Staphylococcus

Staphylococcus ist eine medizinisch relevante Gattung grampositiver, aerober Kokken. Diese Bakterien wachsen aufgrund ihrer Unbeweglichkeit in Clustern. Staphylokokken sind beim Menschen allgegenwärtig und viele Stämme sind Bestandteil der normalen Hautflora. Staphylococcus aureus hat die stärkste Pathopotenz; S. epidermidis und S. saprophyticus sind weniger virulent, aber ebenfalls klinisch bedeutsam. Infektionen können ein breites Spektrum von Krankheiten hervorrufen, darunter Zellulitis, Abszesse, Endokarditis Endokarditis Endokarditis, Osteomyelitis Osteomyelitis Osteomyelitis und Infektionen durch Medizinprodukte. Zu den Toxin-vermittelten Erkrankungen durch S. aureus gehören Gastroenteritis Gastroenteritis Gastroenteritis, das Staphylococcal scalded skin syndrome Staphylococcal Scalded Skin Syndrome Staphylococcal Scalded Skin Syndrome (SSSS) (SSSS) und das toxische Schocksyndrom (TSS). Die Behandlung mit Antibiotika hängt von der Art der Infektion, dem Schweregrad und dem Antibiogramm ab.

Aktualisiert: 29.08.2023

Redaktionelle Verantwortung: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

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Klassifikation

Mikrobiologie Flussdiagramm gram-positive Bakterien

Grampositive Bakterien:
Die meisten Bakterien können nach einem Laborverfahren namens Gram-Färbung klassifiziert werden.
Bakterien mit Zellwänden, die eine dicke Peptidoglykanschicht aufweisen, halten die bei der Gram-Färbung verwendete Kristallviolettfärbung zurück, werden aber von der Safranin-Gegenfärbung nicht beeinträchtigt. Diese Bakterien erscheinen auf der Färbung violett-blau, was bedeutet, dass sie grampositiv sind. Die Bakterien lassen sich nach ihrer Morphologie (verzweigte Filamente, Stäbchen und Kokken in Clustern oder Ketten) und ihrer Fähigkeit, in Gegenwart von Sauerstoff zu wachsen (aerob bzw. anaerob), weiter einteilen. Die Gruppe der Kokken kann noch weiter differenziert werden: Staphylokokken zeichnen sich durch das Vorhandenseins des Enzyms Koagulase und ihrer Sensibilität gegenüber dem Antibiotikum Novobiocin aus. Streptokokken werden auf Blutagar gezüchtet und danach klassifiziert, welche Form der Hämolyse sie anwenden (α, β oder γ). Die weitere Differenzierung der Streptokokken-Spezies erfolgt auf Grundlage ihrer Verhaltens im Pyrrolidonyl-β-Naphthylamid-Test (PYR), ihrer Sensibilität gegenüber spezifischen antimikrobiellen Wirkstoffen (Optochin und Bacitracin) und ihrer Fähigkeit, auf Natriumchloridmedien (NaCl) zu wachsen.

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Allgemeine Merkmale und Epidemiologie

Eigenschaften des Erregers

  • Grampositive Kokken
    • Wachstum in Clustern
    • Weintraubenähnliche Anordnung
  • Unbeweglich
  • Nicht sporenbildend
  • Aerob und fakultativ anaerob
  • Katalase-positiv:
    • Enzym: Wasserstoffperoxid → Wasser und Sauerstoff
    • Unterscheidungsmerkmal zu Streptokokken Streptokokken Streptococcus (Katalase-negativ)
Staphylococcus aureus

Digital eingefärbte rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von Staphylococcus aureus bei 10.000-facher Vergrößerung:
Die Anordnung der Kokken ähnelt Weintrauben.

