Mycobacterium bovis

Mycobacterium bovis ist ein beim Rind vorkommendes Bakterium und ist Erreger der Tuberkulose der Rinder. Mycobacterium bovis kann auch auf den Menschen übertragen werden. Die Infektion des Menschens erfolgt vor allem durch nicht-pasteurisierte Milch, ist aber mittlerweile sehr selten.

Die Gattung Mycobacterium, im allgemeinen als Mykobakterien bezeichnet, ist die einzige innerhalb der Familie Mycobacteriaceae. In der angelsächsischen Literatur findet man die Art Mycobacterium bovis oft unter den Namen "Bovine tubercle bacillus". Weitere wichtige Arten sind Mycobacterium tuberculosis, Auslöser der Tuberkulose des Menschens und Mycobacterium leprae, Erreger der Lepra. Durch jahrelang wiederhohlte Kulturvierung von M. bovis wurde der Lebendimpfstoff BCG (Bacillus Calmette-Guérin) geschaffen, ein Impfstoff gegen die durch M. tuberculosis ausgelöste Tuberkulose des Menschens.

Das Genom wurde vollständig sequenziert (s.h. Liste sequenzierter Organismen).

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Merkmale

Mycobacterium bovis ist wie alle Arten der Mycobacteriaceae Gram-positiv. Die unbeweglichen Zellen sind stäbchenförmig und bilden keine Sporen. Das Bakterium ist säurefest, ein typisch Merkmal der Mykobakterien. Ein weiteres wichtiges Merkmal ist bei allen Mykobakterien der Aufbau der Zellwand (u.a. ein hoher Lipid-Gehalt und Gehalt an wachsartigen Substanzen, wie Mykolsäuren). Auf den speziellen Zellwandaufbau ist die Resistenz gegen verschiedene Antibiotika und die Säurefestigkeit zurück zu führen. Säurefeste Bakterien geben nach Einfärbung die Farbstoffe trotz einer Säurebehandlung nicht wieder ab. Eine erste Identikfikation kann durch die Ziehl-Neelsen-Färbung erfolgen. Nach einer Färbung werden die Bakterien mit Säure behandelt, nur die säurefesten Bakterien bleiben gefärbt. Säurefest sind allerdings auch andere Bakterien wie Arten von Nocardia, Rhodococcus und Corynebacterium.

Bei allen Mykobakterien ist der Stoffwechsel chemoorganotroph und benötigt Sauerstoff (Allerdings ist M. bovis noch eine kurze Zeit lang nach der Isolation mikroaerob).

Mycobacterium bovis ist obligat pathogen, es ist wie auch Mycobacterium tuberculosis nicht in der Lage sich außerhalb des Wirtes fortzupflanzen. Allerdings sind die Mykobakterien durch die besondere Zellwand sehr gut gegen äußere Einflüsse geschützt und können auch außerhalb des Wirtes eine Zeit lang überleben. Im Kot von Rindern sollen sie noch nach bis zu 13 Tage wachstumsfähig sein^[1].

Unterschiede zu anderen Mykobakterien

Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist eine gute und oft genutzte Methode um Mycobacterium bovis von anderen Mykobakterien zu unterscheiden. Des Weiteren haben die verschiedenen Arten morphologische (an den Kulturen sichtbare) und biochemiesche Unterschiede. Kulturen von Mycobacterium bovis zeigen ein glattes, feuchtglitzerndes Aussehen. Bei Zugabe von Glycerin ist das Wachstum geschwächt. Im Gegenteil dazu wird das Wachstum von M. tuberculosis durch Glycerin gefördert. Die Kulturen erscheinen eher krümelig und trocken. Mycobacterium tuberculosis zeigt Nitratreduktion und Bildung von Niacin, M. bovis nicht.

Direkt nach der Kultuvierung verhält sich Mycobacterium bovis mikroaerob, es wächst am besten in Umgebungen mit geringen Sauerstoffgehalt. Nach wiederhohlter Kulturvierung benötigen die Stämme für das Wachstum normalen (21 %) Sauerstoffgehalt und sind dann wie alle anderen Mykobakterien obligat aerob. Dies ist ein weitere Unterschied zu Mycobacterium tuberculosis welches sofot nach der Kulturvierung bei vollem Sauerstoffgehalt bestes Wachstum zeigt.

