Listerien
| Listerien ⓘ | |
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| Elektronenmikroskopische Aufnahme des Bakteriums Listeria monocytogenes im Gewebe | |
Wissenschaftliche Klassifizierung 
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| Bereich: | Bakterien |
| Phylum: | Bacillota |
| Klasse: | Bazillen |
| Ordnung: | Bacillales |
| Familie: | Listeriaceae |
| Gattung: | Listerien Pirie 1940 |
| Arten | |
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L. aquatica | |
Listeria ist eine Bakteriengattung, die als intrazellulärer Parasit bei Säugetieren auftritt. Bis 1992 waren 10 Arten bekannt, die jeweils zwei Unterarten enthielten. Bis 2020 waren 21 Arten identifiziert worden. Die Gattung ist zu Ehren des britischen Pioniers der Sterilchirurgie Joseph Lister benannt. Listeria-Arten sind Gram-positiv, stäbchenförmig, fakultativ anaerob und bilden keine Endosporen. Der wichtigste menschliche Krankheitserreger der Gattung Listeria ist L. monocytogenes. Er ist in der Regel der Erreger der relativ seltenen bakteriellen Krankheit Listeriose, einer Infektion, die durch den Verzehr von mit den Bakterien kontaminierten Lebensmitteln verursacht wird. Listeriose kann bei Schwangeren, Neugeborenen, Erwachsenen mit geschwächtem Immunsystem und älteren Menschen zu schweren Erkrankungen führen und bei anderen, die schwer infiziert sind, eine Gastroenteritis verursachen. ⓘ
Die Listeriose ist eine schwere Erkrankung des Menschen; die offene Form der Krankheit hat eine Sterblichkeitsrate von etwa 20 %. Die beiden wichtigsten klinischen Erscheinungsformen sind Sepsis und Meningitis. Die Meningitis wird häufig durch eine Enzephalitis kompliziert, die dann als Meningoenzephalitis bezeichnet wird, eine für bakterielle Infektionen ungewöhnliche Pathologie. L. ivanovii ist ein Erreger von Säugetieren, insbesondere von Wiederkäuern, und hat beim Menschen selten eine Listeriose verursacht. Die Inkubationszeit kann zwischen drei und 70 Tagen liegen. ⓘ
| Listerien ⓘ | ||||||||||||
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Listeria monocytogenes | ||||||||||||
| Systematik | ||||||||||||
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| Wissenschaftlicher Name | ||||||||||||
| Listeria | ||||||||||||
| Pirie, 1940 | ||||||||||||
| Arten | ||||||||||||
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Listerien (ausgesprochen als /ˌlɪsˈteːʀi̯ən/) sind stäbchenförmige, 0,4–0,5 µm × 0,5–2 µm große, grampositive, nicht endosporenbildende, fakultativ anaerobe Bakterien der Gattung Listeria, benannt nach dem britischen Chirurgen Joseph Lister. Sie sind peritrich begeißelt und können sich somit durch Schwimmen aktiv fortbewegen. ⓘ
Hintergrund
Der erste dokumentierte Fall von Listeriose stammt aus dem Jahr 1924. In den späten 1920er Jahren identifizierten zwei Forscher unabhängig voneinander L. monocytogenes anhand von Tierausbrüchen. Sie schlugen die Gattung Listerella zu Ehren des Chirurgen und frühen Verfechters der Antiseptik Joseph Lister vor, aber dieser Name war bereits für einen Schleimpilz und ein Protozoon in Gebrauch. Schließlich wurde die Gattung Listeria vorgeschlagen und akzeptiert. Alle Arten der Gattung Listeria sind Gram-positive, Katalase-positive Stäbchen und bilden keine Endosporen. Die Gattung Listeria wurde bis zur siebten Auflage (1957) von Bergey's Manual of Systematic Bacteriology in die Familie der Corynebacteriaceae eingeordnet. Die 16S rRNA-Katalogisierungsstudien von Stackebrandt et al. zeigten, dass L. monocytogenes ein eigenständiges Taxon innerhalb des Lactobacillus-Bacillus-Zweigs der von Woese erstellten bakteriellen Phylogenie ist. Im Jahr 2004 wurde die Gattung in die neu geschaffene Familie der Listeriaceae eingeordnet. Die einzige andere Gattung in dieser Familie ist Brochothrix. ⓘ
