Erysipelothrix rhusiopathiae

Erysipelothrix rhusiopathiae ist ein grampositives , katalasenegatives , stäbchenförmiges, nicht sporenbildendes, nicht säurefestes und unbewegliches Bakterium . Es istweltweit verbreitet und gilt primär als Tierpathogen , das die als Erysipel bekannte Krankheit verursacht,die eine Vielzahl von Tieren befallen kann. Am häufigsten sind Schweine, Puten und Legehennen betroffen, Fälle wurden jedoch auch bei anderen Säugetieren, Vögeln, Fischen und Reptilien beschrieben. ^{[ 1 ]} Bei Schweinen ist die Krankheit als Diamanthautkrankheit bekannt. Das Bakterium kann auch beim Menschen eine Zoonose auslösen, die als Erysipeloid bezeichnet wird. Die menschliche Krankheit Erysipel wird jedoch nicht durch E. rhusiopathiae , sondern durch verschiedene Vertreter der Gattung Streptococcus verursacht.

Erysipelothrix rhusiopathiae wurde erstmals 1876 von Robert Koch isoliert. Wenige Jahre später wurde das Bakterium als Erreger der Rotlaufkrankheit bei Schweinen erkannt und 1884 erstmals als humanpathogen beschrieben. ^{[ 2 ] [ 3 ]} 1909 erhielt die Gattung den Namen Erysipelothrix . 1918 wurde der Name Erysipelothrix rhusiopathiae eingeführt und 1920 zur Typusart der Gattung erklärt. ^{[ 4 ]}

Erysipelothrix rhusiopathiae may be isolated from soil, food scraps, and water contaminated by infected animals. It can survive in soil for several weeks. In pig faeces, the survival period of this bacterium ranges from 1 to 5 months.^[5] Erysipeloid is transmitted by several animals, particularly pigs, in which the disease (very common in the past) has several names (swine erysipelas in English, rouget du porc in French and mal rossino in Italian). Urticaria-like lesions, arthralgia, arthritis, endocarditis, and sepsis are the most characteristic features of swine erysipelas. Other animals that can transmit the infection are sheep, rabbits, chickens, turkeys, ducks, emus, scorpion fish, and lobsters. Erysipeloid is an occupational disease, mainly found in animal breeders, veterinarians, slaughterhouse workers, furriers, butchers, fishermen, fishmongers, housewives, cooks, and grocers. One epidemic of erysipeloid was described in workers involved in manufacturing buttons from animal bone.^[5] The disease is of economic importance to the pig industries of North America, Europe, Asia, and Australia.^[6]

In humans, E. rhusiopathiae infections most commonly present in a mild cutaneous form known as erysipeloid.^[1] Less commonly, it can result in sepsis; this scenario is often associated with endocarditis. Erysipeloid, also named in the past Rosenbach's disease, Baker–Rosenbach disease, and pseudoerysipelas, is a bacterial infection of the skin caused by traumatic penetration of E. rhusiopathiae.^[5] In one instance, a case report identified E. rhusiopathiae as a sole pathogen causing periprosthetic joint infection in the knee of an immunocompromised farmer.^[7]

It occurs most commonly as an occupational disease. The disease is characterized clinically by an erythematous oedema, with well-defined and raised borders, usually localized to the back of one hand and/or fingers. The palms, forearms, arms, face, and legs are rarely involved.^[5] Vesicular, bullous, and erosive lesions may also be present. The lesion may be asymptomatic or accompanied by mild pruritus, pain, and fever.

Erysipelothrix rhusiopathiae may infect a wide range of animals, with or without causing the clinical disease that in animals is termed erysipelas.