Bild: “10.000x Magnification of Staphylococcus aureus” von CDC/ Matthew J. Arduino, DRPH. Lizenz: Public Domain

Klinisch relevante Arten

Die klinisch relevanten Spezies können anhand des Vorhandenseins (oder Fehlens) von Koagulase klassifiziert werden:

  • Koagulase-positive Staphylokokken: S. aureus
  • Koagulase-negative Staphylokokken (oft in Gruppen zusammengefasst):
    • S. epidermidis
    • S. saprophyticus
    • Seltene Krankheitserreger (unvollständige Auflistung):
      • S. lugdunensis
      • S. hominis
      • S. capitis
      • S. haemolyticus

Unterscheidungsmerkmale

Tabelle: Unterscheidungsmerkmale zwischen den gängigen pathogenen Staphylokokken
Spezies Koagulase Blutagar Mannit-Kochsalz-Agar Novobiocin*
Sensibilität
S. aureus Positiv Beta-Hämolyse Gelbe Kolonien Sensibel
S. epidermidis Negativ Nicht hämolytisch Rosa oder rote Kolonien Sensibel
S. saprophyticus Negativ Nicht hämolytisch Gelbe oder rote Kolonien Resistent
* Ein Antibiotikum, das von Streptomyces nivens produziert wird.
MRSA

Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus (MRSA):
Koagulase-positiver S. aureus fermentiert Mannitol (rot) und bildet gelbe Kolonien auf Mannit-Kochsalzagar-Platten.

Bild: “Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) bacteria” von CDC/Melissa Dankel. Lizenz: Public Domain

Epidemiologie

  • S. aureus:
    • Besiedelung von etwa 30 % der Allgemeinbevölkerung
    • Häufigster Erreger bei ambulant erworbenen und nosokomialen Infektionen
  • S. epidermidis:
  • S. saprophyticus: häufigster Erreger von Harnwegsinfektionen bei sexuell aktiven jungen Frauen*

Pathogenese

Reservoir

Staphylokokken sind Teil der physiologischen menschlichen Flora:

Infektionsweg

Staphylococcus aureus kann über Aerosole und durch Kontakt mit anderen Personen übertragen werden:

  • Infizierte Personen
  • Körperflüssigkeiten
  • Kontaminierte Gegenstände

Risikofaktoren des Wirts

Zu den Risikofaktoren für eine schwere Staphylokokken-Infektion gehören:

  • Krankenhausaufenthalt
  • Operation
  • Ambulant durchgeführte Verfahren (z. B. Dialyse Dialyse Dialyseverfahren)
  • Implantiertes oder prothetisches Material:
  • Immungeschwächte Personen
  • Aufenthalte in Pflegeheimen
  • Intravenöser Drogenkonsum

Virulenzfaktoren

Bei den meisten Staphylokokken:

  • Desoxyribonuklease (DNase): Depolymerisation der DNA DNA Die Desoxyribonukleinsäure – Aufbau, Struktur und verschiedene Arten der DNA (Komponente der Neutrophil Extracellular Traps) → ↓ Eiter-Viskosität
  • Fibrinolysin: Auflösung der Fibrinwände (die eine Infektion eindämmen sollen) → weitere Ausbreitung
  • Proteasen: Abbau von Proteinen der Zielzellen, z. B. Bestandteile der/des:
    • Extrazellulären Matrix
    • Angeborenen Immunsystems
  • Biofilm:
    • Extrazelluläre Polysaccharid-Matrix → Umhüllung der Bakterien nach Anheftung an Fremdmaterial
    • Funktion als Schutzbarriere gegen Antibiotika und Immunsystem des Wirts

Staphylococcus aureus:

  • Hyaluronidase:
    • Spaltung von Hyaluronsäure
    • Erleichterung des Eindringens von Krankheitserregern in das Gewebe
  • Lipase und Hydrolase Hydrolase Grundlagen der Enzyme:
    • Abbau von Lipiden
    • Verwendung für die Invasion
  • Hämolysine und Leukozidine: induzierter Tod der Zielzellen (einschließlich Erythrozyten Erythrozyten Erythrozyten und Immunzellen)
  • Clumping-Faktor A:
    • Bindung von Fibrinogen und anderen Proteinen
    • Verklumpung von Bakterien im Blutplasma
    • Wichtig bei der Pathogenese der Endokarditis Endokarditis Endokarditis und endovaskulärer Infektionen
  • Koagulase:
    • Umwandlung von Fibrinogen in Fibrin und Ausbildung einer Wand um den lokalen Infektionsherd (Pseudokapsel)
    • Förderung einer Abszessbildung
  • Exfoliativtoxine A und B:
  • Superantigene:
    • Enthält die Exotoxine:
      • Toxic Shock Syndrome Toxin Typ 1 (TSST-1)
      • Enterotoxin B
    • Auslöser des toxischen Schocksyndroms (TSS):
      • Bindung an MHC-Klasse II auf Antigen-präsentierenden Zellen → Querverbindungen mit der β-Region des T-Zell-Rezeptors (TCR)
      • Stimulation der Aktivierung von T-Zellen T-Zellen T-Zellen und eine übermäßige Freisetzung von Zytokinen
      • Übermäßige Entzündungsreaktion
  • Andere Enterotoxine:

Koagulase-negative Staphylokokken:

  • Adhäsine: Unterstützung der Adhäsion an Wirtszellen
  • Urease:
    • Produktion durch S. saprophyticus
    • Hydrolyse von Harnstoff → CO2 und Ammoniak → ↑ pH-Wert des Urins
    • Besondere Virulenz in den Harnwegen

Durch S. aureus verursachte Krankheiten

Infektionen

Staphylococcus aureus kann ein breites Spektrum von Infektionen verursachen:

Toxin-vermittelte Krankheiten

Tabelle: Merkmale der durch S. aureus verursachten Toxin-vermittelten Krankheiten
Erkrankung Exotoxin Klinik
SSSS Exfoliatintoxine A und B
Toxisches Schocksyndrom Toxisches Schocksyndrom Toxisches Schocksyndrom (TSS) Toxisches Schocksyndrom-Toxin Typ-1 (TSST-1)
Enterotoxin B
Gastroenteritis Gastroenteritis Gastroenteritis Enterotoxine

Durch Koagulase-negative Staphylokokken verursachte Krankheiten

Koagulase-negative Staphylokokken können viele der Erkrankungen verursachen wie S. aureus. Zu den häufigsten Infektionen gehören:

Antibiotika und Resistenzen

Sensibilität gegenüber Antibiotika

Staphylokokken-Arten können eine Antibiotikaresistenz entwickeln, deswegen ist für eine adäquate Therapie ein Antibiogramm erforderlich. Die Arten werden oft als solche bezeichnet:

  • Methicillin-sensibel
  • Methicillin-resistent
  • Vancomycin-resistent

Mechanismus der Resistenz

  • Methicillin Methicillin Penicilline: Penicillin-bindendes Protein (PBP)-vermittelte Resistenz
    • Mutationen in den PBPs (kodiert durch das mecA-Gen ) → ↓ Affinität der Penicilline Penicilline Penicilline zum PBP
    • Trotz der Mutationen sind diese PBPs immer noch in der Lage, eine Zellwand zu produzieren.
  • Vancomycin: Veränderung der Peptidoglykan-Synthese
    • Durch vanA-Gen (auf einem Plasmid)
    • Erworben von Vancomycin-resistenten Enterokokken Enterokokken Enterokokken (VRE)
    • Veränderung der D-Alanyl-D-Alanin-Peptidoglykan-Zielstruktur zu D-Alanyl-D-Lactat oder D-Alanyl-D-Serin → schwache Glykopeptidbindung; keine Störung der Zellwandsynthese

Antibiotika-Wahl

Das Mittel der Wahl und die Dauer der Behandlung einer Staphylokokken-Infektion hängen von der betroffenen Körperregion, dem Schweregrad der Infektion und Antibiotika-Sensibilität des Stammes ab.

Tabelle: Antibiotika-Wahl für Staphylokokken auf der Grundlage von Resistenzen
Stämme Antibiotikum
Methicillin-sensible und Koagulase-negative Staphylokokken
MRSA
VRSA

