Abstract
Bacillus cereus kann bei immungeschwächten Patienten schwere, lebensbedrohliche systemische Infektionen verursachen. Die Fähigkeit des Mikroorganismus, Biofilme auf biomedizinischen Geräten zu bilden, kann für katheterbedingte Infektionen der Blutbahn verantwortlich sein. Andere Manifestationen einer schweren Erkrankung sind Meningitis, Endokarditis, Osteomyelitis sowie chirurgische und traumatische Wundinfektionen. Das häufigste Merkmal einer echten, durch Bacillus verursachten Bakteriämie ist das Vorhandensein eines intravaskulären Katheters. Wir berichten hier über einen Fall von katheterbedingter Bakteriämie, verursacht durch B. cereus bei einem Patienten mit Propionsäureanämie.
1. Einleitung
Bacillus cereus (B. cereus) ist ein aerobes gram-positives, sporenbildendes, stäbchenförmiges Bakterium, das in der Umwelt ubiquitär vorkommt. B. cereus gehört zur Gattung Bacillus, zusammen mit Bacillus anthracis, Bacillus thuringiensis, Bacillus mycoides, Bacillus pseudomycoides, Bacillus weihenstephanensis und Bacillus toyonensis. Die Mitglieder der Gruppe Bacillus cereus haben sehr ähnliche Eigenschaften, und das autonome Differenzierungssystem reicht nicht aus, um die Arten der Gattung zu bestimmen. Sie werden durch Unterschiede im Plasmidgehalt, der morphologischen Struktur und der Pathogenität identifiziert. Bacillus cereus ist der häufigste Humanpathogen der Gruppe.
Bacillus-Sporen sind im Boden, im Süßwasser und in der Krankenhausumgebung und sogar in der normalen Magen-Darm-Flora von Patienten, die längere Zeit im Krankenhaus liegen, reichlich vorhanden. Er wird häufig mit toxinvermittelter akuter Gastroenteritis durch Lebensmittel in Verbindung gebracht, die meist selbstlimitierend und gutartig ist. Bei Neugeborenen, immungeschwächten Patienten und intravenösem Drogenkonsum kann sie jedoch tödliche systemische Infektionen verursachen. Andere Manifestationen einer schweren Erkrankung sind Meningitis, Endokarditis, Osteomyelitis sowie chirurgische und traumatische Wundinfektionen, die jedoch selten sind und sich hauptsächlich auf Fallberichte beschränken. Bacillus cereus wird in der Regel als Verunreinigung betrachtet, wenn er aus klinischen Proben isoliert wird. Das häufigste Merkmal einer echten, durch Bacillus-Spezies verursachten Bakteriämie ist das Vorhandensein eines intravaskulären Katheters. Wir berichten hier über einen Fall von katheterbedingter Bakteriämie durch B. Cereus nach akuter Gastroenteritis bei einem Patienten mit Propionsäureanämie.
2. Fallbericht
Ein 16 Monate alter männlicher Patient mit der Diagnose Propionsäureanämie wurde wegen metabolischer Azidose und Hypoglykämie nach akuter Gastroenteritis ins Krankenhaus eingeliefert. Die Akutbehandlung des Patienten einschließlich hochkalorischer Ernährung und Korrektur der Azidose erfolgte über einen zentralen Venenkatheter, und sein Stoffwechselstatus verbesserte sich. Am dritten Tag, als er zur Fortsetzung der Behandlung und zur Einstellung der Ernährung im Krankenhaus blieb, entwickelte er Fieber, Tachypnoe, Tachykardie und Hypotonie und wurde mit der Diagnose eines septischen Schocks auf die Intensivstation gebracht. Wegen der trotz dreimaliger Gabe von isotonischer Kochsalzlösung anhaltenden tiefen Hypotonie wurde eine Noradrenalin-Infusion eingeleitet. Wegen kardialer Dekompensation wurde Dobutamin verabreicht und er wurde wegen Ateminsuffizienz intubiert. Die Laboruntersuchungen ergaben eine Gesamtleukozytenzahl von 3700/mm3, eine Neutrophilenzahl von 1800, eine Thrombozytenzahl von 33 000/mm3, ein C-reaktives Protein von 19,4 mg/dL, einen Blut-pH-Wert von 7,36, einen Basenüberschuss von -11,2 mmol/L, ein HCO3 von 14,3 mmol/L, einen pCO2 von 25,7 mmHg und ein Laktat von 4,2. Der Ammoniakgehalt im Serum betrug 71 mmol/l. Es wurde mit Vancomycin, Meropenem und Amikacin-Sulfat begonnen. Wegen verlängerter Gerinnungstests wurden Thrombozyten- und Frischplasmatransfusionen verabreicht. In Blutkulturen, die aus dem Katheter und aus einer peripheren Vene gewonnen wurden, wurde Bacillus cereus isoliert. Der Stamm war empfindlich gegenüber Meropenem und Amikacin. Der Zustand des Patienten besserte sich rasch unter Stoffwechselersatztherapie und Antibiotikagabe für 14 Tage. Er wurde unter ambulanter Kontrolle entlassen.