Im Jahr 2020 sind 21 Arten der Gattung Listeria bekannt: L. aquatica, L. booriae, L. cornellensis, L. costaricensis, L. goaensis, L. fleischmannii, L. floridensis, L. grandensis, L. grayi, L. innocua, L. ivanovii, L. marthii, L. monocytogenes, L. newyorkensis, L. riparia, L. rocourtiae, L. seeligeri, L. thailandensis, L. valentina, L. weihenstephanensis, und L. welshimeri. Listeria dinitrificans, von dem man bisher annahm, es gehöre zur Gattung Listeria, wurde in die neue Gattung Jonesia umklassifiziert. Unter dem Mikroskop erscheinen die Listeria-Arten als kleine Stäbchen, die manchmal in kurzen Ketten angeordnet sind. Im direkten Abstrich können sie kokkoid sein und mit Streptokokken verwechselt werden. Längere Zellen können Corynebakterien ähneln. Geißeln werden bei Raumtemperatur gebildet, nicht jedoch bei 37 °C. Die hämolytische Aktivität auf Blutagar wurde als Marker zur Unterscheidung von L. monocytogenes von anderen Listeria-Arten verwendet, ist aber kein absolut definitives Kriterium. Zur Unterscheidung zwischen den verschiedenen Listeria-Spezies kann eine weitere biochemische Charakterisierung erforderlich sein. ⓘ
Listerien können im Boden vorkommen, was zu einer Kontamination von Gemüse führen kann. Tiere können Träger sein. Listerien wurden in ungekochtem Fleisch, ungekochtem Gemüse, Obst, einschließlich Melone und Äpfeln, pasteurisierter oder nicht pasteurisierter Milch, aus Milch hergestellten Lebensmitteln und verarbeiteten Lebensmitteln gefunden. Pasteurisierung und ausreichendes Kochen töten Listerien ab; eine Kontamination kann jedoch nach dem Kochen und vor dem Verpacken erfolgen. So müssen beispielsweise fleischverarbeitende Betriebe, die verzehrfertige Lebensmittel wie Hot Dogs und Wurstwaren herstellen, umfassende Hygienerichtlinien und -verfahren einhalten, um eine Kontamination mit Listerien zu verhindern. Listeria monocytogenes kommt häufig in Böden, Flusswasser, Abwässern, Pflanzen und Lebensmitteln vor. Listerien sind für die Listeriose verantwortlich, eine seltene, aber potenziell tödliche, durch Lebensmittel übertragene Krankheit. Die Sterblichkeitsrate bei einer schweren Form der Infektion kann bis zu 25 % betragen. (Im Vergleich dazu liegt die Sterblichkeitsrate bei Salmonellose bei weniger als 1 %). Obwohl L. monocytogenes eine geringe Infektiosität aufweist, ist es widerstandsfähig und kann bei Temperaturen von 4 °C (39,2 °F) (der Temperatur eines Kühlschranks) bis 37 °C (98,6 °F) (der inneren Temperatur des Körpers) wachsen. Die Listeriose ist eine schwere Krankheit, die sich als Meningitis manifestieren oder Neugeborene befallen kann, da sie die Endothelschicht der Plazenta durchdringen kann. ⓘ
Im Jahr 2001 wurden im Rahmen eines von der EU finanzierten Forschungsprojektes die kompletten DNA-Basensequenzen des Genoms von Listeria monocytogenes und von Listeria innocua ermittelt, veröffentlicht und aus dem Vergleich der Daten umfangreiche neue Erkenntnisse über die Biologie und Evolution der Bakterien abgeleitet. Von den anderen Mitgliedern der Gattung Listeria werden gegenwärtig ebenfalls die DNA-Basensequenzen des kompletten Genoms ermittelt. ⓘ
Pathogenese