Quellen

  1. Carroll, KC, & Hobden, JA. (2015). The staphylococci. In Brooks, JE, et al. (Eds.), Jawetz, Melnick, & Adelberg’s Medical Microbiology. (27th ed). [VitalSource Bookshelf 9.4.3].  
  2. Centers for Disease Control and Prevention. (2020). Staphylococcus aureus in Healthcare Settings. https://www.cdc.gov/hai/organisms/staph.html
  3. Fowler, VG, & Holland, TL. Clinical approach to Staphylococcus aureus bacteremia in adults. UpToDate. 
    https://www.uptodate.com/contents/clinical-approach-to-staphylococcus-aureus-bacteremia-in-adults (Zugriff am 13.05.2021)
  4. Tufariello, JM, & Lowy, FD. Infection due to coagulase-negative staphylococci: Epidemiology, microbiology, and pathogenesis. UpToDate. https://www.uptodate.com/contents/infection-due-to-coagulase-negative-staphylococci-epidemiology-microbiology-and-pathogenesis (Zugriff am 14.05.2022)
  5. Chu, VH. Staphylococcal toxic shock syndrome. UpToDate. https://www.uptodate.com/contents/staphylococcal-toxic-shock-syndrome (Zugriff am 19.05.2021)
  6. McMahon, P. Staphylococcal scalded skin syndrome. UpToDate. 
    https://www.uptodate.com/contents/staphylococcal-scalded-skin-syndrome (Zugriff am 10.05.2021)
  7. Cong, Y, Yang, S, & Rao, X. (2020). Vancomycin-resistant Staphylococcus aureus infections: A review of case updating and clinical features. Journal of Advanced Research. 21:169-176. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123219301638
  8. Gardete, S, & Tomasz, A. (2014). Mechanism of vancomycin resistance in Staphylococcus aureus. The Journal of Clinical Investigation. 124(7):2836-40. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4071404/
  9. Moreillon, P, et al. (1995). Rose of Staphylococcus aureus coagulase and clumping factor in pathogenesis of experimental endocarditis. Infection and Immunity. 63(12):4738-43. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC173679/
  10. Vandenesch, F, Lina, G, & Henry, T. (2012). Staphylococcus aureus hemolysins, bicomponent leukocidins, and cytolytic peptides: A redundant arsenal of membrane-damaging virulence factors? Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 2:12.  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3417661/
  11. Hof H, Schlüter D et al.: Duale Reihe Medizinische Mikrobiologie. 8. Auflage. Thieme Verlag; 2022. doi:10.1055/b000000575
  12. Robert-Koch-Institut. RKI-Ratgeber. (2016). Staphylokokken-Erkrankungen, insbesondere Infektionen durch MRSA. https://www.rki.de/DE/Content/Infekt/EpidBull/Merkblaetter/Ratgeber_Staphylokokken_MRSA.html#doc2373986bodyText10 (Zugriff am 07.09.2022)

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Simon Veiser

Simon Veiser beschäftigt sich seit 2010 nicht nur theoretisch mit IT Service Management und ITIL, sondern auch als leidenschaftlicher Berater und Trainer. In unterschiedlichsten Projekten definierte, implementierte und optimierte er erfolgreiche IT Service Management Systeme. Dabei unterstützte er das organisatorische Change Management als zentralen Erfolgsfaktor in IT-Projekten. Simon Veiser ist ausgebildeter Trainer (CompTIA CTT+) und absolvierte die Zertifizierungen zum ITIL v3 Expert und ITIL 4 Managing Professional.

Dr. Frank Stummer

Dr. Frank Stummer ist Gründer und CEO der Digital Forensics GmbH und seit vielen Jahren insbesondere im Bereich der forensischen Netzwerkverkehrsanalyse tätig. Er ist Mitgründer mehrerer Unternehmen im Hochtechnologiebereich, u.a. der ipoque GmbH und der Adyton Systems AG, die beide von einem Konzern akquiriert wurden, sowie der Rhebo GmbH, einem Unternehmen für IT-Sicherheit und Netzwerküberwachung im Bereich Industrie 4.0 und IoT. Zuvor arbeitete er als Unternehmensberater für internationale Großkonzerne. Frank Stummer studierte Betriebswirtschaft an der TU Bergakademie Freiberg und promovierte am Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung in Karlsruhe.

Sobair Barak

Sobair Barak hat einen Masterabschluss in Wirtschaftsingenieurwesen absolviert und hat sich anschließend an der Harvard Business School weitergebildet. Heute ist er in einer Management-Position tätig und hat bereits diverse berufliche Auszeichnungen erhalten. Es ist seine persönliche Mission, in seinen Kursen besonders praxisrelevantes Wissen zu vermitteln, welches im täglichen Arbeits- und Geschäftsalltag von Nutzen ist.

