Bacillus cereus
Medizinische Expertise: Dr. med. NonnenmacherQualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer. nat. Frank Meyer
Letzte Aktualisierung am: 1. September 2026Dieser 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 ubiquitär 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?
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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 Geißeln (Flagellen). 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. Die Vergiftungserscheinungen entstehen durch Giftstoffe des Bacillus cereus – je nach Form bereits im Lebensmittel gebildet oder erst im Verdauungstrakt des Menschen. Bei immunologisch geschwächten Menschen reichen zur Ausbildung von Vergiftungserscheinungen bereits kleinere Toxin-Mengen aus.
Vorkommen, Verbreitung & Eigenschaften
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 ubiquitär 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
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. Stark belastete Speisen sind häufig weder anzusehen noch anzuschmecken.
Bacillus cereus ruft dabei zwei voneinander zu unterscheidende Formen der Lebensmittelvergiftung hervor. Bei der emetischen Form bildet das Bakterium bereits im Lebensmittel – typischerweise in gekochtem und anschließend zu warm aufbewahrtem Reis – das hitzestabile Toxin Cereulid, das auch durch erneutes Erhitzen nicht unschädlich gemacht wird. Die Beschwerden setzen nach einer halben bis sechs Stunden ein und bestehen vor allem aus Übelkeit und Erbrechen. Bei der diarrhoischen Form entstehen die hitzeempfindlichen Enterotoxine dagegen erst im Dünndarm. Hier vergehen bis zum Beginn der Beschwerden etwa acht bis sechzehn Stunden, und im Vordergrund stehen wässriger Durchfall und Bauchkrämpfe.
Zu den Symptomen einer Lebensmittelvergiftung durch Enterotoxine zählen neben Durchfall Übelkeit, Erbrechen und Magenkrämpfe sowie Bauchschmerzen. Ein erhöhtes Risiko besteht bei stärkehaltigen Speisen wie Reis und Nudeln sowie bei proteinreichen Lebensmitteln wie Fisch, Fleisch, Milch- und Eiprodukten. 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. Gegen die Durchfallform hilft gründliches Durcherhitzen unmittelbar vor dem Verzehr. Das bereits im Lebensmittel gebildete Brechgift wird dadurch jedoch nicht unschädlich; entscheidend ist deshalb, gegarte Speisen rasch abzukühlen und nicht stundenlang lauwarm stehen zu lassen.
Die Bacillus-cereus-Gruppe und ihre Abgrenzung
Der Artname geht auf das lateinische Wort für wachsartig zurück und beschreibt das matte, an Wachs erinnernde Aussehen der Kolonien auf dem Nährboden. Beschrieben wurde die Art Ende des 19. Jahrhunderts von dem britischen Forscherehepaar Percy und Grace Frankland, die sie aus der Luft eines Kuhstalls gewannen.
Die bereits erwähnte Bacillus-cereus-Gruppe umfasst neben Bacillus cereus selbst mehrere weitere Arten. Dazu zählen der Milzbranderreger Bacillus anthracis, der im biologischen Pflanzenschutz genutzte Bacillus thuringiensis, der wurzelartig auswachsende Bacillus mycoides sowie kältetolerante und besonders giftbildende Vertreter. Ihre Erbanlagen liegen so dicht beieinander, dass die klassische Artabgrenzung an ihre Grenzen stößt. Entscheidend für die unterschiedlichen Eigenschaften sind vielfach nicht Unterschiede im Chromosom, sondern zusätzliche Erbmaterialringe, die Plasmide: Auf ihnen liegen beim Milzbranderreger die Baupläne für Kapsel und Toxine, bei Bacillus thuringiensis die für die Kristalleiweiße, die Insektenlarven abtöten, und bei bestimmten Bacillus-cereus-Stämmen die für das Brechdurchfall-Gift.