Listeria nutzt die zelluläre Maschinerie, um sich innerhalb der Wirtszelle zu bewegen. Sie induzieren eine gerichtete Polymerisation von Aktin durch das Transmembranprotein ActA, wodurch die Bakterienzelle herumgeschoben wird. ⓘ
Listeria monocytogenes beispielsweise kodiert Virulenzgene, die thermoreguliert werden. Die Expression des Virulenzfaktors ist bei 39 °C optimal und wird durch einen Transkriptionsaktivator, PrfA, gesteuert, dessen Expression durch das PrfA-Thermoregulator-UTR-Element thermoreguliert wird. Bei niedrigen Temperaturen wird das PrfA-Transkript aufgrund von Strukturelementen in der Nähe der Ribosomen-Bindungsstelle nicht translatiert. Wenn die Bakterien den Wirt infizieren, denaturiert die Temperatur des Wirts die Struktur und ermöglicht die Translationsinitiierung für die virulenten Gene. ⓘ
Die meisten Listeria-Bakterien werden vom Immunsystem angegriffen, bevor sie eine Infektion verursachen können. Diejenigen, die der ersten Reaktion des Immunsystems entgehen, verbreiten sich jedoch durch intrazelluläre Mechanismen, die sie vor zirkulierenden Immunfaktoren (AMI) schützen. ⓘ
Um einzudringen, induzieren Listerien die phagozytische Aufnahme durch Makrophagen, indem sie D-Galaktose in ihren Teichoinsäuren aufweisen, die dann von den Polysacchariden der Makrophagen gebunden werden. Andere wichtige Adhäsine sind die Internaline. Listeria verwendet Internalin A und B, um an zelluläre Rezeptoren zu binden. Internalin A bindet an E-Cadherin, während Internalin B an die Met-Rezeptoren der Zelle bindet. Wenn diese beiden Rezeptoren eine ausreichend hohe Affinität zu den Internalinen A und B der Listerien haben, können sie über einen indirekten Reißverschlussmechanismus in die Zelle eindringen. Nach der Phagozytose wird das Bakterium von der sauren Phagolysosomen-Organelle der Wirtszelle eingekapselt. Listeria entkommt jedoch dem Phagolysosom, indem es die gesamte Membran der Vakuole mit einem sezernierten Hämolysin lysiert, das heute als Exotoxin Listeriolysin O bezeichnet wird, und sich dann im Zytoplasma der Wirtszelle vermehrt. ⓘ
Die Listerien müssen dann an die Peripherie der Zelle wandern, um die Infektion auf andere Zellen zu übertragen. Außerhalb des Körpers verfügen Listerien über eine flagellengetriebene Motilität, die manchmal als "taumelnde Motilität" bezeichnet wird. Bei 37 °C hören die Geißeln jedoch auf, sich zu entwickeln, und das Bakterium nutzt stattdessen das Zytoskelett der Wirtszelle zur Fortbewegung. Listeria polymerisiert erfindungsgemäß einen Aktinschwanz oder "Komet" aus Aktinmonomeren im Zytoplasma des Wirts mit Unterstützung des Virulenzfaktors ActA. Das Komet bildet sich auf polare Weise und unterstützt die bakterielle Wanderung zur äußeren Membran der Wirtszelle. Gelsolin, ein Protein, das Aktinfilamente durchtrennt, lokalisiert sich am Schwanz von Listeria und beschleunigt die Motilität des Bakteriums. An der Zelloberfläche angekommen, stößt die durch Aktin angetriebene Listerie gegen die Zellmembran und bildet Ausstülpungen, die Filopods oder "Raketen" genannt werden. Die Ausstülpungen werden von der Vorderkante der Zelle so gesteuert, dass sie mit benachbarten Zellen in Kontakt kommen, die dann die Listerienrakete verschlucken und der Prozess wiederholt sich, wodurch die Infektion fortgesetzt wird. Nach der Phagozytose ist das Bakterium nie mehr extrazellulär: Es ist ein intrazellulärer Parasit wie S. flexneri, Rickettsia spp. und C. trachomatis. ⓘ
Epidemiologie
