Anthrax - Milzbrand

Milzbrand ist eine akute Erkrankung, die durch das Bakterium Bacillus anthracis verursacht wird. Die meisten Formen der Krankheit sind tödlich und betreffen sowohl Menschen als auch Tiere. Es gibt wirksame Impfstoffe gegen Milzbrand, und einige Formen der Krankheit sprechen gut auf eine Antibiotikabehandlung an.

Wie viele andere Mitglieder der Gattung Bacillus können auch Bacillus anthracis schlummernde Endosporen (oft auch als Sporen" bezeichnet, aber nicht zu verwechseln mit Pilzsporen) bilden, die jahrzehntelang oder gar Jahrhunderte lang unter rauen Bedingungen überleben können. Solche Sporen gibt es auf allen Kontinenten, auch in der Antarktis. Wenn Sporen eingeatmet, eingenommen oder mit einer Hautverletzung im Wirt in Berührung kommen, können sie reaktiviert werden und sich schnell vermehren.

Anthrax infiziert gewöhnlich wilde und domestizierte pflanzenfressende Säugetiere, die die Sporen beim Weiden aufnehmen oder einatmen. Die Einnahme gilt als der häufigste Weg, auf dem Pflanzenfresser Milzbrand bekommen. Fleischfresser, die in der gleichen Umgebung leben, können sich durch den Verzehr infizierter Tiere infizieren. Krankheiten können Milzbrand auf den Menschen übertragen, entweder durch direkten Kontakt oder durch Verzehr von erkranktem Tierfleisch.

Anthraxsporen können in vitro produziert und als biologische Waffe eingesetzt werden. Anthrax verbreitet sich nicht direkt von einem infizierten Tier oder einer Person zu einem anderen; es wird durch Sporen verbreitet. Diese Sporen können durch Kleidung oder Schuhe transportiert werden. Der Körper eines Tieres, das zum Zeitpunkt des Todes aktiv Milzbrand hatte, kann auch eine Quelle von Milzbrand-Sporen sein.

Bis zum zwanzigsten Jahrhundert starben jedes Jahr weltweit Hunderttausende von Menschen und Tieren durch Milzbrand. Der französische Wissenschaftler Louis Pasteur entwickelte 1881 den ersten wirksamen Impfstoff gegen Milzbrand. Dank über hundertjähriger Tierimpfungen, der Sterilisation von tierischen Rohabfällen und der Milzbrandtilgung in Nordamerika, Australien, Neuseeland, Russland, Europa und Teilen Afrikas und Asiens ist die Milzbrandinfektion bei Haustieren (nur wenige Dutzend Fälle pro Jahr) relativ selten geworden. Anthrax ist bei Hunden und Katzen besonders selten, wie ein einziger Fall in den USA im Jahr 2001 belegt.

Anthrax verursacht in der Regel keine Krankheit bei Fleischfressern und Aasfressern, auch wenn diese Tiere Milzbrand-infizierte Schlachtkörper konsumieren. Anthraxausbrüche treten in einigen wild lebenden Tierpopulationen mit einer gewissen Regelmäßigkeit auf. Die Krankheit ist häufiger in Ländern ohne weit verbreitete veterinärmedizinische oder menschliche Gesundheitsprogramme. Im 21. Jahrhundert ist Milzbrand in weniger entwickelten Ländern immer noch ein Problem. Anfang 2010 wurde in der Provinz Cagayan auf den Philippinen ein Milzbrand bei Menschen gemeldet, die Fleisch von einem toten Carabao gegessen hatten, mit über 400 Krankheitsfällen und mindestens zwei Todesfällen.

Bacillus anthracis Bakteriensporen sind bodenbürtige Sporen. Aufgrund ihrer langen Lebensdauer sind Sporen weltweit präsent und verbleiben jahrzehntelang an den Bestattungsstellen von Tieren, die durch Milzbrand getötet wurden. Über 70 Jahre nach der Bestattung des Tieres haben Grabstätten infizierter Tiere zu einer Reinfektion geführt.

Anzeichen und Symptome

Pulmonal

Eine Atemwegsinfektion beim Menschen tritt zunächst mehrere Tage lang mit Erkältungs- oder grippeähnlichen Symptomen auf, gefolgt von einer Lungenentzündung und einem schweren (oft tödlichen) Atemwegskollaps. Die historische Sterblichkeitsrate lag bei 92%, aber bei einer frühzeitigen Behandlung (im Falle der Milzbrandattacken von 2001) betrug die beobachtete Sterblichkeit 45%. Die Unterscheidung zwischen Lungenmilzbrand und häufigeren Ursachen von Atemwegserkrankungen ist unerlässlich, um Verzögerungen bei der Diagnose zu vermeiden und damit die Ergebnisse zu verbessern. Dazu wurde ein Algorithmus entwickelt. Die Krankheit, die in die fulminante Phase übergeht, hat eine 97% Sterblichkeit unabhängig von der Behandlung.

Eine tödliche Infektion wird berichtet, um das Ergebnis der Inhalation von etwa 10.000 bis 20.000 Sporen, obwohl diese Dosis variiert zwischen den Wirtsarten. Wie bei allen Krankheiten wird vermutet, dass es eine große Variation der Anfälligkeit gibt, wobei es Hinweise darauf gibt, dass einige Menschen an viel niedrigeren Expositionen sterben könnten; es gibt kaum dokumentierte Beweise, um die genaue oder durchschnittliche Anzahl der Sporen zu überprüfen, die für eine Infektion benötigt werden. Milzbrand beim Einatmen wird auch als Woolsorters-Krankheit oder Ragpickers-Krankheit bezeichnet. Diese Berufe waren anfälliger für die Krankheit, da sie infizierten tierischen Produkten ausgesetzt waren. Andere mit der Exposition verbundene Praktiken sind das Aufschneiden von Tierhörnern für die Herstellung von Knöpfen, das Handhaben von Haarborsten für die Bürstenherstellung und das Handhaben von Tierhäuten. Ob diese Tierhäute von Tieren stammen, die an der Krankheit gestorben sind oder von Tieren, die einfach mit Sporen auf dem Boden gelegen haben, ist unbekannt. Diese Infektionsart wird als Biowaffe verwendet.

