Infektionen mit Salmonellen und anderen Enterobacteriaceae, insbesondere E. coli (EHEC, EPEC, ETEC, EIEC, EAEC) – Epidemiologie und aktuelle Bewertung Dr. Angelika Fruth Robert Koch-Institut Fachgebiet Bakterielle darmpathogene Erreger und Legionellen NRZ für Salmonellen und andere bakterielle Enteritiserreger 28.09.2013, 28. Dresdner Kolloquium „Umwelt und Gesundheit“
64
Embed
Infektionen mit Salmonellen und anderen Enterobacteriaceae ... · Infektionen mit Salmonellen und anderen Enterobacteriaceae, insbesondere E. coli (EHEC, EPEC, ETEC, EIEC, EAEC) –
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Infektionen mit Salmonellen und anderen Enterobacteriaceae, insbesondere E. coli
(EHEC, EPEC, ETEC, EIEC, EAEC) – Epidemiologie und aktuelle Bewertung
Dr. Angelika Fruth
Robert Koch-Institut
Fachgebiet Bakterielle darmpathogene Erreger und Legionellen
NRZ für Salmonellen und andere bakterielle Enteritiserreger
28.09.2013, 28. Dresdner Kolloquium „Umwelt und Gesundheit“
IfSG, § 2 Aufgabe des Robert Koch-Instituts
• Erkennung, Verhütung und Bekämpfung von übertragbaren
Krankheiten
• epidemiologische Untersuchungen auf dem Gebiet der übertragbaren
Krankheiten einschließlich der Erkennung
• Salmonellose:
1888 erster Ausbruch in Bad Frankenhausen, Kyffhäuser,
notgeschlachtetes Rind
(Herr Prof. A. Gärtner aus Jena)
*Erstbeschreibung:
1880 Karl Joseph Ebert und Robert Koch: Typhus-Erreger (heute S. Typhi)
1885 Daniel Elmer Salmon: „Schweinecholera“ (S. Choleraesuis)
Dr. Angelika Fruth 2
Statistik meldepflichtiger Infektionen des GI-Trakts nach IfSG
(Quelle: Infektionsepidemiologisches Jahrbuch meldepflichtiger Krankheiten für 2011)
Erreger Fälle
Campylobacter 74.194
EHEC (HUS) / andere pathogene E.coli 5.802 (877) / 9.228
Salmonellen 26.116
S. Typhi / S. Paratyphi 62 / 62
Shigellen 707
Yersinien 3.550
Norovirus 116.109
Rotavirus 57.129
Giardia lamblia 4.258
Kryptosporidium 985
Dr. Angelika Fruth 3
Inzidenzen der meldepflichtigen bakteriellen Gastroenteritiserreger (nach SurvStat RKI)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2008 2009 2010 2011 2012
Salmonella
STEC/EHEC
Campylobacter
Yersinia
Dr. Angelika Fruth 4
Erkr
anku
nge
n p
ro 1
0.0
00
Ein
wo
hn
er
Jahr
Salmonellose (enterisch)
Art der Übertragung: häufig: Lebensmittelinfektion: Tier Lebensmittel Mensch selten: Mensch Mensch, Tier Mensch
Symptome: Durchfall, Fieber nicht über 39 °C, Stühle Reiswasser-ähnlich („Cholera nostra“), gelegentlich mit Blut (STM DT193 4,5.i:-)
von Nalidixinsäure-resistenten S. Stanley mit dem PFGE-Muster SSTAXB.0017 • S. Thompson-Geschehen in den Niederlanden 2012 mit 9 Fällen auch in Deutschland,
ein Reiserückkehrer aus den Niederlanden National: • S. Panama-Geschehen in Thüringen, humanen Isolaten mit dem PFGE-Muster
SPANXB0006 und mittels PFGE nicht unterscheidbare Isolate von Mett- und Rohwurst (PFGE-Muster wurde bereits bei früheren S. Panama-Ausbrüchen 2008 und 2009 in Thüringen festgestellt)
• ein Döner-assoziierter S. Braenderup-Ausbruch in Sachsen mit über 20 Fällen, darunter auch Bistro-Mitarbeiter. (PFGE-Muster SBRPXB.0008)
• S. Braenderup-Ausbruch in einem Klinikum in Bayern; vier Patienten-Isolate mit PFGE-Muster SBRPXB.0015
• Döner-assoziierter Ausbruch durch mehrfachresistenten S. Kentucky-Stamm in Thüringen; 12 humane und zwei Dönerfleisch-Isolate mit PFGE-Muster SKENTXB.0006c