Tuberkulose der Rinder

Die Übertragung von Mycobacterium bovis erfolgt bei Rindern meist über den Luftweg (Tröpfcheninfektion). Die Bakterien können auch durch infiziertem Futter, Milch oder Wasser aufgenommen werden.

Mycobacterium bovis kann auf andere Tiere wie Katzen, Hunde, Schafe, Schweine und Ziegen übertragen werden. Die Rindertuberkulose kann auch in der Zoohaltung auftreten, M. bovis wurde z.B. von Leoparden, Seelöwen und Pavianen isoliert^[2].

In Deutschland wurden in den 50er Jahren Bekämpfungsmaßnahmen gegen die Rindertuberkulose durchgeführt, wodurch die Rinderkrankheit fast vollständig ausgerottet wurde. So waren im Jahr 1952 noch 38,5% der untersuchten Rinder infiziert, im Jahr 1967 nur noch 0,09%^[1]. Nach der Ausrottung der Rindertuberkulose in den Industrieländern stellt das Rind selbst nicht mehr die Hauptinfektionsquelle dar. Vielmehr ist nun eine Ansteckung des Rindes durch Haustiere (z.B. Katzen) oder auch durch Wildtiere die Hauptgefahr für den Ausbruch der Rindertuberkulose. Auch der an offener Tuberkulose erkrankter Mensch ist eine nicht unwichtige Infektionsquelle für Rinder^[1].

Andere für die Tierhaltung wichtige Mykobakterien

In der Landwirtschaft bzw. Tierhaltung hat Mycobacterium bovis die größte wirtschaftliche Bedeutung unter den Tuberkulose-Eregern. Weitere für die Landwirtschaft wichtige Arten sind Mycobacterium avium, M. paratuberculosis (bzw. Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis) und auch M. tuberculosis. Mycobacterium avium kann die Geflügeltuberkulose bei Puten, Hühner, Tauben und anderen Vögeln auslösen, selten tritt das Bakterium auch bei Schweinen, Pferden und Rindern auf. Auch M. tuberculosis kann bei Hunden, Katzen, Schweinen und Rindern Tuberkulose auslösen. M. paratuberculosis, jetzt als Unterart von Mycobacterium avium geführt, ist der Erreger der Paratuberkulose (Johnsche Krankheit) der Rinder. Für den Menschen ist M. paratuberculosis ungefährlich. Während M. avium und M. intracellulare auch pathogen für den Menschen sein können und z.B. Lungenkrankheiten verursachen. Mycobacterium avium und Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis bilden mit M. intracellulare den "Mycobacterium avium complex" (MAC).

Viele der um die 100 beschriebenen Arten sind für Menschen apathogen oder nur sehr selten krankheitserregend. Andere sind fakultativ pathogen, sie sind nur unter bestimmten Umständen, z.B. bei geschwächten Immunsystem, für den Menschen gefährlich. Viele Arten kommen in Böden vor und sind saprophytisch. Zu den nur sehr selten krankheitserregenden Mykobakterien zählen z.B. Mycobacterium triviale, M. gordonae und M. nonchromogenicum.

Bedeutung für den Menschen

Die Rindertuberkulose, im englischen als "bovine TB" bezeichnet, ist auch auf dem Menschen übertragbar und zählt somit zu den Zoonosen. Die Infektion erfolgt (wie beim Rind) über die Atemwege oder durch Nahrungsaufnahme, oft durch nicht pasteurisierte Milch. Bei letzterem wird die Darmtuberkulose ausgelöst. Die Rindertuberkulose ist auch von den Menschen wieder auf Rinder zurück übertragbar.

Durch die Einführung der Pasteurisierung ging die Anzahl der Übertragungen auf dem Menschen stark zurück. Die durch Mycobacterium bovis ausgelöste Tuberkulose spielt in den Industrieländern kaum noch eine Rolle, in den Dritte Welt Ländern (Entwicklungsländer) ist sie allerdings noch von Bedeutung.

