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Labordiagnostische Untersuchungen im Rahmen der Aufbruchsaufklärung

Mitarbeiterin in einem L3-Labor. Quelle: RKI

Ein wichtiges Element in der Erkennung und Bewältigung von Ausbrüchen ist die Identifizierung und genaue Charakterisierung der ursächlichen Erreger. Um eine möglichst zielgerichtete Probenentnahme und anschließende Laboranalyse planen und durchführen zu können, ist das Vorliegen aller bereits vorhandenen Daten und Informationen notwendig. Wichtig sind in diesem Zusammenhang z.B. Angaben zum Krankheitsverlauf, zur Krankheitsdauer, zu der Anzahl der betroffenen Personen, zu den Ergebnissen von bereits vorliegenden Laboruntersuchungen sowie von epidemiologischen Untersuchungen, um Hinweise auf den potenziellen Erreger, den vermutlichen Infektionszeitpunkt und den Infektionsort zu erhalten. Labordiagnostische Untersuchungen können auch erste Hinweise auf einen Ausbruch liefern, wenn sich bei der genauen molekularbiologischen Charakterisierung unterschiedlicher Patientenproben zeigt, dass eine bestimmte Erregervariante gehäuft vorkommt.

Labordiagnostische Leistungen in diesem Zusammenhang werden von erregerspezifischen Nationalen Referenzzentren und Konsiliarlaboren vorgenommen (Link siehe unten). Insgesamt gibt es einschließlich der am RKI ansässigen Referenzlabore deutschlandweit 19 Nationale Referenzzentren und mehr als 40 Konsiliarlabore, die den Öffentlichen Gesundheitsdienst und das RKI bei ergänzenden Untersuchungen im Rahmen von Ausbruchsuntersuchungen unterstützen. Diese Labore stellen wesentliche Elemente des Infektionsschutzes dar und ergänzen durch die erregerspezifische Fachkompetenz die infektionsepidemiologische Surveillance (Überwachung). Die Untersuchung von Lebensmittelproben obliegt dem Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR). Lebensmittelproben werden daher nur in Ausnahmefällen vom RKI und in enger Zusammenarbeit mit dem BfR analysiert.

Ziel der Untersuchungen ist zunächst das Identifizieren des Erregers. Testverfahren müssen bei neuen Erregern also unter Umständen erst entwickelt oder angepasst werden. Mit etablierten Tests kann durch die Untersuchung geeigneter Patientenproben festgestellt werden, ob ein Patient sich mit dem Erreger angesteckt hat. Handelt es sich bei einer Ausbruchsursache um einen neuen Erreger, wie zum Beispiel bei dem SARS-Coronavirus, ist bei einem entsprechenden labordiagnostischen Nachweis schnell klar, dass der Patient zum Ausbruchsgeschehen zu zählen ist. Insbesondere bei lebensmittelbedingten Krankheitsausbrüchen wird die Aufklärung von Infektketten durch zusätzliche molekularbiologische Methoden, wie z.B. durch Sequenzierung, ermöglicht. So können über den Nachweis der klonalen Identität von Erregern aus einer vermuteten Infektionsquelle und dem Patienten Aussagen zur Infektkette im konkreten Fall gemacht werden. Bei Erregern wie dem 2011 aufgetauchten EHEC O104 war zum Beispiel eine molekularbiologische Charakterisierung erforderlich, ob Patienten sich mit Ausbruchsstamm angesteckt hatten oder mit anderen zirkulierenden EHEC-Bakterien.

Methoden

Im Labor werden unterschiedliche Methoden zum Nachweis und zur Charakterisierung der Erreger verwendet, bei Ausbruchsgeschehen stehen die folgenden im Mittelpunkt:

Mikroskopische Verfahren: Die elektronenmikroskopische Untersuchung von Probenmaterial auf Krankheitserreger ist eine schnelle, im optimalen Fall innerhalb einer Stunde durchführbare, aber vergleichsweise unspezifische Methode, die jedoch Orientierung für eine erste Diagnose bietet. Sie erfasst alle Partikel einer Probe, inklusive der kleinsten Viren, und kann damit sowohl alle bisher bekannten, als auch unbekannten Erreger entdecken. Die Untersuchung ergibt im Idealfall Hinweise für eine zielgerichtete und spezifische weitere Diagnostik, den Ausschluss von vermuteten Erregern oder die unabhängige Kontrolle von Diagnosen, die mit anderen Methoden erzielt wurden.