Magen-Darm-Trakt

Gastrointestinale Infektionen beim Menschen werden am häufigsten durch den Verzehr von Fleisch mit Milzbrand hervorgerufen und sind gekennzeichnet durch schwere Magen-Darm-Beschwerden, Bluterbrechen, schwere Durchfallerkrankungen, akute Entzündungen des Darmtraktes und Appetitlosigkeit. Es wurden Läsionen im Darm, im Mund und Rachen festgestellt. Nachdem das Bakterium in den Darm eindringt, breitet es sich über den Blutkreislauf im ganzen Körper aus und produziert weiterhin Giftstoffe. Gastrointestinale Infektionen können behandelt werden, führen aber in der Regel zu einer Sterblichkeitsrate von 25% bis 60%, je nachdem, wie schnell die Behandlung beginnt. Diese Form von Milzbrand ist die seltenste Form. In den Vereinigten Staaten gab es nur zwei offizielle Fälle, die erste wurde 1942 von der CDC berichtet und die zweite im Jahr 2010, die im Massachusetts General Hospital behandelt wurde. Es ist der einzige bekannte Überlebensfall von GI Milzbrand in den USA. Ein Ausbruch von Milzbrand bei Menschen, die Fleisch von einem toten Carabao gegessen hatten, wurde Anfang 2010 in der Provinz Cagayan auf den Philippinen gemeldet, mit über 400 Krankheitsfällen und mindestens zwei Todesfällen.

Kutan

Die kutane (auf der Haut) Milzbrandinfektion beim Menschen stellt sich als eine kochende Hautläsion dar, die schließlich ein Geschwür mit schwarzem Zentrum (Schorf) bildet. Die schwarze Schorfbildung zeigt sich oft als ein großes, schmerzloses nekrotisches Ulkus (beginnt als eine gereizte und juckende Hautläsion oder Blase, die dunkel ist und meist als schwarzer Punkt konzentriert, etwas ähnlich wie Brotschimmel) an der Infektionsstelle. In der Regel bilden sich Hautinfektionen innerhalb der Sporenpenetration zwischen 2 und 5 Tagen nach der Exposition. Im Gegensatz zu blauen Flecken oder den meisten anderen Läsionen verursachen kutane Milzbrandinfektionen normalerweise keine Schmerzen.

Das kutane Milzbrand wird typischerweise verursacht, wenn Bacillus anthracis Sporen durch Schnitte in die Haut eindringen. Diese Form von Anthrax kommt am häufigsten vor, wenn der Mensch mit infizierten Tieren und/oder tierischen Produkten umgeht (z. B. mit der Haut eines Tieres, das zum Bau von Trommeln verwendet wird).

Kutanes Milzbrand ist selten tödlich, wenn es behandelt wird, weil das Infektionsgebiet auf die Haut begrenzt ist und verhindert, dass der Tödliche Faktor, der Ödemfaktor und das Schutzantigen in ein lebenswichtiges Organ eindringen und es zerstören. Ohne Behandlung gehen ca. 20% der Hautinfektionen bis zum Toxämie und Tod.

Ursache

Bakterien

Bacillus anthracis ist ein stäbchenförmiges, grampositives, aerobes Bakterium von etwa 1 bis 9 Mikrometer Größe. Es wurde nachgewiesen, dass Robert Koch 1876 eine Krankheit auslöste, als er einer infizierten Kuh eine Blutprobe abnahm, die Bakterien isolierte und in eine Maus steckte. Das Bakterium liegt normalerweise in Endosporenform im Boden vor und kann in diesem Zustand jahrzehntelang überleben. Pflanzenfresser sind häufig infiziert, wenn sie grasen oder grasen, besonders wenn sie raue, gereizte oder stachelige Vegetation fressen: Die Vegetation wurde zur Hypothese gemacht, dass sie Wunden im Magen-Darm-Trakt verursachen könnte, die den Zugang der bakteriellen Endosporen in das Gewebe ermöglichen, obwohl dies nicht bewiesen ist. Sobald das Bakterium in einer offenen Wunde eingenommen oder platziert wurde, beginnt es sich im Inneren des Tieres oder des Menschen zu vermehren und tötet den Wirt in der Regel innerhalb weniger Tage oder Wochen. Die Endosporen keimen an der Eintrittsstelle in das Gewebe und breiten sich dann über den Kreislauf zu den Lymphgefäßen aus, wo sich die Bakterien vermehren.

Es ist die Produktion von zwei mächtigen Exo-Toxinen und tödlichen Giftstoffen durch die Bakterien, die den Tod verursachen. Tierärzte können einen möglichen Milzbrand-Tod oft an seinem plötzlichen Auftreten und am dunklen, nicht gerinnenden Blut erkennen, das aus den Körperöffnungen austritt. Die meisten Milzbrandbakterien im Körper nach dem Tod werden durch anaerobe Bakterien innerhalb von Minuten bis Stunden postmortem außer Konkurrenz gesetzt und zerstört. Milzbrand-Pflanzenbakterien, die dem Körper durch Blutaustritt oder durch die Öffnung des Tierkörpers entweichen, können jedoch hartnäckige Sporen bilden. Pro vegetativem Bakterium bildet sich eine Spore. Die Auslöser für die Sporenbildung sind noch nicht bekannt, obwohl Sauerstoffspannung und Nährstoffmangel eine Rolle spielen können. Einmal gebildet, sind diese Sporen sehr schwer zu beseitigen.

Die Infektion von Pflanzenfressern (und gelegentlich auch des Menschen) über den Inhalationsweg verläuft in der Regel wie folgt: Sobald die Sporen eingeatmet sind, werden sie durch die Atemwege in die winzigen Luftpartikelsäcke (Alveolen) in der Lunge transportiert. Die Sporen werden dann von Fresszellen (Makrophagen) in der Lunge aufgenommen und durch kleine Gefäße (Lymphe) zu den Lymphknoten in der zentralen Brusthöhle (Mediastinum) transportiert. Schäden durch die Milzbrand-Sporen und Bazillen in der zentralen Brusthöhle können Schmerzen und Atemnot verursachen. In den Lymphknoten keimen die Sporen zu aktiven Bazillen, die sich vermehren und schließlich die Makrophagen zerplatzen lassen, wodurch viel mehr Bazillen in den Blutkreislauf gelangen und auf den gesamten Körper übertragen werden. Einmal im Blutstrom, geben diese Bazillen drei Proteine frei, die tödlicher Faktor, Ödemfaktor und schützendes Antigen genannt werden. Alle drei sind für sich genommen ungiftig, aber die Kombination ist für den Menschen unglaublich tödlich. Protektives Antigen kombiniert mit diesen beiden anderen Faktoren, um tödliches Toxin bzw. Ödemtoxin zu bilden. Diese Toxine sind die wichtigsten Erreger der Zerstörung, Blutung und des Todes des Wirts. Wenn Antibiotika zu spät verabreicht werden, auch wenn die Antibiotika die Bakterien vernichten, sterben einige Wirte an Toxämie. Dies liegt daran, dass die von den Bazillen produzierten Toxine in ihrem System bei tödlicher Dosierung verbleiben.

