Milzbranderreger

Klassifikation nach ICD-10
A22	Anthrax (Milzbrand) - Infektion durch Bacillus anthracis
ICD-10 online (WHO-Version 2006)

Zellen des Bacillus anthracis

Blut einer Milzbrandleiche - zahlreiche Milzbrandbazillen in einzelnen und zusammenhängenden Stäbchen; Vergrößerung 1000-fach, Gramsche Färbung

Anthrax-Bakterien

Milzbrand oder Anthrax ist eine Infektionskrankheit, die durch Bacillus anthracis verursacht wird und meist Paarhufer befällt. Ihre Erreger wurden 1849 durch Aloys Pollender entdeckt. Der Erreger von Milzbrand ist ein sauerstoffverbrauchendes und sporenbildendes Stäbchen. Die Sporen können unter Umständen Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte überleben.

Menschen können auch befallen werden, wenn sie hohen Dosen von Milzbrandsporen ausgesetzt sind. Das Risiko einer Übertragung von Mensch zu Mensch ist bei entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen gering.

Erreger

Der Milzbranderreger, Bacillus anthracis, gehört zur Gattung Bacillus (sporenbildende, aerobe Stäbchenbakterien) innerhalb der Familie Bacillaceae. Er ist ein etwa 5–6 µm (1 µm = 0,001 mm) langes, gram-positives, unbewegliches, sporenbildendes Stäbchen, das in Körperflüssigkeiten kurze, in der Kultur längere kettenförmige Verbände bildet. Im Tierkörper ist die Bakterienzelle von einer deutlichen Kapsel umhüllt, während in der Kultur in der Regel keine Kapselbildung erkennbar ist. Außerhalb des Tierkörpers, in Anwesenheit von Sauerstoff und bei Temperaturen von 12–43 °C, bilden sich Sporen (Dauerformen), deren Größe etwa 0,5–1,2 µm beträgt.

Das Bakterium selbst ist nicht sehr widerstandsfähig. Im faulenden, nicht geöffneten Kadaver gehen die Keime bei warmer Witterung bereits nach zwei bis drei Tagen zugrunde. Bei kühlen Temperaturen können sie über zwei Wochen infektiös bleiben. Im Magensaft werden sie nach etwa 20 Minuten abgetötet. Die Sporen des Milzbranderregers sind hingegen außergewöhnlich unempfindlich. Durch Eintrocknen werden sie nicht vernichtet. Durch Sonneneinstrahlung werden sie innerhalb von vier Tagen abgetötet. Im Erdreich und vor Sonne geschützt bleiben sie über viele Jahrzehnte hinweg lebensfähig. 10-prozentiges Formaldehyd ist nach etwa zwei Stunden, 20-prozentiges Formaldehyd in etwa zehn Minuten wirksam. Im strömenden Dampf von 100 °C gehen sie nach fünf Minuten, in trockener Hitze von 120 °C bis 140 °C nach drei Minuten zugrunde.

Verbreitung

Milzbrand kommt in allen Ländern und in allen Erdteilen, allerdings in stark variierender Häufigkeit, vor. Am häufigsten tritt Milzbrand in wärmeren Regionen, vor allem in Südeuropa, im Nahen Osten, in Asien, Nordafrika und Südamerika auf. Er findet sich bevorzugt auf feuchten, sumpfigen Böden und in Überschwemmungsgebieten von Fluss- und Bachläufen, in denen die Sporen durch das Wasser verschleppt und ausgebreitet werden können. Selbst aus tief vergrabenen Kadavern können durch steigendes Grundwasser noch nach Jahrzehnten immer wieder Sporen an die Oberfläche gelangen. Wenn im Zuge von Baumaßnahmen die Areale ehemaliger Abdeckereien und Wasenmeistereien angeschnitten werden, die vor Jahrzehnten noch weit außerhalb der Siedlungsperipherie lagen, können Sporen wieder nach oben befördert werden.

