Epidemiologische Untersuchungen zur Prävention und Kontrolle von Infektionserkrankungen durch Shigatoxin-produzierende Escherichia coli

Abstract

Shigatoxin-produzierende Escherichia coli (STEC) sind eine relativ junge Gruppe von humanpathogenen Kolibakterien. Sie können beim Menschen schwere Erkrankungen, wie z. B. eine hämorrhagische Kolitis oder ein lebensbedrohliches hämolytischurämisches Syndrom (HUS) verursachen. Die STEC-Erkrankung ist eine Zoonose, das Erregerreservoir für diese Bakterien sind Wiederkäuer, vor allem Rinder. Die in Deutschland wesentlichen Übertragungswege und Risikofaktoren, sowie deren populationsattributablen Anteile, waren vor den hier vorgestellten Arbeiten weitgehend unbekannt. In einer bundesweit durchgeführten populationsbasierten Fall-Kontroll-Studie konnte international erstmalig gezeigt werden, dass die Risikofaktoren für den Erwerb von STEC-Erkrankungen altersabhängig sind. Kinder unter 3 Jahren, der Altersgruppe mit der höchsten Inzidenz sowohl von STEC-Erkrankungen als auch vom HUS, infizieren sich in erster Linie durch den Kontakt zu STEC-ausscheidenden Lebewesen (bzw. deren Fäzes), vor allem zu Wiederkäuern. Konsistent zu diesem Risikofaktor konnten wir in einer ökologischen Studie belegen, dass die Inzidenz (gemeldeter) STEC-Erkrankungen in Regionen mit großer Rinderdichte erhöht ist. Dieser Zusammenhang besteht für alle in Deutschland relevanten STEC-Serogruppen, mit Ausnahme von O91. Ein weiterer wichtiger Übertragungsweg bei Kindern ist zudem die Übertragung von Mensch zu Mensch im privaten Haushalt. In einer Kohortenstudie von Haushalten mit STEC O157- Erkrankungen waren das geringe Alter des Primärfalles sowie die Anwesenheit eines Geschwisterkindes Determinanten für Sekundärübertragungen im Haushalt; 4% aller Geschwisterkinder entwickelten ein lebensbedrohliches HUS. Daher sollte ein STEC O157-infiziertes Kind mit Gastroenteritis als infektionsmedizinischer Notfall gewertet werden, falls es ein Geschwisterkind hat. In modellhaften Berechnungen konnte gezeigt werden, dass knapp die Hälfte aller Sekundärerkrankungen verhindert werden könnten, wenn Indexfälle unmittelbar nach dem labordiagnostischen Nachweis von ihren unter 10- jährigen Geschwisterkindern räumlich getrennt würden (z.B. durch Hospitalisierung). Demnach müsste diese Intervention bei etwa 47 pädiatrischen STEC O157:H7- Primärfällen angewendet werden, um ein pädiatrisches HUS zu vermeiden. Für Kinder von 3-9 Jahren gelten ähnliche Risikofaktoren, ohne dass diese in der Fall- Kontroll-Studie anhand eines robusten multiplen Regressionsmodelles identifiziert werden konnten, da die statistische Güte aufgrund der geringen Zahl von Studienteilnehmer in diesem Altersbereich nicht ausreichend war. Kinder über 10 Jahre, in erster Linie Erwachsene, erkranken durch den Verzehr kontaminierter Lebensmittel. Eine Assoziation mit STEC-Erkrankung wurde für den Verzehr von Lammfleisch und von streichfähigen Rohwürsten (Mettwurst, Zwiebelmettwurst und Teewurst) identifiziert, nicht jedoch mit Hackfleisch, dem klassischen Risikolebensmittel für diese Erkrankung. Aus Lebensmitteln wird eine Vielzahl unterschiedlicher STEC isoliert. Deren humanpathogenes Potenzial ist häufig nicht bekannt. Eine vergleichende Studie liefert Hinweise darauf, dass viele der aus Lebensmitteln isolierten STEC humanpathogenes Potenzial haben, jedoch nur wenige in der Lage sind, ein lebensbedrohliches HUS bei Kindern hervorzurufen. Erstmalig, auch international, konnte gezeigt werden, dass nicht nur die Risikofaktoren sondern auch die Verteilung der Serogruppen vom Alter des Patienten abhängen. Die weltweit wichtigsten STEC-Serogruppen (z. B. O26, O103, O157) finden sich in Deutschland vor allem bei Kindern. Die klassische Serogruppe O157 ist die mit Abstand häufigste Serogruppe, die von pädiatrischen HUS-Patienten isoliert wird. Wenngleich die genomischen Determinanten nicht abschließend verstanden sind, konnten wir in einer Studie zeigen, dass die Basis für die hohe Virulenz von STEC O157 darin zu suchen ist, dass die Mehrzahl der Stämme dieser Serogruppe die beiden wichtigsten Virulenzgene - stx2 und eae - tragen. Die hier vorgestellten Arbeiten bilden die Grundlage für Handlungsempfehlungen und die Prävention dieser Erkrankungen in Deutschland; sie sind bereits integraler Bestandteil der Empfehlungen des RKI.