Anzucht: Erreger müssen oft erst vermehrt werden, damit genügend Material zur Verfügung steht, um sie genauer untersuchen zu können. Eine solche Anzucht kann mehrere Stunden, in seltenen Fällen auch Tage oder Wochen dauern. Für Viren braucht man Zellkulturen, da sie sich nicht selbstständig vermehren können, für Bakterien genügen die passenden Kulturmedien.

Resistenztests: Im Labor wird überprüft, ob ein Erreger gegen Antiinfektiva empfindlich ist oder Resistenzen aufweist, die eine Behandlung erschweren. Das ist für die Ärzte wichtig zu wissen, die die Patienten behandeln. Resistenztests sind in der Regel erst nach Erregeranzucht möglich.

PFGE: Die sogenannte Pulsfeldgelelektrophorese (PFGE) wird bei bakteriellen Erregern verwendet. Dabei wird das Erbgut durch molekulare „Scheren“ in kleine Stücke geschnitten und in einem elektrischen Feld (auf einem Gel) aufgetrennt. Es entstehen Muster, die für einzelne Bakterienstämme charakteristisch sind, sodass ein Ausbruchsstamm von anderen Stämmen des gleichen Bakteriums unterschieden werden kann.

Sequenzierung: Bei der Sequenzierung wird die Reihenfolge der Erbgutbausteine bestimmt. Anfangs werden nur Erbgutabschnitte sequenziert, die für den Nachweis und die Unterscheidung der Erregervariante von verwandten Varianten wichtig sind. Wenn nötig, kann das komplette Erbgut eines Erregers sequenziert werden, um Hinweise auf seine Eigenschaften zu erhalten.

Serologische Untersuchungen: Durch den Nachweis von Antikörpern im Blut eines Patienten kann festgestellt werden, ob eine akute Infektion vorliegt (IgM-Nachweis), oder ob durch frühere Infektionen oder Impfungen einen Schutz gegen den Erreger besteht (IgG-Nachweis).

Der labordiagnostische Nachweis von Erregern bei Erkrankten ist anzustreben. In einem Ausbruchsgeschehen ist es nicht immer möglich, Proben zu nehmen oder auf die ursprünglichen, an die Nationalen Referenz- bzw. Konsiliarlabore eingesandten Proben, für eine weitergehende Erregerfeintypisierung zurückzugreifen. In Abhängigkeit von der Inkubationszeit, der Ausscheidungsdauer und der Erkennung einer Häufung muss eine vom Gesundheitsamt angeordnete Probennahme auch ein Erreger-spezifisches Zeitfenster treffen, ansonsten kann der Erregernachweis falsch-negativ ausfallen. Erkrankungsfälle können jedoch auch nach epidemiologischen Kriterien dem Ausbruchsgeschehen zugeordnet werden. In großen geografisch weiträumigen Krankheitsausbrüchen ist das Erkennen eines epidemiologischen Zusammenhanges für die meisten Fälle jedoch nur anhand des Erregernachweises bzw. - bei relativ häufigen Krankheitserregern - der Feintypisierung der Erreger möglich. Im Falle der großen Ausbrüche mit EHEC O104 (2011), Noroviren (2012) und Masernviren (2013) gelang unter Beteiligung der entsprechenden Referenz- bzw. Konsiliarlabore der Nachweis der beteiligten Erreger bei einer Vielzahl von Betroffenen mittels molekularbiologischer und sequenzbasierter Verfahren, so dass der Zusammenhang der Erkrankungen eindeutig belegt werden konnte.

Weitere Informationen

Stand: 13.08.2014

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