Mit einem Fluoreszenzmikroskop können dann fluoreszenzmarkierte Antikörper, die an internalisierte Antigene gebunden sind, in klinischen Proben oder kultivierten Zellen nachgewiesen werden. Diese Technik ist besonders nützlich bei der Diagnose von Viruserkrankungen, bei denen das Lichtmikroskop nicht in der Lage ist, ein Virus direkt zu identifizieren. ⓘ

Auch andere mikroskopische Verfahren können bei der Identifizierung von Infektionserregern hilfreich sein. Fast alle Zellen lassen sich aufgrund der elektrostatischen Anziehungskraft zwischen negativ geladenen Zellmolekülen und der positiven Ladung des Farbstoffs leicht mit einer Reihe von basischen Farbstoffen anfärben. Eine Zelle ist unter dem Mikroskop normalerweise durchsichtig, und die Verwendung eines Farbstoffs erhöht den Kontrast einer Zelle zu ihrem Hintergrund. Die Färbung einer Zelle mit einem Farbstoff wie Giemsa oder Kristallviolett ermöglicht es dem Mikroskopiker, ihre Größe, Form, inneren und äußeren Bestandteile und ihre Verbindungen mit anderen Zellen zu beschreiben. Die Reaktion von Bakterien auf verschiedene Färbeverfahren wird auch für die taxonomische Klassifizierung von Mikroben verwendet. Zwei Methoden, die Gram-Färbung und die Säure-Fast-Färbung, sind die Standardverfahren zur Klassifizierung von Bakterien und zur Diagnose von Krankheiten. Die Gram-Färbung identifiziert die bakteriellen Gruppen Bacillota und Actinomycetota, die beide viele bedeutende menschliche Krankheitserreger enthalten. Mit der Säurefestfärbung werden die Actinomycetota-Gattungen Mycobacterium und Nocardia identifiziert. ⓘ

Biochemische Tests

Biochemische Tests zur Identifizierung von Infektionserregern umfassen den Nachweis von Stoffwechsel- oder Enzymprodukten, die für einen bestimmten Infektionserreger charakteristisch sind. Da Bakterien Kohlenhydrate in den für ihre Gattung und Spezies charakteristischen Mustern fermentieren, wird der Nachweis von Fermentationsprodukten häufig zur bakteriellen Identifizierung verwendet. Säuren, Alkohole und Gase werden bei diesen Tests in der Regel nachgewiesen, wenn die Bakterien in selektiven flüssigen oder festen Medien gezüchtet werden. ⓘ

Die Isolierung von Enzymen aus infiziertem Gewebe kann auch die Grundlage für eine biochemische Diagnose einer Infektionskrankheit bilden. So kann der Mensch beispielsweise weder RNA-Replikasen noch reverse Transkriptase herstellen, und das Vorhandensein dieser Enzyme ist für bestimmte Arten von Virusinfektionen charakteristisch. Die Fähigkeit des viralen Proteins Hämagglutinin, rote Blutkörperchen zu einer nachweisbaren Matrix zusammenzubinden, kann ebenfalls als biochemischer Test für eine Virusinfektion charakterisiert werden, obwohl Hämagglutinin streng genommen kein Enzym ist und keine metabolische Funktion hat. ⓘ

Serologische Methoden sind hochempfindliche, spezifische und oft sehr schnelle Tests, die zur Identifizierung von Mikroorganismen eingesetzt werden. Diese Tests beruhen auf der Fähigkeit eines Antikörpers, sich spezifisch an ein Antigen zu binden. Das Antigen, in der Regel ein Protein oder Kohlenhydrat, das von einem Infektionserreger gebildet wird, wird von dem Antikörper gebunden. Diese Bindung setzt dann eine Kette von Ereignissen in Gang, die sich je nach Test auf unterschiedliche Weise bemerkbar machen können. Die Diagnose "Streptokokken" beispielsweise wird oft innerhalb von Minuten gestellt und basiert auf dem Auftreten von Antigenen des Erregers S. pyogenes, die mit einem Wattestäbchen aus dem Rachen des Patienten entnommen werden. Serologische Tests, sofern verfügbar, sind in der Regel der bevorzugte Weg der Identifizierung, allerdings ist die Entwicklung dieser Tests kostspielig und die für den Test verwendeten Reagenzien müssen häufig gekühlt werden. Einige serologische Methoden sind äußerst kostspielig, obwohl sie, wenn sie häufig verwendet werden, wie der "Streptokokken-Test", kostengünstig sein können. ⓘ

Komplexe serologische Techniken wurden zu den so genannten Immunoassays weiterentwickelt. Immunoassays können die grundlegende Antikörper-Antigen-Bindung als Grundlage nutzen, um ein elektromagnetisches Signal oder ein Teilchenstrahlungssignal zu erzeugen, das mit einer Art von Instrumenten nachgewiesen werden kann. Das Signal von unbekannten Substanzen kann mit dem von Standards verglichen werden, was eine Quantifizierung des Zielantigens ermöglicht. Zur Unterstützung der Diagnose von Infektionskrankheiten können Immunoassays Antigene von Infektionserregern oder von Proteinen, die von einem infizierten Organismus als Reaktion auf einen fremden Erreger gebildet werden, nachweisen oder messen. So kann beispielsweise mit dem Immunoassay A das Vorhandensein eines Oberflächenproteins eines Viruspartikels nachgewiesen werden. Immunoassay B hingegen kann Antikörper nachweisen oder messen, die vom Immunsystem eines Organismus produziert werden, um das Virus zu neutralisieren und seine Zerstörung zu ermöglichen. ⓘ

Mit Hilfe von Instrumenten können extrem kleine Signale gelesen werden, die durch Sekundärreaktionen im Zusammenhang mit der Antikörper-Antigen-Bindung entstehen. Die Geräte können die Probenahme, den Einsatz von Reagenzien, die Reaktionszeiten, die Signaldetektion, die Berechnung der Ergebnisse und die Datenverwaltung steuern, um ein kostengünstiges automatisiertes Verfahren zur Diagnose von Infektionskrankheiten zu ermöglichen. ⓘ

PCR-basierte Diagnostik

Nukleinsäuretests, die mit einem ID Now-Gerät von Abbott Laboratories durchgeführt werden ⓘ

Technologien, die auf der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) basieren, werden in naher Zukunft aus mehreren Gründen zum nahezu allgegenwärtigen Goldstandard der Diagnostik werden. Erstens ist der Katalog der Infektionserreger so weit angewachsen, dass praktisch alle für die menschliche Bevölkerung bedeutsamen Infektionserreger identifiziert worden sind. Zweitens muss ein Infektionserreger im menschlichen Körper wachsen, um eine Krankheit auszulösen; er muss im Wesentlichen seine eigenen Nukleinsäuren vermehren, um eine Krankheit zu verursachen. Diese Vermehrung von Nukleinsäure in infiziertem Gewebe bietet die Möglichkeit, den Erreger mit Hilfe der PCR nachzuweisen. Drittens werden die wesentlichen Werkzeuge für die Steuerung der PCR, die Primer, von den Genomen der Infektionserreger abgeleitet, und mit der Zeit werden diese Genome bekannt sein, wenn sie es nicht schon sind. ⓘ

Die technologischen Möglichkeiten zum schnellen und spezifischen Nachweis von Infektionserregern sind also bereits vorhanden. Die einzigen verbleibenden Hindernisse für den Einsatz der PCR als Standard-Diagnoseinstrument liegen in den Kosten und der Anwendung, die beide nicht unüberwindbar sind. Die Diagnose einiger weniger Krankheiten wird von der Entwicklung der PCR-Methoden nicht profitieren, wie z. B. einige der Clostridien-Krankheiten (Tetanus und Botulismus). Bei diesen Krankheiten handelt es sich im Wesentlichen um biologische Vergiftungen durch eine relativ geringe Anzahl infektiöser Bakterien, die extrem starke Neurotoxine produzieren. Eine signifikante Vermehrung des infektiösen Erregers findet nicht statt, was die Fähigkeit der PCR, das Vorhandensein von Bakterien nachzuweisen, einschränkt. ⓘ

