Symptome
Die häufigste und ernsteste Form einer Erkrankung durch Pneumokokken besteht in einer Lungeninfektion, welche als Pneumokokken-Pneumonie bezeichnet wird. Die häufigsten Symptome einer Pneumokokken-Pneumonie sind Fieber mit Schüttelfrost, Husten, Hyperventilation, Atembeschwerden und Brustschmerz [1] [5].
Die klassischen oben genannten Symptome einer Pneumokokken-Pneumonie treten typischerweise bei älteren Kindern und Erwachsenen auf. Jüngere Kinder und ältere Patienten entwickeln normalerweise eine andere Symptomatik, die hier noch beschrieben wird [1]. Infizierte Patienten erscheinen bei der Vorstellung oft kränklich und unruhig [1]. Diese bakterielle Erkrankung ist im Anfangsstadium durch eine akute Phase mit hohem Fieber, Muskelhypertonie, produktivem Husten, Brustschmerz, Dyspnoe, Tachypnoe, übermäßiger Transpiration, Malaise und Erschöpfung gekennzeichnet [1] [5]. Eine detaillierte klinische Untersuchung des Patienten wird rasselnde Atemgeräusche, einen dumpfen Widerhall bei der Perkussion des Oberkörpers gemeinsam mit anderen Hinweisen auf ein Empyem, sowie bei etwa jedem zweiten Patienten eine Vermeidung von Atembewegungen infolge des Schmerzes nachweisen. Eine reduzierte Zwerchfellbewegung ist besonders bei einer beobachteten Tachypnoe erwartbar [1].
Die Symptomatik einer Pneumokokken-Pneumonie ist bei jüngeren Kindern generell unspezifischer als bei älteren Kindern und Erwachsenen [1] [5] [8] [9]. Leichte Symptome im Respirationstrakt wie bei einem beginnenden Husten, Tachypnoe, Dyspnoe, Bewegungsvermeidung, hohes Fieber, Abdominalschmerz und -Distention und Anorexie können auftreten [1] [9]. Junge Patienten können auch eine Emesis manifestieren, was auf eine primäre gastrointestinale Infektion hinweist. Die Meningen können ebenso betroffen sein und bei einer rechten Oberlappenpneumonie entzündet sein; Brustschmerz kann als Folge einer Pleuritis auftreten [1] [9]. Das Leitsymptom einer Pneumokokken-Pneumonie kann bei älteren Patienten eine vorliegende Tachypnoe zusammen mit einer unauffälligen Körpertemperatur sein [1] [8] [9]. Eine Pneumokokken-Infektion ist der häufigste Grund einer ambulant erworbenen Pneumonie (CAP) bei Patienten, die mit dem HI-Virus infiziert sind [1].
Ein Pleuraerguss stellt die häufigste Komplikation einer Pneumokokken-Pneumonie dar, welche bei 40% der Patienten auftritt [1]. Nur 10% der Patienten haben ausreichend Flüssigkeit in der Pleurahöhle um eine Aspiration durchführen zu können, nur 2% der Patienten erfüllen alle Diagnosekriterien eines echten Empyems [1] [5]. Trotzdem ist eine Pneumokokken-Infektion der häufigste Grund für ein pädiatrisches Empyem [1] [8] [9].
Diagnostik
Die Diagnose einer Pneumokokken-Pneumonie beginnt oft mit dem Beweis einer vorliegenden Pneumonie [1]. Eine Pneumonie wird über klinische Symptome wie Husten, Dyspnoe, Tachypnoe und über radiologische Befunde nachgewiesen [1] [5]. Typische Thoraxradiografiebefunde von älteren Kindern und Erwachsenen, die an einer Pneumokokken-Pneumonie leiden, zeigen eine lobäre Konsolidierung, während bei jüngeren Kindern und Kleinkindern häufiger verstreute parenchymale Konsolidierungen auftreten [1] [5] [9]. Das gesammelte Sputum sollte in einem weiteren grundlegenden Schritt der Pneumonie-Diagnose kultiviert und mit Gramfärbungstests untersucht werden [1] [3] [5].
