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Mikrobielle Kontamination

Definition

Mikrobielle Kontamination ist eine nicht beabsichtigte oder versehentliche Einbringung infektiösen Materials wie Bakterien, Pilze wie Hefe und Schimmelpilze, Viren, Protozoen oder deren Toxine und andere Nebenprodukte.[1,2]

„Eine nosokomiale Infektion oder ‚Krankenhausinfektion‘ ist wie folgt definiert:
Eine Infektion eines Patienten in einem Krankenhaus oder einer Pflegeeinrichtung, die zum Zeitpunkt der Aufnahme nicht vorhanden war. Dazu gehören Infektionen, die Patienten im Krankenhaus erwerben (die nach ca. 48 Std. ausbrechen), jedoch erst nach der Entlassung in Erscheinung treten sowie berufsbedingte Infektionen bei Mitarbeitern der Einrichtung.“3

Mikrobielle Krankheitserregertypen
Es gibt zahlreiche mikrobielle Krankheitserreger, die zu einer Kontamination führen und u. U. Infektionen verursachen können. Innerhalb dieser Gruppe werden verschiedene Arten von Krankheitserregern unterschieden:
Abb. 1: Meningococcus-Bakterien unter dem Rasterelektronenmikroskop (REM)
Abb. 1: Meningococcus-Bakterien unter dem Rasterelektronenmikroskop (REM)

1. Bakterien: Mikroorganismen mit einer Größe von bis zu 5 μm, die im Zusammenhang mit mikrobieller Kontamination die wichtigste Gruppe der pathogenen Keime darstellen. Bakterien werden entsprechend der Struktur ihrer Zellwände in grampositive und gramnegative Bakterien unterteilt (siehe Abbildung 1, Meningococcus-Bakterien).

Bakterien können wie folgt weiter unterschieden werden:
1.1 Symbiotische Bakterien: Bestandteil der normalen Hautflora des Menschen (residente Hautflora). Diese Bakterien sind normalerweise harmlos für den Menschen bzw. üben vielmehr eine bedeutende Schutzfunktion aus, indem sie die Besiedelung mit pathogenen Mikroorganismen verhindern. Manche symbiotischen Bakterien können jedoch Infektionen verursachen, wenn der natürliche Wirtsorganismus geschwächt ist oder wenn die Bakterien in das Gewebe des Wirts eingebracht werden.
Abb. 2: HI-Virus
Abb. 2: HI-Virus

1.2 Pathogene Bakterien: Besitzen eine stärkere Virulenz und verursachen unabhängig vom Krankheitszustand des Wirts Infektionen.

2. Viren: Subzelluläre biologische Objekte mit einer Größe von 20–200 nm. Viren existieren mit und ohne Virushülle (meist eine aus der Wirtsmembran geformte Ummantelung, die den Virus umhüllt) und können schwere Infektionen verursachen (siehe Abbildung 2, HI-Virus). Viren sind Partikel ohne eigenen Stoffwechsel und werden daher nicht zu den lebenden Organismen gezählt. Um sich vermehren zu können, sind sie vom Stoffwechsel des Wirtsorganismus abhängig.

Abb. 3: Mikroskopisches Bild des Schimmelpilzes Penicillium digitatum mit Konidiophoren und Sporen
Abb. 3: Mikroskopisches Bild des Schimmelpilzes Penicillium digitatum mit Konidiophoren und Sporen

3. Pilze, Hefepilze und Protozoen machen drei weitere Gruppen von Infektionsquellen aus [3]. Sie können einen Durchmesser von bis zu 200 μm erreichen. Abbildung 3 Penicillium digitatum zeigt ein Myzel, den vegetativen Teil eines Pilzes.

Toxische Nebenprodukte von Mikroorganismen

Endotoxin:
Das häufigste Beispiel für Endotoxine sind Lipopolysaccharide (LPS), die in der äußeren Zellmembran von Bakterien der gramnegativen Gruppe zu finden sind. Beim Zerfall dieser Membran, z. B. wenn die Bakterien absterben, werden die LPS freigesetzt. LPS sind thermostabil und führen zu hohem Fieber, Schüttelfrost, Sepsis und irreversiblem Schock (Tod).

