Proteus: Klassifikation & Therapie

Enterobacteriaceae: Proteus

Proteus spp. sind gramnegative, fakultativ anaerobe Stäbchen. Sie sind häufige Erreger von Harnwegsinfektionen. Die Mehrzahl der Fälle wird dabei durch Proteus mirabilis (P. mirabilis) verursacht. Als opportunistisch pathogene Keime kommen sie natürlicherweise in der normalen Darmflora vor. Proteus spp. weisen eine charakteristische Schwarmmotilität und eine starke Ureaseaktivität auf, die die Infektion ermöglichen. Die Hydrolyse von Harnstoff durch Urease führt zu alkalischem Urin mit einem ammoniakartigen Geruch. Durch den erhöhten pH-Wert im Urin bilden sich Struvit-Nierensteine, die zur Obstruktion des Harnabflusses und im Extremfall zu Nierenversagen führen können. Die Behandlung erfolgt mit Antibiotika (z. B. Trimethoprim-Sulfamethoxazol) und gegebenenfalls mit einer chirurgischen Entfernung der Steine.

Redaktionelle Verantwortung: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Inhalt

Diagnostik und Therapie

Vergleich von HWI-assoziierten Bakterien

Klinische Relevanz

Quellen

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Klassifikation

Flussdiagramm zur Klassifizierung gramnegativer Bakterien — Gramnegative Bakterien:
Die meisten Bakterien können nach einem Laborverfahren namens Gram-Färbung klassifiziert werden.
Bakterien mit Zellwänden, die eine dünne Peptidoglykanschicht aufweisen, werden durch die Kristallviolettfärbung, die bei der Gram-Färbung verwendet wird, nicht eingefärbt. Diese Bakterien binden jedoch die Safranin-Gegenfärbung und erscheinen daher auf der Färbung rosa-rot, wodurch sie als gramnegativ eingestuft werden können. Diese Bakterien lassen sich nach ihrer Morphologie und ihrer Fähigkeit, in Gegenwart von Sauerstoff zu wachsen, weiter unterteilen. Die Bakterien können genauer identifiziert werden, indem man sie auf speziellen Nährböden züchtet, wo ihre Enzyme identifiziert und ihre Fähigkeit, Laktose zu vergären, getestet werden kann.
* Färbt schlecht auf Gram-Färbung
** Pleomorphe Stäbchen/kokkoide Stäbchen
*** Erfordert besondere Transportmittel
Bild von Lecturio.

Allgemeine Merkmale

Proteus spp.

Struktur: Stäbchen
Gram-Färbung: gramnegativ
Sauerstoffbedarf: fakultativ anaerob
Laktosegärung: kann Laktose nicht abbauen
Enzyme Enzyme Grundlagen der Enzyme oder biochemische(r) Test(e):
- Oxidase negativ
- Starke Urease-Aktivität
- Indol: positiv bei P. vulgaris; negativ bei P. mirabilis
Schwärmphänomen: Organismus breitet sich über die gesamte Blutagarplatte aus
Produziert H₂S (Schwefelwasserstoff) auf Dreifachzucker-Eisen (TSI)-Agar produzieren
Assoziierte Krankheiten:
- Harnwegsinfektion Harnwegsinfektion Harnwegsinfektion (HWI)
- Weichteilinfektion
- Intraabdominelle Infektion

Klinisch relevante Arten

P. mirabilis
P. vulgaris

Epidemiologie

P. mirabilis: ursächlich für 90 % der Proteus-Infektionen, am häufigsten Harnwegsinfektionen
Proteus HWI:
- 5 % der im Krankenhaus erworbenen Harnwegsinfektionen
- 10 bis 15 % komplizierter Infektionen (insbesondere Katheter-assoziierte Harnwegsinfektionen)
P. mirabilis-Infektionen können ambulant erworben werden, während die übrigen Infektionen meist in Krankenhäusern und Pflegeeinrichtungen auftreten.

Pathogenese

Reservoirs und Infektionsweg

Reservoir:
- Normale Flora des menschlichen Verdauungstrakts
- Umwelt (Boden und Wasser)
Infektionsweg: Übertragung auf die Harnwege durch fäkale Kontamination

Virulenzfaktoren

Fimbrien oder Pili:
- Ermöglicht das Anheften an das Wirtsgewebe
- Initiiert die Freisetzung von Interleukinen
Beweglichkeit von Proteus („Schwärmphänomen“):
- Bildung langer Geißeln
- Erleichtert das Eindringen in den Harntrakt Harntrakt Harntrakt
Urease:
- Führt zur Hydrolyse von Harnstoff, wobei Ammoniak freigesetzt wird
- Der Urin wird alkalisch. Führt zur Bildung von:
  - Struvit (Magnesium-Ammonium-Phosphat) und Karbonat-Apatit-Kristallen
  - Biofilmen auf Kathetern
Endotoxin:
- Bestandteil der Zellwand
- Löst bei Eindringen in die Blutbahn eine Entzündungsreaktion aus