Bei Schweinen können drei Formen der Rotlaufkrankheit auftreten: die akute, die subakute und die chronische. Die akute Form ist durch hohes Fieber, Anorexie, Apathie und den Tod eines oder mehrerer Tiere gekennzeichnet. Zudem können rautenförmige Hautläsionen auftreten, die pathognomonisch für Rotlauf bei Schweinen sind. Bei der subakuten Rotlaufkrankheit zeigen sich ähnliche, jedoch mildere Symptome als bei der akuten Form. Die chronische Form kann sich aus akuten oder subakuten Fällen oder subklinischen Infektionen entwickeln. Sie ist meist durch Arthritis gekennzeichnet, es können aber auch plötzliche Todesfälle aufgrund von Herzklappenfehlern auftreten. ^{[ 8 ]}

Das Bakterium wurde aus einer Vielzahl von Vogelarten isoliert, und es wurden Unterschiede in der Anfälligkeit je nach Art festgestellt. Rotlauf-Ausbrüche wurden bei fast allen Geflügelarten gemeldet. Historisch gesehen galt Rotlauf vor allem bei Puten als bedeutende Krankheit . ^{[ 9 ]} Inzwischen wurde jedoch in mehreren Ländern eine zunehmende Anzahl von Ausbrüchen in Legehennenbeständen beobachtet. ^{[ 10 ]} Zu den Symptomen eines Rotlauf-Ausbruchs in einem Legehennenbestand gehören ein plötzliches Auftreten hoher Mortalität und Verluste in der Eierproduktion. ^{[ 11 ]}

Aufgrund unregulierter Moschusochsenjagd wurde die Art im späten 19. Jahrhundert beinahe ausgerottet. 1917 wurden jedoch Jagdvorschriften erlassen, und die Bestände erholten sich so weit, dass in den 1980er Jahren die regulierte Jagd wieder erlaubt wurde. In den 1990er Jahren durften Jäger allein auf Banks Island 10.000 Moschusochsen erlegen , und 2001 wurde die Population auf der Insel auf über 68.000 Tiere geschätzt – die größte weltweit. Seitdem sind die Bestände jedoch aufgrund von Echinococcus rhusiopathiae um 70 % zurückgegangen . ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

Verschiedene Virulenzfaktoren wurden als mögliche Ursachen für die Pathogenität von E. rhusiopathiae identifiziert . Das Vorhandensein von Hyaluronidase und Neuraminidase ist bekannt, wobei Neuraminidase eine wichtige Rolle bei der bakteriellen Anheftung und der anschließenden Invasion in Wirtszellen spielt. Die Rolle der Hyaluronidase im Krankheitsgeschehen ist umstritten. Das Vorhandensein einer hitzelabilen Kapsel gilt als wichtiger Virulenzfaktor. ^{[ 6 ]}

Traditionell werden zur Isolierung von E. rhusiopathiae selektive und Anreicherungsmedien verwendet. Kommerziell erhältliche Blutkulturmedien eignen sich für die Primärisolierung aus Blut, da E. rhusiopathiae keine besonderen Ansprüche an die Kulturbedingungen stellt. Auch für die Isolierung von Erysipelothrix wurden verschiedene selektive Medien beschrieben. Ein häufig verwendetes Medium ist die Erysipelothrix- Selektivbouillon (ESB), eine Nährbouillon mit Serum, Tryptose, Kanamycin, Neomycin und Vancomycin . Das modifizierte Blutazidmedium (MBA) ist ein selektiver Agar mit Natriumazid und Pferdeblut oder -serum. Packers Medium ist ein selektives Medium für stark kontaminierte Proben und enthält Natriumazid und Kristallviolett. Bohms Medium verwendet Natriumazid, Kanamycin, Phenol und Wasserblau. Shimojis selektive Anreicherungsbouillon enthält Trypticase-Soja-Bouillon , Tween 80 , Tris -Aminomethan, Kristallviolett und Natriumazid. ^{[ 6 ]}