Die Letalität der Milzbrandkrankheit verdankt sich den beiden wichtigsten Virulenzfaktoren des Bakteriums: (i) der Poly-D-Glutaminsäure-Kapsel, die das Bakterium vor Phagozytose durch Neutrophilen schützt, und (ii) dem dreigliedrigen Proteintoxin, dem Milzbrandgift. Anthraxtoxin ist eine Mischung aus drei Proteinkomponenten: (i) protektives Antigen (PA), (ii) Ödemfaktor (EF) und (iii) tödlicher Faktor (LF). PA plus LF produziert tödliches Toxin, und PA plus EF produziert Ödemtoxin. Diese Toxine verursachen Tod bzw. Gewebeschwellung (Ödem).

Um in die Zellen einzudringen, verwenden Ödem und tödliche Faktoren ein weiteres Protein, das von B. anthracis produziert wird, das protektive Antigen. Das schützende Antigen bindet an zwei oberflächliche Rezeptoren auf der Wirtszelle. Eine Zellprotease spaltet PA dann in zwei Fragmente: PA20 und PA63. PA20 dissoziiert in das extrazelluläre Medium und spielt im toxischen Kreislauf keine Rolle mehr. PA63 oligomerisiert dann mit sechs weiteren PA63-Fragmenten, die eine heptamerische ringförmige Struktur bilden, die als Präpore bezeichnet wird. Einmal in dieser Form kann der Komplex bis zu drei EF oder LF konkurrenzfähig binden und einen resistenten Komplex bilden. Als nächstes folgt die rezeptorvermittelte Endozytose, die dem neu gebildeten toxischen Komplex Zugang ins Innere der Wirtszelle verschafft. Die angesäuerte Umgebung im Endosom löst das Heptamer aus, das LF und/oder EF in das Cytosol freizusetzen. Es ist unbekannt, wie genau der Komplex zum Absterben der Zelle führt.

Der Ödemfaktor ist eine calmodulinabhängige Adenylatcyclase. Adenylatcyclase katalysiert die Umwandlung von ATP in zyklische AMP (cAMP) und Pyrophosphat. Die Komplexierung von Adenylatcyclase mit Calmodulin entfernt Calmodulin aus der Stimulierung Calcium-getriggerten Signalisierung und hemmt so die Immunantwort. Genauer gesagt inaktiviert LF Neutrophile (eine Art Phagozytose) durch den eben beschriebenen Prozess, so dass sie keine Phagozytosebakterien bilden können. Im Laufe der Geschichte glaubte man, dass der tödliche Faktor die Makrophagen zu TNF-alpha und Interleukin 1, beta (IL1B) führte. TNF-alpha ist ein Zytokin, dessen Hauptaufgabe es ist, Immunzellen zu regulieren sowie Entzündungen und Apoptose oder programmierten Zelltod zu induzieren. Interleukin 1, beta ist ein weiteres Zytokin, das auch die Entzündung und Apoptose reguliert. Die Überproduktion von TNF-alpha und IL1B führt letztendlich zu septischem Schock und Tod. Jedoch zeigen neue Beweise an, dass Milzbrand auch Endothelzellen (Zellen, die seröse Hohlräume wie die Perikardhöhle, Pleurahöhle und die Peritonealhöhle, Lymphgefäße und Blutgefäße auskleiden) angreift, die Gefäßleckage von Flüssigkeit und Zellen verursacht, und schließlich hypovolemic Schlag (niedriges Blutvolumen) und septischen Schock.

Belichtung

Die berufliche Exposition gegenüber infizierten Tieren oder ihren Produkten (wie Haut, Wolle und Fleisch) ist der übliche Expositionsweg für den Menschen. Arbeitnehmer, die toten Tieren und tierischen Produkten ausgesetzt sind, sind am stärksten gefährdet, insbesondere in Ländern, in denen Milzbrand häufiger vorkommt. Milzbrand in Weidevieh auf offenem Feld, wo sie sich mit wilden Tieren vermischen, kommt in den USA und anderswo noch gelegentlich vor. Viele Arbeiter, die mit Wolle und Tierhäuten zu tun haben, sind routinemäßig nur geringen Mengen an Milzbrandsporen ausgesetzt, aber die meisten Expositionen reichen nicht aus, um Milzbrandinfektionen zu entwickeln. Es wird vermutet, dass die natürlichen Abwehrkräfte des Körpers eine geringe Exposition zerstören können. Diese Leute kontrahieren gewöhnlich Milzbrand, wenn sie etwas fangen. Im Laufe der Geschichte wurde die gefährlichste Form des Milzbrandes beim Einatmen als Woolsorters-Krankheit bezeichnet, weil er eine Berufskrankheit für Menschen darstellte, die Wolle sortierten. Heute ist diese Infektionsform extrem selten, da fast keine infizierten Tiere mehr vorhanden sind. Der letzte tödliche Fall von natürlichem Milzbrand in den Vereinigten Staaten ereignete sich 1976 in Kalifornien, als ein Hausweber nach der Arbeit mit infizierter Wolle, die aus Pakistan importiert wurde, starb. Die Autopsie wurde im UCLA-Krankenhaus durchgeführt. Um die Gefahr einer Ausbreitung der Krankheit zu minimieren, wurde der Verstorbene in einem versiegelten Plastiksack in einem versiegelten Metallbehälter zur UCLA transportiert.