Metagenomische Sequenzierung

Angesichts des breiten Spektrums an bakteriellen, viralen, pilzlichen, protozoischen und helminthischen Erregern, die schwächende und lebensbedrohliche Krankheiten verursachen, ist die Fähigkeit, die Ursache der Infektion schnell zu identifizieren, wichtig, aber oft auch schwierig. So bleibt beispielsweise mehr als die Hälfte der Fälle von Enzephalitis, einer schweren Erkrankung des Gehirns, trotz umfangreicher Tests mit dem Standardverfahren (mikrobiologische Kultur) und modernsten klinischen Labormethoden unerkannt. Diagnostische Tests auf der Grundlage der Metagenomsequenzierung werden derzeit für den klinischen Einsatz entwickelt und bieten eine vielversprechende Möglichkeit zur empfindlichen, spezifischen und schnellen Diagnose von Infektionen mit einem einzigen, umfassenden Test. Dieser Test ähnelt den derzeitigen PCR-Tests; allerdings wird eine ungezielte Amplifikation des gesamten Genoms anstelle von Primern für einen bestimmten Infektionserreger verwendet. Auf diesen Amplifikationsschritt folgen Sequenzierung der nächsten oder dritten Generation, Alignment-Vergleiche und taxonomische Klassifizierung unter Verwendung großer Datenbanken mit Tausenden von Referenzgenomen von Erregern und Kommensalen. Gleichzeitig werden antimikrobielle Resistenzgene innerhalb der Erreger- und Plasmidgenome sequenziert und mit den taxonomisch klassifizierten Erregergenomen abgeglichen, um ein antimikrobielles Resistenzprofil zu erstellen - analog zur Antibiotika-Empfindlichkeitsprüfung -, das den Umgang mit antimikrobiellen Mitteln erleichtert und die Optimierung der Behandlung mit den wirksamsten Medikamenten für die Infektion eines Patienten ermöglicht. ⓘ

Die Sequenzierung von Metagenomik könnte sich als besonders nützlich für die Diagnose erweisen, wenn der Patient immunsupprimiert ist. Ein immer breiteres Spektrum von Infektionserregern kann bei immunsupprimierten Personen ernsthaften Schaden anrichten, so dass das klinische Screening oft breiter angelegt werden muss. Darüber hinaus ist die Ausprägung der Symptome oft atypisch, was eine klinische Diagnose auf der Grundlage des Erscheinungsbildes erschwert. Drittens ist es wahrscheinlicher, dass Diagnosemethoden, die auf dem Nachweis von Antikörpern beruhen, fehlschlagen. Ein schneller, empfindlicher, spezifischer und nicht zielgerichteter Test für alle bekannten menschlichen Krankheitserreger, der die DNA des Organismus und nicht die Antikörper nachweist, ist daher äußerst wünschenswert. ⓘ

Indikation der Tests

Ein vorübergehender Drive-in-Testplatz für COVID-19, der mit Zelten auf einem Parkplatz eingerichtet wurde ⓘ

Eine Indikation für die spezifische Identifizierung eines Infektionserregers besteht in der Regel nur dann, wenn eine solche Identifizierung bei der Behandlung oder Vorbeugung der Krankheit helfen kann, oder um das Wissen über den Verlauf einer Krankheit vor der Entwicklung wirksamer therapeutischer oder präventiver Maßnahmen zu verbessern. So wurde beispielsweise in den frühen 1980er Jahren, bevor AZT zur Behandlung von AIDS aufkam, der Krankheitsverlauf durch die Überwachung der Zusammensetzung von Blutproben der Patienten genau verfolgt, auch wenn das Ergebnis dem Patienten keine weiteren Behandlungsmöglichkeiten bot. Diese Studien über das Auftreten von HIV in bestimmten Gemeinschaften ermöglichten zum Teil die Aufstellung von Hypothesen über den Übertragungsweg des Virus. Durch das Verständnis des Übertragungsweges konnten die Ressourcen im Rahmen von Kampagnen zur Verringerung der Neuinfektionen gezielt auf die am stärksten gefährdeten Bevölkerungsgruppen ausgerichtet werden. Die spezifische serologische und später genotypische oder molekulare Identifizierung von HIV ermöglichte auch die Entwicklung von Hypothesen über den zeitlichen und geografischen Ursprung des Virus sowie eine Vielzahl weiterer Hypothesen. Die Entwicklung molekularer Diagnoseinstrumente hat es Ärzten und Forschern ermöglicht, die Wirksamkeit der Behandlung mit antiretroviralen Medikamenten zu überwachen. Die Molekulardiagnostik wird heute üblicherweise eingesetzt, um HIV bei gesunden Menschen lange vor dem Ausbruch der Krankheit zu identifizieren, und sie wurde verwendet, um die Existenz von Menschen nachzuweisen, die genetisch resistent gegen eine HIV-Infektion sind. Es gibt zwar immer noch keine Heilung für AIDS, aber die Identifizierung des Virus und die Überwachung der Viruskonzentration im Blut infizierter Personen hat einen großen therapeutischen und prädiktiven Nutzen, sowohl für den Patienten als auch für die Allgemeinheit. ⓘ

Klassifizierung

Subklinisch versus klinisch (latent versus offensichtlich)

Symptomatische Infektionen sind offensichtlich und klinisch, während eine Infektion, die aktiv ist, aber keine erkennbaren Symptome hervorruft, als inapparent, still, subklinisch oder okkult bezeichnet werden kann. Eine Infektion, die inaktiv oder ruhend ist, wird als latente Infektion bezeichnet. Ein Beispiel für eine latente bakterielle Infektion ist die latente Tuberkulose. Einige Virusinfektionen können auch latent sein. Beispiele für latente Virusinfektionen sind alle Viren aus der Familie der Herpesviridae. ⓘ

Das Wort Infektion kann das Vorhandensein eines bestimmten Krankheitserregers bezeichnen (unabhängig davon, wie gering es ist), wird aber auch oft im Sinne einer klinisch sichtbaren Infektion (d. h. einer Infektionskrankheit) verwendet. Diese Tatsache führt gelegentlich zu Unklarheiten oder gibt Anlass zu Diskussionen über die Verwendung des Begriffs. Um dies zu umgehen, sprechen Mediziner häufig von Kolonisierung (statt von Infektion), wenn sie meinen, dass einige der Erreger vorhanden sind, aber keine klinisch sichtbare Infektion (keine Krankheit) vorliegt. ⓘ

Verlauf der Infektion

Es werden verschiedene Begriffe verwendet, um zu beschreiben, wie und wo Infektionen im Laufe der Zeit auftreten. Bei einer akuten Infektion entwickeln sich die Symptome rasch; der Verlauf kann entweder schnell oder langwierig sein. Bei einer chronischen Infektion entwickeln sich die Symptome in der Regel allmählich über Wochen oder Monate und klingen nur langsam ab. Bei subakuten Infektionen dauert die Entwicklung der Symptome länger als bei akuten Infektionen, sie treten jedoch schneller auf als bei chronischen Infektionen. Bei einer fokalen Infektion handelt es sich um einen Ausgangsort der Infektion, von dem aus die Organismen über den Blutkreislauf in einen anderen Bereich des Körpers wandern. ⓘ

Primär versus opportunistisch

Von den vielen verschiedenen Mikroorganismen verursachen nur relativ wenige Krankheiten bei ansonsten gesunden Menschen. Infektionskrankheiten sind das Ergebnis des Zusammenspiels zwischen diesen wenigen Krankheitserregern und den Abwehrkräften der Wirte, die sie infizieren. Das Auftreten und der Schweregrad einer Krankheit, die von einem Krankheitserreger verursacht wird, hängt von der Fähigkeit des Erregers ab, den Wirt zu schädigen, sowie von der Fähigkeit des Wirts, dem Erreger zu widerstehen. Das Immunsystem des Wirts kann jedoch auch den Wirt selbst schädigen, wenn es versucht, die Infektion zu kontrollieren. Kliniker klassifizieren daher infektiöse Mikroorganismen oder Mikroben nach dem Status der Wirtsabwehr - entweder als primäre Krankheitserreger oder als opportunistische Erreger. ⓘ

Primäre Krankheitserreger

Primäre Krankheitserreger verursachen Krankheiten als Folge ihrer Anwesenheit oder Aktivität im normalen, gesunden Wirt, und ihre intrinsische Virulenz (die Schwere der von ihnen verursachten Krankheit) ist zum Teil eine notwendige Folge ihrer Notwendigkeit, sich zu vermehren und zu verbreiten. Viele der häufigsten primären Krankheitserreger des Menschen infizieren nur den Menschen, viele schwere Krankheiten werden jedoch durch Organismen verursacht, die aus der Umwelt erworben wurden oder die nicht-menschliche Wirte infizieren. ⓘ

