Infektionskrankheiten durch Bakterien und Viren

Infektionskrankheiten durch Bakterien und Viren

 

Krankheiten haben viele verschiedene Ursachen. Zu den wichtigsten Krankheitserregern des Menschen, deren Eindringen in den Körper das Immunsystem aktiviert, gehören die Bakterien und die Viren.

 

 Bakterien

 

Bakterien sind die kleinsten Lebewesen mit einer Größe zwischen 0,2 und 5 Mikrometern. Sie besitzen keinen echten Zellkern, sondern lediglich Kernäquivalente, in denen sich ihre Erbsubstanz befindet. Sie vermehren sich in der Regel asexuell durch Zellteilung; sexuelle Prozesse kommen jedoch bei einigen Bakterien vor. Manche Bakterien können Endosporen bilden.

 

Die Gruppe der Bakterien umfasst etwa 12 000 verschiedene Arten. Bakterien kommen in kugeligen, stäbchenförmigen und schraubig gekrümmten Formen vor. Unter Zuhilfenahme von Geißeln sind manche von ihnen beweglich. Sie gehören zur normalen und notwendigen lebenden Umwelt und sind überall zu finden. Beim gesunden Menschen bilden sie die Darmflora und besiedeln praktisch alle Körperoberflächen. Viele sind also keine Krankheitserreger oder können nur unter bestimmten Voraussetzungen gesundheitsschädlich oder gefährlich werden. Für die Aufrechterhaltung ihrer Lebensfunktionen sind sie auf Feuchtigkeit und organische Substanzen angewiesen.

 

Zu oftmals harmlos verlaufenden bakteriellen Infekten ohne einen echten Krankheitswert zählen kleine eitrige Prozesse, beispielsweise nach minimalen Verletzungen, während Furunkulose oder Akne, die unter Narbenbildung abheilen, echte und zum Teil ernste bakterielle Krankheiten der Haut sind. Schwere Erkrankungen des menschlichen Organismus, die durch Bakterien verursacht und übertragen werden, sind beispielsweise Tuberkulose, Cholera, Tetanus (Wundstarrkrampf), Pest und Diphtherie.

 

 Viren

 

Das Virus (nicht: der Virus!) ist kein lebender Organismus, sondern ein winziges, nicht zelluläres Partikel, das jedoch über eine organisierte Struktur verfügt. Seine Größe liegt zwischen 20 und 250 Nanometern (millionstel Millimeter) und ist erst im Elektronenmikroskop sichtbar. Damit entsprechen etwa die Größenordnungen der kleinsten Bakterien jenen der größten Viren. Der Größenunterschied der kleinsten Viren und der größten Bakterien ist größer als jener zwischen dem kleinsten Säugetier, der Etruskischen Zwergspitzmaus, und einem Afrikanischen Elefanten.

 

Viren bestehen aus einem oder mehreren Nukleinsäuremolekülen, die von einer Proteinhülle umgeben sind; eine Proteinkapsel umschließt die Erbsubstanz. Beide Anteile sind »artspezifisch«. Viren leben nicht: Sie verfügen über keinerlei Stoffwechsel, ernähren sich also nicht und wachsen auch nicht. Zudem können sie sich nicht selbst fortpflanzen oder vermehren. Gleichwohl unterliegen sie, wie lebende Organismen auch, der Evolution, das heißt, ihr Erbmaterial ist im Laufe der Zeit ungerichteten Veränderungen unterworfen, die ihrer Funktionalität entsprechend gerichtet ausgelesen werden.

 

Da zur Fortpflanzung und Vermehrung Energie benötigt wird und Viren über keinen eigenen Stoffwechsel verfügen, können sie diese Energie nicht selbst bereitstellen. Auch können sie die hierfür nötigen Bausubstanzen nicht selbst synthetisieren. Deshalb können sie sich nicht selbstständig vermehren, sondern sind dazu auf die Hilfe eines Wirtsorganismus angewiesen. Die Wirtszellen gehen bei dieser ihnen aufgezwungenen Hilfeleistung meist zugrunde. Hierin besteht der Krankheitswert vieler Viren als Erreger. Sie verursachen beispielsweise Grippe, spinale Kinderlähmung, Masern oder auch die Immunschwäche Aids.

