Etiologie und Epidemiologie: Der Erreger ist weltweit verbreitet, meist in Form von Sporen. Der Boden ist die Hauptinfektionsquelle für Pflanzenfresser. B. anthracis sporuliert mit größerer Häufigkeit in niedrig gelegenen, sumpfigen Gebieten mit kalzium- und nitratreichen Böden und einem pH-Wert von 5,0-8,0. Ausbrüche werden am häufigsten mit neutralen oder alkalischen, kalkhaltigen Böden in Verbindung gebracht, die dem Organismus als „Inkubator“ dienen. Die Sporen kehren offenbar in die vegetative Form zurück und vermehren sich in den Gebieten, in denen die Umweltbedingungen (Boden, Feuchtigkeit, Temperatur und Ernährung) optimal sind, bis zu einem infektiösen Niveau.

Rinder, Pferde, Maultiere, Schafe und Ziegen infizieren sich leicht, wenn sie in diesen Gebieten weiden, vor allem in Jahreszeiten, in denen die minimale Tagestemperatur über 16°C liegt. Epidemien neigen dazu, nach klimatischen oder ökologischen Veränderungen wie starken Regenfällen, Überschwemmungen oder Dürre aufzutreten; daher kann sie unregelmäßig auftreten, oft mit vielen Jahren Abstand.

Die Infektion kann durch kontaminierte Erde, Wasser, Knochenmehl, Ölkuchen, Tankabfälle, Innereien, Aas und Wildtiere erfolgen. Zu den US-Bundesstaaten, in denen Milzbrand auftritt, gehören South Dakota, Nebraska, Arkansas, Texas, Mississippi, Louisiana und Kalifornien; Ausbrüche und sporadische Fälle sind jedoch auch an anderen Orten in den Vereinigten Staaten aufgetreten. In einigen Regionen der Flusstäler des Mississippi und des Missouri werden die Sporen bei Überschwemmungen verbreitet.

In Südafrika können Schmeißfliegen, die nicht beißen, die Vegetation kontaminieren, indem sie nach dem Fressen eines mit B. anthracis infizierten Kadavers Erbrochenes absetzen. Man geht davon aus, dass diese Kontamination eine wichtige Infektionsquelle für grasende Tiere wie den Kudu darstellt. Schweine, Hunde, Katzen und Wildtiere können sich durch den Verzehr von kontaminiertem Fleisch infizieren.

Morphologie: B. anthracis ist ein grampositives, unbewegliches, rechteckiges, aerobes, stäbchenförmiges Bakterium mit quadratischen Enden und einer Größe von etwa 1µ x 3-5µ. Kettenbildung ist üblich. Nach dem Austritt aus einem infizierten Tier oder wenn Bazillen aus einem offenen Kadaver freiem Sauerstoff ausgesetzt werden, bilden sich Sporen, die gegen extreme Temperaturen, chemische Desinfektionsmittel und Austrocknung resistent sind. Aus diesem Grund sollte der Kadaver eines an Anthrax verendeten Tieres nicht seziert werden.

Pathogenese: Bei Tieren erfolgt die Infektion am häufigsten durch Verschlucken. Eine Infektion kann auch über Wunden, kleinere Kratzer und Hautabschürfungen sowie durch Einatmen erfolgen. Milzbrand wird nicht horizontal übertragen (von Tier zu Tier oder von Mensch zu Mensch).

Die Toxine und die Kapsel sind die wichtigsten Virulenzfaktoren des Milzbrandbazillus. Virulente Stämme beherbergen zwei große Plasmide: pX02 codiert für die Kapsel und pX01 für das Exotoxin. Das Anthrax-Toxin ist komplex und besteht aus drei Proteinkomponenten: I, II und III. Komponente I ist der Ödemfaktor (EF), Komponente II ist der Schutzfaktor (PA) und Komponente III ist der Letalfaktor (LF). Jede Komponente ist ein thermolabiles Protein. EF und LF dringen in die Zielzellen ein, indem sie mit PA, das eine Translokationsfunktion für die Membran hat, konkurrieren. Diese drei Komponenten wirken synergistisch, um die bei Milzbrand auftretenden toxischen Wirkungen zu erzeugen. Die Komponenten I und II verursachen Ödeme mit geringer Sterblichkeit, aber wenn die Komponente III hinzukommt, ist die Sterblichkeit am höchsten. Nur eingekapselte, toxigene Stämme sind virulent.

Mikroorganismen in infiziertem Gewebe, das der Luft ausgesetzt ist, sporulieren nach einigen Stunden. Nachdem die Sporen in die Haut oder Schleimhaut eingedrungen sind, keimen sie an der Eintrittsstelle aus. Die vegetativen Zellen vermehren sich und bilden ein Ödem, innerhalb von 12-36 Stunden eine Papel, ein Bläschen, dann eine Pustel und schließlich ein nekrotisches Geschwür. Von dieser Läsion aus kommt es zur Ausbreitung in die Lymphknoten und schließlich in die Blutbahn, was zu einer Septikämie führt. Der Tod wird auf das durch das Toxin verursachte Atemversagen und die Anoxie zurückgeführt. Im Endstadium wird eine große Anzahl von Bazillen aus den Körperöffnungen ausgeschieden.