Opportunistische Krankheitserreger

Opportunistische Erreger können eine Infektionskrankheit bei einem Wirt mit geschwächter Resistenz (Immunschwäche) verursachen oder wenn sie auf ungewöhnliche Weise Zugang zum Körperinneren haben (z. B. durch ein Trauma). Opportunistische Infektionen können durch Mikroben verursacht werden, die normalerweise mit dem Wirt in Kontakt kommen, wie pathogene Bakterien oder Pilze im Magen-Darm-Trakt oder in den oberen Atemwegen, und sie können auch durch (ansonsten harmlose) Mikroben verursacht werden, die von anderen Wirten (wie bei Clostridium difficile colitis) oder aus der Umwelt infolge einer traumatischen Einschleppung (wie bei chirurgischen Wundinfektionen oder komplizierten Frakturen) erworben wurden. Eine opportunistische Erkrankung setzt eine Beeinträchtigung der Wirtsabwehr voraus, die durch genetische Defekte (z. B. chronische granulomatöse Erkrankung), Exposition gegenüber antimikrobiellen Arzneimitteln oder immunsuppressiven Chemikalien (wie nach Vergiftungen oder Krebs-Chemotherapie), Exposition gegenüber ionisierender Strahlung oder infolge einer Infektionskrankheit mit immunsuppressiver Wirkung (z. B. bei Masern, Malaria oder HIV-Erkrankung) auftreten kann. Primäre Krankheitserreger können bei einem Wirt mit geschwächter Abwehrkraft auch eine schwerere Erkrankung verursachen, als dies bei einem immunschwachen Wirt normalerweise der Fall wäre. ⓘ

Sekundäre Infektion

Während eine Primärinfektion praktisch als die Hauptursache für das aktuelle Gesundheitsproblem einer Person angesehen werden kann, ist eine Sekundärinfektion eine Folgeerscheinung oder Komplikation dieser Hauptursache. So ist beispielsweise eine Infektion infolge einer Verbrennung oder eines penetrierenden Traumas (der Hauptursache) eine Sekundärinfektion. Primäre Krankheitserreger verursachen oft eine Primärinfektion und oft eine Sekundärinfektion. In der Regel werden opportunistische Infektionen als Sekundärinfektionen betrachtet (weil eine Immunschwäche oder eine Verletzung der prädisponierende Faktor war). ⓘ

Andere Arten von Infektionen

• Endogene Infektion (Autoinfektion): Der Erreger stammt aus der körpereigenen, normalerweise völlig harmlosen Flora. Er gelangt bei geschwächtem Immunsystem z. B. über die Haut, aus der Lunge oder aus dem Darm in den Blutkreislauf. ⓘ

• Exogene Infektion: Der Erreger stammt aus der Umgebung. Bedeutende Infektionswege sind:
  • Tröpfcheninfektion (die an Sekretpartikelchen haftenden Erreger werden vor allem beim Husten, Niesen, Schreien und Sprechen übertragen)
  • Inhalationsinfektion (etwa bei Varicellen, Lungenpest und Lungenmilzbrand)
  • Schmierinfektion (Kontaktinfektion, Schmutzinfektion) durch Berührung verunreinigter Gegenstände
  • Infektion über Austausch von Körperflüssigkeiten
  • Infektion über blutsaugende Insekten
  • Wundinfektion (bei etwa 10 Prozent aller Operationen)
  • Nahrungsmittelinfektion
• Nosokomiale Infektion: Die Infektion findet im Krankenhaus, in einer Arztpraxis oder einer anderen medizinischen Einrichtung statt, und der Erreger stammt aus dem für diese Orte typischen Keimspektrum. Häufig zeigen die typischen bakteriellen Erreger aus dem Bereich Arztpraxis oder Krankenhaus – z. B. Pseudomonaden – eine hohe Resistenz gegenüber gebräuchlichen Antibiotika (Medikamente zur antimikrobiellen Therapie von Infektionen). Nosokomiale Infektionen sind zugleich auch iatrogene Infektionen, wenn der Erreger bei der Durchführung medizinischer Eingriffe übertragen wird, beispielsweise durch Katheter oder Intubation.
• Iatrogene Infektion: Wie bei der nosokomialen Infektion wird der Erreger in einer medizinischen Einrichtung bei einem medizinischen Eingriff übertragen (auf den Patienten oder auch auf das Personal), jedoch kann es sich auch um andere als die krankenhaustypischen Erreger handeln. Sollte sich beispielsweise ein Arzt oder das Pflegepersonal im Krankenhaus oder in einer Praxis nach einer intravenösen Injektion bei einem HIV-Patienten hinterher mit der kontaminierten Kanüle verletzen und sich dabei mit HIV infizieren, bezeichnet man dies als iatrogene Infektion, aber nicht als nosokomiale Infektion. Wenn durch Unachtsamkeit ein anderer Patient mit einer kontaminierten Nadel infiziert wird, spricht man ebenfalls von einer iatrogenen Infektion.
• Polymer-assoziierte Infektion: Erreger besiedeln die Kunststoffoberflächen von Kathetern, künstlichen Herzklappen oder künstlichen Gelenken. ⓘ

Infektiös oder nicht

Eine Möglichkeit, zu beweisen, dass eine bestimmte Krankheit infektiös ist, besteht darin, die Kochschen Postulate zu erfüllen (die erstmals von Robert Koch aufgestellt wurden), wonach erstens der Infektionserreger nur bei Patienten, die an der Krankheit leiden, und nicht bei gesunden Kontrollpersonen nachweisbar sein muss, und zweitens Patienten, die sich mit dem Erreger infizieren, auch die Krankheit entwickeln müssen. Diese Postulate wurden erstmals bei der Entdeckung verwendet, dass Mycobakterienarten Tuberkulose verursachen. ⓘ

Die Koch'schen Postulate können jedoch in der modernen Praxis aus ethischen Gründen in der Regel nicht getestet werden. Ihr Nachweis würde eine experimentelle Infektion eines gesunden Individuums mit einem als Reinkultur hergestellten Erreger erfordern. Umgekehrt erfüllen auch eindeutig infektiöse Krankheiten nicht immer die infektiösen Kriterien; so kann beispielsweise Treponema pallidum, der Erreger der Syphilis, nicht in vitro kultiviert werden - der Organismus kann jedoch in Kaninchenhoden gezüchtet werden. Es ist weniger eindeutig, dass eine Reinkultur aus einer tierischen Quelle stammt, die als Wirt dient, als wenn sie von Mikroben aus einer Plattenkultur stammt. ⓘ

Ein weiteres wichtiges Instrument zum Verständnis von Infektionskrankheiten ist die Epidemiologie, d. h. die Untersuchung und Analyse der Frage, wer, warum und wo eine Krankheit auftritt und was dafür ausschlaggebend ist, ob verschiedene Bevölkerungsgruppen eine Krankheit haben. Epidemiologen können Unterschiede zwischen Gruppen innerhalb einer Bevölkerung feststellen, z. B. ob bestimmte Altersgruppen eine höhere oder niedrigere Infektionsrate haben, ob Gruppen, die in unterschiedlichen Stadtvierteln leben, eher infiziert sind, und nach anderen Faktoren wie Geschlecht und Rasse. Forscher können auch beurteilen, ob ein Krankheitsausbruch sporadisch oder nur gelegentlich auftritt, ob er endemisch ist, d. h. in einer Region regelmäßig auftritt, ob er epidemisch ist, d. h. in einer Region schnell auftritt und ungewöhnlich viele Fälle verursacht, oder ob es sich um eine Pandemie handelt, d. h. eine weltweite Epidemie. Ist die Ursache der Infektionskrankheit unbekannt, kann die Epidemiologie bei der Suche nach den Infektionsquellen helfen. ⓘ

Ansteckungsfähigkeit

Infektionskrankheiten werden manchmal als ansteckende Krankheiten bezeichnet, wenn sie leicht durch den Kontakt mit einer kranken Person oder deren Sekreten übertragen werden können (z. B. Grippe). Eine ansteckende Krankheit ist also eine Untergruppe von Infektionskrankheiten, die besonders infektiös oder leicht übertragbar ist. Andere Arten von infektiösen, übertragbaren oder übertragbaren Krankheiten mit spezielleren Infektionswegen, wie z. B. die Übertragung durch Vektoren oder die sexuelle Übertragung, werden in der Regel nicht als "ansteckend" betrachtet und erfordern häufig keine medizinische Isolierung (manchmal auch als Quarantäne bezeichnet) der Betroffenen. Diese spezielle Konnotation des Wortes "ansteckend" und "ansteckende Krankheit" (leichte Übertragbarkeit) wird jedoch im allgemeinen Sprachgebrauch nicht immer beachtet. Infektionskrankheiten werden in der Regel durch direkten Kontakt von Mensch zu Mensch übertragen. Die Arten des Kontakts sind der Kontakt von Mensch zu Mensch und die Tröpfchenübertragung. Eine weitere Möglichkeit der Übertragung von Infektionskrankheiten ist der indirekte Kontakt, z. B. über die Luft, kontaminierte Gegenstände, Lebensmittel und Trinkwasser, Kontakt zwischen Tier und Mensch, Tierreservoirs, Insektenstiche und Umweltreservoirs. ⓘ