Im November 2008 starb in Großbritannien ein Trommelbauer, der mit unbehandelten Tierhäuten arbeitete, an Milzbrand. Gastrointestinales Anthrax ist in den Vereinigten Staaten, mit nur einem Fall auf Aufzeichnung, berichtet 1942, entsprechend den Mitten für Krankheit-Steuerung und Verhinderung außerordentlich selten. Im Dezember 2009 kam es in Glasgow, Schottland, zu einem Ausbruch von Milzbrand unter Heroinsüchtigen, der zu vierzehn Todesfällen führte. Die Quelle des Milzbrandes ist vermutlich die Verdünnung des Heroins mit Knochenmehl in Afghanistan.

Ebenfalls im Dezember 2009 bestätigte das New Hampshire Department of Health and Human Services einen Fall von gastrointestinalem Milzbrand bei einer erwachsenen Frau. Die CDC untersuchte die Quelle und die Möglichkeit, dass sie von einer afrikanischen Trommel kontrahiert wurde, die kürzlich von der Frau benutzt wurde, die an einem Trommelkreis teilnahm. Die Frau hat offenbar Milzbrand[in Sporenform] aus dem Fell der Trommel eingeatmet. Sie wurde schwer krank, aber mit gastrointestinalem Milzbrand und nicht mit inhaliertem Milzbrand, was sie in der amerikanischen medizinischen Geschichte einzigartig machte. Das Gebäude, in dem die Infektion stattfand, wurde gesäubert und der Öffentlichkeit wieder zugänglich gemacht, und die Frau erholte sich. Jodie Dionne-Odom, New-Hampshire ZustandEpidemiologe, Zustände, es ist ein Geheimnis. Wir wissen wirklich nicht, warum es passiert ist."

Infektionsart

Anthrax kann über den Darm (Angestion), die Lunge (Inhalation) oder die Haut (kutane) in den menschlichen Körper eindringen und verursacht je nach Eintrittsort unterschiedliche klinische Symptome. Im Allgemeinen wird ein infizierter Mensch unter Quarantäne gestellt. Milzbrand breitet sich jedoch in der Regel nicht von einem infizierten Menschen auf einen nicht infizierten Menschen aus. Aber, wenn die Krankheit tödlich für den Körper des Menschen ist, wird seine Masse an Milzbrandbakterien zu einer potenziellen Infektionsquelle für andere und besondere Vorsichtsmaßnahmen sollten verwendet werden, um eine weitere Kontamination zu verhindern. Einatmender Milzbrand kann tödlich sein, wenn es unbehandelt bleibt, bis offensichtliche Symptome auftreten.

Anthrax kann bei Laborunfällen oder durch den Umgang mit infizierten Tieren oder deren Wolle oder Häute eingesetzt werden. Es wurde auch in biologischen Kampfstoffen und von Terroristen verwendet, um absichtlich zu infizieren, wie es die Anthrax-Attacken von 2001 gezeigt haben.

Diagnose

Zur direkten Identifizierung von Bacillus anthracis gibt es verschiedene Techniken im klinischen Material. Erstens können die Exemplare gramfärbig sein. Bacillus spp. sind ziemlich groß (3 bis 4 m lang), wachsen in langen Ketten und färben grampositiv. Um zu bestätigen, dass es sich bei dem Organismus um B. anthracis handelt, können Schnelldiagnostikverfahren wie Polymerase-Kettenreaktion (PCR)-basierte Assays und Immunfluoreszenzmikroskopie eingesetzt werden.

Alle Bacillus-Arten wachsen gut auf 5% Schafblutagar und anderen routinemäßigen Nährmedien. PLET (Polymyxin-Lysozyme-EDTA-thallousacetat) kann zur Isolierung von B. anthracis aus kontaminierten Proben verwendet werden, und Bikarbonat-Agar dient als Identifikationsmethode zur Induktion der Kapselbildung. Bacillus spp. wächst in der Regel innerhalb von 24 Stunden nach der Inkubation bei 35 °C, in der Raumluft (Raumtemperatur) oder in 5% CO2. Wird Bikarbonat-Agar zur Identifizierung verwendet, müssen die Medien in 5% CO2 inkubiert werden. B. anthracis-Kolonien sind mittelgroße, graue, flache und unregelmäßige Kolonien mit wirbelnden Vorsprüngen, die oft als medusa head" bezeichnet werden und auf 5% Schafsblutagar nicht hämolytisch wirken. Die Bakterien sind nicht beweglich, anfällig für Penicillin und produzieren auf Eigelbagar eine große Lecithinase-Zone. Bestätigende Tests zur Identifizierung von B. anthracis umfassen Gamma-Bakteriophage-Tests, indirekte Hämagglutination und Enzym-verknüpfte Immunosorbent Tests zum Nachweis von Antikörpern.

Prävention

Impfstoffe

Impfstoffe gegen Milzbrand für den Einsatz im Viehbestand und beim Menschen haben einen bedeutenden Platz in der Geschichte der Medizin eingenommen, von Pasteurs bahnbrechender Arbeit mit Rindern aus dem 19. Jahrhundert (der zweite wirkungsvolle Impfstoff überhaupt) bis hin zum umstrittenen Gebrauch eines modernen Produkts (BioThrax) im 20. Jahrhundert zum Schutz der amerikanischen Truppen vor dem Einsatz von Milzbrand in der biologischen Kriegsführung. Human-Milzbrandimpfstoffe wurden von der Sowjetunion in den späten 1930er Jahren und in den 1950er Jahren in den USA und Großbritannien entwickelt. Der derzeit von der FDA zugelassene US-Impfstoff wurde in den 1960er Jahren formuliert.

Derzeit verabreichte humane Milzbrandimpfstoffe sind z. B. azelluläre (USA) und lebende Sporen (Russland). Alle derzeit verwendeten Milzbrandimpfstoffe weisen eine beträchtliche lokale und allgemeine Reaktionsfähigkeit auf (Erythem, Verhärtungen, Schmerzen, Fieber), und bei etwa 1 % der Empfänger treten schwerwiegende Nebenwirkungen auf. Das amerikanische Produkt BioThrax ist von der FDA zugelassen und wurde früher in einer Sechs-Dosis-Primärserie bei 0,2,4 Wochen und 6,12,18 Monaten verabreicht. Im Jahr 2008 genehmigte die FDA das Weglassen der Woche 2 Dosis, was zu den derzeit empfohlenen Fünf-Dosis-Reihe. Zu den neuen Impfstoffen der zweiten Generation, die derzeit erforscht werden, gehören rekombinante Lebendimpfstoffe und rekombinante Untereinheitenimpfstoffe.