Ein unwiderlegbarer Beweis für eine vorliegende Pneumokokken-Pneumonie besteht im Nachweis von Streptococcus pneumoniae Bakterien in normalerweise sterilen Körperflüssigkeiten [3] [5]. Bei einem Pneumonieverdacht, welche einen Klinikaufenthalt erfordern, sollte die Erstellung einer Sputumkultur versucht werden [1]. Passende Sputumproben sollten wenige Epithelzellen enthalten (< 10 bei 100x) und viele polymorphonukleäre Neutrophile mit einem Verhältnis von 1:10 und 1:20 beinhalten (> 25 bei 100x) [3] [5]. Das Vorhandensein von Pneumokokken ist wahrscheinlich, wenn ein Gramfärbungstest des Sputums viele Paare Gram-positiver Kokken nachweist, die sich in einer Kette angeordnet haben - dies ist für S. pneumoniae charakteristisch [3] [4] [5]. Blutkulturen sollten von Pneumonie-Patienten erstellt werden, denn in 10% der Patienten im Kindesalter und in bis zu 25% der Patienten im Erwachsenenalter weisen diese Kulturen beim Färbungstest Pneumokokken erfolgreich nach [1] [3] [5]. Eine Thorax-Ultrasonografie oder Computertomographie kann durchgeführt werden um einen Pleuraerguss nachzuweisen und zu lokalisieren [1]. Bei einem schweren Pleuraerguss oder Empyem sollte eine Aspiration der Pleuraflüssigkeit zum Zweck der Kultivierung und des Nachweises von S. pneumoniae durch eine Gramfärbung versucht werden [1] [3] [5].
Bei der Mehrheit der Patienten mit Pneumokokken-Pneumonie wird eine Leukozytose (> 12 000 Zellen/µl) festgestellt, jeder vierte Patient hat verringerte Hämoglobinwerte (< 10 mg/dl) [1] [5]. Wenn beim Abstrich des peripheren Bluts Howell-Jolly-Körper nachgewiesen werden, deutet dies auf eine Fehlfunktion der Milz hin [1]. Zusätzlich können Patienten mit Pneumokokken-Pneumonie erhöhte Werte bei Neutrophilen, C-reaktivem Protein (CRP) und bei der Blutsenkungsgeschwindigkeit (ESR) zeigen [1] [5].
Therapie
Die Symptome und auch deren Ausprägungsgrad variieren bei Patienten mit Pneumokokken-Pneumonie stark und reichen von einem milden Krankheitsbild bis zu Atembeschwerden, die eine intensivmedizinische Behandlung erfordern [1] [5]. Patienten sollten im Rahmen eines Klinikaufenthalts Antibiotika parenteral verabreicht werden. Zusätzlich sind Medikamente zur Bekämpfung der Symptome, u.a. Lungensymptome, Analgetika, die intravenöse Gabe von Flüssigkeit und Nährstoffen und weitere unterstützende Präparate notwendig, welche von Fall zu Fall unterschiedlich sein können [1] [5] [13] [14] [15]. Ernste und/oder kompliziertere Fälle können die Durchführung einer Thoraxdrainage zur Entfernung der Flüssigkeit in der Pleurahöhle, einer videounterstützten Thorakoskopie (VATS) oder einer Dekortikation erfordern [13] [14] [15]. Neue praktische klinische Richtlinien für (Klein-)Kinder wurden im Jahr 2011 von der Infectious Disease Society of America (IDSA) publiziert [14]. Dort wird die intravenöse Gabe von Amoxicillin (90 mg/kg/d bei Kindern bzw. 45 mg/kg/d bei Kleinkindern aufgeteilt auf zwei bis drei Dosen) als optimale Therapie für zuvor gesunde und adäquat immunisierte Patienten vom Kleinkind- bis zum Jugendalter mit schwacher bis mäßiger Pneumokokken-Pneumonie empfohlen [14]. Außerdem sollten Kindern, die älter als fünf Jahre sind, Makrolide verabreicht werden, wenn die klinischen Symptome auf eine Infektion durch einen atypischen Organismus hindeuten [14]. Kinder mit unvollständiger Immunisierung oder Kinder, die in Gebieten mit vorherrschender Penicillin-Resistenz leben, oder die an lebensbedrohlichen Symptomen leiden - z.B. einem Empyem - sollten parenteral mit Cephalosporin der dritten Generation (Ceftriaxon oder Cefotaxim) behandelt werden [14]. Besteht der Verdacht auf eine Staphylococcus aureus Infektion, sollten auch Beta-Lactam-Antibiotika wie Vancomycin verabreicht werden [14].