Nach anatomischem Ort

Infektionen können nach dem anatomischen Ort oder dem infizierten Organsystem klassifiziert werden, darunter:

• Harnwegsinfektion
• Infektion der Haut
• Infektion des Respirationstrakts
• Odontogene Infektion (eine Infektion, die von einem Zahn oder den ihn umgebenden Geweben ausgeht)
• Vaginale Infektionen
• Intra-amniotische Infektion

Zu den Entzündungsherden, bei denen Infektionen die häufigste Ursache sind, gehören außerdem Lungenentzündung, Hirnhautentzündung und Salpingitis. ⓘ

Vorbeugung

Händewaschen, eine Form der Hygiene, ist ein wirksames Mittel, um die Verbreitung von Infektionskrankheiten zu verhindern. ⓘ

Techniken wie Händewaschen, Tragen von Kitteln und Gesichtsmasken können dazu beitragen, die Übertragung von Infektionen von einer Person zur anderen zu verhindern. Die aseptische Technik wurde im späten 19. Jahrhundert in der Medizin und Chirurgie eingeführt und hat die Zahl der chirurgisch bedingten Infektionen stark reduziert. Häufiges Händewaschen ist nach wie vor der wichtigste Schutz gegen die Verbreitung unerwünschter Organismen. Es gibt noch weitere Präventionsmaßnahmen, wie den Verzicht auf illegale Drogen, die Verwendung von Kondomen, das Tragen von Handschuhen und eine gesunde Lebensweise mit ausgewogener Ernährung und regelmäßiger Bewegung. Wichtig ist auch, Lebensmittel gut zu kochen und zu vermeiden, dass sie lange Zeit im Freien stehen. ⓘ

Zu den antimikrobiellen Substanzen, die zur Verhinderung der Übertragung von Infektionen eingesetzt werden, gehören:

• Antiseptika, die auf lebendes Gewebe/Haut aufgetragen werden
• Desinfektionsmittel, die Mikroorganismen zerstören, die sich auf nicht lebenden Gegenständen befinden.
• Antibiotika, die als prophylaktisch bezeichnet werden, wenn sie eher zur Vorbeugung als zur Behandlung von Infektionen eingesetzt werden. Die langfristige Einnahme von Antibiotika führt jedoch zu einer Resistenz der Bakterien. Der Mensch wird zwar nicht immun gegen Antibiotika, aber die Bakterien schon. Wenn man also darauf verzichtet, Antibiotika länger als nötig zu verwenden, kann man verhindern, dass die Bakterien Mutationen bilden, die zu einer Antibiotikaresistenz führen. ⓘ

Eine der Möglichkeiten, die Übertragung von Infektionskrankheiten zu verhindern oder zu verlangsamen, besteht darin, die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Krankheiten zu erkennen. Zu den kritischen Merkmalen einer Krankheit, die bewertet werden sollten, gehören die Virulenz, die Entfernung, die die Betroffenen zurücklegen, und der Grad der Ansteckungsfähigkeit. Die menschlichen Stämme des Ebola-Virus zum Beispiel machen die Infizierten extrem schnell handlungsunfähig und töten sie bald darauf. Daher haben die Betroffenen nicht die Möglichkeit, sich sehr weit vom ursprünglichen Infektionsgebiet zu entfernen. Außerdem muss das Virus durch Hautverletzungen oder durchlässige Membranen wie das Auge verbreitet werden. Daher ist das Anfangsstadium von Ebola nicht sehr ansteckend, da die Opfer nur innere Blutungen erleiden. Aufgrund dieser Merkmale verbreitet sich Ebola sehr schnell und bleibt in der Regel auf ein relativ begrenztes geografisches Gebiet beschränkt. Im Gegensatz dazu tötet das Humane Immundefizienz-Virus (HIV) seine Opfer sehr langsam, indem es ihr Immunsystem angreift. Infolgedessen übertragen viele seiner Opfer das Virus auf andere Personen, ohne überhaupt zu merken, dass sie Träger der Krankheit sind. Die relativ geringe Virulenz ermöglicht es den Opfern außerdem, weite Strecken zurückzulegen, was die Wahrscheinlichkeit einer Epidemie erhöht. ⓘ

Eine weitere wirksame Möglichkeit, die Übertragungsrate von Infektionskrankheiten zu verringern, besteht darin, die Auswirkungen von Netzwerken in kleinen Welten zu erkennen. Bei Epidemien kommt es häufig zu umfangreichen Interaktionen innerhalb von Knotenpunkten oder Gruppen infizierter Personen und anderen Interaktionen innerhalb einzelner Knotenpunkte empfänglicher Personen. Trotz der geringen Interaktion zwischen diskreten Knotenpunkten kann die Krankheit in einem anfälligen Knotenpunkt durch eine einzige oder wenige Interaktionen mit einem infizierten Knotenpunkt überspringen und sich ausbreiten. Daher können die Infektionsraten in Netzwerken mit kleinen Welten etwas reduziert werden, wenn die Interaktionen zwischen Individuen innerhalb infizierter Knotenpunkte eliminiert werden (Abbildung 1). Die Infektionsraten können jedoch drastisch gesenkt werden, wenn der Schwerpunkt auf der Verhinderung von Übertragungssprüngen zwischen den Knotenpunkten liegt. Der Einsatz von Nadelaustauschprogrammen in Gebieten mit einer hohen Dichte von HIV-infizierten Drogenkonsumenten ist ein Beispiel für die erfolgreiche Umsetzung dieser Behandlungsmethode. Ein weiteres Beispiel ist die Ringkeulung oder Impfung potenziell anfälliger Tiere in benachbarten Betrieben, um die Ausbreitung des Maul- und Klauenseuche-Virus im Jahr 2001 zu verhindern. ⓘ

Eine allgemeine Methode zur Verhinderung der Übertragung von vektorübertragenen Krankheitserregern ist die Schädlingsbekämpfung. ⓘ

In Fällen, in denen lediglich ein Verdacht auf eine Infektion besteht, können Einzelpersonen unter Quarantäne gestellt werden, bis die Inkubationszeit verstrichen ist und sich die Krankheit manifestiert hat oder die Person gesund bleibt. Gruppen können unter Quarantäne gestellt werden, oder im Falle von Gemeinschaften kann ein Cordon sanitaire verhängt werden, um zu verhindern, dass sich die Infektion über die Gemeinschaft hinaus ausbreitet, oder im Falle einer schützenden Sequestrierung in eine Gemeinschaft. Die Gesundheitsbehörden können auch andere Formen der sozialen Distanzierung, wie z. B. die Schließung von Schulen, anwenden, um eine Epidemie einzudämmen. ⓘ

Immunität

Mary Mallon (auch bekannt als Typhoid Mary) war eine asymptomatische Trägerin von Typhus. Im Laufe ihrer Karriere als Köchin steckte sie 53 Menschen an, von denen drei starben. ⓘ

Die Infektion mit den meisten Krankheitserregern führt nicht zum Tod des Wirtes, und der Erreger wird schließlich nach Abklingen der Krankheitssymptome beseitigt. Dieser Prozess erfordert Immunmechanismen, um das Inokulum des Erregers abzutöten oder zu inaktivieren. Die spezifische erworbene Immunität gegen Infektionskrankheiten kann durch Antikörper und/oder T-Lymphozyten vermittelt werden. Die durch diese beiden Faktoren vermittelte Immunität kann sich manifestieren durch:

• eine direkte Wirkung auf den Erreger, wie z. B. eine durch Antikörper ausgelöste komplementabhängige Bakteriolyse, Opsonisierung, Phagozytose und Abtötung, wie sie bei einigen Bakterien auftritt,
• Neutralisierung von Viren, damit diese Organismen nicht in Zellen eindringen können,
• oder durch T-Lymphozyten, die eine von einem Mikroorganismus parasitierte Zelle abtöten. ⓘ

