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  DIAGNOSE DER LEGIONÄRSKRANKHEIT

 

Diagnose der Legionärskrankheit - Übersicht
Univ.Doz.Dr.med. Wolfgang Hübl
    
NAMEN:
Im Jahr 1976 traten bei einem Veteranentreffen der "American Legion" bei über 200 der 4500 Teilnehmer schwere Infektionen der Atemwege, vor allem Lungenentzündungen (=Pneumonien) auf. Über 30 Teilnehmer starben. Daher der Name Legionärskrankheit (engl. legionnaires' disease). Ein Jahr später gelang es, Bakterien als Verursacher nachzuweisen. Diese Bakterien werden seither Legionellen genannt. Genauer gesagt nennt man die Familie Legionellaceae und ihren wichtigsten Vertreter Legionella pneumophila, also die "Lunge-liebende" Legionelle.
Die durch Legionellen hervorgerufenen Erkrankungen werden auch Legionellosen genannt.
   
INFO:

 

Welche Erkrankungen werden durch Legionellen verursacht?

Pontiac-Fieber
Eine leicht verlaufende Form der Legionellen-Erkrankung ist das sog. Pontiac-Fieber. 1-2 Tage nach der Ansteckung kommt es zu Muskelschmerzen und Fieber wie bei einem grippalen Infekt. Heilt von selbst, auch ohne Behandlung.

Legionärskrankheit
Eine schwere Verlaufsform der Legionellose ist die sog. Legionärskrankheit. 2-10 Tage nach der Ansteckung kommt es zu Fieber, Schüttelfrost, Husten mit oder ohne Auswurf. Übelkeit, Durchfälle und Verwirrtheit können vorhanden sein. Laborbefunde zeigen manchmal erhöhte Nierenwerte (Kreatinin). Im Röntgen zeigt sich die Lungenentzündung.
All diese Befunde können aber nicht beweisen, dass Legionellen die Ursache sind, dass also wirklich eine Legionärskrankheit vorliegt.

Pittsburgh-Pneumonie
Manche bezeichnen die durch eine bestimmte Legionellenart (und zwar Legionella micdadei) verursachte Lungenentzündung als Pittsburgh-Pneumonie. Läuft aber genauso wie die Legionärskrankheit ab.

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Welche Bakterien verursachen die Legionärskrankheit?

Wie erwähnt ist der wichtigste Erreger der Legionärskrankheit Legionella pneumophila. Dazu muss man ergänzen, dass es 14 verschiedene Untergruppen von Legionella pneumophila gibt. Die wichtigste, die sog. Serogruppe 1, verursacht etwa 75% aller Fälle von Legionärskrankheit. Ca. 25% der Fälle werden aber von anderen Serogruppen oder von anderen Legionella-Arten hervorgerufen (C. Joseph, Legionella, American Society for Microbiology, Washington, DC, 2001).
Das ist deswegen von Bedeutung, weil viele Labortests nur Serogruppe 1 erkennen können. Legionellosen von anderen Serogruppen werden daher von diesen Tests nicht erkannt.

Legionellen halten sich im Wasser bei Temperaturen zwischen 5 und 50°C. Bei 32 bis 40°C vermehren sie sich optimal. Man findet sie z.B. in Wasseranlagen von großen Gebäudekomplexen (z.B. Krankenhäusern) aber auch in Privathaushalten, in Luftbefeuchtern, Klimaanlagen, Kühltürmen, Inhalationskammern. Auch in feuchter Blumenerde können sich Legionellen aufhalten.

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Wie häufig ist die Erkrankung?

In den Medien erregen vorwiegend Ausbrüche Aufsehen, bei denen eine größere Anzahl von Personen gleichzeitig erkrankt. Einzelfälle sind aber insgesamt viel häufiger. Die genaue Zahl ist schwer zu ermitteln, da sicher ein beträchtlicher Teil der Fälle unerkannt bleibt (mit den üblichen diagnostischen Maßnahmen bei Lungenentzündung kann eine Legionellose nicht erkannt werden).
Lt. Angaben des Robert-Koch-Instituts wird bei 1-5% aller in Krankenhäusern behandelten Lungenentzündungen eine Legionellose diagnostiziert. In Amerika schätzt man, dass jährlich 8000 bis 18000 Menschen an der Legionärskrankheit erkranken (Centers for Disease Control, 2001). Umgelegt auf Österreich wären das etwa 400 Fälle, auf Deutschland etwa 4000.

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Wie steckt man sich an?