Prognose
Die Pneumokokken-Pneumonie führte im Jahr 2005 auf der ganzen Welt zu etwa 1.6 Million Todesfällen; die Mehrheit dieser Todesfälle (40-60%) trat bei jungen Kindern unter fünf Jahren auf [5] [6] [7]. Die Mortalitätsrate der Pneumokokken-Pneumonie beträgt bei Erwachsenen sogar in Industriestaaten 10-20% und kann bei Personen mit speziellen Risikofaktoren wie einem geschwächten Immunsystem, Zigarettenkonsum und Drogenabhängigkeit signifikant höher sein [5] [7].
Ätiologie
Streptococcus pneumoniae ist ein schleimkapselgeschütztes, Gram-positives, Katalase-negatives, fakultativ anaerobes Bakterium, das bei Gramfärbungstests charakteristische lanzenförmige Kettenstrukturen mit Diplokokken ausbildet [1] [2] [3]. Neben dem Gramfärbungsnachweis können Streptokokken auch auf Blut- oder Schokoladeagar nachgewiesen werden, wo sie rund um ihre Kolonien eine Grünfärbung hervorrufen, was durch die Produktion von Pneumolysin, einem hämolytischen Wirkstoff, erklärt werden kann [2] [3] [4] [5]. Streptococcus pneumoniae kann von anderen alpha-hämolytischen Streptokokken durch seine Optochin-Sensibilität und seine Löslichkeit in Gallenflüssigkeit unterschieden werden [5].
Epidemiologie
S. pneumoniae ist der Hauptgrund für CAP, fordert jährlich etwa zwei Millionen Menschenleben und verursacht dadurch hunderte Milliarden Dollar an Behandlungskosten [5]. Kinder unter zwei Jahren sind weltweit die Gruppe mit dem höchsten Infektionsrisiko gefolgt von Erwachsenen über 55 [5] [6] [7]. Die Prävalenz der Erkrankung ist in armen Ländern höher bei Säuglingen bis zum Alter von sechs Monaten, wohingegen in reichen Ländern Kleinkinder im Alter zwischen sechs Monaten und einem Jahr stärker betroffen sind [5] [6] [7]. Die meisten Studien weisen ein erhöhtes Infektionsrisiko für das männliche Geschlecht nach [5]. Bestimmte Ethnien in den Vereinigten Staaten zeigen eine erhöhte Inzidenz von invasiven Pneumokokken-Infektionen, dies betrifft u.a. die Ureinwohner Alaskas, die Navajo und Apache Indianer und die Afroamerikaner [5] [6] [7]. Die Gründe für diese Unterschiede wurden bis dato nicht aufgeklärt. Personen mit unterdrückter Immunabwehr haben ebenso ein erhöhtes Risiko für eine Pneumokokken-Infektion [5] [6] [7].
Pathophysiologie
S. pneumoniae ist ein extrazelluläres bakterielles Pathogen, das in der Nase und im Rachen von 5-10% und 20-40% aller gesunden Erwachsenen bzw. Kinder nachgewiesen werden kann [1] [3] [5]. Die klinische Symptomatik bei Patienten erfordert einen Zugang und die Kolonilisierung des oberen und/oder unteren Respirationstrakts, was entweder durch direktes Koloniewachstum oder durch lympathische oder hämatogene Verbreitung passieren kann [1]. Bei gesunden Menschen verhindern unter normalen Bedingungen erfolgreiche Abwehrmechanismen (anatomisch und ziliär) die Ausbildung einer klinischen Infektion [1]. Die pathogene Wirkung wird daher über bakterielle Adhäsionsproteine und Kapselproteine vermittelt, die eine erfolgreiche Zelladhäsion und eine Verteidigung gegen die genannten Abwehrmechanismen und/oder gegen Phagozytose durch Immunzellen ermöglichen; dadurch bekommt S. pneumoniae eine Replikationschance [1] [5] [7].