• S. Agona PT56 in Sachsen ebenfalls Döner-assoziierter Ausbruch • derzeit S. Infantis PT29 im südlichen Niedersachsen und Eichsfeld (PFGE SINFXB.0027)
über 100 Fälle
Dr. Angelika Fruth 22
Anteil der Infektionen mit Salmonellen mit einer möglichen Reptilien-Assoziation an gemeldeten Salmonellosen bei Kindern unter 2 Jahren
• 1980er O´Brian (Shiga-like Toxin) und Karmali (Verotoxin)
• USA: „Hamburger disease“
• Haupttyp: O157:H7 (Serovar: LPS-O-Antigen aus Zellwand und Flagellen-H-Antigen)
• Vielfalt von Serovaren und weiteren Virulenzfaktoren
Dr. Angelika Fruth 33
Shigatoxin
rRNA-N-Glycosidase (AB5 – Struktur) A = Aktivität; B = Bindung Bindung an Oberflächenrezeptoren (Gb3 und Gb4) zytotoxisch: Hemmung Proteinbiosynthese der eukaryotischen Zellen Induktion Apoptose
im Genom funktioneller oder kryptischer Prophagen kodiert Expression an Phagenvermehrungszyklus gekoppelt Stx1- und Stx2- Familien (Stx1a,c,d und Stx2a,b,c,d,e,f,g)
Hintergrundsgeschehen von EHEC und weiteren E. coli- Pathovaren im Ausbruch mit EHEC O104:H4
• Neben dem Ausbruchsstamm O104:H4 wurden 87 EPEC und
702 EHEC im Ausbruchszeitraum aus den Einsendungen an das NRZ detektiert
• 311 der EHEC- und 53 der EPEC-Isolate konnten 42 verschiedenen Serovaren zugeordnet werden
• wachsende Zahl stx2-positiver Isolate der Serovare O26,
O91 und O146 • 2 Cluster O157-Fälle und 1 Cluster O26-Fälle (mit HUS)
Dr. Angelika Fruth 48
PFGE-Analyse der O157:Hnm – Cluster aus 2011 Quelle: NRZ-Bericht 2012, PulseNet Protocol
PFGE-XbaI
20
.00
50
.00
10
0.0
0
20
0.0
0
30
0.0
0
40
0.0
0
60
0.0
0
10
00
kbp
Key
.
.
.
.
.
.
strain
11-02106
11-05383
11-03890
11-02539
11-04132
11-05273
Serovar
O157:H-
O157:H-
O157:H-
O157:H-
O157:H-
O157:H-
Plasmid
.
Stx1
+
+
+
+
+
+
Stx2
+
+
+
+
+
+
eaeA
+
+
+
+
+
+
O157XB.0124
O157XB.0132
20.0
0
50.0
0
100.
00
200.
00
300.
00
400.
00
600.
00
1000
Dr. Angelika Fruth 49
Identifizierung von EHEC-Erkrankungen durch mikrobiologische Laboratorien in Deutschland
Stufendiagnostik 1. Primärdiagnostik
• Shigatoxin-Produktion oder Nachweis der stx-Gene in einer coliformen bakteriellen Flora (einer Stuhlprobe) aus Anreicherungskultur (mittels Elisa, PCR)
• Nutzung von Indikator-/Selektiv-medien für E. coli z.B. O157:H7 (sorbitol non-fermenting)
• Üblicherweise keine Isolierung (Reinkultur) der Stämme, aber nach Diagnosestellung
Meldung an die Gesundheitsämter
• … danach: Weiterleitung der Proben (insbesondere Isolate) !
2. Weiterführende bzw. Spezialdiagnostik
• Spezialisierte Labore (NRZ, KL HUS, LUA´s) verarbeiten die Proben (Mischkulturen) aus den Laboren der Primärdiagnostik
• daraus Stammisolierung als Grundvoraussetzung für epidemiologisches Subtypisieren
• Testung von Virulenzgen-Profilen / Genotypisierung (PCR, Sequenzierung)
• Serotypisierung, MLST zur Sequenztypbestimmung (Macro-Evolution)
• PFGE (PT, MLVA) für Klärung epidemiologischer Zusammenhänge (Micro- Evolution)
Dr. Angelika Fruth 50
(Keine) Korrelation mit Qualität der Meldung Daten SurvStat
Falldefinition nach IfSG erfüllt
Angaben in SurvStat (%) 95%KI
Toxin(gen)-nachweis 25 15% - 35%
Erregerisolierung 32 20% - 44%
Keine Methode 20 06% - 46%
Dr. Angelika Fruth 51
Weshalb ist die weiterführende Analyse der Erreger von besonderer Bedeutung?