 

 Aids

 

Die vom HI-Virus ausgelöste Immunschwächekrankheit Aids, ist das erste Mal Anfang der 1980er-Jahre aufgetreten. Inzwischen rechnen Mediziner für das Jahr 2000 mit weltweit 40 bis 110 Millionen HIV-Infizierten. Das würde durchschnittlich einer Neuinfektion alle 15 Sekunden entsprechen. Das HIV ist weltweit das bestuntersuchte Virus überhaupt. Es gibt viele verschiedene Stämme, die unterschiedlich gefährlich sind. Seine Größe beträgt ein zehntausendstel Millimeter. Das HIV gehört zur Gruppe der Retroviren, das heißt, seine Erbsubstanz besteht nicht aus dem üblichen Erbmaterial DNA, sondern aus RNA, die nach dem Eindringen des Virus in eine Wirtszelle zunächst in DNA »umgeschrieben« werden muss. Das Enzym hierfür, die »reverse Transkriptase«, bringt das Virus mit.

 

Das Virus ist so gefährlich, weil es bevorzugt Zellen des Immunsystems befällt, die T-Helferzellen: Der Verbrecher besetzt gewissermaßen eine der Polizeistationen. Wenn eine Immunantwort ausgelöst wird, die durch die im Blut zirkulierenden Antikörper festgestellt werden kann, hat sich die Erkrankung im Körper bereits festgesetzt. Sind im Körper solche Antikörper vorhanden, ist dieser Mensch HIV-positiv.

 

Die ersten klinischen Anzeichen der Immunantwort gleichen einer Grippe. Bei einer solchen Antwort auf die Infektion werden jedoch einige Viren übersehen, die sich dann im Körper langsam weitervermehren und oft erst nach bis zu zehn Jahren massive Symptome auslösen können. Bei seiner Vermehrung tötet das Virus die T-Helferzellen ab, wobei deren Zahl auf ein Zehntel ihres Ausgangswertes sinken kann. Darüber hinaus bringt das HIV andere Immunzellen dazu, die T-Helferzellen anzugreifen und deren programmierten Zelltod (Apoptose) auszulösen. Von dieser Zerstörung sind insbesondere die Lymphknoten als wichtige Zentren der Abwehrreaktionen betroffen. Der Patient stirbt letztlich nicht an der HIV-Infektion selbst, sondern an Begleitinfektionen, da der Körper nicht mehr über wirksame Abwehrmechanismen verfügt.

 

Die erfolgreiche Vermehrung des Virus liegt auch an der ungenauen Arbeit des Enzyms, welches die RNA in die DNA »umschreibt«. Gelegentliche Mutationen sind die Folge, aus denen mit der Zeit neue Virusvarianten mit jeweils veränderten Oberflächenstrukturen entstehen, die die Immunzellen immer wieder in die Irre führen. Eine wirksame Therapie gegen Aids gibt es zurzeit noch nicht. Bislang sind nur lebensverlängernde Medikamente wie Azidothymidin oder die Protease-Hemmer auf dem Markt. Auch eine Impfung ist derzeit trotz intensiver Forschung noch nicht in Sicht.

 

 Antibiotika

 

Antibiotika eignen sich als Arzneimittel gegen bakterielle Infektionen, da sie in den Stoffwechsel von Bakterienzellen eingreifen, aber menschliche Zellen nicht beeinträchtigen. Die Substanzen wirken auf das Erbmaterial der Bakterienzellen ein, indem sie es schädigen oder seine Weitergabe blockieren (zum Beispiel Tetracycline), während andere bei den Bakterien den Aufbau der Zellwände hemmen (zum Beispiel Penicillin) oder die Zellmembranen verändern (zum Beispiel Streptomycin). In jedem Fall können die Bakterien sich nicht mehr vermehren oder hören auf zu wachsen und sterben schließlich ab.