Das Center for Science in the Public Interest (Zentrum für Wissenschaft im öffentlichen Interesse) hat eine Liste von Lebensmitteln veröffentlicht, die gelegentlich Ausbrüche von Listerien verursacht haben: Hot Dogs, Wurstwaren, Milch (auch wenn sie pasteurisiert ist), Käse (insbesondere weich gereifte Käsesorten wie Feta, Brie, Camembert, Blauschimmelkäse oder mexikanischer Queso blanco), rohes und gekochtes Geflügel, rohes Fleisch, Eiscreme, rohes Obst, Gemüse und geräucherter Fisch. Wurstwaren waren 2008 in einen Ausbruch in Kanada verwickelt; unsachgemäß behandelte Melonen waren sowohl in den Ausbruch der Listeriose bei Jensen Farms in Colorado im Jahr 2011 als auch in einen ähnlichen Listeriose-Ausbruch im Osten Australiens Anfang 2018 verwickelt. Bei diesen beiden Ausbrüchen starben 35 Menschen. Das australische Unternehmen GMI Food Wholesalers wurde zu einer Geldstrafe in Höhe von 236.000 AUD verurteilt, weil es 2011 mit L. monocytogenes kontaminierte Hühnerhüllen an die Fluggesellschaft Virgin Blue geliefert hatte. Karamelläpfel wurden auch als Quelle von Listerieninfektionen genannt, an denen 26 Menschen im Krankenhaus erkrankten, von denen fünf starben. Im Jahr 2019 traten im Vereinigten Königreich neun Fälle der Krankheit auf, von denen sechs tödlich verliefen, und zwar im Rahmen eines Ausbruchs, der durch kontaminiertes Fleisch (hergestellt von North Country Cooked Meats) in Krankenhaussandwiches verursacht wurde. 2019 starben zwei Menschen in Australien, nachdem sie vermutlich Räucherlachs gegessen hatten, und ein dritter erkrankte, überlebte aber die Krankheit. Im September 2019 wurden in den Niederlanden drei Todesfälle und eine Fehlgeburt nach dem Verzehr von mit Listerien infiziertem Feinkostfleisch des Herstellers Offerman gemeldet. ⓘ
Prävention
Die Vorbeugung von Listeriose als lebensmittelbedingte Krankheit erfordert eine wirksame Desinfektion von Oberflächen, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen. Ethanol ist ein wirksames lokales Desinfektionsmittel gegen Listerien. Quaternäres Ammonium kann in Verbindung mit Alkohol als sicheres Desinfektionsmittel für den Kontakt mit Lebensmitteln verwendet werden, wobei die Dauer der Desinfektionswirkung verlängert wird. ⓘ
Die Kühlung von Lebensmitteln im Haushalt auf unter 4 °C (39 °F) verhindert das Bakterienwachstum. Nicht pasteurisierte Molkereiprodukte können ein Risiko darstellen. Das Garen aller Fleischsorten (einschließlich Rind- und Schweinefleisch, Geflügel und Meeresfrüchte) auf eine sichere Innentemperatur, in der Regel 73 °C, tötet den durch Lebensmittel übertragenen Erreger ab. ⓘ
Behandlung
Nicht-invasive Listeriose: Die Bakterien bleiben im Verdauungstrakt. Die Symptome sind mild, dauern nur ein paar Tage und erfordern nur eine unterstützende Behandlung. Muskelschmerzen und Fieber können mit frei verkäuflichen Schmerzmitteln behandelt werden; Durchfall und Gastroenteritis können mit frei verkäuflichen Medikamenten behandelt werden. ⓘ
Invasive Listeriose: Die Bakterien haben sich in die Blutbahn und das zentrale Nervensystem ausgebreitet. Die Behandlung umfasst die intravenöse Verabreichung hochdosierter Antibiotika und einen stationären Krankenhausaufenthalt von (wahrscheinlich) nicht weniger als zwei Wochen, je nach Ausmaß der Infektion. Bei invasiver Listeriose werden in der Regel Ampicillin, Penicillin oder Amoxicillin verabreicht; bei Patienten mit geschwächtem Immunsystem kann zusätzlich Gentamicin eingesetzt werden. Bei einer Allergie gegen Penicillin können Trimethoprim-Sulfamethoxazol, Vancomycin und Fluorchinolone eingesetzt werden. Für eine wirksame Behandlung muss das Antibiotikum in die Wirtszelle eindringen und an das Penicillin-bindende Protein 3 (PBP3) binden. Cephalosporine sind zur Behandlung der Listeriose nicht wirksam. ⓘ