Die Reaktion des Immunsystems auf einen Mikroorganismus führt häufig zu Symptomen wie hohem Fieber und Entzündungen und kann verheerendere Folgen haben als die direkte Schädigung durch eine Mikrobe. ⓘ

Eine Resistenz gegen eine Infektion (Immunität) kann nach einer Erkrankung, durch asymptomatische Übertragung des Erregers, durch den Besitz eines Organismus mit ähnlicher Struktur (Kreuzreaktion) oder durch eine Impfung erworben werden. Die Kenntnisse über die schützenden Antigene und die spezifischen erworbenen Immunfaktoren des Wirtes sind bei primären Krankheitserregern vollständiger als bei opportunistischen Erregern. Es gibt auch das Phänomen der Herdenimmunität, die einen gewissen Schutz für die ansonsten gefährdeten Menschen bietet, wenn ein ausreichend großer Teil der Bevölkerung eine Immunität gegen bestimmte Infektionen erworben hat. ⓘ

Die Immunresistenz gegen eine Infektionskrankheit erfordert ein kritisches Maß an antigenspezifischen Antikörpern und/oder T-Zellen, wenn der Wirt mit dem Erreger in Kontakt kommt. Einige Personen entwickeln natürliche Serumantikörper gegen die Oberflächenpolysaccharide einiger Erreger, obwohl sie nur wenig oder gar nicht mit dem Erreger in Berührung gekommen sind; diese natürlichen Antikörper verleihen Erwachsenen einen spezifischen Schutz und werden passiv auf Neugeborene übertragen. ⓘ

Genetische Faktoren des Wirts

Der Organismus, der Ziel der infektiösen Wirkung eines bestimmten Erregers ist, wird als Wirt bezeichnet. Der Wirt, der einen Erreger beherbergt, der sich in einem reifen oder sexuell aktiven Stadium befindet, wird als Endwirt bezeichnet. Der Zwischenwirt kommt im Larvenstadium mit dem Erreger in Kontakt. Ein Wirt kann alles Lebendige sein und sich ungeschlechtlich oder sexuell fortpflanzen. Die Beseitigung der Erreger, sei es durch die Behandlung oder spontan, kann durch die genetischen Varianten der einzelnen Patienten beeinflusst werden. Bei Hepatitis C des Genotyps 1, die mit pegyliertem Interferon-alpha-2a oder pegyliertem Interferon-alpha-2b (Markennamen Pegasys oder PEG-Intron) in Kombination mit Ribavirin behandelt wird, hat sich beispielsweise gezeigt, dass genetische Polymorphismen in der Nähe des menschlichen IL28B-Gens, das für Interferon lambda 3 kodiert, mit signifikanten Unterschieden bei der behandlungsinduzierten Virusabtötung verbunden sind. Dieses Ergebnis, über das ursprünglich in Nature berichtet wurde, zeigte, dass Hepatitis-C-Patienten des Genotyps 1, die bestimmte genetische Allele in der Nähe des IL28B-Gens tragen, nach der Behandlung mit größerer Wahrscheinlichkeit ein anhaltendes virologisches Ansprechen erreichen als andere. Ein späterer Bericht in Nature zeigte, dass dieselben genetischen Varianten auch mit der natürlichen Clearance des Hepatitis-C-Virus vom Genotyp 1 in Verbindung stehen. ⓘ

Behandlungen

Wenn eine Infektion den Körper angreift, können Antiinfektiva die Infektion unterdrücken. Es gibt verschiedene Arten von Antiinfektiva, die sich nach der Art des angegriffenen Organismus richten; dazu gehören antibakterielle (antibiotische; einschließlich antituberkuläre), antivirale, antimykotische und antiparasitäre (einschließlich antiprotozoische und antihelminthische) Mittel. Je nach Schweregrad und Art der Infektion kann das Antibiotikum oral oder per Injektion verabreicht oder topisch aufgetragen werden. Schwere Infektionen des Gehirns werden in der Regel mit intravenösen Antibiotika behandelt. Manchmal werden mehrere Antibiotika eingesetzt, falls eine Resistenz gegen ein Antibiotikum vorliegt. Antibiotika wirken nur bei Bakterien und nicht bei Viren. Antibiotika wirken, indem sie die Vermehrung von Bakterien verlangsamen oder die Bakterien abtöten. Zu den gängigsten Antibiotikaklassen, die in der Medizin verwendet werden, gehören Penicillin, Cephalosporine, Aminoglykoside, Makrolide, Chinolone und Tetrazykline. ⓘ

Nicht alle Infektionen müssen behandelt werden, und bei vielen selbstlimitierenden Infektionen kann die Behandlung mehr Nebenwirkungen als Nutzen verursachen. Antimicrobial Stewardship ist das Konzept, dass Gesundheitsdienstleister eine Infektion mit einem antimikrobiellen Mittel behandeln sollten, das spezifisch für den Zielerreger in kürzester Zeit gut wirkt, und nur dann behandeln sollten, wenn ein bekannter oder stark vermuteter Erreger vorliegt, der auf das Medikament anspricht. ⓘ

Epidemiologie

Todesfälle aufgrund von Infektions- und Parasitenkrankheiten pro Million Menschen im Jahr 2012

  28–81

  82–114

  115–171

  172–212

  213–283

  284–516

  517–1,193

  1,194–2,476

  2,477–3,954

  3,955–6,812 ⓘ

Behinderungsbereinigtes Lebensjahr für Infektions- und Parasitenkrankheiten pro 100.000 Einwohner im Jahr 2004.

  keine Daten

  ≤250

  250–500

  500–1000

  1000–2000

  2000–3000

  3000–4000

  4000–5000

  5000–6250

  6250–12,500

  12,500–25,000

  25,000–50,000

  ≥50,000 ⓘ

Im Jahr 2010 starben etwa 10 Millionen Menschen an Infektionskrankheiten. ⓘ

Die Weltgesundheitsorganisation sammelt Informationen über die weltweiten Todesfälle nach ICD-Kategorien (International Classification of Disease). In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Infektionskrankheiten nach Anzahl der Todesfälle im Jahr 2002 aufgeführt. Zum Vergleich sind die Daten von 1993 angegeben. ⓘ

Weltweite Sterblichkeit aufgrund von Infektionskrankheiten

Rang	Todesursache	Todesfälle 2002 (in Millionen)	Prozentualer Anteil an aller Todesfälle	Todesfälle 1993 (in Millionen)	1993 Rang ⓘ
N/A	Alle Infektionskrankheiten	14.7	25.9%	16.4	32.2%
1	Infektionen der unteren Atemwege	3.9	6.9%	4.1	1
2	HIV/AIDS	2.8	4.9%	0.7	7
3	Durchfallerkrankungen	1.8	3.2%	3.0	2
4	Tuberkulose (TB)	1.6	2.7%	2.7	3
5	Malaria	1.3	2.2%	2.0	4
6	Masern	0.6	1.1%	1.1	5
7	Keuchhusten	0.29	0.5%	0.36	7
8	Wundstarrkrampf	0.21	0.4%	0.15	12
9	Hirnhautentzündung	0.17	0.3%	0.25	8
10	Syphilis	0.16	0.3%	0.19	11
11	Hepatitis B	0.10	0.2%	0.93	6
12–17	Tropische Krankheiten (6)	0.13	0.2%	0.53	9, 10, 16–18
Anmerkung: Zu den anderen Todesursachen gehören mütterliche und perinatale Erkrankungen (5,2%), Ernährungsmängel (0,9%), nicht übertragbare Krankheiten (58,8%) und Verletzungen (9,1%).