• Zeitnahe Ausbruchsentdeckung und – kontrolle
• Vermeidung von Sekundärübertragungen
- Häufig (5-15%); bei O157:H-/H7 publiziert
- Übertragung früh in der Erkrankungsphase
- Betrifft vor allem (jüngere) Geschwisterkinder
- Hohes HUS-Risiko
• Risikobewertung wird ermöglicht
z.B. im Zusammenhang mit Therapieempfehlungen, Empfehlungen für Hygienemaßnahmen, Umgang mit Langzeitausscheidern, Wiederzulassung zu Gemeinschaftseinrichtungen etc.
• Erfassung des Erregerwechsels und –wandels (Sammlung von Stamminformationen)
• Ableitung von Maßnahmen zur Prophylaxe (Impfprävention, Intervention in der Lebensmittelproduktion, Erweiterung des Diagnostik-Panels)
Dr. Angelika Fruth 52
Dank
RKI, Abteilung Infektionskrankheiten Universität Leipzig Prof. Dr. Martin Mielke Prof. Dr. Peggy Braun Prof. Dr. Antje Flieger PD Dr. Michael Pees Dr. Rita Prager Dr. Erhard Tietze ÖGD, Landesuntersuchungs- und Dr. Wolfgang Rabsch Gesundheitsämter RKI, Abteilung Infektionsepidemiologie Dr. Christina Frank Dr. Dirk Werber Prof. Dr. Klaus Stark Dr. Hermann Claus … das Ausbruchsteam des RKI Institut für Hygiene, KL HUS, Universität Münster Prof. Dr. Helge Karch PD Dr. Martina Bielaszewska PD Dr. Alexander Mellmann
Dr. Angelika Fruth 53
… Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit!
Dr. Angelika Fruth 54
Resümee
• Die Anwendung molekularer Verfahren in der mikrobiologischen Routine-Diagnostik ist weit vorangeschritten.
• Die Konsequenz ist ein Mangel an Patientenisolaten (besonders bei EHEC).
• Kopplung der Isolatgewinnung und -versendung an die Meldung der Erreger nach IfSG
• Für den Aufbau einer umfassenden molekularen Surveillance lebensmittelbedingter Erreger (EHEC) müssen neue Bearbeitungsstrategien in allen Ebenen des ÖGD diskutiert werden.
Dr. Angelika Fruth 55
Zukunft Toxin-basierter EHEC Surveillance
• Testverfahren, die gleichzeitig Shigatoxin, Serogruppe, und weitere Virulenzfaktoren (eaeA) detektieren
– Phänotypisch und/oder genotypisch
– Liefert Basisinformationen zu allen STEC
• Information über (dominierende) non-O157
– Problematisch für den Infektionsschutz
• Diagnostik unvollständig und nicht zeitnah
– Modernere Testverfahren müssen etabliert und in Routinediagnostik angewendet werden
• aktive HUS-Surveillance
Dr. Angelika Fruth 56
Zusammenfassung
• Pathovare von E.coli müssen aus klinischer und epidemiologischer Sicht molekularbiologisch definiert werden
• Diagnostik sollte nicht auf intestinale Pathovare beschränkt sein
• Risikobewertung wird ermöglicht, z.B. im Zusammenhang mit Therapieempfehlungen
• Vielzahl von Verfahren wurde publiziert und in der Praxis erprobt (DNA-Hybridiserungs-, Microarray-, PCR-, RT-PCR-, PCR-ELISA-Verfahren)
• Zeit- und Kostenökonomie im Einklang mit verbesserter Diagnosestellung
Dr. Angelika Fruth 57
Diagnostik 2001: Einführung des IfSG
• Serotypie (Agglutinationsteste) für Einordnung in E.coli- Pathovare:
z.B. Zuordnung nach bekannten Serovaren wie
O25, O55, O127 für EPEC
O44 für EAEC
O78, O86 für ETEC
O124, O143, O144 für EIEC
• Stufenplan für EHEC ( primär keine O157-Diagnostik!)
