Bacillus anthracis

Bacillus anthracis

Domäne:	Bakterien
Abteilung:	Firmicutes
Klasse:	Bacilli
Ordnung:	Bacillales
Familie:	Bacillaceae
Gattung:	Bacillus
Art:	Bacillus anthracis

Wissenschaftlicher Name

Bacillus anthracis

Cohn 1872

Sporen von Bacillus anthracis

Als Bacillus anthracis wird der Erreger des Milzbrandes (int.: Anthrax) bezeichnet. Das Bakterium gehört in die Gruppe der grampositiven Bakterien und bildet dort gemeinsam mit anderen Bakterien u.a der Gattungen Bacillus und Clostridium die Bacillaceae.

Morphologie

Das Milzbrandbakterium ist ein relativ großes (1–6 Mikrometer), obligat aerobes, unbewegliches Stäbchenbakterium, welches vor allem durch Sporen übertragen wird. Die Sporen selbst bilden sich in der leicht verjüngten Mitte des Stäbchens, die Bakterien schließen sich typischerweise zu Ketten oder Fäden zusammen, die als bambusartig imponieren. In vivo (im Körper) bildet das Bakterium eine Kapsel aus Polyglutamyl aus, die es vor Phagozytose durch das Mononucleäre Phagozytierende System (MPS) schützt. In der Kultur auf Blutagar fehlt diese Kapsel meist.

Übertragung

Die Bakterien überdauern in Sporenform auch jahrzehntelang im Boden. Werden sie von pflanzenfressenden Säugetieren, etwa Rinder, Schafe und Schweine beim Fressen aufgenommen, beginnen sie sich im Tier zu vermehren, töten das Tier und vermehren sich im Kadaver weiter, um, wenn die Vermehrungssituation ungünstig wird, schließlich wieder ins Sporenstadium überzugehen. Daher dürfen an Milzbrand verendete Tiere nicht vergraben werden, sondern müssen verbrannt werden. Die Sporen können auch im Fell oder auf der Haut der Tiere lange überleben. Epidemien der Krankheit stehen dabei häufig in direktem Zusammenhang mit der Tierhaltung oder der Verarbeitung von Tierprodukten. Kürschner, Gerber, Melker und Tierärzte sind besonders gefährdete Berufsgruppen. Eine Übertragung von Mensch zu Mensch kommt in der Regel nicht vor.

Pathogenese

Die pathogenen Eigenschaften der Bakterie lassen sich auf zwei Plasmide zurückführen, dies sind pXO1, codiert für Toxine und pX02, das für die Kapselbildung verantwortlich ist. Fehlt eines der Plasmide so ist der Krankheitsverlauf milder.

B. anthracis produziert neben der Kapsel (s.o.) ein äußerst potentes Toxin, das aus drei Komponenten besteht:

Die B-Untereinheit wird auch als protektives Antigen bezeichnet, da immunisierte Tiere gegen diese Untereinheit wirksame Antikörper bilden. Sie bindet an die Oberfläche von Körperzellen. Eine körpereigene Protease spaltet nun einen Teil dieser B-Untereinheit ab, woraufhin die verbleibenden 63 kDa großen Teile sich zu Heptameren zusammenlagern.
Die A-Untereinheit ist variabel. Sie kann ein Ödem-Faktor (EF, edema factor) oder ein Letalitäts-Faktor (LF) sein. Beide Faktoren binden an den Heptamer aus B-Untereinheiten und iniziieren die Endozytose. Der niedrige pH-Wert im Endosom führt zu einer Konformationsänderung des Toxins. Dies bildet eine Pore, durch die die A-Untereinheit in das Zytosol gelangen kann.
- Der EF übernimmt nun die Funktion einer Adenylatcyclase und bildet cAMP aus ATP. Die erhöhten cAMP Spiegel vermitteln einen Efflux von Wasser aus der Zelle und führen daher zum Ödem.
- Der LF beeinflusst auf nicht geklärte Weise die Mitogen aktivierten Protein-Kinasen (MAPK), die an der Regulation des Zellzyklus beteiligt sind. Dies führt zum Tod der Zelle und ist für die nekrotischen Läsionen des Milzbrandes verantwortlich.

Geschichte

Entdeckt wurde Bacillus anthracis im Jahre 1849 von Aloys Pollender. Nachdem Ferdinand Julius Cohn 1874 nur vermuten konnte, Bakterien würden Milzbrand auslösen, gelang es Robert Koch bereits zwei Jahre später, den Erreger erstmalig in Kultur zu vermehren und dessen Rolle bei der Entstehung der Krankheit nachzuweisen. 1881 schließlich entwickelte Louis Pasteur einen ersten Impfstoff gegen die Seuche, den er mit Erfolg in einem Großversuch an Schafen testete.^[1] Im Jahr 2002 wurde das Genom des Bakterium vollständig entschlüsselt (siehe Sequenzierte Organismen).

Seit Ende der 90er Jahre häufen sich Presseberichte über einen möglichen Einsatz von Milzbrandsporen als biologische Waffe im Rahmen des internationalen Terrorismus. Angeblich starben in den USA 2001 während einer Anschlagsserie mehrere Menschen infolge Kontaktes mit in Briefen verschickten Milzbrandsporen. Für eine Ansteckung bedarf es allerdings einer recht großen Menge von Sporen und eine Erkrankung lässt sich zumeist erfolgreich durch Gabe von Penicillin therapieren. Als potentiell ernstzunehmende Bedrohung wird die – wie bei allen Krankheitserregern – theoretisch vorhandene Möglichkeit, den Erreger gentechnisch zu modifizieren und dadurch eventuell gefährlicher zu machen, diskutiert.