Alle Serotypen von S. pneumoniae produzieren toxisches Pneumolysin, ein paar weitere wurde ebenfalls identifiziert [1] [5]. Pneumolysin ist ein wichtiger Virulenzfaktor (klassifiziert als Cholesterol-abhängiges Cytolysin), der von S. pneumoniae freigesetzt wird, weil es in Zielzellen Poren in der Plasmamembran öffnet, was zur Apoptose führt [1] [5]. Pneumolysin ist außerdem ein starker Aktivator des Komplementsystems, was durch die Ausschüttung von inflammatorischen Zytokinen, Interleukin-1 und des Tumor-Nekrose-Faktors charakterisiert wird [5]. Weitere wichtige Virulenzfaktoren können u.a. Adhäsionsproteine wie das Oberflächenprotein A und das Oberflächenadhäsionsprotein A sein, zudem könnten auch Enzyme wie Autolysin, Hyaluronidase und Neuraminidase eine Rolle spielen [1] [5]. Die Zusammensetzung und Größe der Bakterienkapsel ist ein weiteres Virulenzkriterium [5]. Personen ohne frühere S. pneumoniae-Exposition oder ohne Antikörper gegen die Pneumokokkenkapsel zeigen eine schwache Immunantwort, welche durch eine verringerte Phagozytose und reduzierte Aktivierung des klassischen Komplementsystems charakterisiert ist [1] [5].
Die Symptomatik beim Patienten entwickelt sich primär durch die Aktivierung des Komplementsystems und durch eine ausgeprägte inflammatorische Reaktion, die durch die Zytokinausschüttung hervorgerufen wird [1]. Das alternative Komplementsystem wird direkt durch die Zellwand von S. pneumoniae und durch Kapselteile aktiviert. Das klassische Komplementsystem wird hingegen durch Antikörper gegen Epitope an der Zellwand von S. pneumoniae aktiviert [1] [5]. Bakterielle Desoxyribonukleinsäurestränge (DNA) und Zellwandproteine sowie Pneumolysin und Autolysin sind die Hauptgründe für eine Zytokin-vermittelte inflammatorische Reaktion [1].
Prävention
Es besteht ein erhöhtes Erkrankungsrisiko für eine Pneumokokken-Infektion bei Zigarettenkonsum. Daher ist eine Abkehr von dieser Gewohnheit sehr ratsam [5] [10] [15]. Eine gesunde Ernährung und ideale Lebensbedingungen können das Infektionsrisiko vermindern, außerdem sollte, wenn möglich, zum aktiven Stillen geraten werden [10] [15]. Kinder in Tagesbetreuungstätten sind einem erhöhten Risiko ausgesetzt Überträger anzutreffen, sie zu aktiv zu übertragen und sich zu infizieren. Dieses Risiko korreliert direkt mit der Anzahl der betreuten Kinder [10]. Bei Risikopatienten mit rezidivierender Otitis media sollte eine antimikrobielle Prophylaxemaßnahme überlegt werden [10]. Kindern mit anatomischer oder funktionieller Asplenie sollte als Prophylaxe Penicillin verabreicht werden um eine Pneumokokken-Pneumonie zu verhindern [5] [10] [15].
Zusammenfassung
S. pneumoniae ist ein Mitglied der Streptokokkenfamilie und wird als Gram-positiver, Katalase-negativer, alpha-hämolytischer fakultativer Anaerobier charakterisiert [1]. Neben seiner Rolle als Hauptverursacher ambulant erworbener Pneumonien kann S. pneumoniae auch bakterielle Meningitis, Bakteriämie, Otitis media, Sinusitis, septische Arthritis, Osteomyelitis, Peritonitis und Endocarditis hervorrufen [1].