Klinische Befunde: B. anthracis ist ein obligater Erreger, dessen Inkubationszeit 3-7 Tage beträgt (von 1-14 Tagen).

Bei Pflanzenfressern reicht der klinische Verlauf von perakut bis chronisch. Die perakute Form ist durch einen plötzlichen Ausbruch und einen rasch tödlichen Verlauf gekennzeichnet. Taumeln, Atemnot, Zittern, Kollaps und einige krampfartige Bewegungen können bei Rindern, Schafen oder Ziegen ohne vorherige Anzeichen einer Erkrankung auftreten.

Bei der akuten Form kommt es zu einem abrupten Anstieg der Körpertemperatur und einer Phase der Erregung, gefolgt von Depression, Stupor, Atem- oder Herznot, Taumeln, Krämpfen und Tod. Die Körpertemperatur kann auf 41,5 °C (107 °F) ansteigen, die Tiere können abtreiben und das Wiederkäuen wird eingestellt. Blutige Ausscheidungen aus natürlichen Körperöffnungen können auftreten.

Chronische Infektionen sind durch lokalisierte, subkutane, ödematöse Schwellungen gekennzeichnet, am häufigsten im Bereich des ventralen Halses, der Schultern und des Thorax.

Bei Pferden verläuft die Krankheit akut. Zu den klinischen Symptomen gehören Fieber, Schüttelfrost, schwere Koliken, Anorexie, Depression, Schwäche, blutiger Durchfall und Schwellungen im Bereich des Halses, des Brustbeins, des Unterbauches und der äußeren Genitalien. Der Tod tritt in der Regel innerhalb von 2-3 Tagen nach Ausbruch ein.

Bei Schweinen verläuft die Krankheit in der Regel subakut und kann zu einer Pharyngitis mit ausgedehnten Schwellungen und Blutungen im Mund- und Rachenraum führen; es kann jedoch auch eine akute Form auftreten. Eine intestinale Form mit Gastroenteritis tritt ebenfalls auf, mit unspezifischen klinischen Merkmalen wie Anorexie, Erbrechen, Durchfall oder Verstopfung. Eine chronische Infektion mit Lokalisierung in den Tonsillen und Lymphknoten der Halsregion ist häufig.

Bei Hunden und Katzen ist die Krankheit selten und kann den klinischen Symptomen bei Schweinen ähneln.

Beim Menschen treten in mehr als 90 % der Fälle lokalisierte Hautläsionen auf, die als „maligner Karbunkel“ oder „Pustel“ bezeichnet werden. Diese sind das Ergebnis des Kontakts von verletzter Haut mit infiziertem Blut oder Gewebe. Bei dieser Form der Infektion sind meist Gesicht, Hals, Hände oder Arme betroffen. Menschen können sich auch durch das Einatmen von Sporen beim Umgang mit kontaminierter Wolle oder Haaren eine äußerst tödliche hämorrhagische Mediastinitis („Woolsorter’s Disease“) zuziehen. Nach der Keimung der Sporen kommt es zu Lungennekrosen, Bakteriämie und Meningitis. Der Verzehr von unzureichend gegartem, mit B. anthracis kontaminiertem Fleisch kann zu Magen-Darm-Milzbrand führen. Eine mechanische Übertragung durch blutsaugende Insekten wurde ebenfalls berichtet, ist aber von geringer Bedeutung.

Läsionen: Die Totenstarre ist häufig nicht vorhanden oder unvollständig, und aus den Körperöffnungen kann dickes, dunkles Blut sickern, das nicht gerinnt. Wird der Kadaver versehentlich geöffnet, sind oft septische Läsionen zu beobachten. Blutungen treten häufig entlang der Schleimhäute des Magen-Darm-Trakts und an den Serosalflächen von Thorax, Abdomen, Herzbeutel und Endokard auf. Die Milz ist typischerweise vergrößert, rot-schwarz und weich. Leber, Nieren und Lymphknoten sind in der Regel verstopft und vergrößert.

Diagnose: Direkte Untersuchung: Gewebe- oder Blutausstriche, die aseptisch aus einem oberflächlichen Gefäß entnommen und mit der Gram-Methode gefärbt werden. Die polychrome Methylenblaufärbung (M‘ Fadyean-Färbung) ist ein weiteres nützliches Schnelldiagnoseverfahren (bei dieser Färbung erscheinen die Stäbchen blau, umgeben von rosa Kapselmaterial). Es ist jedoch zu bedenken, dass Clostridien kurz nach dem Tod im Blut gefunden werden. Sie haben keine quadratischen Enden, keine Kapsel und wachsen nicht aerob.