Die Ansteckung erfolgt durch das Einatmen bakterienhaltiger, kleinster Wassertröpfchen (kontaminierte Aerosole). Diese kontaminierten Tröpfchen können von Klimaanlagen stammen, von Luftbefeuchtern, Inhalationsgeräten, Duschen, Zimmerbrunnen aber auch von feuchter Blumenerde.
In einer europäischen Studie fand sich bei einem Drittel der abgeklärten Fälle ein Zusammenhang mit Reisen (besonders in warme Länder), etwa ein Drittel der Fälle war im Krankenhaus erworben (C. Joseph, Legionella, American Society for Microbiology, Washington, DC, 2001).
Trinken von Legionellen-haltigem Wasser soll (zumindest wenn unsere Abwehr funktioniert) nicht zu einer Infektion führen. Bei Abwehrschwäche oder wenn bei Schluckstörungen Wasser in die Atemwege kommt, ist aber eine Infektion möglich.

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Wer erkrankt? Kann es jeden treffen?

Prinzipiell kann es jeden treffen. Meist erkranken aber Personen mittleren und höheren Alters. Besonders gefährdet sind Raucher, Patienten mit chronischen Lungenerkrankungen sowie Patienten, bei denen aus irgendeinem Grund die Abwehr geschwächt ist (z.B. Krebs, Nierenversagen, AIDS, Einnahme von immunschwächenden Medikamenten).

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Wovon hängt es ab, ob man erkrankt?

Ob die Erkrankung ausbricht, hängt von

  • der Stärke unseres Immunsystems,
  • der Virulenz ("Aggressivität") des Erregers und
  • der Menge des Erregers, die wir eingeatmet haben,

ab.

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Wie wird die Legionärskrankheit diagnostiziert?

Um eine Legionärskrankheit zu beweisen, gibt es prinzipiell zwei Wege:

  • Man versucht den Erreger nachzuweisen.
     
  • Man weist die Antikörper im Blut nach, die unser Abwehrsystem gegen den Erreger bildet.

 
Erregernachweis

Den Erreger kann man einmal direkt im Mikroskop nachweisen, nachdem man ihn mittels fluoreszierender Antikörper markiert hat (mikroskopischer Erregernachweis mittels Immunfluoreszenz). Dies kann z.B im Auswurf gelingen, setzt aber einige Erfahrung voraus.
Weiters kann man Material des Patienten (Auswurf, Blut ist nicht ideal) auf spezielle Nährböden geben, auf denen Legionellen wachsen. Man macht also eine Legionellen-Kultur. Auch diese Untersuchung gelingt eher nur spezialisierten Laboratorien.
Für beide genannten Verfahren gilt das Problem, dass nur etwa die Hälfte der Patienten mit Legionärskrankheit Auswurf produzieren. Das bedeutet, dass man bei der anderen Hälfte das Untersuchungsmaterial durch Absaugen oder Spülen der Atemwege gewinnen müsste, was nicht angenehm ist.
Ein Ausweg sind Tests, die Bestandteile des Erregers im Harn nachweisen (Legionellen-Antigennachweis im Harn). Diese Tests sind relativ einfach und liefern brauchbare Ergebnisse.
Das modernste Verfahren, die Polymerase Chain Reaction (PCR) weist Legionellen durch Vermehrung ihrer Nukleinsäuren (DNA) nach. Diese Methode wird derzeit aus verschiedenen Gründen noch wenig eingesetzt, könnte sich aber zu einem wichtigen Test entwickeln.

Antikörpernachweis
So wie bei viel anderen Infektionen bildet unser Abwehrsystem auch bei einer Legionelleninfektion Antikörper gegen den Erreger. Diese lassen sich im Blut nachweisen (Legionellen-Antikörpernachweis). Leider erhält man erst nach 3 bis 10 Wochen verwertbare Ergebnisse.

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Mikroskopischer Erregernachweis mittels Immunfluoreszenz

Untersuchungsmaterial
Auswurf ist verwendbar, aber aus dem Atemwegen abgesaugtes Material ist vorzuziehen.

Prinzip
Man gibt dem Untersuchungsmaterial Antikörper zu, die gegen die Legionellen gerichtet sind. Diese Antikörper tragen außerdem einen Fluoreszenzmarker. Sind Legionellen in der Probe, dann binden sich die Antikörper an diese. Im Fluoreszenz-Mikroskop sieht man daher die Legionellen (meist grün) aufleuchten.