Die Mehrzahl der Milzbrandfälle wurde in Gebieten mit Grünland- und Weidewirtschaft festgestellt. Jahreszeitlich zeichnet sich ein Höhepunkt im Frühjahr ab, während der statistische Tiefpunkt im Sommer (Juni) liegt. Auch in Jahren mit extrem hohen Niederschlagsmengen muss mit vermehrten Krankheitsfällen gerechnet werden.

Als Krankheit und bösartige Seuche ist der Milzbrand schon seit dem Altertum bekannt. Sowohl in der Bibel als auch bei Griechen (Homer) und Römern (Ovid) wird davon berichtet. Die alten arabischen Ärzte bezeichneten den Milzbrand beim Menschen als „persisches Feuer”.

Auch als Wildkrankheit ist der Milzbrand seit langem bekannt. Schon aus dem 9. Jahrhundert wird über regelrechte Seuchenzüge berichtet. Nachdem infolge der fortschreitenden Erkenntnisse der Mikrobiologie die Seuche in den Haustierbeständen zurückgedrängt werden konnte, wurde sie auch beim Wild in den letzten Jahrzehnten nur noch vereinzelt festgestellt.

Im Hinblick auf das Vorkommen bei verschiedenen Haus- und Wildarten sowie beim Menschen spielt deren unterschiedlich stark ausgeprägte Empfänglichkeit eine Rolle. Hoch empfänglich sind Schaf, Ziege, Rind, Büffel, Pferd, Kamel, Rentier, Elefant und Nerz; mittelmäßig empfänglich Hund, Katze, Ratte und Mensch. Wenig empfänglich ist das Schwein und fast resistent sind Vögel (mit Ausnahme des Straußes).

In Deutschland tritt Milzbrand nur noch sehr selten auf. In der Vergangenheit war sein Auftreten meistens an die Einfuhr infizierter Tiere oder an den Import von Tierhäuten (vor allem aus veterinärärztlich unkontrollierten Schlachtungen) für die Lederherstellung, von Fellen und von Haaren und Borsten gebunden. So überleben Milzbrandsporen die Lederkonservierung und den Gerbprozess und gelangten über die Gerbereiabwässer in die Gewässer und bei Überschwemmungen in die betroffenen Flussniederungen und Weiden. Es sind zahlreiche historische Milzbrandepidemien bei Haustieren im Abstrom von Gerbereien bekannt. Diese Tierepidemien gingen zu Beginn des 20. Jahrhunderts nach zum Teil heftigen Protesten betroffener Bauern zurück, nachdem vielerorts die Direkteinleitung von Gerbereiabwässern untersagt wurde und die Abwässer statt dessen grob geklärt und verrieselt wurden.

Milzbrand beim Menschen trat vor allem als Berufskrankheit bei Gerbereiarbeitern, bei Personal aus der Verarbeitung von Fellen, Borsten und Haaren, aber auch bei Hafenarbeitern und Transportarbeitern, die Umgang mit diesen Materialien hatten, auf, daneben auch bei Abdeckereien. Höhepunkte des Auftretens waren Krisenzeiten der Lederindustrie, als vermehrt billige Importe aus Regionen ohne oder mit geringer veterinärärztlicher Kontrolle der Schlachtungen erfolgten. Mit dem Rückgang der Produktion in diesen Gewerbezweigen und mit der zunehmenden veterinärärztlichen Kontrolle in den Herkunftsländern der Tierprodukte nahmen die Erkrankungsfälle so weit ab, dass Milzbrandfälle heute äußerst selten geworden sind.

