Staphylococcus aureus ist ein kugelförmiges, grampositives Bakterium, das häufig in Haufen (Traubenform) angeordnet ist (Haufenkokken). Staphylokokken bewegen sich nicht aktiv und bilden keine Sporen. Die Größe liegt üblicherweise zwischen 0,8 und 1,2 µm. Staphylococcus aureus ist weit verbreitet, kommt in vielen Habitaten vor, lebt meistens als harmloser, beim Menschen zur normalen Besiedlungsflora der Haut und Schleimhaut gehörender Saprobiont und Kommensale, kann aber auch pathogen sein und neben Haut- und Weichgewebsinfektionen auch Lungenentzündung, Hirnhautentzündung, Endokarditis und sogar ein toxisches Schocksyndrom und Sepsis verursachen. Bezüglich ihres Ansprechens auf Antibiotika wurden Staphylokokken in Methicillin-sensible (MSSA) und Methicillin-resistente (MRSA) Stämme eingeteilt.
Name mini|Staphylococcus aureus auf Caseinpepton-Hefeextrakt-Glucose-Agar Die Bezeichnung Staphylococcus aureus besteht aus einem latinisierten Singular zweier altgriechischer Bestandteile, nämlich staphylé ‚Weintraube‘ und kókkos ‚Kern‘, ‚Korn‘,Wilhelm Gemoll: Griechisch-Deutsches Schul- und Handwörterbuch. München/Wien 1965. ‚Beere‘, sowie dem lateinischen aureus ‚golden‘. Die Farbbezeichnung rührt daher, dass die meisten Stämme von Staphylococcus aureus orangegelb („goldgelb“) gefärbt sind (seine Kolonien auf Agargelplatten sind so gefärbt) und dass Staphylococcus aureus lange Zeit als Verursacher des sogenannten „goldgelben“ Eiters galt.
Die orangegelbe Farbe wird durch den Farbstoff Staphyloxanthin in der Zellmembran des Bakteriums hervorgerufen, ein Carotinoid aus der Gruppe der Xanthophylle. Dieses Pigment wirkt als Antioxidationsmittel und unterbindet chemische Reaktionen mit Sauerstoff oder anderen Oxidationsmitteln. So schützt sich das Bakterium vor einigen Stoffen, die ein Immunsystem zur Abwehr nutzt.George Y. Liu, Anthony Essex u. a.: Staphylococcus aureus golden pigment impairs neutrophil killing and promotes virulence through its antioxidant activity. In: Journal of Experimental Medicine. Band 202, 2005. PMID 16009720, doi:10.1084/jem.20050846, S. 209–215.
Vorkommen Staphylococcus aureus kommt fast überall in der Natur vor, auch auf der Haut und der Schleimhaut von warmblütigen Tieren, bei 25 bis 30 % aller Menschen auf der Haut und in den oberen Atemwegen. Außerdem kommt Staphylococcus aureus in Nahrungsmitteln und in Gewässern vor.
Physiologische Eigenschaften Staphylococcus aureus ist chemoorganotroph, respiratorisch und fermentativ, also fakultativ anaerob: Ist Sauerstoff vorhanden, werden organische Stoffe damit oxidiert und diese Oxidation als Energiequelle genutzt; ist dagegen kein Sauerstoff verfügbar, bildet das Bakterium in einem fermentativen Energiestoffwechsel Milchsäure aus Kohlenhydraten oder es kann bei Verfügbarkeit von Nitrat dieses statt Sauerstoff als Oxidans in einem respiratorischen Energiestoffwechsel verwenden. Staphylococcus aureus bildet Koagulase und wirkt hämolytisch.
Pathogenität Meist löst Staphylococcus aureus bei Menschen und Tieren keine Krankheitssymptome aus. Man spricht in diesem Falle von einer klinisch asymptomatischen Besiedlung oder Kolonisation des Wirts mit dem potentiell pathogenen Bakterium („Kolonisationskeim“). Bekommt das Bakterium durch günstige Bedingungen oder ein schwaches Immunsystem des Wirts die Gelegenheit, sich auszubreiten, kommt es zu Krankheitserscheinungen. Beim Menschen kommt es zu Hautentzündungen (Furunkel, Karbunkel), Muskelerkrankungen (Pyomyositis), in ungünstigen Fällen auch zu lebensbedrohlichen Erkrankungen wie Lungenentzündung, Herzinnenhautentzündung (Endokarditis), Toxisches Schocksyndrom (TSS) und Blutvergiftung (Sepsis). Falls diese Bakterien Resistenzen gegen mehrere wichtige Antibiotika erworben haben (Multiresistenz), sind sie besonders schwer zu eliminieren und werden bei Übertragung auf Dritte auch für diese zur Gefahr.
Bei Menschen und Tieren ist Staphylococcus aureus einer der wichtigsten Verursacher von Brustdrüsenentzündung (Mastitis).