Exotoxin:
Exotoxine sind toxische Substanzen, die von einem Mikroorganismus, z. B. Bakterien, Pilze, Algen und Protozoen, aktiv abgesondert oder freigesetzt werden. Sie können den Wirt erheblich schädigen, indem sie Zellen zerstören oder den normalen Stoffwechsel stören. Exotoxine sind jedoch größtenteils thermolabil. Clostridium tetani produziert beispielsweise Tetanospasmin, was die Symptome von Tetanus hervorruft; Vibrio Cholerae produziert Choleratoxin und ruft Cholera-Symptome hervor.

Unter normalen Bedingungen kann ein einzelnes Bakterium keinen Schaden anrichten. Ein Bakterium kann sich jedoch in kürzester Zeit um das Millionenfache replizieren: Unter optimalen Bedingungen können Bakterien wie z. B. Escherichia coli ihre Population alle 20 Minuten verdoppeln.
Dauer Anzahl der E. coli-Bakterien
 20 min. 2
40 min. 4
1 h 8
2 h 64
3 h 512
4 h 4.096
5 h 32.768
6 h 262.144
6 h 40 min. 1.048.576

Es muss außerdem erwähnt werden, dass bestimmte Krankheitserreger unter extremen Umgebungsbedingungen überleben können. Der Hepatitis B-Virus ist beispielsweise auch nach 6 Monaten auf einer trockenen Oberfläche noch infektiös.

„Nosokomiale Infektionen sind weit verbreitet. Sie tragen in hohem Maße zu Morbidität und Mortalität bei. Ihre Bedeutung als öffentliches Gesundheitsproblem wird weiter zunehmen, da ihre Auswirkungen auf die Menschen und die Wirtschaft aus folgenden Gründen immer stärker zu spüren sind:

  • steigende Bevölkerung und Bevölkerungsdichte
  • häufigeres Vorkommen von Immundefekten (Alter, Krankheit und Therapien)
  • steigende Antibiotikaresistenz von Bakterien“5
  • Definition katheterassoziierter Blutbahninfektionen (CR-BSI: Catheter-related bloodstream infections)

  • Die Definition von CR-BSI hilft bei der Beurteilung, ob ein Katheter die Hauptquelle einer Bakteriämie ist. Hierzu zählen Infektionen an der Austrittsstelle und entlang des Tunnels, die folgendermaßen definiert sind:

    • Erythem oder Verhärtung in einem Bereich von 2 cm um die Katheteraustrittsstelle ohne konkomitierende Blutbahninfektion und ohne konkomitierende Purulenz.
    • Bei Tunnelinfektionen Druckschmerzhaftigkeit, Erythem oder Verhärtung in einem Bereich > 2 cm von der Kathetereintrittstelle ausgehend entlang des subkutan liegenden Katheters ohne begleitende Blutbahninfektion.7

Eine mikrobielle Kontamination ist besonders gefährlich für Patienten, wenn hierbei eine Infusionstherapie und die verwendeten intravenösen Katheter betroffen sind. In diesem Fall können die Krankheitserreger direkt in den Systemkreislauf gelangen und eine katheterassoziierte Blutbahninfektion (CR-BSI) verursachen oder verschiedene Organe befallen und Organversagen auslösen.

Aus diesem Grund ist die Prävention von CR-BSI von entscheidender Bedeutung. Die Mitte der 90er Jahre veröffentlichte Standarddefinition der Centers of Disease Control (CDC) für CR-BSI ist eine weithin akzeptierte Definition.6

Bakterielle Infektionen können in den meisten Fällen mit Antibiotika behandelt werden. In manchen Fällen ist eine Behandlung jedoch äußerst schwierig oder gar unmöglich, da die Bakterien immer häufiger Mehrfachresistenzen gegenüber Antibiotika aufweisen. Auch für die Mehrzahl der Virenerkrankungen sind keine wirksamen Arzneimittel verfügbar. Deshalb ist die Prävention solcher Infektionen von entscheidender Bedeutung.

Inzidenz und Prävalenz von MRSA

Methicillin-resistente Staphylococcus aureus-Infektionen (MRSA-Infektionen) sind ein weltweit schwerwiegendes Gesundheitsproblem. Als MRSA werden alle Staphylococcus aureus-Stämme bezeichnet, die gegen Penicilline eine Resistenz entwickelt haben. Zu diesen Antibiotika zählen Penicilline z. B. Methicillin, Dicloxacillin, Nafcilllin und Oxacillin.