Die konventionelle Artbestimmung basiert auf Koloniemorphologie, Gram-Färbung und biochemischen Tests. Die Kolonien sind klein und weisen auf Blutagarplatten eine schmale Zone der Alpha- Hämolyse auf. Im Laborausstrich zeigen sich grampositive Stäbchen (die Gram-Färbung ist jedoch für diesen Mikroorganismus wenig sensitiv). Er ist unbeweglich, Katalase-negativ, mikroaerophil, capnophil und bildet keine Sporen. Er kann außerdem Schwefelwasserstoff ( _H₂S ) produzieren, eine einzigartige Eigenschaft für ein grampositives Stäbchenbakterium. Säure wird aus Glucose, Fructose, Galactose und Lactose gebildet, nicht jedoch aus Maltose, Xylose und Mannitol. Saccharose wird von den meisten Stämmen von E. tonsillarum fermentiert , nicht aber von E. rhusiopathiae . Schwefelwasserstoff (H₂S _{) wird von 95 % der Stämme von} Erysipelothrix -Arten produziert , wie auf Dreifachzucker-Eisen-Agar (TSI-Agar) gezeigt wurde. E. rhusiopathiae lässt sich von anderen grampositiven Stäbchenbakterien unterscheiden, insbesondere von Arcanobacterium (Corynebacterium) pyogenes und Arcanobacterium (Corynebacterium) haemolyticum , die auf Blutagar hämolytisch sind und auf TSI-Agar-Schrägagar keinen Schwefelwasserstoff bilden, sowie von Listeria monocytogenes , das Katalase-positiv, beweglich und Neomycin-sensitiv ist. Die schnelle Identifizierung von E. rhusiopathiae ist mit dem API Coryne System möglich. Es handelt sich um ein kommerzielles Teststreifensystem, das auf einer Reihe biochemischer Reaktionen zur Identifizierung coryneformer Bakterien und verwandter Gattungen, einschließlich E. rhusiopathiae , basiert . Das System ermöglicht eine zuverlässige und schnelle Bakterienidentifizierung und gilt als gute Alternative zu traditionellen biochemischen Methoden. ^{[ 6 ]}

Zur Erkennung von E. rhusiopathiae wurden auch verschiedene PCR-basierte Methoden entwickelt . ^{[ 6 ]} Laboruntersuchungen beim Menschen können eine Leukozytose, leicht erhöhte Serum-β-Globuline und einen Anstieg von Entzündungsmarkern (Blutsenkungsgeschwindigkeit, C-reaktives Protein und saures α-1- Glykoprotein ) aufdecken. ^{[ 5 ]}

Kürzlich wurde ein kommerziell erhältlicher mikrobiologischer Test auf Basis der gezielten Next-Generation-Sequenzierung (NGS) zur universellen Identifizierung von Bakterien und Pilzen eingesetzt, um die Diagnose einer periprothetischen Gelenkinfektion durch E. rhusiopathiae zu bestätigen. ^{[ 15 ]} Mit dem in diesem Fall von MicroGen DX (Lubbock, TX) implementierten Test konnte E. rhusiopathiae durch gezielte Amplifikation und Sequenzierung des 16S-rRNA-Gens nachgewiesen werden, was für die umfassende Charakterisierung bakterieller Krankheitserreger in einer klinischen Probe hilfreich ist. ^{[ 16 ]} Die Methode kann insbesondere für die schnelle Identifizierung oder Bestätigung atypischer Erreger bei Infektionen des Menschen, wie z. B. Erysipelothrix, von Vorteil sein .

Penicillin ist das Mittel der Wahl zur Behandlung beider Krankheitsbilder beim Menschen. E. rhusiopathiae ist in vitro und in vivo hauptsächlich gegenüber Penicillinen, aber auch gegenüber Cephalosporinen (Cefotaxim, Ceftriaxon), Tetracyclinen (Chlortetracyclin, Oxytetracyclin), Chinolonen (Ciprofloxacin, Pefloxacin), Clindamycin, Erythromycin, Imipenem und Piperacillin empfindlich. Es ist resistent gegen Vancomycin, Chloramphenicol, Daptomycin, Gentamicin, Netilmicin, Polymyxin B, Streptomycin, Teicoplanin, Tetracyclin und Trimethoprim/Sulfamethoxazol. Penicilline und Cephalosporine sind die Mittel der ersten Wahl. Eine 7-tägige Behandlung ist angemessen, und eine klinische Besserung ist üblicherweise 2–3 Tage nach Behandlungsbeginn zu beobachten. ^{[ 5 ]}

Bisher wurden nur wenige Geflügelisolate auf ihre Antibiotikaempfindlichkeit untersucht. ^{[ 17 ]} Penicillin ist das Mittel der Wahl zur Behandlung von Geflügel, ^{[ 18 ]} die Krankheit kann jedoch erneut auftreten. Daher kann die Antibiotikatherapie mit einer Impfung kombiniert werden.

• Typstamm von Erysipelothrix rhusiopathiae bei Bac Dive – der Datenbank für bakterielle Diversität (archiviert am 18.10.2016 im Internet Archive) .