Wolfgang A. Erharter

Wolfgang A. Erharter ist Managementtrainer, Organisationsberater, Musiker und Buchautor. Er begleitet seit über 15 Jahren Unternehmen, Führungskräfte und Start-ups. Daneben hält er Vorträge auf Kongressen und Vorlesungen in MBA-Programmen. 2012 ist sein Buch „Kreativität gibt es nicht“ erschienen, in dem er mit gängigen Mythen aufräumt und seine „Logik des Schaffens“ darlegt. Seine Vorträge gestaltet er musikalisch mit seiner Geige.

Holger Wöltje

Holger Wöltje ist Diplom-Ingenieur (BA) für Informationstechnik und mehrfacher Bestseller-Autor. Seit 1996 hat er über 15.800 Anwendern in Seminaren und Work-shops geholfen, die moderne Technik produktiver einzusetzen. Seit 2001 ist Holger Wöltje selbstständiger Berater und Vortragsredner. Er unterstützt die Mitarbeiter von mittelständischen Firmen und Fortune-Global-500- sowie DAX-30-Unternehmen dabei, ihren Arbeitsstil zu optimieren und zeigt Outlook-, OneNote- und SharePoint-Nutzern, wie sie ihre Termine, Aufgaben und E-Mails in den Griff bekommen, alle wichtigen Infos immer elektronisch parat haben, im Team effektiv zusammenarbeiten, mit moderner Technik produktiver arbeiten und mehr Zeit für das Wesentliche gewinnen.

Frank Eilers

Frank Eilers ist Keynote Speaker zu den Zukunftsthemen Digitale Transformation, Künstliche Intelligenz und die Zukunft der Arbeit. Er betreibt seit mehreren Jahren den Podcast „Arbeitsphilosophen“ und übersetzt komplexe Zukunftsthemen für ein breites Publikum. Als ehemaliger Stand-up Comedian bringt Eilers eine ordentliche Portion Humor und Lockerheit mit. 2017 wurde er für seine Arbeit mit dem Coaching Award ausgezeichnet.

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Yasmin Kardi ist zertifizierter Scrum Master, Product Owner und Agile Coach und berät neben ihrer Rolle als Product Owner Teams und das höhere Management zu den Themen agile Methoden, Design Thinking, OKR, Scrum, hybrides Projektmanagement und Change Management.. Zu ihrer Kernkompetenz gehört es u.a. internationale Projekte auszusteuern, die sich vor allem auf Produkt-, Business Model Innovation und dem Aufbau von Sales-Strategien fokussieren.

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Andreas Ellenberger

Als akkreditierter Trainer für PRINCE2® und weitere international anerkannte Methoden im Projekt- und Portfoliomanagement gibt Andreas Ellenberger seit Jahren sein Methodenwissen mit viel Bezug zur praktischen Umsetzung weiter. In seinen Präsenztrainings geht er konkret auf die Situation der Teilnehmer ein und erarbeitet gemeinsam Lösungsansätze für die eigene Praxis auf Basis der Theorie, um Nachhaltigkeit zu erreichen. Da ihm dies am Herzen liegt, steht er für Telefoncoachings und Prüfungen einzelner Unterlagen bzgl. der Anwendung gern zur Verfügung.

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Zach Davis ist studierter Betriebswirt und Experte für Zeitintelligenz und Zukunftsfähigkeit. Als Unternehmens-Coach hat er einen tiefen Einblick in über 80 verschiedene Branchen erhalten. Er wurde 2011 als Vortragsredner des Jahres ausgezeichnet und ist bis heute als Speaker gefragt. Außerdem ist Zach Davis Autor von acht Büchern und Gründer des Trainingsinstituts Peoplebuilding.

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Alexander Plath ist seit über 30 Jahren im Verkauf und Vertrieb aktiv und hat in dieser Zeit alle Stationen vom Verkäufer bis zum Direktor Vertrieb Ausland und Mediensprecher eines multinationalen Unternehmens durchlaufen. Seit mehr als 20 Jahren coacht er Führungskräfte und Verkäufer*innen und ist ein gefragter Trainer und Referent im In- und Ausland, der vor allem mit hoher Praxisnähe, Humor und Begeisterung überzeugt.

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