Legionellen mit fluoreszierendem Antikörper markiert Direkter Erregernachweis mittels
Immunfluoreszenz

Die mit einem fluoreszierenden Antikörper

markierten Legionellen leuchten im
Fluoreszenzmikroskop hell auf.

Testcharakteristik
Dauer der Untersuchung: weniger als 4h.
Die Nachweisempfindlichkeit (Sensitivität) des Tests ist schlecht: sie beträgt zwischen 25 und 70%. Anders ausgedrückt heißt das, dass von 100 Legionellose-Kranken im besten Fall 75 mit dem Test erkannt werden.
Auch die Treffsicherheit (Spezifität) des Tests ist nicht überragend: sie beträgt nur etwa 95%, d.h. dass bei jeder 20. Probe fälschlicherweise Legionellen gefunden werden.

Einschätzung
Für verlässliche Resultate große Erfahrung erforderlich. Für Routinelabor nicht zu empfehlen.

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Legionellen-Kultur

Untersuchungsmaterial: Auswurf oder aus den Atemwegen abgesaugtes Material, Blut ist wenig geeignet

Prinzip
Legionellen wachsen auf bestimmten Nährböden. Man gibt Untersuchungsmaterial auf einen Nährboden, der ein einer Schale ausgebreitet ist. Der Nährboden wird dann bei 35°C bebrütet. Waren Legionellen in der Probe, wird man nach 3-7 Tagen das Legionellenwachstum beobachten können.

Testcharakteristik
Dauer der Untersuchung: 3 bis 7 Tage
Die Nachweisempfindlichkeit (Sensitivität) des Tests ist schlecht: sie beträgt zwischen 10 und 80%. Anders ausgedrückt heißt das, dass von 100 Legionellose-Kranken auch unter optimalen Voraussetzungen nur 80 mit dem Test erkannt werden.
Die Treffsicherheit (Spezifität) des Tests ist hingegen hervorragend: sie beträgt praktisch 100%, d.h. dass heißt, wenn man in der Kultur Legionellen findet, dann liegt auch eine Legionellose vor.

Einschätzung
Für verlässliche Resultate große Erfahrung erforderlich. Für Routinelabor nicht zu empfehlen. Aber auch in spezialisierten Labors übersieht man mit dem Test viele Legionellen-Fälle. Für die Routine-Diagnose der Legionellen-Erkrankung daher ungeeignet.

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Legionellen-Antigennachweis im Harn

Prinzip
Teile der Bakterienwand der Legionellen werden bei Legionellen-Erkrankungen im Harn ausgeschieden. Dort kann man sie mit Antikörpern, die in sehr einfachen Tests eingesetzt werden können, nachweisen.

Testcharakteristik
Dauer der Untersuchung: weniger als 1h
Die Nachweisempfindlichkeit (Sensitivität) des Tests ist nicht besonders gut: sie beträgt zwischen 70 und 90%. Anders ausgedrückt heißt das, dass von 100 Legionellose-Kranken auch unter optimalen Voraussetzungen nur 90 mit dem Test erkannt werden.
Die Treffsicherheit (Spezifität) des Tests ist hingegen hervorragend: sie ist über 99%, d.h. dass heißt, wenn man Im Harn Legionellen-Antigene findet, dann liegt mit großer Sicherheit eine Legionellose vor.
Nachweisbar sind Legionellen-Antigene im Harn bereits einen Tag nach Auftreten der Symptome. Danach sind sie Tage bis viele Wochen lang nachweisbar, auch wenn die Krankheit bereits vorüber ist. In Einzelfällen fast ein Jahr lang (G.Waterer; J.Am.Med. 2001).

Einschätzung
Durch seine Einfachheit ist der Test gut für den Routineeinsatz geeignet. Auch ist die Gewinnung von Harn viel leichter als die Gewinnung von Material aus den Atemwegen, wie es für die meisten anderen Tests notwendig ist. Man muss sich aber bewusst sein, dass ein negatives Resultat (d.h. man findet keine Legionellen-Antigene im Harn) eine Legionellen-Erkrankung keineswegs sicher ausschließt.

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PCR (Nukleinsäureanalytik)

Prinzip
Legionellen haben ihre Erbinformation in der Desoxyribonukleinsäure (DNS oder DNA). Und viele Abschnitte der DNS sind für Legionellen charakteristisch. Bei der PCR wird die Legionellen-DNS vermehrt und dann nachgewiesen. Nur wenn Legionellen in der Probe sind, findet auch eine Vermehrung von DNS statt.