Isolierung und Kultivierung: auf Blutagarplatten und Bebrütung bei 37°C. Kolonien erscheinen innerhalb von 24 Stunden. Wenn virulente Stämme in Medien gezüchtet werden, die Serum oder Bikarbonat oder beides enthalten, bilden sie Kapseln und die Kolonien erscheinen innerhalb von 24 Stunden. Sie sehen flach und grau aus, sind in der Regel nicht hämolytisch und glatt bis mukoid. Einige werden als „Medusen-Kopf“- oder „Richter-Perücken“-Kolonien bezeichnet, da der Rand der Kolonie einer verworrenen Masse von lockigem Haar ähnelt. In Abwesenheit von Serum oder Bikarbonat produzieren die Bakterien keine Kapseln und die Kolonien sind rau.

Andere Methoden zur Identifizierung: Suche nach perlenschnurartiger Morphologie (Wachstum in Anwesenheit von Penicillin erzeugt Ketten von Bakterien, die einer starken Perlenkette ähneln) und Verwendung von Bakteriophagen (ein Gammaphage, der einer diffus inokulierten Platte zugefügt wird, wird voraussichtlich nur eine Lyse von B. anthracis.

Tierversuche: zur Bestätigung der Diagnose (B. anthracis ist für Meerschweinchen und Mäuse viel pathogener als B. cereus und andere Bacillus-Arten und führt innerhalb von 24 Stunden zum Tod. Große eingekapselte Stäbchen werden in Ausstrichen von Milz und Blut infizierter Tiere nachgewiesen).

Immunität: Tiere, die sich von der Infektion erholen, sind dauerhaft gegen den Bazillus immun. Es wird angenommen, dass die schützende Immunität weitgehend antitoxisch ist, und ELISA für PA, LF und EF werden zur Bestätigung einer Milzbrandinfektion und zur Überwachung der Antikörperreaktionen verwendet.

Behandlung: Kranke Tiere sollten abgesondert und behandelt werden; alle gesunden Tiere sollten geimpft werden. Der Organismus ist gegen viele Antibiotika empfindlich.

Immunisierung: Die Vorbeugung der Krankheit erfolgt durch jährliche Impfung aller Weidetiere im Endemiegebiet und durch Kontrollmaßnahmen bei Ausbrüchen. Der Impfstoff von Sterne ist für Pferde, Rinder, Schafe und Schweine zugelassen. Er wird fast überall für die Immunisierung von Nutztieren verwendet. Die Impfung sollte 2-4 Wochen vor der Saison erfolgen, wenn Ausbrüche zu erwarten sind. Die Tiere sollten nicht innerhalb von 2 Monaten vor der erwarteten Schlachtung geimpft werden. Da es sich um einen Lebendimpfstoff handelt, sollten innerhalb einer Woche nach der Impfung keine Antibiotika verabreicht werden.

Ein Impfstoff, der aus einem Schutzantigen aus dem Kulturfiltrat eines avirulenten, nicht verkapselten Stammes besteht, wurde zum Schutz des US-Militärpersonals und anderer infektionsgefährdeter Personen verwendet. Es werden mehrere Dosen verabreicht und eine jährliche Auffrischung ist erforderlich.

Zusätzlich zur Therapie und Immunisierung umfasst die Kontrolle der Krankheit zur Verhinderung ihrer Ausbreitung 1) die Benachrichtigung der zuständigen Behörden, 2) die strikte Durchsetzung der Quarantäne, 3) die unverzügliche Beseitigung von toten Tieren, Mist, Einstreu und anderem kontaminierten Material durch Einäscherung oder tiefes Vergraben, 4) die Isolierung kranker Tiere und die Entfernung gesunder Tiere aus dem kontaminierten Gebiet, 5) die Desinfektion von Ställen und Ausrüstung und 6) eine verbesserte Hygiene

Bakterielle und Sporenresistenz: B. anthracis kann in getrockneten Kulturen mindestens 2-3 Jahrzehnte überleben. Der Mikroorganismus bleibt im Boden viele Jahre lang lebensfähig. Gefriertemperaturen haben, wenn überhaupt, nur geringe Auswirkungen auf den Bazillus. Die Sporen werden jedoch durch 30-minütiges Kochen und 3-stündige trockene Hitzeeinwirkung bei 60°C (140°F) zerstört. Die meisten chemischen Desinfektionsmittel müssen in hohen Konzentrationen über einen langen Zeitraum angewendet werden. Für die Beseitigung der Kadaver von Tieren, die an der Krankheit gestorben sind, wird eine Einäscherung oder ein tiefes Vergraben (mindestens 1,8 m) in Kalk (Kalziumoxid) empfohlen.

Bedeutung für die öffentliche Gesundheit: Milzbrand tritt am häufigsten bei Landwirten, Viehzüchtern, Metzgern, Tierärzten sowie bei Arbeitern in Wollfabriken, Gerbereien und Schlachthöfen auf. Infektionen beim Menschen entstehen meist durch das Eindringen von Sporen in verletzte Haut, was in mehr als 90 % der Fälle zu Hautmilzbrand führt. Lungenmilzbrand, der durch Einatmen der Sporen entsteht, ist fast immer tödlich. Wird Milzbrand beim Menschen nicht richtig diagnostiziert und angemessen behandelt, kann dies zum Tod führen.

von Inna Magner, ECFVG-Studentin

bearbeitet von Dr. Ingeborg Langohr, ADDL-Diplomandin

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