 

Doch es drohen Gefahren, wenn diese medizinischen Wunderwaffen allzu unkritisch eingesetzt werden. Siebzig Jahre nach Entdeckung des Penicillins ist es in manchen Anwendungsfällen nahezu wirkungslos geworden. Bekämpft man schon kleinste Infekte regelmäßig mit Antibiotika, züchtet man unerwünschte Resistenzen innerhalb der Bakterienstämme, da es immer einige Bakterien gibt, die gegen das verabreichte Antibiotikum widerstandsfähig sind. Diesen verschafft man so einen Wachstumsvorteil gegenüber den beeinflussbaren Stämmen. Bei einer erneuten Infektion wird dann das Antibiotikum nicht mehr wirksam sein.

 

Derselbe Effekt kann sich einstellen, wenn man ein verordnetes Antibiotikum zu früh nach dem Verschwinden der Symptome absetzt. Der resistentere Teil der zu bekämpfenden Bakterien überlebt die Behandlung. Eine zu geringe Dosierung hat die gleiche, unter Umständen verheerende Wirkung. Die erworbene Unempfindlichkeit gegenüber dem Medikament besteht in einer Veränderung des Erbgutes der Erreger. Sie wird oftmals an die nachfolgenden Generationen von Bakterien weitergegeben. Bakterien »lernen« nicht nur, medizinische Waffen zu entschärfen, sie geben diese Fähigkeit weiter und tauschen Resistenzen sogar über Artgrenzen hinweg aus. Manche Stämme, beispielsweise von Tuberkuloseerregern, haben regelrechte Multiresistenzen erworben, für die es teilweise kein wirksames Medikament gibt.

 

Ein Einsatz von Antibiotika funktioniert nicht gegen Viren, denn Viren kann man nicht abtöten, weil sie ja nicht leben. Daher steht die medikamentöse Behandlung viraler Erkrankungen, trotz der intensiven Forschungen zur Bekämpfung der Viruskrankheit Aids, immer noch am Anfang. Zurzeit gibt es kein einziges Medikament zur Routinebehandlung einer viralen Krankheit. Die einzige Möglichkeit der Behandlung oder der Vorsorge gegen krankheitserregende Viren ist die Aktivierung des Immunsystems durch Impfungen.

 

 Schutzimpfungen

 

Übersteht ein Mensch eine Infektionskrankheit, ist er für eine gewisse Zeit und manchmal lebenslang gegen diese Krankheit immun. Die während der Krankheit erworbenen Gedächtniszellen schützen ihn gegen einen erneuten Ausbruch der Erkrankung. Auf dieser Tatsache beruht das Impfprinzip.

 

Für die erste Schutzimpfung gegen Pocken im Jahr 1796 nutzte Edward Jenner die Erreger der Kuhpocken, eine den menschlichen Pocken verwandte Krankheit, die beim Menschen nur um die Infektionsstelle milde, pockenartige Symptome auslöst. Das Immunsystem kann aber zwischen beiden Viren, die auch im elektronenmikroskopischen Bild völlig gleich aussehen, nicht unterscheiden und erzeugt somit eine Immunität gegen beide Viren, die Kreuzresistenz.

 

Es gibt eine aktive und eine passive Form der Immunisierung. Bei der aktiven Immunisierung regt man den Körper zur Bildung von Antikörpern an, indem man ihm das Antigen in abgeschwächter beziehungsweise in harmloser Form präsentiert, wie es Jenner mit den Erregern der Kuhpocken tat. Es löst zwar keine Krankheit aus, wird aber als fremd erkannt und führt zu einer Immunreaktion. Trifft der Körper nun auf den echten Krankheitserreger, ist er bereits vorbereitet und kann viel wirkungsvoller reagieren und den Erreger unschädlich machen. Da Gedächtniszellen sehr langlebig sind, wirkt eine aktive Schutzimpfung mehrere Jahre.

 

Bei der passiven Immunisierung lässt man die Antikörper von einem anderen Lebewesen produzieren, in der Regel durch eine für das Tier harmlose Infektion, und impft dem Menschen so gewonnenes Tierserum mit den darin enthaltenen Antikörpern. Durch diese fertigen Antikörper wird der Organismus im Kampf gegen die Infektion unterstützt. Diese Art der Impfung wirkt nur relativ kurze Zeit und wird meistens nach einer möglicherweise erfolgten Infektion oder auch zur Behandlung nach dem Ausbruch einer Erkrankung eingesetzt. Ist jemand bei einem Spaziergang von einem tollwütigen Fuchs gebissen worden, kann man ihn mit einer passiven Impfung in den ersten Tagen nach dem Biss vor dem Ausbruch dieser sonst immer tödlich verlaufenden Krankheit sicher bewahren.