Nach Angaben der Centers for Disease Control and Prevention (CDC) ist MRSA derzeit für über 1 % aller Staphylococcus- und für über 50 % der krankenhausbedingten Staphylococcus-Infektionen verantwortlich. Nach Staphylococcus epidermis/epidermidis ist Staphylococcus aureus der in den USA zweithäufigste für Krankenhausinfektionen verantwortliche Krankheitserreger; 49 % dieser Infektionen werden durch hochresistente MRSA-Bakterien verursacht.

Der MRSA-Stamm, der in den USA die häufigste Ursache für Krankenhausinfektionen ist, wird Stamm USA100 genannt.8 MRSA ist in Krankenhäusern und Pflegeeinrichtungen besonders problematisch, da dort Patienten mit offenen Wunden, invasiven Behandlungen und geschwächtem Immunsystem einem höheren Risiko für Infektionen ausgesetzt sind als der Rest der Bevölkerung. In den USA infizieren sich jedes Jahr über 290.000 Patienten im Krankenhaus mit Staphylococcus aureus-Bakterien. Von diesen Staphylokokkeninfektionen werden 126.000 Infektionen durch MRSA ausgelöst.9

  • Definition multiresistenter Bakterien

  • Multiresistenz ist ein Zustand, bei dem ein krankheitserregender Organismus in der Lage ist, bestimmten zur Vernichtung des Organismus eingesetzten Arzneimitteln (Antibiotika) oder chemischen Stoffen mit unterschiedlichster Struktur und Funktion zu widerstehen.10 Zu bedeutenden multiresistenten Organismen zählen:

    • Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus (MRSA)
    • Vancomycin-resistente Enterokoken (VRE)
    • Extended-Spectrum-ß-Lactamasen (ESBLs) produzierende gramnegative Bakterien
    • Klebsiella pneumoniae Carbapenemase (KPC) produzierende gramnegative Bakterien
    • Imipenem-resistentes Acinetobacter baumannii
    • Imipenem-resistentes Pseudomonas aerginosa
    • Multiresistentes Mycobacterium tuberculosis (MDR-TB) und extrem resistentes Mycobacterium tuberculosis (XDR-TB)

Referenzen:

1 Gabriel J. Infusion therapy. Part two: Prevention and management of complications. Nurs Stand. 2008; 22(32): 41-8
2 Dougherty L. Central Venous Access Devices: Care and Management. Blackwell Publishing, Oxford, 2006
3 World Health Organization, Department of Communicable Disease, Surveillance and Response. Prevention of hospital-acquired infections. A practical guide, 2nd edition, 2002, http://www.who.int/csr/resources/publications/drugresist/en/whocdscsreph200212.pdf
4 Schmidt, Unsicker. Lehrbuch Vorklinik, Teil A Anatomie, Biochemie und Physiologie der Zelle. Kap. Medizinische Mikrobiologie,von W. Solbach, Deutscher Ärzte-Verlag GmbH, 2003
5 Ducel G, Beraud C, Benassouli. Les nouveaux risques infectieux.Revue Futuribles, 1995, 203: 5–32.
6 O‘Grady NP, Alexander M, Dellinger EP, Gerberding JL, Heard SO, Maki DG, Masur H, McCormick RD, Mermel LA, Pearson ML, Raad II, Randolph A, Weinstein RA. Guidelines for the Prevention of Intravascular Catheter-Related Infections. MMWR Recomm Rep2002; 51(RR-10): 1-26
7 European Centre for Disease Prevention and Control.Prevalence of MRSA in Europe 2008. http://ecdc.europa.eu/
8 Hidron AI, Edwards JR, Patel J, Horan TC, Sievert DM, PollockDA, Fridkin SK. for the National Healthcare Safety Network Team and Participating National Healthcare Safety Network Facilities. Pathogens Associated With Healthcare-Associated Infections: Annual Summary of Data Reported to the National Healthcare Safety Network at the Centers for Disease Control and Prevention, 2006–2007; Infection control and hospital epidemiology November 2008, (29):11 nhsn annual update
9 Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Methicillinresistant Staphylococcus Aureus (MRSA) Infections. http://www.cdc.gov/mrsa/index.html
10 Hebert C, Weber SG. Common approaches to the control of multidrug-resistant organisms other than methicillin-resistant
Staphylococcus aureus (MRSA). Infect Dis Clin North Am. 2011 Mar;25(1): 181-200, HYPERLINK „/pubmed/21316000, Epub 2010 Dec 17

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