Die drei häufigsten Todesursachen sind HIV/AIDS, Tuberkulose und Malaria. Während die Zahl der Todesfälle aufgrund fast aller Krankheiten zurückgegangen ist, hat sich die Zahl der Todesfälle aufgrund von HIV/AIDS vervierfacht. Zu den Kinderkrankheiten gehören Keuchhusten, Poliomyelitis, Diphtherie, Masern und Tetanus. Kinder machen auch einen großen Teil der Todesfälle im Zusammenhang mit den unteren Atemwegen und Durchfallerkrankungen aus. Im Jahr 2012 starben etwa 3,1 Millionen Menschen an Infektionen der unteren Atemwege, was sie zur vierthäufigsten Todesursache in der Welt macht. ⓘ

Historische Pandemien

Die Große Pest von Marseille im Jahr 1720 tötete 100.000 Menschen in der Stadt und den umliegenden Provinzen ⓘ

Mit ihrem Potenzial für unvorhersehbare und explosive Auswirkungen haben Infektionskrankheiten in der Geschichte der Menschheit eine wichtige Rolle gespielt. Eine Pandemie (oder globale Epidemie) ist eine Krankheit, die Menschen in einem großen geografischen Gebiet befällt. Ein Beispiel:

• Die Justinianische Pest, die von 541 bis 542 wütete, tötete zwischen 50 und 60 % der europäischen Bevölkerung.
• Der Schwarze Tod von 1347 bis 1352 tötete innerhalb von 5 Jahren 25 Millionen Menschen in Europa. Die Pest reduzierte die Bevölkerung der Alten Welt von schätzungsweise 450 Millionen auf 350 bis 375 Millionen im 14.
• Die Einführung von Pocken, Masern und Typhus durch europäische Entdecker im 15. und 16. Jahrhundert in Mittel- und Südamerika führte zu Pandemien unter der einheimischen Bevölkerung. Zwischen 1518 und 1568 soll die Bevölkerung Mexikos durch Pandemien von 20 Millionen auf 3 Millionen gesunken sein.
• Die erste europäische Grippeepidemie ereignete sich zwischen 1556 und 1560 mit einer geschätzten Sterblichkeitsrate von 20 %.
• An den Pocken starben im 18. Jahrhundert schätzungsweise 60 Millionen Europäer (etwa 400.000 pro Jahr). Bis zu 30 % der Infizierten, darunter 80 % der Kinder unter 5 Jahren, starben an der Krankheit, und ein Drittel der Überlebenden wurde blind.
• Im 19. Jahrhundert tötete die Tuberkulose schätzungsweise ein Viertel der erwachsenen Bevölkerung Europas; 1918 war immer noch jeder sechste Todesfall in Frankreich auf Tuberkulose zurückzuführen.
• Die Influenza-Pandemie von 1918 (oder die Spanische Grippe) tötete 25-50 Millionen Menschen (etwa 2 % der Weltbevölkerung von 1,7 Milliarden). Heute fordert die Grippe jedes Jahr weltweit etwa 250 000 bis 500 000 Todesopfer. ⓘ

Neu auftretende Krankheiten

In den meisten Fällen leben Mikroorganismen in Harmonie mit ihren Wirten durch gegenseitige oder kommensale Interaktionen. Krankheiten können entstehen, wenn vorhandene Parasiten pathogen werden oder wenn neue pathogene Parasiten in einen neuen Wirt eindringen. ⓘ

1. Die Koevolution zwischen Parasit und Wirt kann dazu führen, dass die Wirte gegen die Parasiten resistent werden, oder die Parasiten können eine höhere Virulenz entwickeln, was zu immunpathologischen Erkrankungen führt.
2. Der Mensch ist an vielen neu auftretenden Infektionskrankheiten beteiligt, z. B. an Umweltveränderungen, die es einem Parasiten ermöglichen, neue Nischen zu besetzen. So kann ein Erreger, der bisher auf einen abgelegenen Lebensraum beschränkt war, eine größere Verbreitung und möglicherweise einen neuen Wirtsorganismus finden. Parasiten, die von nichtmenschlichen auf menschliche Wirte übergehen, werden als Zoonosen bezeichnet. Wenn ein Parasit in eine neue Wirtsart eindringt, kann er in dem neuen Wirt pathogen werden. ⓘ

Verschiedene menschliche Aktivitäten haben zum Auftreten von zoonotischen Krankheitserregern beim Menschen geführt, darunter Viren, Bakterien, Protozoen und Rickettsien, sowie zur Ausbreitung von Krankheiten, die durch Vektoren übertragen werden (siehe auch Globalisierung und Krankheiten und Wildtierkrankheiten):

• Beeinträchtigung der Lebensräume von Wildtieren. Der Bau neuer Dörfer und Wohnsiedlungen in ländlichen Gebieten zwingt die Tiere dazu, in dichten Populationen zu leben, was Mikroben die Möglichkeit gibt, zu mutieren und sich auszubreiten.
• Veränderungen in der Landwirtschaft. Die Einführung neuer Kulturpflanzen zieht neue Schädlinge und die von ihnen übertragenen Mikroben in die landwirtschaftlichen Gemeinschaften und setzt die Menschen unbekannten Krankheiten aus.
• Die Zerstörung der Regenwälder. Wenn Länder ihre Regenwälder nutzen, indem sie Straßen durch die Wälder bauen und Gebiete für Siedlungen oder kommerzielle Unternehmungen roden, treffen die Menschen auf Insekten und andere Tiere, die bisher unbekannte Mikroorganismen beherbergen.
• Unkontrollierte Verstädterung. Das rasche Wachstum der Städte in vielen Entwicklungsländern führt dazu, dass sich viele Menschen in überfüllten Gebieten mit schlechten sanitären Einrichtungen ansiedeln. Diese Bedingungen begünstigen die Übertragung ansteckender Krankheiten.
• Moderner Verkehr. Schiffe und andere Frachttransporter beherbergen oft unbeabsichtigte "Passagiere", die Krankheiten an weit entfernte Orte verbreiten können. Bei internationalen Flugreisen mit dem Flugzeug können infizierte Personen die Krankheit in ferne Länder oder nach Hause zu ihren Familien tragen, noch bevor die ersten Symptome auftreten. ⓘ

Keimtheorie der Krankheit

Ostdeutsche Briefmarken, auf denen vier antike Mikroskope abgebildet sind. Die Fortschritte in der Mikroskopie waren für die frühe Erforschung von Infektionskrankheiten unerlässlich. ⓘ

In der Antike war der griechische Historiker Thukydides (ca. 460 - ca. 400 v. Chr.) der erste, der in seinem Bericht über die Pest in Athen schrieb, dass Krankheiten von einer infizierten Person auf andere übertragen werden können. Der griechisch-römische Arzt Galen spekulierte in seinem Werk Über die verschiedenen Arten des Fiebers (ca. 175 n. Chr.), dass Seuchen durch "bestimmte Samen der Pest" verbreitet werden, die in der Luft vorhanden sind. In der Sushruta Samhita stellte der altindische Arzt Sushruta die Theorie auf: "Lepra, Fieber, Schwindsucht, Augenkrankheiten und andere Infektionskrankheiten werden durch sexuelle Vereinigung, körperlichen Kontakt, gemeinsames Essen, Schlafen, Zusammensitzen und den Gebrauch derselben Kleidung, Girlanden und Pasten von einem Menschen auf den anderen übertragen." Dieses Buch wurde etwa auf das sechste Jahrhundert vor Christus datiert. ⓘ

Eine grundlegende Form der Ansteckungstheorie wurde vom persischen Arzt Ibn Sina (in Europa als Avicenna bekannt) im Kanon der Medizin (1025) vorgeschlagen, der später bis zum 16. In Buch IV des Kanons erörterte Ibn Sina Epidemien, wobei er die klassische Miasma-Theorie darlegte und versuchte, sie mit seiner eigenen frühen Ansteckungstheorie zu verbinden. Er erwähnte, dass Menschen Krankheiten durch ihren Atem auf andere übertragen können, verwies auf die Ansteckung mit Tuberkulose und erörterte die Übertragung von Krankheiten durch Wasser und Schmutz. Das Konzept der unsichtbaren Ansteckung wurde später von mehreren islamischen Gelehrten im Ayyubiden-Sultanat erörtert, die sie als najasat ("unreine Substanzen") bezeichneten. Der Fiqh-Gelehrte Ibn al-Haj al-Abdari (ca. 1250-1336) warnte bei der Erörterung der islamischen Ernährung und Hygiene davor, dass Ansteckungen Wasser, Lebensmittel und Kleidung kontaminieren und sich über die Wasserversorgung verbreiten könnten, und deutete möglicherweise an, dass es sich bei Ansteckungen um unsichtbare Partikel handelt. ⓘ

Als die Beulenpest des Schwarzen Todes im 14. Jahrhundert Al-Andalus erreichte, stellten die arabischen Ärzte Ibn Khatima (um 1369) und Ibn al-Khatib (1313-1374) die Hypothese auf, dass Infektionskrankheiten durch "winzige Körper" verursacht werden, und beschrieben, wie sie durch Kleidungsstücke, Gefäße und Ohrringe übertragen werden können. In der Renaissance wurde die Idee der Ansteckung in Europa populärer, insbesondere durch die Schriften des italienischen Arztes Girolamo Fracastoro. Anton van Leeuwenhoek (1632-1723) trieb die Wissenschaft der Mikroskopie voran, indem er als Erster Mikroorganismen beobachtete, was eine einfache Visualisierung von Bakterien ermöglichte. ⓘ

