Bacillus cereus

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 18. März 2024

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Bacillus cereus ist ein grampositives Stäbchenbakterium aus der Gattung Bacillus und der Ordnung Bacillales, das zur Klasse Bacilli und Familie Bacillaceae der Abteilung Firmicutes zählt. Das Bakterium kommt ubiquär in der Umwelt vor und wird mit Rohstoffen oder Nahrungsmitteln in Form von Keimen aufgenommen. In verdorbenen Nahrungsmitteln mit hohem Proteingehalt kommen pro Gramm über 1000 Individuen der Spezies vor, sodass der Konsument mit einer Lebensmittelvergiftung zu rechnen hat.

Was ist Bacillus cereus?

Bei Bacillus handelt es sich um eine Gattung von Stäbchenbakterien, die über 200 Arten mit grampositivem Färbeverhalten beinhaltet. Innerhalb der Bacteria-Domäne zählt die Gattung zur Abteilung Firmicutes, der Klasse Bacilli und der Ordnung Bacillales, deren Familie Bacillaceae sie angehört.

Viele Arten aus der Bakteriengattung sind zur aktiven Fortbewegung in der Lage und tragen dazu sogenannte Pili. Eines dieser aktiv beweglichen Bakterien ist die Spezies Bacillus cereus. Gemeinsam mit anderen Arten bildet die bakterielle Spezies die sogenannte Bacillus-cereus-Gruppe. Genetisch nahe Verwandtschaft zeichnet die einzelnen Vertreter aus. Ihr gemeinsames Kerngenom besteht aus über 3000 Genen.

Bacillus cereus gilt als opportunistischer Krankheitserreger und ist somit unter bestimmten Bedingungen humanpathogen. Die Humanpathogenität der Bakterienspezies hängt in erster Linie mit den von ihnen produzierten Toxinen zusammen. Sobald überdurchschnittlich viele Toxine des Bacillus cereus im Verdauungstrakt eines Menschen entstehen, stellen sich typische Vergiftungserscheinungen ein. Bei immunologisch geschwächten Menschen reichen zur Ausbildung von Vergiftungserscheinungen bereits kleinere Toxin-Mengen aus.

Vorkommen, Verbreitung & Eigenschaften

Bacillus cereus ist ubiquitär in der Umwelt vorhanden und kommt neben dem Boden in Rohstoffen zahlreicher Lebensmittel vor. Die bakterielle Spezies kommt auch im natürlichen Erdboden in relativ hoher Konzentration vor und tritt in einer Individuen-Anzahl von rund einer Million pro einem Gramm Erdprobe auf. Damit handelt es sich bei der Spezies Bacillus cereus um eine der häufigsten Arten von Bodenbakterien überhaupt.

Die Individuen bilden Sporen, die extrem resistent gegenüber Temperatur und anderen Einflüssen sind. Aus diesem Grund kann die Verarbeitung von einzelnen Rohstoffen ihnen genauso wenig anhaben wie das Aufkochen der Nahrungsmittel. Die Spezies genießt in einem Temperaturbereich von 28 bis 35 Grad Celsius optimale Kulturbedingungen.

Empfindlich sind einzelne Stämme des Bacillus cereus gegenüber Säuren. Der Stoffwechselweg der Art ist fakultativ anaerob. Das heißt, dass die Bakterien ohne Sauerstoff Stoffwechsel betreiben und in sauerstoffarmem Milieu überleben können. Sie greifen in diesem Fall auf andere Substanzen als O2 zurück und verstoffwechseln diese zu Wachstums- und Energiegewinnungszwecken. Falls Sauerstoff zur Verfügung steht, können sie ihren Stoffwechsel allerdings auch mit Sauerstoff betreiben.

Die Bakterien besitzen das Enzym Katalase, das H2O2 zu O2 und H2O umsetzen kann. Damit sind sie dazu in der Lage, aus Wasserstoffperoxid Sauerstoff und Wasser herzustellen.