Bei der Altlastenuntersuchung von Altstandorten der Lederindustrie gelten diese als potentiell milzbrandkontaminiert. Bei einem entsprechenden Forschungsvorhaben^[1] konnten in Deutschland in Einzelfällen auch noch über 40 Jahre nach Betriebsschließung virulente Milzbrandsporen nachgewiesen werden. Andererseits sind nach den Erhebungen dieses Forschungsvorhabens keine Fälle einer Erkrankung an Milzbrand bei Mensch oder Tier wegen eines Kontaktes mit entsprechenden Altlastmaterialien bekannt. Auch kann das Milzbrandrisiko als weitgehend ausgeräumt gelten, wenn historische Erhebungen und Zeitzeugenaussagen bestätigen, dass bei der ehemaligen Produktion keine Milzbranderkrankungen aufgetreten sind, und vor allem auch, wenn nur inländische Häute aus veterinärärztlich kontrollierten Schlachtungen verwendet wurden.

Milzbrand ist beim Tier eine anzeigepflichtige Tierseuche und beim Menschen eine meldepflichtige Krankheit. Bei beruflicher Exposition muss auch die Berufsgenossenschaft informiert werden. Bei Arbeiten im Altlastenbereich mit Milzbrandverdacht ist das berufsgenossenschaftliche Merkblatt BGI 583 „Biologische Arbeitsstoffe bei der Bodensanierung” zu beachten.

Manifestationsformen und Symptome

Hautmilzbrand

Milzbrandinfektion am Unterarm

Hautmilzbrand ist die harmloseste Form des Milzbrandes. Er wird nur durch direkten Hautkontakt übertragen, unbehandelt enden 5 bis 20 % der Fälle tödlich. Wenn es zu einer Infektion kommt, bildet sich an der Stelle der Übertragung ein bläschengesäumtes Ulkus mit einer schwarzen Nekrose in der Mitte. Daraus entwickelt sich ein eitergefülltes Bläschen. Bei einer weiteren Ausdehnung der Krankheit treten neue Bläschen auf. Wenn diese Bläschen sich verbinden, entsteht ein Milzbrandkarbunkel, welches, wenn es Anschluss an ein Blutgefäß bekommt, zu einer Blutvergiftung führen kann. Hautmilzbrand wird mit systemischem Penicillin G behandelt.

Lungenmilzbrand

Lungenmilzbrand im Röntgenbild

Mit der Atemluft werden Milzbrandsporen inhaliert, die an Tierhäuten oder Tierhaaren haften und noch nach Jahren ansteckend sind. Die Inkubationszeit beträgt einige Tage bis zu mehrere Wochen. Die Krankheit beginnt unspezifisch und grippeähnlich mit Husten, es folgen hohes Fieber, Schüttelfrost und Atemnot. Das ausgehustete Sekret ist hochinfektiös. Auch mit sofortiger antibiotischer Therapie ist die Letalität (Sterbensrate) an Lungenmilzbrand sehr hoch, da mit dem Auftreten der Symptome eine massive Freisetzung der Milzbrandtoxine bereits stattgefunden hat. Der Tod tritt meistens innerhalb von drei bis sechs Tagen unter dem Bild eines septischen Schocks ein.

Darmmilzbrand

Durch den Genuss von infizierten Milchprodukten oder infiziertem Fleisch wird Darmmilzbrand übertragen. Es treten blutiges Erbrechen und blutiger Durchfall auf, welche Zeichen einer blutigen Darmentzündung sind. Die Keime verbreiten sich über den ganzen Körper, es kann zu einer Blutvergiftung und einem Herz- und Nierenversagen kommen. Über 50 % der Erkrankten sterben. Dies ist die seltenste Form von Milzbrand. Darmmilzbrand wird mit Breitbandantibiotika wie Ciprofloxacin behandelt. Auch kann ein oropharyngealer Milzbrand nach oraler Aufnahme von Milzbrandsporen entstehen (Ödeme und Nekrosen im Halsbereich).

Diagnostik

Anthraxkultur

Beim Patientengespräch muss der Krankheitsverlauf der letzten Tage besonders sorgfältig erkundet werden (Anamnese). Wichtig für den Arzt sind Hinweise auf eine mögliche berufliche Exposition und auf Tierkontakte. Für die Diagnose des Hautmilzbrandes ist eine Untersuchung der oben genannten typischen Hautveränderungen am gesamten Körper des Patienten erforderlich.