Mitte des 19. Jahrhunderts leisteten John Snow und William Budd wichtige Arbeit, indem sie die Ansteckungsfähigkeit von Typhus und Cholera durch verunreinigtes Wasser nachwiesen. Beiden ist es zu verdanken, dass die Choleraepidemien in ihren Städten zurückgingen, indem sie Maßnahmen zur Verhinderung der Verunreinigung des Wassers ergriffen. Louis Pasteur bewies zweifelsfrei, dass bestimmte Krankheiten durch Infektionserreger verursacht werden, und entwickelte einen Impfstoff gegen Tollwut. Robert Koch gab der Erforschung von Infektionskrankheiten eine wissenschaftliche Grundlage, die als Kochsche Postulate bekannt wurde. Edward Jenner, Jonas Salk und Albert Sabin entwickelten wirksame Impfstoffe gegen Pocken und Polio, die später zur Ausrottung bzw. Beinahe-Ausrottung dieser Krankheiten führen sollten. Alexander Fleming entdeckte das erste Antibiotikum der Welt, das Penicillin, das Florey und Chain dann weiterentwickelten. Gerhard Domagk entwickelte die Sulfonamide, die ersten synthetischen antibakteriellen Medikamente mit breitem Wirkungsspektrum. ⓘ

Medizinische Spezialisten

Die medizinische Behandlung von Infektionskrankheiten fällt unter das medizinische Fachgebiet der Infektionskrankheiten und in einigen Fällen gehört die Untersuchung der Ausbreitung zum Fachgebiet der Epidemiologie. Im Allgemeinen werden Infektionen zunächst von Hausärzten oder Fachärzten für innere Medizin diagnostiziert. So wird beispielsweise eine "unkomplizierte" Lungenentzündung in der Regel vom Internisten oder dem Pulmonologen (Lungenarzt) behandelt. Der Spezialist für Infektionskrankheiten arbeitet daher sowohl mit Patienten und Allgemeinmedizinern als auch mit Laborwissenschaftlern, Immunologen, Bakteriologen und anderen Spezialisten zusammen. ⓘ

Ein Team für Infektionskrankheiten kann alarmiert werden, wenn:

• die Krankheit nach einer ersten Untersuchung noch nicht endgültig diagnostiziert wurde
• Der Patient ist immungeschwächt (z. B. bei AIDS oder nach einer Chemotherapie);
• Der Infektionserreger ist von ungewöhnlicher Natur (z. B. tropische Krankheiten);
• Die Krankheit hat auf die Erstlinien-Antibiotika nicht angesprochen;
• Die Krankheit könnte für andere Patienten gefährlich sein, und der Patient muss möglicherweise isoliert werden. ⓘ

Gesellschaft und Kultur

In mehreren Studien wurde ein Zusammenhang zwischen der Erregerbelastung in einem Gebiet und dem menschlichen Verhalten festgestellt. Eine höhere Erregerbelastung wird mit einer geringeren Größe der ethnischen und religiösen Gruppen in einem Gebiet in Verbindung gebracht. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass eine hohe Belastung mit Krankheitserregern die Vermeidung anderer Gruppen begünstigt, was die Übertragung von Krankheitserregern verringern könnte, oder dass eine hohe Belastung mit Krankheitserregern die Bildung großer Siedlungen und Armeen verhindert, die eine gemeinsame Kultur durchsetzen. Eine höhere Belastung mit Krankheitserregern geht auch mit einem eingeschränkteren Sexualverhalten einher, was die Übertragung von Krankheitserregern verringern kann. Sie geht auch mit einer höheren Präferenz für Gesundheit und Attraktivität bei der Partnerwahl einher. Höhere Fruchtbarkeitsraten und eine kürzere oder geringere elterliche Betreuung pro Kind sind ein weiterer Zusammenhang, der die höhere Sterblichkeitsrate ausgleichen könnte. Es besteht auch ein Zusammenhang mit Polygynie, die möglicherweise auf eine höhere Erregerbelastung zurückzuführen ist, wodurch die Auswahl von Männchen mit einer hohen genetischen Resistenz immer wichtiger wird. Eine höhere Belastung mit Krankheitserregern wird auch mit mehr Kollektivismus und weniger Individualismus in Verbindung gebracht, was die Kontakte mit anderen Gruppen und Infektionen einschränken kann. Zumindest für einige dieser Zusammenhänge gibt es alternative Erklärungen, obwohl einige dieser Erklärungen letztlich auf die Erregerbelastung zurückzuführen sein könnten. So könnte die Polygynie auch auf ein geringeres Verhältnis von Männern zu Frauen in diesen Gebieten zurückzuführen sein, was aber letztlich darauf zurückzuführen sein könnte, dass männliche Säuglinge eine höhere Sterblichkeitsrate durch Infektionskrankheiten aufweisen. Ein weiteres Beispiel ist, dass schlechte sozioökonomische Faktoren letztlich teilweise auf eine hohe Erregerbelastung zurückzuführen sein können, die eine wirtschaftliche Entwicklung verhindert. ⓘ

Fossiler Nachweis

Herrerasaurus-Schädel. ⓘ

Infektionsnachweise in fossilen Überresten sind ein interessantes Thema für Paläopathologen, d. h. Wissenschaftler, die Verletzungen und Krankheiten bei ausgestorbenen Lebensformen untersuchen. In den Knochen fleischfressender Dinosaurier wurden Anzeichen von Infektionen entdeckt. Wenn sie vorhanden sind, scheinen sich diese Infektionen jedoch nur auf kleine Körperregionen zu beschränken. Ein Schädel, der dem frühen fleischfressenden Dinosaurier Herrerasaurus ischigualastensis zugeschrieben wird, weist grubenartige Wunden auf, die von geschwollenem und porösem Knochen umgeben sind. Die ungewöhnliche Beschaffenheit des Knochens um die Wunden herum deutet darauf hin, dass sie von einer kurzzeitigen, nicht tödlichen Infektion betroffen waren. Wissenschaftler, die den Schädel untersucht haben, vermuten, dass die Bisswunden bei einem Kampf mit einem anderen Herrerasaurus entstanden sind. Zu den anderen fleischfressenden Dinosauriern mit dokumentierten Infektionsspuren gehören Acrocanthosaurus, Allosaurus, Tyrannosaurus und ein Tyrannosaurus aus der Kirtland-Formation. Die Infektionen bei beiden Tyrannosauriern wurden durch Bisse während eines Kampfes übertragen, wie bei dem Herrerasaurus-Exemplar. ⓘ

Der Weltraum

Bei einem Space-Shuttle-Experiment im Jahr 2006 wurde festgestellt, dass Salmonella typhimurium, ein Bakterium, das Lebensmittelvergiftungen verursachen kann, virulenter wird, wenn es im Weltraum gezüchtet wird. Am 29. April 2013 berichteten Wissenschaftler des Rensselaer Polytechnic Institute im Auftrag der NASA, dass sich Mikroben während des Flugs auf der Internationalen Raumstation offenbar auf eine Weise an die Weltraumumgebung anpassen, die "auf der Erde nicht beobachtet wurde" und die "zu einer Steigerung von Wachstum und Virulenz führen kann". Erst kürzlich, im Jahr 2017, wurde festgestellt, dass Bakterien resistenter gegen Antibiotika sind und in der Beinahe-Schwerelosigkeit des Weltraums gedeihen. Es wurde beobachtet, dass Mikroorganismen im Vakuum des Weltraums überleben. ⓘ