Die Veränderungen der betroffenen Organe durch die Tuberkulose von Mycobacterium bovis sind nicht von denenen durch die von M. tuberculosis ausgelösten unterscheidbar.

Systematik

Innerhalb der Gattung Mycobacterium wird Mycobacterium bovis und auch M. bovis BCG dem "Mycobacterium tuberculosis complex" zugerechnet. Hierzu zählen traditionell weiterhin die Arten Mycobacterium tuberculosis, M. africanum und M. microti. In den letzten Jahren wurden weiterhin die Arten Mycobacterium canettii, M. caprae und M. pinnipedii zu dieser Gruppe gestellt^[3]. Alle anderen, außer M. leprae, werden den sogenannten "mycobacteria other than tuberculosis" (MOTT) zugerechnet^[4]. Weitere gängige Bezeichnungen sind Nontuberculous mycobacteria (NTM) und "atypische Mykobakterien".

Weiterhin wird die Gattung durch die Wachstumsgeschwindigkeit aufgeteilt: Langsam (1 - 4 Stunden Generationszeit) und schnell 6-24 Stunden) wachsende Mykobakterien. Zu den langsamwachsenden (slow growers) zählt u.a. der gesamte "Mycobacterium tuberculosis complex" und der "M. avium complex". Ein weiteres Beispiel der langsamwachsenden ist Mycobacterium ulcerans, der Auslöser der Hautinfektion Buruli-Ulkus ("Buruli ulcer" oder “Bairnsdale ulcer" im englischen). Zu den schnellwachsenden (rapid growers) gehören z.B. Mycobacterium abscessus und M. farcinogenes.

Die zwei Unterarten Mycobacterium bovis subsp. bovis und Mycobacterium bovis subsp. caprae werden nicht mehr geführt^[5]. Die letztere wird nun zu der Art Mycobacterium caprae gestellt gestellt.

Quellen

1. ↑ ^{a b c} Michael Rolle, Anton Mayr (Hrsg.): Medizinische Mikrobiologie, Infektions- und Seuchenlehre. 7. Auflage. Enke Verlag, Stuttgart 1993, ISBN 3-432-84686-X
2. ↑ M.F Thorel, C. Karoui, A. Varnerot, C. Fleury und V. Vincent: Isolation of Mycobacterium bovis from baboons, leopards and a sea-lion. In: Veterinary research, Bd. 29, Nummer 2, März-April, 1998: S. 207-12. PMID 9601152
3. ↑ Mario C. Raviglione (Hrsg.): Reichman and Hershfield's tuberculosis: A comprehensive, international approach, Part B, Informa Healthcare, New York [u.a.] 2006, ISBN 0-8493-9271-3
4. ↑ Samuel Baron: Medical Microbiology. 4. Auflage. The University of Texas Medical Branch at Galveston, 1996, ISBN 0-96-311721-1 NCBI
5. ↑ Systematik: J.P. Euzéby: List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature - Genus Mycobacterium

Literatur

• Martin Dworkin, Stanley Falkow, Eugene Rosenberg, Karl-Heinz Schleifer, Erko Stackebrandt (Hrsg.): The Prokaryotes, A Handbook of the Biology of Bacteria. 7 Bände, 3. Auflage, Springer-Verlag, New York u. a. O., 2006, ISBN 0-387-30740-0. Band 3: Archaea. Bacteria: Firmicutes, actinomycetes. ISBN 0-387-25493-5
• John G. Holt (Hrsg.): Bergey’s manual of systematic bacteriology. Band 2, 1986, ISBN 0-683-07893-3
• Werner Köhler (Hrsg.) Medizinische Mikrobiologie, 8. Aufl., München / Jena 2001 ISBN 978-3-437-41640-8
• Michael Rolle, Anton Mayr (Hrsg.): Medizinische Mikrobiologie, Infektions- und Seuchenlehre. 7. Auflage. Enke Verlag, Stuttgart 1993, ISBN 3-432-84686-X

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