Zur Absicherung werden die Anthrax-Bazillen aus den Hautschäden oder bei Verdacht auf Lungenmilzbrand aus dem Auswurf gewonnen und mikrobiologisch untersucht. Gegebenenfalls wird auch eine Blutprobe untersucht. Für den Erregernachweis kommen drei Methoden in Frage. Zum einen wird der Erreger direkt mikroskopisch nachgewiesen. Zum anderen kann der Nachweis anhand einer Bakterienkultur erfolgen. Zum dritten ist ein moderner, gentechnischer Nachweis mit der PCR möglich. Dazu wurde in jüngster Zeit auch ein Schnelltest entwickelt.

Vorbeugung

Besteht der Verdacht, dass eine inhalative Milzbrandexposition stattgefunden hat, wird eine 60-tägige medikamentöse Prophylaxe mit den Antibiotica Ciprofloxacin, Doxycyclin oder Amoxicillin empfohlen.

Zur Prophylaxe wurde in den USA ein Impfstoff (Human Anthrax Vaccine, MDPH-PA) entwickelt. Dabei handelt es sich um eine aktive Impfung mit abgetöteten Erregern. Der Impfstoff ist in Deutschland nicht frei verfügbar und nicht zugelassen und soll erhebliche Nebenwirkungen haben. Die Prophylaxe erfolgt in mehreren Einzelimpfungen mit dem Impfschema 0, 14, 28, 180, 365, 545 Tage – jährliche Auffrischung.

Die Impfung von Tieren zum Schutz vor Milzbrand ist in Deutschland verboten.

Einsatz als biologische Waffe

Die Meinungen von Experten, inwieweit Milzbrandbakterien für die biologische Kriegführung geeignet sind, gehen auseinander – basierend auf Versuchen mit Primaten schätzen Forscher die letale Dosis LD₅₀ auf 2.500–55.000 inhalierte Sporen.^[2]

Die Sporen sind gegen äußere Einflüsse unempfindlich und deshalb zum Beispiel deutlich geeigneter als das Pestbakterium Yersinia pestis.

Waffen-Anthrax wird speziell so gezüchtet, gegen Impfstoffe resistent zu sein. Zudem immunisieren die Impfstoffe nur gegen normalen Milzbrand, während neue Stämme, die für den militärischen Gebrauch vom amerikanischen Militär gezüchtet wurden, gegen gängige Impfstoffe resistent sind. Theoretisch könnte man im Fall eines Anschlags den Gefährdeten präventiv Ciprofloxacin über acht Wochen verabreichen.

Geschichte

Schon im Mittelalter wurde Milzbrand bei kriegerischen Auseinandersetzungen verwendet. Man praktizierte dies, indem man verseuchte Tierkadaver über die Burgmauern warf und wartete, bis die Bevölkerung gestorben war.

Die Milzbranderreger wurden erst 1849 in Schafsblut entdeckt. Robert Koch untersuchte die Erreger 1877, beschrieb sie genau und schaffte es sie in Kultur zu vermehren und deren Rolle bei der Entstehung der Krankheit nachzuweisen.

Schon im Ersten Weltkrieg wurde von deutschen Wissenschaftlern mit Milzbrand experimentiert, sie verseuchten Tiere im Balkan. Das Programm wurde wegen geringen Erfolges wieder eingestellt.

Die Kaiserlichen Streitkräfte Japans setzten Anthrax 1932 in der Mandschurei ein. Bei einem „Forschungsprojekt” der Einheit 731 wurden circa 3000 Kriegsgefangene als „Versuchsobjekte” missbraucht. Auch andere Kampfstoffe wurden getestet.