In Fällen von Schwangerschaft ist eine sofortige Behandlung entscheidend, um zu verhindern, dass die Bakterien den Fötus infizieren; Antibiotika können schwangeren Frauen auch bei nicht-invasiver Listeriose verabreicht werden. Mirena Nikolova et al. erklären, dass die Verabreichung von Antibiotika während des dritten Trimesters von entscheidender Bedeutung ist, da die zellvermittelte Immunität in dieser Zeit reduziert ist. Pfaff und Tillet zufolge kann die Listeriose bei einer Infektion während der Schwangerschaft langfristige Folgen wie Meningitis, vorzeitige Wehen, Sepsis beim Neugeborenen und Totgeburten nach sich ziehen. Zu den oralen Therapien in weniger schweren Fällen gehören Amoxicillin oder Erythromycin. Schwangeren Frauen können höhere Dosen verabreicht werden, um das Eindringen in die Nabelschnur und die Plazenta sicherzustellen. Bei infizierten Schwangeren können Ultraschalluntersuchungen durchgeführt werden, um die Gesundheit des Fötus zu überwachen. ⓘ
Asymptomatische Patienten, die mit Listerien in Berührung gekommen sind, werden in der Regel nicht behandelt, sondern über die Anzeichen und Symptome der Krankheit aufgeklärt und aufgefordert, sich behandeln zu lassen, wenn sich solche entwickeln. ⓘ
Forschung
Einige Listeria-Arten sind opportunistische Krankheitserreger: L. monocytogenes ist am häufigsten bei älteren Menschen, schwangeren Müttern und HIV-infizierten Patienten anzutreffen. Angesichts der verbesserten Gesundheitsversorgung, die zu einer wachsenden älteren Bevölkerung und einer längeren Lebenserwartung von HIV-infizierten Patienten führt, ist es wahrscheinlicher, dass Ärzte mit dieser ansonsten seltenen Infektion konfrontiert werden (nur sieben von 1.000.000 gesunden Menschen werden jedes Jahr mit virulenten Listerien infiziert). Ein besseres Verständnis der Zellbiologie von Listerieninfektionen, einschließlich relevanter Virulenzfaktoren, könnte zu besseren Behandlungsmöglichkeiten für Listeriose und andere intrazytoplasmatische Parasiteninfektionen führen. Die Forscher untersuchen nun die Verwendung von Listerien als Krebsimpfstoff, wobei sie sich ihre "Fähigkeit zur Induktion einer starken angeborenen und adaptiven Immunität" zunutze machen. ⓘ
Wachstum
Listerien sind anspruchslos. Sie können sich in nährstoffarmen Substraten (Wasserpfützen, Kondenswasser) vermehren. Das optimale Wachstum erzielen sie im Temperaturbereich von 30 bis 37 °C, in einem pH-Bereich von 5,0 bis 9,0 und einer etwas erhöhten Kohlenstoffdioxidkonzentration. Sie sind aber auch im erweiterten Temperaturbereich von 4 bis 45 °C überlebens- und wachstumsfähig. Die Tatsache, dass sie kältetolerant (psychrotolerant) sind, sowie ihre Fähigkeit, vom aeroben Stoffwechsel in einen anaeroben zu wechseln, ermöglicht es ihnen, sich auch in vakuumverpackten Lebensmitteln (Fleischprodukte, Rohmilch, Käse, Räucherfisch), die im Kühlschrank liegen, zu vermehren. ⓘ
Natürliches Vorkommen
Listerien sind in der Natur nahezu ubiquitär (allgegenwärtig) verbreitet und ernähren sich von totem organischen Material (Saprobier). Man trifft sie sowohl auf pflanzlichen Materialien an – zum Beispiel auf abgestorbenen Gräsern und im Kopfpolsterstaub – als auch im Darmtrakt von Menschen und Tieren. Schätzungsweise ein bis zehn Prozent der Menschen tragen Listerien im Darm und scheiden sie mit dem Stuhl aus. ⓘ