 

Bei einer Wiederholungsimpfung kann es jedoch zu schweren Abwehrreaktionen kommen, wenn gegen Komponenten des Immunserums des Spendertieres Antikörper gebildet wurden. Das menschliche Immunsystem erkennt nicht nur die zur Anwendung gegen eine Krankheit verabreichten Moleküle, sondern auch die Serumproteine des Tieres als fremd. Daher muss in diesem Fall das Serum einer anderen Tierart verwendet werden.

 

 Epidemien und Seuchen gestern und heute

 

Mit der Einführung der Pockenimpfung glaubte man, ein wirksames Mittel in der Hand zu haben, um die Menschen ein für alle Mal von Infektionskrankheiten zu befreien. Bei den Pocken war dieser Optimismus gerechtfertigt, wenn es auch fast 200 Jahre dauerte, bis sie restlos ausgerottet waren. 1977 wurde in Somalia der letzte Pockenfall registriert. Doch schon wenige Jahre später wurde der Glaube an einen Sieg über die Infektionskrankheiten und damit über weltweite Seuchen durch das Auftreten der Immunschwächekrankheit Aids nachhaltig erschüttert.

 

Die Infektionskrankheiten übertragenden Viren oder Mikroorganismen sind mit der Entwicklungsgeschichte des Menschen eng verbunden, und stets wurde jede besiegte Krankheit durch eine neue oder eine wiederkehrende ersetzt. Mit der vor etwa 10 000 Jahren einsetzenden Agrarrevolution entstanden die Infektionskrankheiten, wie wir sie heute kennen. Der Anbau von Pflanzen war verbunden mit einer Bevölkerungszunahme, die die Erschließung neuer Nahrungsquellen notwendig machte. Man begann, die erschöpften Böden mit tierischen und menschlichen Fäkalien zu düngen und schuf sowohl hierdurch als auch durch engere Formen der Siedlungsweisen ideale Lebensbedingungen für viele Mikroorganismen. Die typischen und häufigen Infektionskrankheiten sind also zum großen Teil biologische Folgen menschlicher Kultur.

 

Epidemien vormals unbekannter Krankheiten, zum Beispiel Masern, Mumps, Grippe, Scharlach, Typhus, Fleckfieber und Beulenpest, traten vor allem im Zusammenhang mit der Verstädterung auf. Zu solchen Massenerkrankungen kann es immer nur dann kommen, wenn die Bevölkerungsdichte hoch genug ist, um die Übertragung von Erregern zu ermöglichen, und wenn die Anzahl groß genug ist, um ständig neue potenzielle Opfer bereitzustellen.

 

Die Pocken wurden von den Hunnen nach Europa eingeschleppt. Nach ihrer Ausbreitung in den Jahren 166—180 nach Christus hat dieses Virus hier mindestens vier Millionen Todesopfer gefordert. Auch die Auslöschung der Azteken und die starke Dezimierung der anderen Indianer Nordamerikas führt man im Anschluss an kriegerische Ereignisse letztlich auf Pockenepidemien zurück.

 

Das Auftreten der Pest ist erstmals um das Jahr 430 vor Christus dokumentiert. Zwischen 1347 und 1352 breitete sich die Seuche von Konstantinopel über den Mittelmeerraum nach West- und Mitteleuropa aus und tötete etwa ein Drittel der europäischen Bevölkerung. Der Auslöser dieser Erkrankung ist das Stäbchenbakterium Yersinia pestis, dessen Wirt der Floh ist, von dem aus es auf Nagetiere (vornehmlich Ratten) und auch auf den Menschen übertragen werden kann. Auch heute ist die Pest noch nicht endgültig besiegt. Kleinere Epidemien flackern immer wieder auf, zum Beispiel vor einigen Jahren in China und in neuester Zeit in Kasachstan.