Im Zweiten Weltkrieg entwickelte Frankreich einen Milzbranderreger. Dieser wurde beim Einmarsch der deutschen Truppen entdeckt und deutsche Wissenschaftler experimentierten mit dem Erreger, obwohl Hitler es ausdrücklich verboten hatte. Angeblich sollen die USA während des Zweiten Weltkrieges an Milzbrandbomben gearbeitet haben. 1942 hat Großbritannien auf der Insel Guida beziehungsweise Gruinard Island Milzbranderreger getestet, die Insel war fast fünfzig Jahre lang Sperrgebiet. Zwar wurde die Insel in den 1980er Jahren mit 200 Tonnen Formaldehyd entseucht, es besteht aber noch Kritik an der Gründlichkeit und Wirksamkeit dieser Maßnahme.

1970er-Jahre

Auch die Sowjetunion experimentierte mit Milzbrand. Im April 1979 infizierten sich bei einem Betriebsunfall in einer mikrobiologischen Militäreinrichtung (B-Waffen-Forschungsstätte) nahe Jekaterinburg 79 Menschen mit Milzbrand, 68 davon starben, außerdem zahlreiche Tiere in der Umgebung. Die Infizierten befanden sich zu dem Zeitpunkt in der Windrichtung, als vermutlich nur circa ein Gramm des Milzbrand-Erregers freigesetzt wurde. Erst als 1992 unter Boris Jelzin der Betriebsunfall publik wurde, wussten die Familien der Verstorbenen, wodurch ihre Familienmitglieder zu Tode gekommen waren. Die Zeitschrift „Science” publizierte 1994 die Ergebnisse der amerikanisch-russischen Untersuchungskommission^[3] – es ist die bislang gründlichste Dokumentation einer B-Waffen-Wirkung.

Die gesamte im Aralsee liegende Wosroschdenije-Insel ist mit Anthrax verseucht. Sie war ein geheimes Versuchsgebiet der Russen; angeblich sollen dort noch 1988 Milzbranderreger ausgesetzt worden sein. Durch die Wasserentnahme aus den Zuflüssen des Aralsees ist der Wasserspiegel aber mittlerweile soweit gesunken, dass sich im Jahr 2000 die ehemalige Insel mit dem Festland verband.

1972 unterschrieben 143 Staaten die Biowaffenkonvention, welche die Entwicklung, Herstellung und Lagerung biologischer Waffen untersagt.

1990er-Jahre

1995 wurde der Betriebsunfall in der mikrobiologischen Militäreinrichtung in der ehemaligen Sowjetunion entdeckt und auch, dass der Irak große Mengen Milzbrand-Erreger zum Einfüllen in Sprengköpfe und Bomben lagerte. Daraufhin begann man mit Verhandlungen über ein Zusatzprotokoll, die nach sechs Jahren endeten. Dieses Protokoll lässt immer noch viele Lücken offen, und da Inspektionen in Fabriken lange im Voraus angekündigt werden müssen, können Spuren beseitigt werden. Die USA stiegen aus dem Zusatzprotokoll aus mit der Begründung, es gehe nicht weit genug. Bekannt ist aber, dass die USA Bio-Waffen erforschen, auch der Impfstoff gegen Milzbrand gehört zu diesem Programm.

Die vermutete Herstellung und Lagerung unter anderem von Biowaffen als Massenvernichtungswaffen im Irak-Konflikt diente den USA nach einem Tauziehen über Waffeninspektionen im Jahre 2003 als wesentliche Legitimation, den Irak-Krieg zu beginnen. Es stellte sich später heraus, dass diese Vermutungen oder vermeintlichen Beweise jeder Grundlage entbehrten.

2000er-Jahre

Im Juli 2001 waren in Kanada im Bundesstaat Alberta Hunderte von Bisons bedroht. 19 Tiere starben an den Folgen des Erregers.

Am 12. Juli 2001 traten in Südkorea im Landkreis Changyong in der Provinz Gyeongsangnam-do fünf Milzbrandfälle unter Menschen auf, eine Person starb. Alle hatten Fleisch von einem Rind verzehrt, das in einem Sumpfgebiet tot aufgefunden worden war.

