Mikrobiologie

Bakterien der Gattung Bacillus sind gut an ihre normale Umgebung im Boden angepasst. Dazu gehört auch Bacillus anthracis, der an anderer Stelle in diesem Text behandelt wird (siehe Kapitel 209). Diese grampositiven oder gramvariablen, aeroben oder fakultativ anaeroben stäbchenförmigen Bazillen haben abgerundete oder eckige Enden, bilden Endosporen, vertragen extreme Temperaturen und Feuchtigkeit und sind allgegenwärtig. Man findet sie in oberflächlichen See- und Meeressedimenten, sogar in tiefem Wasser. Ihre Widerstandsfähigkeit unter Austrocknungs- und Hitzebedingungen wurde genutzt, um die Wirksamkeit von Hitzesterilisations- (Bacillus stearothermophilus) und Begasungsverfahren (Bacillus subtilis) zu bestimmen. Bei vielen Vertretern der Gattung Bacillus wurde auch eine Verbindung mit Tieren (entweder saprophytisch oder pathogen) festgestellt. Diese Tiere reichen von kleinen Insekten bis hin zu großen Säugetieren, einschließlich des Menschen.

Genomische Werkzeuge haben die Taxonomie der Bacillus-Arten neu gestaltet. Frühere Änderungen umfassten die Verschiebung von Bacillus alvei in die Gattung Paenibacillus und die Einordnung von Bacillus brevis und Bacillus laterosporus in die Gattung Brevibacillus.1 Neuere Änderungen weisen auf mehr als 56 Gattungen und insgesamt 545 Arten von aeroben, gram-positiven, sporenbildenden Bakterien hin, von denen allerdings nur wenige Krankheiten beim Menschen verursachen können.2 Einige der bekanntesten und wichtigsten Arten, Bacillus cereus, B. anthracis, Bacillus thuringiensis, Bacillus pseudomycoides, Bacillus weihenstephanensis und Bacillus mycoides, werden aufgrund ihrer großen Ähnlichkeit gemeinsam als B. cereus-Gruppe klassifiziert.3 Die genomische Typisierung und die Entdeckung neuer Stämme in verschiedenen Umwelt- und Wärmenischen haben gezeigt, dass die Stammtypen innerhalb der B. cereus-Gruppe sehr unterschiedlich sind.4 Ein Großteil dieser Verwandtschaft hat mit der erheblichen genetischen und enzymatischen Heterogenität innerhalb der vielfältigsten Spezies der Gruppe, B. cereus, zu tun. Tatsächlich können verschiedene Stämme innerhalb einer Spezies der B. cereus-Gruppe enger mit anderen Spezies der Gruppe verwandt sein als mit anderen Stämmen innerhalb ihrer eigenen Spezies.5 Dies gilt nicht für B. anthracis, dessen Isolate ein enges Band innerhalb der Breite von B. cereus einnehmen, was darauf hindeutet, dass B. anthracis eine neuere, von B. cereus abgeleitete Spezies ist. Eine detaillierte chromosomale DNA-Sequenzierung zeigt subtile Unterschiede innerhalb der Gruppe und deutet auf einen beträchtlichen lateralen Gentransfer hin, höchstwahrscheinlich durch den Erwerb stabiler, integrierter Phagen.5 Weniger verwandte Bacillus-Arten, die im klinisch-mikrobiologischen Labor seltener anzutreffen sind, sind B. subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium, Bacillus pumilus und Bacillus sphaericus. Bacillus-Arten wachsen schnell bei 25° bis 37° C auf den üblichen Nährböden des klinischen Labors. Definitionsgemäß sind alle in der Lage, Sporen zu bilden, aber sie unterscheiden sich stark in ihrer Motilität, Koloniemorphologie und ihrem Nährstoffbedarf. Es handelt sich um ziemlich große Bakterien mit Abmessungen von 3 x 0,4 bis 9 x 2 µm. Obwohl sie in der frühen Wachstumsphase in der Regel grampositiv sind, können alte Kulturen gramvariabel oder sogar gramnegativ sein.6 In den meisten klinischen Labors besteht die dringendste Aufgabe darin, B. anthracis von anderen Bacillus-Arten zu unterscheiden. B. anthracis ist auf Schaf- oder Pferdeblutagar nicht hämolytisch und nicht beweglich, während die meisten anderen klinischen Isolate beweglich und β-hämolytisch sind. Es wurden Stämme von B. anthracis gemeldet, die leicht hämolytisch sind, und einige der seltener isolierten Nicht-anthracis-Stämme sind unbeweglich und nicht hämolytisch. Bei den letztgenannten Stämmen kann eine detaillierte biochemische Analyse und ein Toxintest erforderlich sein. Es ist vielleicht überraschend, aber dennoch ein Glücksfall, dass die kommerziellen Tests zur Unterscheidung von B. anthracis von seinen nahen Verwandten im Allgemeinen mit weithin erhältlichen kommerziellen Kits leicht durchgeführt werden können. Einige Arten wie B. sphaericus und Bacillus badius sind biochemisch nicht reaktionsfähig und mit kommerziellen biochemischen Kits schwer zu identifizieren. Die Identifizierung und Charakterisierung einzelner Stämme kann in Referenzlaboratorien mit verschiedenen Tests durchgeführt werden, darunter Geißelantigene, Phagentypisierung, Gas-Flüssig-Chromatographie und Massenspektroskopie.6