Pathomechanismen mini|Staphylococcus aureus in der Gram-Färbung, man erkennt die charakteristischen namensgebenden traubenförmigen Zusammenballungen. mini|Staphylococcus aureus auf Baird-Parker-Agar mit deutlicher Hofbildung Staphylococcus aureus besitzt zahlreiche Pathogenitätsfaktoren, darunter eine Polysaccharidkapsel mit Protein A, die das Bakterium vor Aufnahme in Makrophagen (Phagozytose) schützt. Das Protein A bindet Antikörper an deren Fc-Fragment, also genau „verkehrt herum“ und damit anders, als es für eine effektive Opsonierung notwendig wäre. Dadurch erkennen Makrophagen den Fc-Teil nicht und eine Aufnahme und Zerstörung unterbleibt. Staphylococcus aureus ist ein fakultativ intrazellulärer Erreger und kann mittels Fibronektin bindender Proteine indirekt an Integrin α5β1 binden und über einen Zipper-Mechanismus in die Wirtszelle eindringen. Dies ist einerseits wichtig für die Erregerpersistenz als auch bei der Entstehung invasiver Krankheitsbilder wie Endokarditis, Sepsis und Mastitis.
Die Koagulase und der Clumping-Faktor A bewirken eine lokale Gerinnung von Fibrin und damit die Ausbildung eines Fibrinwalls, mit dem Staphylococcus aureus sich umkleidet und von Antikörpern nun nicht mehr erkannt wird. Der Clumping-Faktor ist ein auf der Zelloberfläche befindlicher Fibrinogenrezeptor. Erst wenn sich das Bakterium stark vermehrt hat, wird mit Hilfe von Staphylokinase Fibrinolysin gebildet und der Wall aufgebrochen. Mittels der bakteriellen Enzyme Hyaluronidase, DNase, Lipase und den Hämolysinen ist es nun im Stande, interzelluläres Bindegewebe und Parenchymzellen zu lysieren und invasiv in den Wirtsorganismus vorzudringen. Leukozidin hilft dabei, die zellulären Bestandteile der Immunantwort (Granulozyten und Makrophagen) zu schädigen. Auf diesem Wege verursacht Staphylococcus aureus pyogene (eitrige) Infektionen, die lokal-oberflächlich (beispielsweise Furunkel, Karbunkel) auftreten können, aber auch schwere tiefe, systemische Prozesse (Osteomyelitis, Pneumonie, Endokarditis, Abszesse, Empyeme, Sepsis) mit hoher Letalität bedingen können.
Die Koagulase und der Clumping-Faktor werden zum Nachweis von Staphylococcus aureus herangezogen.
Staphylococcus aureus kann mehrere Toxine produzieren, die zu verschiedenen typischen Erkrankungen führen: Enterotoxine sind Superantigene. Da sie sehr hitzebeständig sind und durch Kochen nicht zerstört werden, spielen sie eine große Rolle bei Lebensmittelvergiftungen (Durchfall, Erbrechen mit kurzer Inkubationszeit von wenigen Stunden). Exfoliatine A und B (in etwa 5 % der Staphylococcus-aureus-Isolate vorhanden) sind neben der Invasion der Bakterien beteiligt am Staphylococcal Scalded Skin Syndrome (Morbus Ritter von Rittershain, Pemphigus neonatorum oder Syndrom der verbrühten Haut: Blasenbildung im Bereich der Haut, Rötung, Juckreiz, Lethargie, Fieber oder Hypothermie, Schleimhäute nicht mitbetroffen (im Gegensatz zum Lyell-Syndrom), Blasen ohne Erreger, hauptsächlich bei Kleinkindern und immunsupprimierten Erwachsenen über 60 Jahre, Therapie: symptomatisch: Flüssigkeit, Haut wie bei Brandverletzten (ITS), Clindamycin als Antibiotikum der Wahl). TSST-1 (Toxic-Shock-Syndrom-Toxin-1): Verursacht das Toxic Shock Syndrome. Das Toxin wirkt als Superantigen und bewirkt eine polyklonale CD4-T-Zell-Aktivierung mit unkoordinierter Freisetzung von Zytokinen. Dies führt zu Exanthemen, Hypotonie, Fieber, Schock, Multiorganversagen, selten auch zum Tod. Eintrittspforte der TSS-Erreger kann prinzipiell jede eitrige Wunde sein, hinter einem Teil der Infektionen werden jedoch Tampons vermutet, auf denen sich Staphylokokken oder Streptokokken angesiedelt haben. Obwohl das Risiko eines durch Tampons verursachten TSS gering ist, sollten Tampons alle vier bis acht Stunden gewechselt werden. Panton-Valentine-Leukocidin: nekrotisierende Pneumonien mit hoher Letalität. α-Hämolysin: ein porenbildendes Toxin
Des Weiteren wurden viele kleine bakterielle RNAs in S. aureus gefunden, welche an der Pathogenität beteiligt sind. Sie sind an der Adaption des Stoffwechsels des Bakteriums beteiligt, um es an verschiedene Umgebungen anzupassen. Des Weiteren sind sie an einer verstärkten Biofilm-Formation mit der Folge von Pathogenität beteiligt. Beispiele dieser kleinen RNAs wären: RNAIII, SprD, SprC, RsaE, SprA1, SSR42, ArtR, SprX und Teg49.