Krankheitsverlauf

Harnwegsinfektionen und Nierensteine:
- Risikofaktoren für eine Infektion:
  - Besiedlung der Vagina Vagina Vagina, Vulva und Beckenboden
  - Blasenkatheter
  - Anomalien der Harnwege (Strikturen, Klappen und Steine)
- Anhaltende Infektion → ↑ Ammoniakproduktion → Steinbildung
- Steine entwickeln sich im Nierenbecken → Obstruktion → Nierenversagen
- Dienen auch als Eintrittspforte für wiederkehrende Infektionen
Andere Infektionen:
- Bakteriämie, die sich in der Regel aus einer Harnwegsinfektion Harnwegsinfektion Harnwegsinfektion entwickelt
- Infektionen an der Operationsstelle/Weichteilinfektion (Dekubitus und diabetische Geschwüre) und Osteomyelitis Osteomyelitis Osteomyelitis
- Pneumonie Pneumonie Pneumonie (Lungenentzündung) (in Pflegeeinrichtungen und Krankenhäusern)
- Intra-abdominelle Abszesse
- Neugeborenenmeningitis (oft vom Nabel ausgehend)

Pathogenese der Proteus-Infektion — Pathogenese der *Proteus-Infektion*
Die Bakterien erhöhen den pH-Wert des Urins durch Verstärkung der Urease-Aktivität. Urease wandelt Harnstoff in Ammoniak und Kohlendioxid um. Diese Nebenprodukte erhöhen den pH-Wert des Urins, was den Patienten für die Bildung von Struvitsteinen prädisponiert. Der Stein und die bakterielle Infektion führen zu einer Schädigung des Urothels.
Bild von Lecturio.

Klinik

Harnwegsinfektionen:
- Der Urin kann einen ammoniakartigen Geruch haben.
- Dysurie Dysurie Harnwegsinfektion, Pyurie Pyurie Harnwegsinfektion, suprapubische Schmerzen und häufiges Wasserlassen
- Bei Pyelonephritis Pyelonephritis Pyelonephritis und perinephritischer Abszess können die Symptome Fieber Fieber Fieber, Flankenschmerzen, Übelkeit und/oder Erbrechen Erbrechen Erbrechen im Kindesalter umfassen.
Nierensteine:
- Kleine Steine können asymptomatisch sein.
- Fieber Fieber Fieber, Flankenschmerzen, Hämaturie bei Steinen, die mit einer Infektion einhergehen
Bakteriämie:
- Fieber Fieber Fieber, Schüttelfrost, Bauch-/Flankenschmerzen mit HWI-Symptomen
- Tachykardie, Hypotonie Hypotonie Hypotonie in schweren Fällen
Haut- und Weichteilinfektionen: offene Wunde(n) oder Geschwüre, Anzeichen von Zellulitis

replication 2 — Bildgebung mit Nachweis von Nierensteinen:
A) Sonografie in Graustufen mit echoreicher Struktur und Schallschatten.
B) Farbdoppler-Sonografie mit Twinkling-Artefakt
C) CT mit Darstellung von Nierenstein (weißer Pfeil)
Bild: „Gray-scale sonogram shows hyperechoic spot with posterior acoustic shadowing“ von Vallone G et al. Lizenz: CC BY 2.0, bearbeitet von Lecturio.

Diagnostik und Therapie

Diagnostik

Spezimen je nach Infekt-Lokalisation:
- Urin
- Blut
- Eiter
Gram-gefärbter Abstrich und Kultur:
- „Schwärmphänomen” (Ausbreitung) auf der Blutagarplatte
- Nicht-Laktose-fermentierende Kolonien auf Eosin-Methylen-Blau (EMB) oder McConkey-Agar
- Produktion von H₂S auf TSI-Agar
Andere Laboruntersuchungen:
- Urinuntersuchung:
  - Alkalischer Urin
  - Positive Leukozytenesterase, Nitrit
  - Mikroskopische Bakteriurie Bakteriurie Harnwegsinfektionen bei Kindern
  - Pyurie Pyurie Harnwegsinfektion
- Großes Blutbild: kann Leukozytose zeigen
- Kreatinin: abnormal bei chronischer Obstruktion, die Nierenversagen verursacht
Bildgebung:
- Röntgen Röntgen Röntgen Abdomen: Nierensteine
- Sonographie und Computertomographie Computertomographie Computertomografie (CT) (CT):
  - Steine und Nierenveränderungen (z. B. Abszess, Hydronephrose Hydronephrose Hydronephrose)
  - Erfolgt, wenn die Infektion nicht auf die Erstbehandlung anspricht

Proteus Mirabili swarm — *Proteus mirabilis*: Kultur zur Veranschaulichung des Schwarmverhaltens
Bild: “ProteusMirabilis Schwärmen” von der CDC. Lizenz: Public Domain.

Staghorn calculi from Proteus infection — *Proteus mirabilis*: Kultur zur Veranschaulichung des Schwarmverhaltens
Bild: “ProteusMirabilis Schwärmen” von der CDC. Lizenz: Public Domain.