Da die Bakterien ubiquär in der Umwelt vorkommen, findet sich eine geringe Menge davon auch im menschlichen Körper. Das gilt vor allem für den Magen-Darm-Trakt des Menschen, da die Bakterien mit sämtlichen Rohstoffen aufgenommen werden. In geringer Menge ist die bakterielle Spezies für Menschen normaler Konstitution nicht humanpathogen.

Die Bakterien produzieren durch ihren Stoffwechselweg ein sogenanntes Enterotoxin. Diese Giftstoffe zeigen in höheren Mengen eine Auswirkung auf den Magen-Darm-Trakt. In verdorbenen Rohstoffen liegt die Keimzahl an Bacillus cereus und damit die Menge an produzierten Enterotoxinen in der Regel weit über der Verträglichkeitsschwelle des Menschen.

Krankheiten & Beschwerden

Enterotoxine sind zytotoxische Proteine, die in der Zellmembran Porenbildung bedingen können und so die Permeabilität von Epithelzellen der Darmschleimhaut abändern oder sogar Zelltod im Bereich des Darmepithels einleiten. Der Ausfall von Epithelzellen äußerst sich in einem Funktionsverlust der physiologischen Schleimhautbarriere des Darms. Flüssigkeit und Elektrolyte gehen verloren.

Die Schädigung durch Enterotoxine manifestiert sich klinisch in Form von Durchfall. Bacillus cereus kann in verdorbenen Lebensmitteln in einer derart großen Keimzahl vorkommen, dass typische Symptome einer Lebensmittelvergiftung eintreten. Keimzahlen von über 1.000 Individuen pro Gramm Nahrungsmittel rufen bei Menschen normaler Konstitution Symptome hervor. Die Lebensmittel schmecken bei einem derart hohen Befall meist unangenehm, da große Mengen an Protease darin nachzuweisen sind.

Zu den Symptomen einer Lebensmittelvergiftung durch Enterotoxine zählen neben Durchfall, Übelkeit, Erbrechen und Magenkrämpfe sowie Bauchschmerzen. Das höchste Risiko für eine hohe Belastung mit Bacillus cereus besteht für proteinreiche Nahrungsmitteln wie Fisch, Fleisch, Milch- und Eiprodukte. Diese Produkte bieten Bakterien der Spezies eine ideale Ernährungsgrundlage und können so zu einer starken Vermehrung dieser führen.

Menschen mit konstitutionell belastenden Vorerkrankungen und dementsprechend geschwächtem Immunsystem halten wesentlich weniger Enterotoxine aus, bevor sie Symptome einer Vergiftung entwickeln. Damit sind sie für Lebensmittelvergiftungen generell anfälliger als der Durchschnitt.

Neben Erkrankungen und Immunsuppressiva können auch psychische Belastungszustände das Immunsystem schwächen. Ältere Menschen besitzen zudem generell ein schwächeres Immunsystem als jüngere Personen. Auch Kleinkinder sind immunologisch oft eingeschränkt widerstandsfähig. Damit sind Senioren und junge Kinder von Lebensmittelvergiftungen durch Toxine der Bakterienart Bacillus cereus wesentlich häufiger betroffen als Heranwachsende und Erwachsene.

Um Lebensmittelvergiftungen durch den Erreger vorzubeugen, stehen unterschiedliche Maßnahmen zur Verfügung. Einerseits ist eine gute Küchenhygiene unbedingt erforderlich. Auf der anderen Seite sollten auch leicht verdorbene Lebensmittel nicht gegessen werden. Da sich die Keime von Bacillus cereus gegenüber Hitze als widerstandsfähig erwiesen haben, hilft das Abkochen der Nahrungsmittel nicht gegen Lebensmittelvergiftungen.

Quellen

Frintrop, L., Keweloh, H.: Molekulare Biologie und Mikrobiologie. Basiswissen und Labormethoden. Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 2016
Hacker, J.: Menschen, Seuchen und Mikroben. C.H.Beck, München 2003
Hecht, A., Lunzenauer, K.: Allgemeine Pathologie. Eine Einführung für Studenten. Springer, Wien 2012

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