Prophylaxe

Besteht der Verdacht, dass eine Person an Milzbrand gestorben ist, sollte jede Vorsichtsmaßnahme getroffen werden, um einen Hautkontakt mit dem möglicherweise kontaminierten Körper und Flüssigkeiten, die durch natürliche Körperöffnungen austreten, zu vermeiden. Die Leiche sollte streng unter Quarantäne gestellt und dann verbrannt werden. Eine Blutprobe, die in einem versiegelten Behälter entnommen und in einem zugelassenen Labor analysiert wird, sollte verwendet werden, um festzustellen, ob Milzbrand die Todesursache ist. Die mikroskopische Visualisierung der verkapselten Bazillen, meist in sehr großer Zahl, in einem Blutausstrich mit polychromem Methylenblau (McFadyean-Färbung) ist vollständig diagnostisch, obwohl die Kultur des Organismus immer noch der Goldstandard für die Diagnose ist. Eine vollständige Isolierung des Körpers ist wichtig, um eine mögliche Kontamination anderer zu verhindern. Bei der Handhabung des Körpers sollten Schutzkleidung und Ausrüstung wie Gummihandschuhe, Gummischürzen und Gummistiefel ohne Perforationen verwendet werden. Keine Haut, besonders wenn sie Wunden oder Kratzer aufweist, sollte freigelegt werden. Eine persönliche Einweg-Schutzausrüstung ist vorzuziehen, falls nicht vorhanden, kann die Dekontamination jedoch durch Autoklavieren erreicht werden. Persönliche Einweg-Schutzausrüstung und -Filter sollten autoklaviert und/oder verbrannt und vergraben werden. Bacillus anthracis bacillii reicht von 0,5-5,0 m Größe. Jeder, der mit Milzbrand bei einem verdächtigen oder bestätigten Opfer arbeitet, sollte eine Atemschutzausrüstung tragen, die in der Lage ist, diese Partikelgröße oder weniger zu filtern. Das US National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) und die Mine Safety and Health Administration (MSHA) haben einen hocheffizienten Atemschutzmaskenfilter, wie z. B. ein Einweg-Atemschutzmaske mit einem HEPA-Filter, zugelassen. Alle möglicherweise kontaminierten Bettwaren oder Kleidungsstücke sollten in doppelten Plastiktüten isoliert und als Bio-Gefahrenstoffe behandelt werden. Das Opfer sollte in einem luftdichten Leichensack versiegelt werden. Tote Opfer, die geöffnet und nicht verbrannt werden, sind eine ideale Quelle für Milzbrand-Sporen. Krematoriumsopfer ist die bevorzugte Art und Weise der Körperentsorgung. Keine Einbalsamierung oder Autopsie sollte ohne ein komplett ausgestattetes Laboratorium für biologische Gefahren und geschultes und sachkundiges Personal durchgeführt werden.

Bei Verspätungen von nur wenigen Tagen kann die Krankheit unheilbar sein, und die Behandlung sollte auch ohne Symptome begonnen werden, wenn eine mögliche Kontamination oder Exposition vermutet wird. Tiere mit Milzbrand sterben oft ohne erkennbare Symptome. Anfangssymptome können einer gewöhnlichen Erkältungskrankheit des Rachens, leichtem Fieber, Muskelschmerzen und Unwohlsein ähneln. Nach einigen Tagen können die Symptome zu schweren Atembeschwerden, Schock und schließlich zum Tod führen. Der Tod kann von ungefähr zwei Tagen bis zu einem Monat nach der Exposition eintreten, wobei die Todesfälle offenbar 8 Tage nach der Exposition ihren Höhepunkt erreichen. Antibiotikaresistente Milzbrandstämme sind bekannt.

Die frühzeitige Erkennung von Milzbrandquellen kann präventive Maßnahmen ermöglichen. Als Reaktion auf die Milzbrand-Attacken vom Oktober 2001 installierte die United States Postal Service (USPS) BioDetection Systems (BDS) in ihren großen Poststempelanlagen. Die BDS-Rücklaufpläne wurden von der USPS in Zusammenarbeit mit lokalen Einsatzkräften wie Feuerwehr, Polizei, Krankenhäusern und dem Gesundheitswesen erstellt. Die Mitarbeiter dieser Einrichtungen wurden über Milzbrand, Antwortaktionen und prophylaktische Medikamente aufgeklärt. Wegen der Zeitverzögerung, die mit dem Erhalt der abschließenden Prüfung auf Milzbrand verbunden ist, muss mit der prophylaktischen Antibiotikabehandlung des möglicherweise exponierten Personals so bald wie möglich begonnen werden.

Behandlung

Anthrax kann nicht direkt von Mensch zu Mensch übertragen werden, aber Kleidung und Körper können mit Milzbrand-Sporen kontaminiert sein. Eine effektive Dekontamination von Personen kann durch eine gründliche Spülung mit antimikrobiell wirksamer Seife und Wasser erreicht werden. Abwasser sollte mit Bleichmittel oder anderen antimikrobiellen Mitteln behandelt werden. Eine effektive Dekontamination von Artikeln kann durch Kochen kontaminierter Artikel in Wasser für 30 Minuten oder länger erreicht werden. Chlorbleichlauge ist unwirksam bei der Zerstörung von Sporen und vegetativen Zellen auf Oberflächen, obwohl Formaldehyd wirksam ist. Brennende Kleidung ist sehr effektiv bei der Zerstörung von Sporen. Nach der Dekontamination besteht keine Notwendigkeit, Kontakte von Milzbrandkranken zu immunisieren, zu behandeln oder zu isolieren, es sei denn, sie waren der gleichen Infektionsquelle ausgesetzt.

Antibiotika

Eine frühzeitige antibiotische Behandlung von Milzbrand ist essentiell - eine Verzögerung verringert die Überlebenschancen erheblich.

Die Behandlung von Milzbrandinfektionen und anderen bakteriellen Infektionen umfasst große Dosen intravenöser und oraler Antibiotika wie Fluorochinolone (wie Ciprofloxacin), Doxycyclin, Erythromycin, Vancomycin oder Penicillin. Zu den von der FDA zugelassenen Wirkstoffen gehören Ciprofloxacin, Doxycyclin und Penicillin.