Testcharakteristik
Dauer der Untersuchung: unter 4h.
Während die PCR für den Nachweis von Legionellen in Wasser und anderen Umweltproben sehr gute Ergebnisse zeigte, waren die Ergebnisse für die Diagnose der Legionärskrankheit weniger gut. Die Nachweisempfindlichkeit (Sensitivität) für Legionellen im Harn und Blutflüssigkeit lag im besten Fall nur bei 86% bzw. 50%. Das hieße, dass man auch mit der PCR viele Fälle von Legionärskrankheit übersehen würde. Bei Proben aus dem Atemwegen war die Sensitivität höher (80 bis 100%).
Auch die Treffsicherheit (Spezifität) lag nur bei etwa 90%. Das hieße, dass im schlimmsten Fall von 100 mit der PCR gefunden Legionellen-Erkrankungen, 10 gar keine Legionellen-Erkrankung haben. (Angaben aus D.R.Murdoch, Clinical Infectious Diseases, 2003)

Diese Zahlen sind nicht optimal, Verbesserungen und Vereinfachung der Methode könnten aber die Bedeutung der PCR für die Legionellen-Diagnostik in der Zukunft deutlich steigern.

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Legionellen-Antikörpernachweis (Serologie)

Prinzip
bei einer Infektion mit Legionellen produziert unsere Immunabwehr Antikörper gegen Legionellen. Der Anstieg dieser Antikörper ist in der Blutflüssigkeit (Serum) nachweisbar. Leider erst 3 bis 10 Wochen nach der Ansteckung, bei manchen Fällen auch gar nicht.
Es gibt verschiedene Labormethoden, um Antikörper nachzuweisen. Für die Legionellendiagnostik sollte die sog. Indirekte-Immunfluoreszenz eingesetzt werden.

Nachweis von Legionellenantikörpern in der
Blutflüssigkeit (Serum) mittels
indirekter Immunfluoreszenztechnik

Mit Legionellenantigenen (=Bruchstücken) beschichteter Objektträger Auf einem Objektträger (Glasplatte) sind Bruchstücke von Legionellen-Bakterien aufgebracht (blau dargestellt).
Antikörper haben sich an die Legionellenantigene gebunden Gibt man Serum eines Patienten dazu, das Antikörper gegen Legionellen enthält, werden sich diese Antikörper (rot dargestellt) an die Legionellenbruchstücke binden.
Fluoreszenz-markierte Antikörper machen die Bindung erkennbar Jetzt macht man das ganze sichtbar: man gibt Antikörper gegen menschliche Antikörper dazu (grau dargestellt), die einen Fluoreszenzmarker tragen (grüne Kugel). Wenn man den Objektträger in einem Fluoreszenzmikroskop betrachtet, wird man den Fluoreszenzmarker im Mikroskop grün aufleuchten sehen. Waren hingegen keine Antikörper im Serum wird man nichts sehen.

Der Anstieg zählt
Für eine Legionellen-Erkrankung spricht, wenn der Antikörper im Blut stark ansteigt. Um das zu erkennen, muss man mindestens 2 mal Blut abnehmen.
Für eine Legionellen-Erkrankung spricht, wenn ein mindestens 4-facher Anstieg des Legionellenantikörpers auf einen Titer von mindestens 128 zu beobachten war. Hat man 3 Wochen nach Beginn der Erkrankung keinen Anstieg beobachtet, kann man die Untersuchung nach weiteren 3 Wochen wiederholen.
Die Angabe der Konzentration von Antikörpern erfolgt meist in Verdünnungsstufen, sog. Titern. Ein Titer von 128, genauer von 1:128, steht für eine 128-fache Verdünnung der Probe. Man spricht von einem Titer von 128, wenn bei dem Legionellen-Test trotz 128-facher Verdünnung der Blutflüssigkeit noch immer eine Reaktion sichtbar war.

Ein einmalig hoher Titer von 256 oder höher wurde früher auch als Beweis einer Legionellen-Erkrankung gedeutet, es hat sich aber herausgestellt, dass dies nicht immer zutrifft. Man sieht einen solchen Titer heute nur noch als starken Hinweis auf eine Legionellen-Erkrankung an.

IgM helfen wenig
Unsere Antikörper werden in verschiedene Klassen eingeteilt (IgG, IgA, IgM, IgD und IgE). Bei vielen Infektionserkrankungen werden nur in der Anfangsphase der Erkrankung IgM-Antikörpern gebildet. Ihr Nachweis hilft daher, eine gerade ablaufende (akute) Infektion zu erkennen. Bei Legionellen-Erkrankungen kann man sich darauf nicht verlassen.