3. Diskussion
Bacillus cereus ist ein opportunistisches Mitglied der Bacillus cereus-Gruppe, das einige enge phänotypische und genetische Merkmale mit anderen Bacillus-Arten aufweist. Insbesondere drei von ihnen, Bacillus anthracis, Bacillus thuringiensis und Bacillus cereus, haben eine sehr ähnliche Chromosomenstruktur. Kürzlich eingeführte genetische Marker wie BA5345 können jedoch als chromosomale Marker bei der routinemäßigen Identifizierung von B. anthracis verwendet werden. Außerdem enthält B. anthracis zwei Plasmide, pXO1 und pXO2, die für die Einkapselung und die Toxinproduktion kodieren. Die Plasmide von B. anthracis bestimmen die Spezifität des Bakteriums. In ähnlicher Weise ist B. thuringiensis nicht von B. cereus zu unterscheiden, aber B. thuringiensis ist in erster Linie ein Insektenpathogen und wird durch kristalline Toxineinschlüsse während der Sporulation nachgewiesen.
Bacillus cereus ist ein saprophytisches, desinfektionsmittelresistentes Umweltbakterium, das bei immungeschwächten Patienten schwere lebensbedrohliche systemische Infektionen verursachen kann. Auch bei Patienten mit hämatologischen Malignomen und Frühgeborenen, die sich invasiven Eingriffen wie Zentralkatheterisierung und längerer mechanischer Beatmung unterziehen müssen, ist er eine immer häufiger auftretende Ursache für lebensbedrohliche Infektionen. Weitere Risikogruppen sind intravenöse Drogenkonsumenten, neurochirurgische Patienten mit intraventrikulären Shunts sowie Patienten mit penetrierenden Traumata, intrathekaler Chemotherapie und Anästhesie.
Die mögliche Quelle der Bakteriämie bei diesen Patienten ist in der Regel der zentrale Venenkatheter, da der Mikroorganismus einen Biofilm auf biomedizinischen Geräten bildet, der eine wichtige Rolle bei der Anhaftung an Katheter spielen kann. Bacillus-Spezies werden mit katheterbedingten Blutstrominfektionen in Verbindung gebracht, insbesondere bei Patienten mit hämatologischen Malignomen.
Unseres Wissens ist der von uns berichtete Fall der einzige Patient mit der Diagnose Propionsäureanämie, der eine Bacillus cereus-Bakteriämie entwickelt. Patienten mit Neutropenie, rezidivierenden Krankenhausaufenthalten und systemischen Kortikosteroiden haben einen ungünstigen Verlauf der Bakteriämie. Bei Patienten mit hämatologischen Malignomen, die eine Bacillus-cereus-Bakteriämie haben, liegt die Neutropenie bei bis zu 80 %, und die Behebung der Neutropenie verbessert die Prognose. Knochenmarksuppression und Neutropenie sind in Verbindung mit Propionsäureanämie berichtet worden, aber unser Fall war nicht neutropenisch.
Das Bakterium produziert mehrere Exotoxine, darunter Cereolysin, Lecithinase, Phospholipase und Proteasen, die für Gewebeschäden und das Fortschreiten der Infektion verantwortlich sind. Die Patienten können während der Bakteriämie schnell einen fulminanten septischen Schock und ein Koma entwickeln. Die Sterblichkeitsrate bei septischem Schock wird von Kato et al. mit 20 % angegeben.
Die Ursache für die Sterblichkeit kann die Resistenz von B. cereus gegen Penicilline und Cephalosporine infolge der Produktion von Beta-Laktamase sein. Die frühzeitige Verabreichung einer geeigneten Antibiotikabehandlung ist wichtig, um ein Fortschreiten der Krankheit und die Sterblichkeit zu verhindern. Vancomycin scheint die am besten geeignete Behandlung für B. cereus-Bakteriämie zu sein. Es wird jedoch berichtet, dass Carbapenem-Antibiotika ebenso wirksam sind wie die Glykopeptidgruppe.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Isolierung von Bacillus cereus in der Blutkultur eines Patienten mit chronischer Erkrankung und septischem Schock nicht routinemäßig als Verunreinigung betrachtet werden sollte, sondern als potenzieller Krankheitserreger in Betracht gezogen werden sollte. Eine frühzeitige Behandlung mit geeigneten Antibiotika sollte eingeleitet werden.
Konkurrierende Interessen
Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden Interessen haben.