Pathogenität
Listerien können die meldepflichtige Infektionskrankheit Listeriose verursachen, die bei Infektion durch die Art Listeria monocytogenes auch humanpathogen ist. Letztere erfolgt durch die Aufnahme kontaminierter Nahrung, bei Tieren (hauptsächlich Rind und Schaf) durch ungenügend angesäuerte Silage, beim Menschen durch den Verzehr von nicht sachgerecht hergestellten Lebensmitteln (vor allem Fleisch-, Fisch- und Milchprodukte). Listerien sind vor allem in nicht erhitzten tierischen Lebensmitteln (zum Beispiel in Rohmilch und in nicht erhitztem Rohmilchkäse) enthalten. Pflanzliche Lebensmittel sind im Allgemeinen weniger betroffen, Listerien können jedoch durch Düngung mit tierischem Abwasser (Jauche) auf Gemüse gelangen. Sie finden sich auch häufiger in küchenfertig abgepackten Salaten. ⓘ
Lebensmittelsicherheit
Obwohl Listerien fast überall sind, ist die Zahl der nachgewiesenen Erkrankungen überraschend niedrig (für 2018 in Deutschland 698 Meldungen). Das könnte am üblicherweise geringen Gehalt an Listeria monocytogenes in Lebensmitteln liegen (unter 100 Bakterien je Gramm), eher aber an deren schwierigen Nachweisbarkeit. Zudem könnte es daran liegen, dass die Erkrankung manchmal erst Wochen später mit unspezifischen Symptomen wie Fieber und Durchfall ausbricht. Durch die zunehmende industrielle Produktion von Lebensmitteln mit ihren vielen Zwischenstufen erhöhen sich die Kontaminationsmöglichkeiten. Dem versucht man durch entsprechende Hygienemaßnahmen zu begegnen. Hin und wieder kommt es dennoch zu Rückrufaktionen wegen Listerien. Anfang November 2019 mussten z. B. Rewe und Norma bestimmte Frikadellenbällchen wegen eines Listerienverdachts zurückrufen. In Verbindung mit Wilke Waldecker Fleisch- und Wurstwaren, einem deutschen Lebensmittel-Hersteller, wurden 2019 drei Todesfälle verzeichnet. Anfangs 2021 mussten in der Schweiz von Migros, Denner, Aldi Suisse und Lidl verschiedene Fertigsalate wegen Listerien auf Maiskörnern zurückgerufen werden. ⓘ
Klinik
Eine Listeriose verläuft bei gesunden Menschen meist harmlos oder wird sogar kaum bemerkt. Werden besonders viele Erreger aufgenommen, kann es zu Fieber und Durchfällen kommen. Kleinkinder oder Menschen mit geschwächter Immunabwehr, wie frisch Operierte, Aids- oder Krebspatienten und Diabetiker können schwer erkranken. ⓘ
Der Ausbruch der Erkrankung kann bis zu acht Wochen nach Aufnahme der Bakterien erfolgen. Listerien können Septitiden („Blutvergiftungen“) oder Meningitiden (Hirnhautentzündungen) verursachen, die mit Antibiotika behandelt werden können, aber dennoch in 30 Prozent der Fälle zum Tode führen. ⓘ
Besonders bei Schwangeren ist eine Listeriose sehr gefährlich, da sie fatale Folgen für das ungeborene Kind haben kann. Es kann zu Frühgeburt, schweren Schädigungen oder sogar zum Absterben des Fötus kommen. Die Schwangere hingegen bemerkt die Erkrankung oft nicht einmal. ⓘ
Therapie
Ist eine Listeriose durch den Nachweis der Erreger diagnostiziert, wird der Betroffene mit Antibiotika behandelt. In 70 Prozent der Fälle kann so die Erkrankung gestoppt werden. Die Meningitis durch Listeria monocytogenes wird mit Aminopenicillinen (Ampicillin oder Amoxicillin), eventuell in Kombination mit Aminoglycosiden (Gentamicin) behandelt. Der direkte Nachweis der Listerien in Blut, Liquor cerebrospinalis oder Eiter gelingt nicht immer. Andere Testverfahren, wie etwa der Nachweis von Antikörpern im Blut, sind andererseits untauglich. Daraus folgt, dass viele Erkrankungen gar nicht erkannt werden. ⓘ