Koevolution

Eine Beobachtung bei der Pathogenese in natürlichen Wirten ist, dass an den Wirt angepasste Krankheitserreger ihm meist nicht sehr schaden, da sie ihn für ihre eigene Entwicklung benötigen und das Immunsystem durch Zellschäden und Apoptose aktiviert wird. Die Vermeidung einer Immunreaktion erleichtert die Replikation und die Übertragung (synonym Transmission) an weitere Wirte. Beispielsweise erreichen Herpes-simplex-Viren Infektionsquoten (synonym Durchseuchung) von über 90 % der deutschen Bevölkerung mit wenig ausgeprägten Symptomen. Das simiane Immundefizienz-Virus erzeugt in seinen natürlichen Wirten kein AIDS, im Gegensatz zu HIV im Menschen. Dagegen löschen sich Infektionen mit Ebolavirus im Menschen, nicht aber in ihren natürlichen Wirten, gelegentlich durch ihre hohe Virulenz selbst aus, bevor eine effiziente Transmission erfolgt, da der Wirt stark geschwächt ist und bald verstirbt; folglich sind sein Bewegungsradius und somit die Verbreitung des Virus begrenzt. Ein schwerer Infektionsverlauf mit hoher Sterblichkeit (siehe Letalität und Mortalität) ist zumeist ein Anzeichen dafür, dass der verursachende Erreger noch nicht an den betreffenden Organismus als seinen Reservoirwirt angepasst ist. Der Übergang von Pathogenen mit einer hohen Replikation (und erzeugten Schäden) zu einer dauerhaften Infektionsquote (Infect and persist, unter Vermeidung von Schäden) ist fließend. Anders ausgedrückt, neigen angepasste infektiöse Objekte zur Persistenz und einer regulierten Reproduktionsrate, während weniger angepasste Pathogene tendenziell zur vorzeitigen Beendigung der Infektionskette führen. Ausnahmen sind z. B. H5N1-Viren in Vögeln, Yersinia pestis und humane Pockenviren im Menschen. Die Anpassung erfolgt jedoch meistens seitens des Wirts, da die Pathogene mit ihren Artgenossen in Konkurrenz stehen und ein weniger reproduktives Pathogen schneller untergehen würde. Daher tritt eine Minderung der Pathogenität bei Pathogenen vor allem in Verbindung mit einer erhöhten Reproduktionsrate auf. ⓘ

Die Anpassung des Wirts an das Pathogen wird als Wirtsrestriktion oder -resistenz bezeichnet. Zu den bekannten antiviralen und antibakteriellen Mechanismen gehören beim Menschen z. B. der Myxovirus-Resistenzfaktor Mx1, die PAMP-Rezeptoren, der dsRNA-aktivierte Inhibitor der Translation DAI, das MDA5, die Oligoadenylatsynthase OAS1, das Langerin, das Tetherin, das APOBEC3, das TRIM5alpha und die Proteinkinase R. Darüber hinaus erfolgt die Immunantwort. ⓘ

Kriterien zur Einteilung

Infektionen können nach verschiedenen Aspekten eingeteilt werden. ⓘ

Reihenfolge des Auftretens

• Primärinfektion (Erstinfektion): die erstmalige Übertragung, also der erste Kontakt des Organismus mit einem Krankheitserreger. ⓘ

• Sekundärinfektion (Zweitinfektion): eine Erregerübertragung nach der Erstinfektion, zusätzlich und mit anderen Erregern. Eine solche zusätzliche Infektion kann das Immunsystem vor erhebliche Probleme stellen und auch die Therapie und Medikation (Auswahl und Anwendung von Medikamenten) erschweren. Der Verlauf der Erkrankung ist zumeist heftiger und zeigt vielfältige Symptome.
• Superinfektion (Suprainfektion):
  • In der Virologie: eine erneute Infektion mit demselben Virus (Neuinfektion) nach einer bereits bestehenden Primärinfektion.
  • In der Medizin und Bakteriologie: eine weitere (meist bakterielle) Infektion auf der Grundlage einer (meist viralen) Infektion.

Auch eine Superinfektion kann das Immunsystem vor erhebliche Probleme stellen. Therapie und Medikation sind erschwert, der Krankheitsverlauf ist zumeist heftiger mit vielfältigen Symptomen.

• Doppelinfektion: eine gleichzeitige Übertragung von zwei verschiedenen Erregern.
• Koinfektion: die gleichzeitige Präsenz von mindestens zwei verschiedenen Erregern oder Varianten (Subtypen) des gleichen Erregers.
• Reinfektion: Neuansteckung mit dem gleichen Erreger nach Abheilen einer Erstinfektion (Primärinfektion). ⓘ

Ausdehnung der Infektion

• Lokalinfektion: Die Erreger bleiben dort, wo sie den Körper zuerst infiziert haben (Eintrittspforte). Sie verursachen nur an dieser Stelle Symptome, ohne sich im Organismus weiter zu verteilen.
• Generalisierte Infektion: Die Erreger vermehren sich zuerst an der Eintrittspforte und gelangen dann über das Blut zu ihren eigentlichen Manifestationsorganen (Befallsorganen). Das sind oft die Leber, Milz, lymphatische Organe, die Haut oder das Nervensystem. An der Eintrittspforte sind die Erreger dann nicht mehr nachweisbar.
• Fokale Infektion (Herdinfektion): eine nach einer lokalen Erregerübertragung durch Bakterien, besonders durch Streptokokken, auftretende nachfolgende (sekundäre) Erkrankung. Die Erreger gelangen von einem Ausgangsherd, der durch eine lokale Infektion im Körper entstanden ist, mit Verzögerung durch septische Metastasierung oder schubweise Ausschüttung aus diesem Ausgangsherd über den Blutkreislauf in entferntere Körperregionen oder Organe und verursachen dort entzündliche oder auch allergische Krankheitsabläufe.
• Systemische Infektion: Die Erreger breiten sich durch Einschwemmung über die Blutbahn über ein gesamtes Organsystem (beispielsweise das Zentralnervensystem) oder den ganzen Organismus aus. ⓘ

Weitere Unterscheidungen

Direkte und indirekte Infektion

• Direkte Infektion: Erregerübertragung von Mensch zu Mensch ohne Zwischenschritte.
• Indirekte Infektion: Übertragung mittels verschiedener Überträger. Hierzu zählen Vektoren wie beispielsweise blutsaugende Insekten sowie Wasser, Nahrung und beliebige Gegenstände. ⓘ

Horizontale und vertikale Infektion

• Horizontale Infektion: Erregerübertragung vom Wirt zu einem anderen Wirt der gleichen Generation.
• Vertikale Infektion: Erregerübertragung von einem Wirt zu seinen Nachkommen.
  • Pränatale Infektion: Erregerübertragung vor der Geburt in der Gebärmutter (intrauterin) über den Mutterkuchen (transplazentar).
  • Perinatale Infektion: Erregerübertragung während der Geburt.
  • Postnatale Infektion: Erregerübertragung nach der Geburt, z. B. durch die Muttermilch. ⓘ

Präpatente und patente Infektion (bei Zoonosen)

• Präpatente Infektion: bei einer Parasiteninfektion die Phase von der Aufnahme bzw. dem Eindringen infektionsfähiger Parasitenstadien in den Organismus bis zur Entwicklung ausgewachsener, eierlegender Parasiten. In den Körperausscheidungen des Wirtes sind keine Fortpflanzungsprodukte zu finden.
• Patente Infektion: die Phase nach der Entwicklung der Eindringlinge zu ausgewachsenen, eierlegenden Parasiten. Ihre Fortpflanzungsprodukte treten nun in den Körperausscheidungen des Wirtes auf. ⓘ

Diese Begriffe werden in der Humanmedizin bei Zoonosen verwendet, aber auch in der Veterinärmedizin (z. B. bei Infektionen von Kleintieren mit Würmern). ⓘ

Zeitliche Dynamik von Infektion und Erkrankung

Hinsichtlich des zeitlichen Ablaufs einer Infektion unterscheidet man den Infektionszeitpunkt, eine eventuell darauffolgende Latenzperiode und schließlich die infektiöse Periode (Infektionsperiode) als die Zeitspanne, innerhalb deren der Infizierte, anders als während des latenten Stadiums, ansteckend ist. Der Zeitraum zwischen der Ansteckung und der ersten Ausbildung klinischer Symptome wird Inkubationszeit genannt. ⓘ

Prävention

Die überwiegend hygienischen Maßnahmen der Expositionsprophylaxe verhindern weitgehend eine Übertragung von Krankheitserregern, die für Infektionen verantwortlich sind. Außerdem kommen unter Umständen eine Chemoprophylaxe bzw. Postexpositionsprophylaxe in Betracht. ⓘ

Vielen Infektionskrankheiten kann außerdem durch gezieltes Bewirken einer Immunität vorgebeugt werden, vor allem durch Impfung (Infektionsprophylaxe durch aktive Immunisierung), in einigen Fällen auch durch passive Immunisierung. ⓘ

Therapie

Die Behandlung von Infektionen hängt unter anderem von den auslösenden Erregern ab. Es kommen dabei vor allem die Entfernung des Infektionsherdes sowie eine antimikrobielle Therapie mit Antibiotika in Betracht. ⓘ