Staphylococcus aureus zählt zu den wichtigsten Erregern von im Krankenhaus erworbenen (nosokomialen) Infektionen. Der Erreger kann jedoch auch über die Haut oder Schleimhaut von Mensch und Tier aufgenommen werden. Durch Husten oder Niesen besteht die Möglichkeit der Übertragung auf Lebensmittel.
Das Bakterium ist äußerst widerstandsfähig gegen Austrocknung und kann zusätzlich eine Reihe von Resistenzen gegenüber Antibiotika aufweisen.
Therapie Die antimikrobielle Behandlung von Staphylococcus-aureus-Infektionskrankheiten erfolgt (nach Antibiogramm) etwa mit Flucloxacillin, Cefazolin, Cefalexin, Ampicillin-Sulbactam, Amoxicillin-Clavulansäure, Cotrimoxazol, Clindamycin oder Doxycyclin. Bei multiresistenten Stämmen (siehe unten) kommen Vancomycin, Fosfomycin, Linezolid, Tigecyclin, Daptomycin, Cotrimoxazol und andere Antibiotika zum Einsatz.
Multiresistenz
mini|Ausschnitt aus einer MRSA-Kolonie (elektronenmikroskopische Aufnahme) mini|Vancomycin im E-Test mit Staphylococcus aureus
Gebräuchliche Abkürzungen: MRSA = Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus. Fälschlicherweise ist zusätzlich die Bezeichnung Multi-resistenter Staphylococcus aureus als Bezeichnung für S.-aureus-Keime gebräuchlich. Bei MRSA handelt es sich um Stämme mit einer Resistenz gegen (das nicht mehr als Arzneimittel im Handel befindliche) Methicillin.Wolfgang Stille: Antibiotika-Therapie: Klinik und Praxis der antiinfektiösen Behandlung. Schattauer Verlag, 2005, ISBN 978-3-79-452160-9, S. 47. MRE = Multi-resistente Erreger ORSA = Oxacillin-resistenter Staphylococcus aureus VISA = Vancomycin-intermediate Staphylococcus aureus VRSA = Vancomycin-resistenter Staphylococcus aureus
+ Resistenzübersicht Staphylococcus aureus im stationären Bereich von Krankenhäusern 2014 Antibiotikum R I S Totaln%n%n%n Oxacillin 8147 17,6 0 0,0 38231 82,4 46378 Penicillin 32852 75,7 0 0,0 10537 24,3 43389 Ciprofloxacin 8692 29,6 73 0,2 20609 70,2 29374 Levofloxacin 12982 27,6 130 0,3 33855 72,1 46967 Moxifloxacin 7046 26,5 377 1,4 19159 72,1 26582 Gentamicin 1066 2,2 5 0,0 47975 97,8 49046 Clindamycin 11037 22,5 27 0,1 37890 77,4 48954 Erythromycin 11538 23,6 34 0,1 37338 76,3 48910 Doxycyclin 740 4,2 5 0,0 16840 95,8 17585 Tetracyclin 1283 4,3 149 0,5 28588 95,2 30020 Teicoplanin 33 0,1 0 0,0 37666 99,9 37699 Co-Trimoxazol 599 1,2 13 0,0 48511 98,8 49123 Fosfomycin 592 1,4 0 0,0 41487 98,6 42079 Fusidinsäure 1018 2,6 74 0,2 37586 97,2 38678 Rifampicin 200 0,5 61 0,1 41447 99,4 41708R=resistent; I=intermediär; S=sensitiv; n=Anzahl Isolate
Unter MRSA (auch als ORSA bezeichnet) versteht man im engeren Sinne Staphylococcus-aureus-Stämme, die gegen alle bisher marktverfügbaren β-Lactam-Antibiotika (z. B. Penicillin) resistent sind. Sie sind allerdings in der Regel multiresistent, verfügen also meist auch über Resistenzen gegenüber anderen Antibiotikaklassen, so gegen Chinolon-Antibiotika, Tetracycline, Aminoglykoside, Erythromycin, Sulfonamide. VISA besitzen zusätzlich eine verminderte Empfindlichkeit gegenüber Vancomycin und anderen Glykopeptidantibiotika. Die wenigen bisher beschriebenen VRSA-Stämme sind resistent gegenüber Vancomycin und anderen Glykopeptidantibiotika.
Methicillin wurde historisch für den Antibiotika-Sensitivitätstest von Bakterien eingesetzt (MSSA = Methicillin-sensitiver Staphylococcus aureus). Eine Therapie erfolgt im positiven Fall meist mit Vancomycin, Daptomycin oder Linezolid. Die Behandlung sollte sich am Antibiogramm orientieren, denn auch gegen Vancomycin sind schon Resistenzen aufgetreten (VRSA).