Auch Gesunde haben Legionellen-Antikörper
Bei einem großen Teil der Bevölkerung (etwa bei jedem Dritten) findet man Antikörper im Blut. Dabei werden auch Antikörper der Klasse IgM gefunden. Als Ursache nimmt man eine unbemerkt abgelaufene Legionellen-Erkrankung an.

Testcharakteristik
Untersuchungsergebnis zu erwarten nach: 3 bis 10 Wochen.
Die Nachweisempfindlichkeit (Sensitivität) ist relativ schlecht: 60 bis 80%. Bei vielen Fällen von Legionärskrankheit findet man also bei Bestimmung der Antikörper im Serum keinen Hinweis darauf.
Die Treffsicherheit (Spezifität) ist mit über 95% recht gut. Das heißt, findet man einen 4-fachen Antikörperanstieg auf einen Titer über 128, liegt mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit eine Legionellen-Erkrankung vor.

Einschätzung: Auf Grund der geringen Nachweisempfindlichkeit (Sensitivität) und der erst sehr spät erhältlichen Ergebnisse für die Routinediagnostik nicht geeignet.

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Diagnoserichtlinien nach deutschem Infektionsschutzgesetz (2001)

Eine Legionellen-Lungenentzündung gilt als bestätigt, wenn

bei einer Lungenentzündung einer der folgenden Befunde vorliegt:

  • positive Legionellen-Kultur ODER
  • 4-facher Antikörpertiteranstieg ODER
  • Antigennachweis im Harn positiv.

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Was bedeutet ein negatives Ergebnis?

Die meisten eingesetzten Nachweismethoden für Legionellen-Erkrankungen haben eine relativ geringe Nachweisempfindlichkeit. Das heißt, sie übersehen relativ viele Fälle von Legionärskrankheit. Das negative Ergebnis eines solchen Tests darf daher keinen Einfluss auf die Behandlung haben. Besteht der Verdacht auf eine Legionärskrankheit, muss auch bei negativem Testergebnis so behandelt werden als läge eine Legionärskrankheit vor.

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Warum untersucht man dann überhaupt auf Legionellen?

Der Nachweis einer Legionellen-Erkrankung und weitere Untersuchungen sind wichtig für

  • die Erkennung eine Epidemie,
  • die Definition einer Erkrankung als berufsbedingt für in Risikobereichen Angestellte,
  • Schadenersatzansprüche,
  • die Erkennung einer sich ändernden Epidemiologie der Erkrankung (z.B. wenn plötzlich andere Legionellen-Arten oder Serogruppen vorherrschen),
  • Erkennung von Resistenzentwicklungen (Erreger reagieren nicht mehr auf das Antibiotikum).

 

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Welche Fälle sollte man auf Legionellen untersuchen?
(nach D.R.Murdoch, Clinical Infectious Diseases, 2003, P.C.Lück, Journal of Laboratory Medicine, 2003 und J.G.Bartlett, Clin. Inf. Dis., 2000)

Untersuchung sollte erfolgen bei

  • Lungenentzündungen bei Risikogruppen*
  • Schweren Lungenentzündungen
  • Lungenentzündungen bei Spitalspatienten ohne andere erkennbare Ursache
  • Lungenentzündungen, die nicht auf übliche Antibiotika (ß-Lactam-Antibiotika, Aminoglykosid-Antibiotika) ansprechen
  • Ausbrüchen der Legionärskrankheit

*Risikogruppen: Ältere, Raucher, Patienten mit chronischen Lungenerkrankungen, Menschen mit geschwächtem Immunsystem, Aufenthalt an Orten mit möglicherweise oder bekanntermaßen Legionellen-verseuchter Wasserversorgung oder Klimaanlage, berufliche Exposition (Angestellte in Bädern, in Räumen mit Zimmerbrunnen, Hydrokulturen, Aquarien oder Ähnlichem, Kontakt mit feuchter Blumenerde).

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Behandlungsempfehlungen der British Society for Antimicrobial Chemotherapy

Leichte bis mittelschwere Erkrankung:
Chinolon (z.B. Ciprofloxacin)
oder
Makrolid (z.B. Erythromycin)
oder
beide Mittel zusammen 2 bis 3 Wochen lang

Schwere Fälle:
Chinolon (z.B. Ciprofloxacin) und Makrolid (z.B.Erythromycin) 2 bis 3 Wochen lang oder
Makrolid (z.B. Erythromycin) plus Rifampicin 2 bis 3 Wochen lang.

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Letzte Änderung 2004-04-23

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