In möglichen Fällen von Milzbrand beim Einatmen ist eine frühzeitige Antibiotikaprophylaxe entscheidend, um einen möglichen Tod zu verhindern.

Im Mai 2009 reichte Human Genome Sciences für sein neues Medikament raxibacumab (Markenname ABthrax) zur Notfallbehandlung von inhaliertem Milzbrand einen Zulassungsantrag (Biologic License Application License Application, BLA, Permission to Market) ein. Tritt der Tod durch Milzbrand ein, sollte der Körper isoliert werden, um eine mögliche Verbreitung von Milzbrandkeimen zu verhindern. Bestattung tötet keine Milzbrand-Sporen.

In den letzten Jahren gab es viele Versuche, neue Medikamente gegen Milzbrand zu entwickeln, aber die existierenden Medikamente sind wirksam, wenn die Behandlung rechtzeitig begonnen wird.

Monoklonale Antikörper

Am 14. Dezember 2012 genehmigte die US Food and Drug Administration (FDA) die Verabreichung von Rapibacumab zur Behandlung von Anthrax beim Einatmen. Raxibacumab ist ein monoklonaler Antikörper, der die von B. anthracis produzierten Toxine neutralisiert, die massive und irreversible Gewebsverletzungen und den Tod verursachen können. Ein monoklonaler Antikörper ist ein Protein, das einem menschlichen Antikörper ähnelt, der Fremdkörper wie Bakterien und Viren identifiziert und neutralisiert.

Geschichte

Etymologie

Der Name kommt von Milzbrand, dem griechischen Wort für "Kohle", wegen der schwarzen Hautläsionen, die von den Opfern mit einer kutanen Milzbrandinfektion entwickelt wurden. Es wurde entdeckt und analysiert von Robert Koch (1876).

Entdeckung

Robert Koch, ein deutscher Arzt und Wissenschaftler, identifizierte 1875 in Wolsztyn das Bakterium, das die Milzbrandkrankheit verursachte. Seine Pionierarbeit im späten 19. Jahrhundert war eine der ersten Demonstrationen, dass Krankheiten durch Mikroben verursacht werden können. In einer bahnbrechenden Versuchsreihe deckte er den Lebenszyklus und die Übertragungswege von Milzbrand auf. Seine Experimente trugen nicht nur zum Verständnis von Milzbrand bei, sondern auch zur Aufklärung der Rolle von Mikroben bei der Krankheitsverursachung in einer Zeit, in der die Debatten noch über spontane Generierung versus Zelltheorie stattfanden. Koch studierte die Mechanismen anderer Krankheiten und erhielt 1905 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für die Entdeckung des Tuberkulosebakteriums.

Erste Impfung

Im Mai 1881 führte Louis Pasteur ein öffentliches Experiment durch, um sein Konzept der Impfung zu demonstrieren. Er bereitete zwei Gruppen von 25 Schafen, eine Ziege und mehrere Kühe vor. Die Tiere einer Gruppe wurden zweimal im Abstand von 15 Tagen mit einem von Pasteur zubereiteten Milzbrandimpfstoff injiziert; die Kontrollgruppe wurde ungeimpft gelassen. Dreißig Tage nach der ersten Injektion wurde beiden Gruppen eine Kultur lebender Milzbrandbakterien injiziert. Alle Tiere der nicht geimpften Gruppe starben, während alle Tiere der geimpften Gruppe überlebten. Der Humanimpfstoff gegen Milzbrand wurde 1954 zur Verfügung gestellt. Dabei handelte es sich um einen zellfreien Impfstoff anstelle des Lebendzell-Impfstoffs Pasteur, der für veterinärmedizinische Zwecke verwendet wurde. 1970 wurde ein verbesserter zellfreier Impfstoff zur Verfügung gestellt.

Gesellschaft und Kultur

Der virulente Ames-Stamm, der 2001 bei den Milzbrand-Attacken in den Vereinigten Staaten eingesetzt wurde, hat die meisten Nachrichten über einen Milzbrand erhalten. Der Ames-Stamm enthält zwei Virulenzplasmide, die für ein 3-Protein-Toxin, das Milzbrandgift, und eine Polyglutaminsäurekapsel kodieren. Viel gefährlicher ist jedoch der Vollum-Stamm, der im Zweiten Weltkrieg entwickelt, aber nie als biologische Waffe eingesetzt wurde. Der Vollum-Stamm (auch fälschlicherweise als Vellum bezeichnet) wurde 1935 von einer Kuh in Oxfordshire, UK, isoliert. Dies ist der gleiche Stamm, der auch bei den Biowaffen-Studien von Gruinard verwendet wurde. Eine Variante von Vollum, die unter dem Namen "Vollum 1B" bekannt ist, wurde in den 1960er Jahren in den USA und Großbritannien im Biowaffenprogramm eingesetzt. Vollum 1B wird allgemein angenommen, dass Vollum 1B von William A. Boyles isoliert wurde, einem 46-jährigen Wissenschaftler der Biological Warfare Laboratories in Camp (später Fort) Detrick, Maryland, USA (Vorläufer von USAMRIID), der 1951 starb, nachdem er versehentlich mit Vollum infiziert worden war. Der nach dem in Triest geborenen Immunologen Max Sterne benannte Sterne-Stamm ist ein abgeschwächter Stamm, der als Impfstoff verwendet wird und nur das Milzbrandgift-Virulenzplasmid und nicht die Polyglutaminsäure-Kapsel enthält, die Plasmid exprimiert.

Altlastensanierung und Dekontamination

Anthraxsporen können nach der Freisetzung sehr lange in der Umwelt überleben. Chemische Verfahren zur Reinigung von anthraxkontaminierten Standorten oder Materialien können Oxidationsmittel wie Peroxide, Ethylenoxid, Sandia Foam, Chlordioxid (verwendet im Hart Senatsbürogebäude), Peressigsäure, Ozongas, hypochlorige Säure und flüssige Bleichmittel mit Natriumhypochlorit enthalten. Nicht oxidierende Mittel, die bei der Milzbrand-Dekontamination wirksam sind, sind Methylbromid. Diese Wirkstoffe zerstören bakterielle Sporen. Viele der oben genannten Milzbrand-Dekontaminationstechnologien haben sich in Labortests als wirksam erwiesen. Eine Bleichlösung zur Behandlung harter Oberflächen wurde von der EPA zugelassen.