Therapie

Antibiotika gegen die Infektion:
- Proteus spp.: resistent gegen Nitrofurantoin
- Optionen:
  - Trimethoprim-Sulfamethoxazol, Chinolon, Cephalosporin Cephalosporin Multiresistente und nosokomiale Infektionen
  - Breite Abdeckung und längerer Behandlungsverlauf bei komplizierten Harnwegsinfektionen
- Anpassung der Therapie gemäß Antibiogramm
Chirurgische Behandlung von Nierensteinen:
- Struvit-Nierensteine aus einer Proteus-Infektion müssen entfernt werden.
- Verhindert schwere klinische Folgen (z. B. Nierenversagen)
- Eliminiert Ursprung für wiederkehrende Infektionen

Vergleich von HWI-assoziierten Bakterien

Escherichia coli Escherichia coli Escherichia coli (E. coli) und Proteus spp. sind häufige Erreger von Harnwegsinfektionen.

Tabelle: Verschiedene Faktoren von *Proteus* spp. und *E. coli*
	Proteus spp.	E. coli
Merkmale	Gramnegative Stäbchen	Gramnegative Stäbchen
Lebensraum	Intestinaltrakt	Intestinaltrakt
Laktosegärung	Kann Laktose nicht abbauen	Fermentation von Laktose
Indol	P. mirabilis: negativ P. vulgaris: positiv	Positiv
TSI-Agar	Erzeugt H₂S	Erzeugt kein H₂S
Infektion	Harnwegsinfektionen	Häufigste Ursache von Harnwegsinfektionen

Klinische Relevanz

Akute Pyelonephritis Pyelonephritis Pyelonephritis und perinephritischer Abszess: Infektion des Nierenbeckens mit Beteiligung des Nierenparenchyms. Die aufsteigende Infektion mit E. coli ist bei weitem die häufigste Ursache, aber auch eine Zystitis durch Proteus spp. kann zu einer Pyelonephritis Pyelonephritis Pyelonephritis und perinephritischer Abszess führen. Typische Symptome sind Flankenschmerzen, Fieber Fieber Fieber und Schüttelfrost mit Dysurie Dysurie Harnwegsinfektion. Die Behandlung erfolgt mit Antibiotika.
Xanthogranulomatöse Pyelonephritis Pyelonephritis Pyelonephritis und perinephritischer Abszess: chronische Pyelonephritis Pyelonephritis Pyelonephritis und perinephritischer Abszess, die sich häufig aus einer Nierenobstruktion aufgrund von infizierten Steinen entwickelt. Sie geht mit granulomatösem Gewebe, mit lipidbeladenen Makrophagen Makrophagen Zellen des angeborenen Immunsystems einher, die die betroffene Niere zerstören, und kann sowohl bei einer Proteus-Infektion als auch bei einer Infektion mit anderen HWI-verursachenden Bakterien auftreten.
Akute Prostatitis Prostatitis Prostatitis: Infektion der Prostata Prostata Prostata. E. coli und Proteus spp. gehören zu den typischen Erregern. Die Patient*innen leiden unter Fieber Fieber Fieber, Schüttelfrost, Dysurie Dysurie Harnwegsinfektion, Schmerzen im Dammbereich und in schweren Fällen unter Harnverhalt. Die digital-rektale Untersuchung zeigt eine geschwollene, empfindliche Prostata Prostata Prostata. Die Urinanalyse weist auf eine Infektion hin. Die Behandlung erfolgt mit Antibiotika.
Nephrolithiasis Nephrolithiasis Nephrolithiasis: Proteus-Infektionen werden mit Struvitsteinen in Verbindung gebracht, die sich in alkalischem Urin bilden. Andere Steinzusammensetzungen sind Harnsäurekristalle, Kalziumphosphat- oder Oxalatkristalle und Zystinkristalle. Die meisten Steine enthalten Kalzium Kalzium Elektrolyte. Die Analyse der Steine hilft beim Rückschluss auf die zugrundeliegende Pathologie.

Quellen

Levinson, W., Chin-Hong, P., Joyce, E.A., Nussbaum, J., & Schwartz, B. (Eds.) (2020). Review of Medical Microbiology & Immunology: A Guide to Clinical Infectious Diseases, 16th ed. McGraw-Hill.
Mazudamer, S. (2020). Proteus infections. Medscape. https://emedicine.medscape.com/article/226434-overview
Riedel, S., et al. (Ed.) (2019). Jawetz, Melnick, & Adelberg’s Medical Microbiology, 28th ed. McGraw-Hill.
Russo, T.A., & Johnson, J.R. (2018). Diseases caused by gram-negative enteric bacilli. Jameson J, et al. (Ed.), Harrison’s Principles of Internal Medicine, 20th ed. McGraw-Hill.
Hof H, Schlüter D et al.: Duale Reihe Medizinische Mikrobiologie. 8. Auflage. Thieme Verlag; 2022. doi:10.1055/b000000575