Die Pneumokokken-Pneumonie ist eine ernste Erkrankung, die durch S. pneumoniae verursacht wird, welche direkt im Sputum infizierter Patienten durch ihre charakteristische Anordnung in Form von Diplokokken-Ketten beim Gramfärbungstest nachgewiesen werden können. S. pneumoniae setzt Toxine frei, die das Komplementsystem aktivieren, welche zu einer Entzündungsreaktion und zu einer breit gestreuten Symptomatik führen. Am häufigsten werden Fieber mit Schüttelfrost, Husten, Hyperventilation, Atembeschwerden und Brustschmerz beobachtet. Schätzungen zufolge fordert die Pneumokokken-Pneumonie pro Jahr etwa zwei Millionen Menschenleben bei einer Mortalitätsrate von 10-20%. Die Mehrheit der Todesfälle tritt bei Kindern unter fünf Jahren auf. Antibiotika wie Penicillin werden typischerweise für die Behandlung verwendet, jedoch wird mit dem Aufkommen resistenter Stämme die Gabe von Ceophalosporinen, Vancomycin oder Fluorochinolonen möglicherweise notwendig. Die Symptomatik der Pneumokokken-Pneumonie ist vielfältig. Bei der Diagnosefindung und der Behandlungsstrategie sollte das Patientenalter in Betracht gezogen werden.
Patientenhinweise
Die Pneumokokken-Pneumonie ist eine ernste Erkrankung, die in manchen Fällen lebensbedrohlich sein kann. Sie wird durch das Bakterium S. pneumoniae - auch Pneumokokken genannt - verursacht [1] [5]. Das Bakterium kann über Tröpfcheninfektion beim Niesen oder Husten infizierter Personen weitergegeben werden. Die Symptome einer Pneumokokken-Pneumonie entstehen oft sehr abrupt und können u.a. Fieber, Schüttelfrost, allgemeines Unwohlsein, Kurzatmigkeit und ein Husten mit rostfarbigem Auswurf sein [1] [5]. Scharfe stechende Brustschmerzen auf einer Körperseite, die sich durch tiefes Einatmen und Husten verschlechtern, treten oft auf [5]. Etwas weniger als die Hälfte der Patienten wird im Verlauf der Krankheit Flüssigkeitsansammlungen rund um die betroffenen Lungenflügel ausbilden (Pleuraerguss), was auch zu den Atembeschwerden und den Brustschmerzen beiträgt [5]. Ihr Arzt wird wird ein Bruströntgen anordnen um eine Pneumonie diagnostizieren zu können, und Proben des Hustenauswurfs auswerten um die Ursache für die Pneumonie herauszufinden [1] [5]. Gesammelte Blut-, Eiter- und Auswurfproben können im Rahmen einer Laboranalyse eine Infektion durch S. pneumoniae durch kultiviertes Wachstum und spezifische Färbungstests beweisen [1] [3] [5]. Wenn Bakterien nachgewiesen wurden, kann im Rahmen der Therapie die Effizienz verschiedener Antibiotika durch einen antibiotischen Anfälligkeitstest ermittelt werden [3] [4] [5].
Derzeit gibt es zwei Impfstoffe gegen S. pneumoniae. PCV13 ist ein Konjugatimpfstoff, der gegen 13 verschiedene Pneumokokkenvarianten schützt, PPS23 ist ein nicht-konjugierter Impfstoff und schützt gegen 23 verschiedene Pneumokokkentypen [16] [17]. Kindern, die jünger als fünf Jahre sind, und keine Milz oder eine Einschränkung der Milzfunktion haben, wird oft über lange Zeit bis ins Erwachsenenalter Antibiotika als Prophylaxe verabreicht [10] [13] [14]. Am häufigsten werden bei einer Pneumokokken-Pneumonie Penicillin, Ampicillin und Amoxicillin verschrieben [5] [10]. Typischerweise sind diese Wirkstoffe in Tablettenform einzunehmen, bei schweren Fällen kann jedoch eine intravenöse Gabe notwendig werden [5] [10] [13]. Die rezente Zunahme Penicillin-resistenter Pneumokokken-Stämme hat dazu geführt, dass andere Antibiotika wie Ceftriaxon, Cefotaxim, Vancomycin oder Fluorochinolone wie z.B. Levofloxacin ebenfalls verwendet werden [11] [12].
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