 

Die von vielen Menschen für recht harmlos angesehene Grippe tötete allein in diesem Jahrhundert mehr Menschen, als in beiden Weltkriegen zusammen ums Leben kamen. 1918 forderte allein die Spanische Grippe in nur sechs Monaten weltweit zwanzig bis dreißig Millionen Opfer.

 

Heute haben sich durch die weltweite Mobilität, durch geänderte Sexualpraktiken, moderne Medizintechnik und durch die Umweltzerstörung neue Wege für die Ausbreitung von Infektionskrankheiten gebildet. Jede radikale Veränderung der Umwelt und des Lebensstils bringt die natürliche Balance im Zusammenleben auch mit den Mikroorganismen ins Wanken. Auf diese Tatsache ist die neue Welle von Infektionskrankheiten zurückzuführen, mit denen wir uns heute auseinander setzen müssen. Hierzu gehört beispielsweise die Lyme-Krankheit, eine mit dem Zecken-Rückfallfieber und der Syphilis verwandte Krankheit, die 1975 nach einer Epidemie in Connecticut beschrieben wurde und besonders für das Zentralnervensystem gefährlich ist. Nur ein Jahr später brach eine vom Ebola-Virus ausgelöste Krankheit in Afrika aus, die zusammen mit Aids und Tollwut zu den tödlichsten Krankheiten gehört. An der Legionärskrankheit, die ebenfalls 1976 in Philadelphia zum ersten Mal beobachtet wurde, erkranken pro Jahr 50 000 Menschen allein in den USA. Der Erreger dieser schweren Lungenkrankheit, Legionella pneumophila, wird über Warmwasser- und Klimaanlagen besonders in Hotels und Krankenhäusern verbreitet. 1981 folgte dann Aids. Neue Formen der Hepatitis gehören auch zu den neu entstandenen oder neu beschriebenen Infektionskrankheiten. Die frühere Hoffnung eines Sieges über Infektionskrankheiten war verfrüht oder gar gänzlich verfehlt.

 

Prof. Dr. Carsten Niemitz

 

Weiterführende Erläuterungen finden Sie auch unter:

 

Drogen und Gifte

 

Grundlegende Informationen finden Sie unter:

 

Immunsystem: Intelligenter Widerstand

 

Literatur:

 

Bergdolt, Klaus: Der Schwarze Tod in Europa. Die große Pest und das Ende des Mittelalters. München ³1995.

 

Dossier: Seuchen, bearbeitet von Dieter Beste und Marion Kälke. Heidelberg 1997.

 Dressler, Stephan / Wienold, Matthias: AIDS-Taschenwörterbuch. Berlin u. a. ⁴1998.

 Eberhard-Metzger, Claudia / Ries, Renate: Verkannt und heimtückisch. Die ungebrochene Macht der Seuchen. Basel 1996.

 Elbert, Thomas / Rockstroh, Brigitte: Psychopharmakologie. Göttingen u. a. ²1993.

 Heintz, Klaus / Traute, Armin: Aktiv gegen das Virus. Berlin ³1998.

 Higi, Markus: Krebs-Lexikon. München u. a. 1992.

 Hofmann, Friedrich: AIDS. Landsberg am Lech ³1997.

 Karlen, Arno: Die fliegenden Leichen von Kaffa. Eine Kulturgeschichte der Plagen und Seuchen. Aus dem Englischen. Berlin 1996.

 

Molekularbiologie der Zelle, bearbeitet von Bruce Alberts u. a. Aus dem Englischen. Weinheim u. a. ³1995. Mit Diskette.

 Montagnier, Luc: Von Viren und Menschen. Forschung im Wettlauf mit der Aids-Epidemie. Aus dem Französischen. Reinbek 1997.

 Ryan, Frank: Virus X. Den neuen Killer-Viren auf der Spur. Aus dem Amerikanischen. Frankfurt am Main 1997.

 Voigt, Jürgen: Tuberkulose. Geschichte einer Krankheit. Köln 1994.

 Winkle, Stefan: Geißeln der Menschheit. Kulturgeschichte der Seuchen. Düsseldorf u. a. 1997.