• keine weitere Analyse von E.coli aus anderen Reservoiren, insbesondere ExPEC (UPEC, NMEC, SEPEC)
Dr. Angelika Fruth 58
Stufenplan zur EHEC-Diagnostik (Fruth,A. et.al. BGBl. 2000, 43:310-317)
• 1. Schritt: Screening auf EHEC/STEC in Stuhlproben nach Anreicherung mittels Shigatoxin-ELISA gemäß Herstellervorschrift
• 2. Schritt: Bestätigung eines positiven Befunds mittels zweitem Nachweisverfahren (z.B. PCR) ggf. in Speziallaboratorien
• 3. Schritt:Typisierung des EHEC/STEC-Isolats mittels Serotypie, Genotypie u.a. für epidemiologische Untersuchungen (IfSG)
Dr. Angelika Fruth 59
Untersuchungsverfahren auf dem Weg von der Probe…
Erregeranzucht und-isolierung
SMac, Ehly-Agar
EIA
Serotypie (klassisch oder molekular)
Nachweis von Virulenzgenen:
Inhouse-PCR-Verfahren
RT-PCR
WGS/Metagenomics
Anreicherungskultur
mTSB; EHECdirekt
MALDI-TOF
LAMP
PCR-ELOSA
LUMINEX
… zur Anwendung molekularer Verfahren für schnelle und effiziente Diagnosen
Dr. Angelika Fruth 60
Molekulare Surveillance von EHEC
Untersuchung auf EHEC gemäß Indikationsliste:
Versand des Isolats an Speziallabore mit eindeutigem Identifikator / Minimum an Epi-Info
(LUA‘s, KL, NRZ)
Zusammenführung aller Daten und Analyse zur Ausbruchserkennung
(zentrale Datenbank am NRZ und Stammsammlung)
Kinder mit Diarrhoe unter 6 J., Patienten mit blutigen Durchfällen ohne Altersbeschränkung, Vorliegen eines HUS, Häufung von Diarrhoe-Fällen in
Gemeinschaftseinrichtungen etc. (MiQ)
mittels zertifizierter Verfahren (EIA, PCR)
bei positivem Nachweis des Shigatoxins / Shigatoxingene
Isolierung des Erregers Meldung an GA
Netzwerk der Primärdiagnostik-
Labore
NRZ / KL RKI, Abt. 3 (SurvNet)
Typisierung des Erregers (NRZ, KL): mit Phänotypie: Serotypie, biochem. Differenzierung, Resistenztestung
und molekularen Methoden: Virulenzgenprofil, PFGE, MLST, SLST
Lagerung des Probenmaterials für
weitere Untersuchungen (mind. 14 Tage)
Übermittlung relevanter Informationen nach IfSG an Landesstellen und ECDC / TESSy
Ergänzung der Meldedaten
Netzwerk der LUA‘s +
Dr. Angelika Fruth 61
Zusammenfassung
• Pathovare von E.coli müssen aus klinischer und epidemiologischer Sicht molekularbiologisch definiert werden
• Diagnostik sollte nicht auf intestinale Pathovare beschränkt sein
• Risikobewertung wird ermöglicht, z.B. im Zusammenhang mit Therapieempfehlungen
• Vielzahl von Verfahren wurde publiziert und in der Praxis erprobt (DNA-Hybridiserungs-, Microarray-, PCR-, RT-PCR-, PCR-ELISA-Verfahren)
• Zeit- und Kostenökonomie im Einklang mit verbesserter Diagnosestellung
Dr. Angelika Fruth 62
PulseNet USA
• entwickelt nach E.coli O157-Ausbruch 1993 verursacht durch „Hamburger“ mit 726 Erkrankten und 4 toten Kindern
• seit 1996 am CDC in Atlanta betrieben
• finanziert durch Regierung
• Bereitstellung von Geräten und Know-how für alle US-Bundesstaaten und Datenauswertungs-Support
• Standardisiertes molekulares Fingerprinting auf der Basis der PFGE
unter Einbeziehung weiterer Feintypisierungsergebnisse (Serovar, Lysotyp, AMR, MLST, MLVA, SNP-VNTR)
• Kumulative Datenbank
• Nationales Netzwerk des öffentlichen Gesundheitswesens und der Lebensmittelbehörden (public health and food regulatory agency laboratories) zur Aufklärung lebensmittelbedingter Ausbrüche
• Zwischen 7 und 17 Tagen bis zum Analysenbericht
Dr. Angelika Fruth 63
Vergleich der Plasmidprofile von E. coli O104:H4 und
HUSEC041 (Quelle: NRZ für Salmonellen, RKI)
147
63
36
kbp
1 2 3 4
(Plasmidprofilanalyse nach Kado & Liu; J. Bact. Vol. 145, 3; 1365-1373)