Chlordioxid hat sich als bevorzugtes Biozid gegen anthraxbelastete Standorte herausgestellt, nachdem es in den letzten zehn Jahren in zahlreichen Regierungsgebäuden eingesetzt wurde. Sein Hauptnachteil ist die Notwendigkeit von in situ Prozessen, um den Reaktanten auf Abruf zur Verfügung zu haben.

Um den Prozess zu beschleunigen, werden Spurenmengen eines ungiftigen Katalysators aus Eisen- und Tetro-Amido-Makrozyklischen Liganden mit Natriumcarbonat und Bicarbonat kombiniert und in ein Spray umgewandelt. Die Sprühformel wird auf eine befallene Stelle aufgetragen und anschließend mit einem weiteren Spray mit tert-Butylhydroperoxid versetzt.

Mit der Katalysator-Methode kann in weniger als 30 Minuten eine vollständige Zerstörung aller Milzbrand-Sporen erreicht werden. Ein katalysatorfreies Spray zerstört weniger als die Hälfte der Sporen in derselben Zeit. Sie können erwärmt werden, sind den härtesten Chemikalien ausgesetzt und sterben nicht leicht ab.

Sanierungen in einem Senatsbürogebäude, mehreren kontaminierten Postämtern und anderen US-Regierungs- und Bürogebäuden haben gezeigt, dass eine Sanierung möglich, aber zeit- und kostenintensiv ist. Die Räumung des Senatsbürogebäudes von Milzbrandsporen kostete 27 Millionen Dollar, so das Government Accountability Office. Die Reinigung der Brentwood Poststelle außerhalb Washingtons kostete 130 Millionen Dollar und dauerte 26 Monate. Seitdem wurden neue und kostengünstigere Methoden entwickelt.

Viel problematischer ist die Säuberung von anthraxbelasteten Gebieten auf Farmen und in freier Wildbahn. Die Verbrennung von Tierkörpern kann vorkommen, obwohl es oft bis zu drei Tage dauert, bis ein großer Tierkörper verbrannt ist, was in Gegenden mit wenig Holz nicht möglich ist. Auch Kadaver können begraben werden, obwohl die Beisetzung von großen Tieren tief genug ist, um das Wiederaufbringen von Sporen zu verhindern, erfordert viel Personal und teure Werkzeuge. Die Kadaver wurden in Formaldehyd getränkt, um Sporen abzutöten, obwohl dies Umweltverschmutzungsprobleme verursacht. Die Blockverbrennung der Vegetation in großen Gebieten, die einen Milzbrand einschließen, wurde versucht; dies ist zwar umweltzerstörerisch, führt aber dazu, dass gesunde Tiere von einem Gebiet mit Schlachtkörpern wegziehen, um frische Weiden und Büschel zu suchen. Einige Naturschützer haben mit frischen Milzbrand-Karkassen mit Schattierungsstoff und schweren Gegenständen experimentiert. Dadurch wird verhindert, dass einige Aasfresser die Karkassen öffnen, so dass die Fäulnisbakterien innerhalb der Karkasse die vegetativen B. anthracis-Zellen abtöten und die Sporulation verhindern. Diese Methode hat auch Nachteile, da Aasfresser wie Hyänen in der Lage sind, nahezu jeden Ausschluss zu infiltrieren.

Die Versuchsanlage auf Gruinard Island soll vom Verteidigungsministerium mit einer Mischung aus Formaldehyd und Meerwasser dekontaminiert worden sein. Es ist nicht klar, ob eine ähnliche Behandlung an US-Testgeländen angewandt wurde.

Biologische Kriegsführung

Anthraxsporen können und wurden als biologische Kriegswaffe eingesetzt. Ihre erste moderne Inzidenz trat auf, als skandinavische Rebellen, die vom deutschen Generalstab beliefert wurden, 1916 Milzbrand mit unbekannten Ergebnissen gegen die kaiserlich-russische Armee in Finnland einsetzten. Anthrax wurde erstmals in den 1930er Jahren von der Einheit 731 der japanischen Kwantung Army in der Mandschurei als biologischer Kampfstoff getestet; einige dieser Tests betrafen vorsätzliche Infektionen von Kriegsgefangenen, von denen Tausende starben. Anthrax, damals als Agent N bezeichnet, wurde auch von den Alliierten in den 1940er Jahren untersucht.

Es gibt eine lange Geschichte der praktischen Biowaffenforschung auf diesem Gebiet. Zum Beispiel 1942, Britische Biowaffenversuche auf Gruinard Island in Schottland mit Anthraxsporen des Stammes Vollum-14578, der bis zu seiner Dekontaminierung 1990 ein No-Go-Gebiet war. Bei den Gruinard-Versuchen ging es darum, die Wirksamkeit einer Submunition einer "N-Bombe"- einer biologischen Waffe - zu testen. Zusätzlich wurden fünf Millionen mit Milzbrand imprägnierte "Viehkuchen" für die "Operation Vegetarisch" in Porton Down zubereitet und gelagert - eine Viehabwehrwaffe, die von der Royal Air Force für Angriffe auf Deutschland bestimmt ist. Die infizierten Viehtorten sollten 1944 auf Deutschland fallen gelassen werden. Weder die Kuchen noch die Bombe wurden jedoch verwendet; die Viehtorten wurden Ende 1945 verbrannt.

Waffenmilzbrand war vor 1972, als die Vereinigten Staaten das Übereinkommen über biologische Waffen unterzeichneten, Bestandteil der US-Lagerbestände. Präsident Nixon ordnete 1969 den Abbau der US-amerikanischen Biowarfare-Programme und die Vernichtung aller bestehenden Biowarrantenbestände an. In den Jahren 1978-1979 benutzte die rhodesische Regierung Milzbrand gegen Rinder und Menschen während ihres Krieges mit schwarzen Nationalisten. Die Sowjetunion hat in Kantubek auf der Insel Vozrozhdeniya auf der Insel Vozrozhdeniya 100 bis 200 Tonnen Milzbrand-Sporen hergestellt und gelagert. Sie wurden 1992 aufgegeben und 2002 zerstört.