Im September 2001 wurden bei Anthrax-Anschlägen in den Vereinigten Staaten Briefe mit Milzbranderregern an Regierungsstellen und hohe Politiker verschickt. Fünf Menschen starben. Ein vermuteter Zusammenhang mit den Terroristen vom 11. September konnte nicht bewiesen werden. Stattdessen wird inländisches Laborpersonal verantwortlich gemacht, da die verschickten Milzbranderreger den eigens herangezüchteten Stämmen aus dem Labor für Biokampfstoffe in Fort Detrick entsprachen. Dr. Bruce Ivins, ein verdächtiger US-Wissenschaftler, der Selbstmord begangen hat, wird von den US-Behörden als Einziger verantwortlich für die US-Anschläge gehalten, wie US-Staatsanwalt Jeffrey Taylor am 6. August 2008 verlautbarte. Weitergehende öffentliche Untersuchungsergebnisse sind seither nicht bekannt.^[4] Im Zusammenhang mit den Milzbrand-Briefen in den USA wurden am 18. Oktober 2001 auch in Kenia Sporen des Milzbrand-Erregers in einem Brief an einen Privatmann nachgewiesen.

2008 gab es eine Häufung von Milzbrandfällen bei Rindern im ostfranzösischen Département Doubs, nachdem die Krankheit dort über 40 Jahre praktisch nie vorkam. Bis August 2008 wurde die Erkrankung in 21 Rinderbetrieben festgestellt, 40 Tiere mussten getötet werden.^[5]

Zivile Forschung

Aufgrund der militärischen Forschung als Biowaffe und deren Abwehr ist die Wirkungsweise des Anthrax-Erregers und der Verlauf der Krankheit gut erforscht. Unter anderem wird daran geforscht, die Wirkung als Zellgift selektiv gegen Krebszellen einzusetzen.^[6]

Quellen

1. ↑ Umweltbundesamt (Hrsg.): Leitfaden – Erkundung ehemaliger Gerbereistandorte. 1998. Projektträger: Abfallwirtschaft und Altlastensanierung, Landesamt für Natur und Umwelt des Landes Schleswig-Holstein, Abteilung Geologie/Boden, Dezernat Altlasten.
2. ↑ T.V. Inglesby et al.: Anthrax as a Biological Weapon. In: Journal of the American Medical Association. 18, Nr. 281, 1999, S. 1735-1745 (PMID 10328075). 
3. ↑ M. Meselon, J. Guillemin, M. Hugh-Jones, A. Langmuir, I. Popova, A. Shelokov, O. Yampolskaya: The Sverdlovsk anthrax outbreak of 1979. Science 266:1202–1208, 18. Dezember 1994.
4. ↑ Nachrichtenticker
5. ↑ Milzbrand in Ostfrankreich. Dt. TÄBl. Heft 11 (2008), S. 1542
6. ↑ Shihui Liu, Hannah Aaronson, David J. Mitola, Stephen H. Leppla, Thomas H. Bugge: antitumor activity of a urokinase-activated engineered anthrax toxin. The National Academy of Sciences, 2003.

Literatur

• R. C. Spencer: Bacillus anthracis.. J Clin Pathol. 2003 Mar;56(3):182-7. Review. PMID 12610093.

Weblinks

• Anthrax – Informationen des Robert Koch-Instituts
• Informationen der Centers for Disease Control and Prevention (USA), englisch.
• Berufsgenossenschaftliches Merkblatt BGI 583 „Biologische Arbeitsstoffe bei der Bodensanierung” mit Angaben zum Vorgehen bei Milzbrandverdacht.
• Kommentar zu Merkblatt BGI 583 mit Einzelheiten zu Schutzmaßnahmen bei Verdacht auf Milzbranderreger.
• Verordnung zum Schutz gegen den Milzbrand und den Rauschbrand

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