Amerikanisches Militär und britisches Armeepersonal werden routinemäßig gegen Milzbrand geimpft, bevor sie aktiv eingesetzt werden, an Orten, wo biologische Angriffe als Bedrohung angesehen werden.

Zwischenfall in Swerdlowsk (2. April 1979)

Trotz der Unterzeichnung des 1972 unterzeichneten Abkommens zur Beendigung der Biowaffenproduktion verfügte die Regierung der Sowjetunion über ein aktives Biowaffenprogramm, das die Produktion von Hunderten Tonnen waffenfähiger Milzbrand nach dieser Zeit vorsah. Am 2. April 1979 wurden einige der über eine Million Menschen, die in Swerdlowsk (heute Jekaterinburg, Russland), etwa 850 Meilen östlich von Moskau, lebten, einer zufälligen Freisetzung von Milzbrand aus einem nahe gelegenen biologischen Waffenkomplex ausgesetzt. Mindestens 94 Menschen waren infiziert, von denen mindestens 68 starben. Ein Opfer starb vier Tage nach der Freilassung, zehn über einen Zeitraum von acht Tagen auf dem Höhepunkt der Todesfälle und die letzten sechs Wochen später. Durch umfangreiche Säuberungen, Impfungen und medizinische Interventionen konnten rund 30 der Opfer gerettet werden. Umfangreiche Vertuschungen und Aktenvernichtungen durch den KGB dauerten von 1979 bis der russische Präsident Boris Jelzin 1992 diesen Milzbrandunfall zugeben ließ. Jeanne Guillemin berichtete 1999, dass ein Team aus Russland und den Vereinigten Staaten den Unfall 1992 untersuchte.

Fast alle Arbeiter einer Keramikfabrik direkt gegenüber der biologischen Einrichtung (Compound 19) wurden infiziert und die meisten starben. Da es sich bei den meisten Männern um Männer handelte, gab es bei den NATO-Regierungen den Verdacht, dass die Sowjetunion eine geschlechtsspezifische Waffe entwickelt habe. Die Regierung beschuldigte den Ausbruch des Fleischkonsums mit Milzbrand und ordnete die Beschlagnahme von Fleisch an, das nicht kontrolliert wurde und in die Stadt kam. Sie ordneten auch an, dass alle streunenden Hunde erschossen werden und dass Menschen keinen Kontakt mit kranken Tieren haben. Es gab auch ein freiwilliges Evakuierungs- und Anthrax-Impfprogramm, das für Menschen zwischen 18 und 55 Jahren eingerichtet wurde.

Zur Unterstützung der Vertuschungsgeschichte veröffentlichten sowjetische medizinische und juristische Zeitschriften Artikel über einen Ausbruch in der Viehzucht, die GI Milzbrand bei Menschen verursacht haben, die infiziertes Fleisch verzehrt haben, und Hautmilzbrand bei Menschen, die mit den Tieren in Kontakt gekommen sind. Alle medizinischen und öffentlichen Gesundheitsakten wurden vom KGB beschlagnahmt. Zusätzlich zu den medizinischen Problemen, die der Ausbruch verursachte, veranlasste er auch westliche Länder, einem verdeckten sowjetischen Biowaffenprogramm misstrauischer zu sein und ihre Überwachung verdächtiger Standorte zu verstärken. Im Jahr 1986 durfte die US-Regierung den Vorfall untersuchen und kam zu dem Schluss, dass die Exposition von Milzbrand aus einer militärischen Waffenanlage stammt. 1992 gab Präsident Jelzin zu, dass er "absolut sicher" sei, dass "Gerüchte" über die Verletzung des Biowaffen-Vertrags von 1972 durch die Sowjetunion wahr seien. Die Sowjetunion, wie die USA und Großbritannien, hatten sich bereit erklärt, der UNO Informationen über ihre Biowaffenprogramme zu übermitteln, aber bekannte Einrichtungen ausgelassen und ihr Waffenprogramm nie anerkannt.

Anthrax Bioterrorismus

Theoretisch können Milzbrand-Sporen mit minimaler Spezialausrüstung und einer mikrobiologischen Erstausbildung im ersten Jahr gezüchtet werden. Um große Mengen einer Milzbrandbekämpfungsaerosolform für den biologischen Kampfeinsatz geeignet zu machen, bedarf es umfangreicher praktischer Kenntnisse, Ausbildung und hochmoderner Ausrüstung.

Konzentrierte Milzbrand-Sporen wurden für den Bioterrorismus bei den Milzbrandanschlägen 2001 in den Vereinigten Staaten verwendet, die durch Postwurfsendungen mit den Sporen zugestellt wurden. Die Briefe wurden an mehrere Nachrichtenmedien Büros sowie an zwei Democratic Senatoren geschickt: Tom Daschle von South Dakota und Patrick Leahy von Vermont. Infolge dessen wurden 22 infiziert und fünf starben. Nur wenige Gramm Material wurden für diese Angriffe verwendet, und im August 2008 gab das US-Justizministerium bekannt, dass sie glaubten, dass Dr. Bruce Ivins, ein leitender Forscher im Bereich der biologischen Verteidigung, der von der Regierung der Vereinigten Staaten angestellt wurde, dafür verantwortlich war. Diese Ereignisse laichten auch viele Milzbrand-Epochen hervor.

Aufgrund dieser Ereignisse haben die USA Postal Service installierte in seinen großen Distributionszentren Systeme zur Erkennung von Gefahrenstoffen, um aktiv nach Milzbrand zu scannen, der durch die Post transportiert wird.

Post dekontaminieren

Als Reaktion auf die Milzbrandattacken und Hoaxes sterilisierte die US Postal Service einige Postsendungen mit Hilfe eines von Sipco Industries Ltd. gelieferten patentierten Enzymrezeptes, das Gammastrahlen und Behandlungen nutzt.

Ein wissenschaftliches Experiment, das von einem Gymnasiasten durchgeführt wurde und später im Journal of Medical Toxicology veröffentlicht wurde, schlug vor, dass ein elektrisches Bügeleisen in seiner heißesten Einstellung (mindestens 204 °C), das mindestens 5 Minuten lang verwendet wurde, alle Milzbrand-Sporen in einem gewöhnlichen Briefumschlag zerstören sollte.