Von seinem gefährlichsten Verwandten unterscheidet sich Bacillus cereus im Labor an mehreren Punkten zuverlässig: Er bewegt sich aktiv mit Geißeln, er zerstört auf Blutnährböden die roten Blutkörperchen, er bildet keine Kapsel und er ist gegenüber Penicillin unempfindlich.
Bau der Zelle und die Spore
Bacillus cereus ist ein grampositives Bakterium mit dicker Stützschicht aus Murein und ohne die zusätzliche äußere Membran, die gramnegative Bakterien besitzen. Die Zellen sind vergleichsweise groß, endständig abgerundet und lagern sich häufig zu kurzen Ketten zusammen. Über die gesamte Oberfläche verteilt sitzen Geißeln, mit denen sich die Bakterien in flüssiger Umgebung fortbewegen.
Die Dauerform, die Endospore, entsteht bei Nährstoffmangel innerhalb der Mutterzelle und liegt bei dieser Art mittig bis leicht seitlich, ohne die Zelle merklich aufzutreiben. In ihrem Inneren ist das Erbmaterial stark entwässert, von schützenden Eiweißen umhüllt und mit einem Calciumsalz eingelagert; darum legen sich eine Rindenschicht und mehrere Hüllen sowie ein lockerer äußerer Sack. In diesem Zustand ruht der Stoffwechsel praktisch vollständig, und die Spore übersteht Trockenheit, Kälte, Säure und Hitze über lange Zeiträume. Sobald wieder Nährstoffe, Feuchtigkeit und passende Temperaturen vorliegen, keimt sie innerhalb kurzer Zeit aus und die Vermehrung beginnt von Neuem.
Die Giftstoffe im Einzelnen
Die beiden Verlaufsformen der Lebensmittelvergiftung gehen auf grundverschiedene Giftstoffe zurück, und dieser Unterschied erklärt auch ihre unterschiedliche Vorbeugung.
Das Brechgift Cereulid ist ein ringförmig geschlossenes kleines Molekül aus abwechselnd Aminosäure- und Hydroxysäurebausteinen. Es wird nicht im Menschen, sondern bereits im Lebensmittel gebildet und ist außergewöhnlich stabil: Es übersteht Kochen und Backen, saure Bedingungen und die Magenpassage unverändert. Im Körper wirkt es als Schleuse für Kalium-Ionen, die es durch Membranen hindurchtransportiert. Besonders empfindlich reagieren darauf die Mitochondrien, die Kraftwerke der Zelle, deren Energiegewinnung dadurch zusammenbricht. In seltenen Einzelfällen sind nach dem Verzehr stark belasteter Speisen schwere Schäden der Leber beschrieben worden.
Die Durchfallgifte sind dagegen größere Eiweiße. Bekannt sind vor allem drei: ein aus drei Bestandteilen zusammengesetztes Hämolysin, ein nicht blutzerstörendes Enterotoxin aus ebenfalls drei Bausteinen sowie ein einzelnes, besonders zellschädigendes Toxin. Alle drei fügen sich in der Zellmembran zu Poren zusammen. Sie sind hitzeempfindlich und werden erst im Dünndarm gebildet, wenn dort verschluckte Sporen ausgekeimt sind – der Erreger muss also lebend aufgenommen werden. Daneben bildet die Art abbauende Enzyme wie Phospholipasen und Proteasen, die bei Wundinfektionen zur Gewebeschädigung beitragen.
Nachweis im Labor
Weil Bacillus cereus in kleinen Mengen praktisch überall vorkommt, genügt der bloße Nachweis nicht – entscheidend ist, wie viele Keime in einer Probe stecken. Lebensmitteluntersuchungen arbeiten deshalb mit Verdünnungsreihen und zählbaren Kolonien.
Verwendet wird dafür ein Selektivnährboden, der Eigelb, den Zuckeralkohol Mannit und ein Antibiotikum enthält, das die Begleitflora unterdrückt. Bacillus cereus verwertet das Mannit nicht, sodass die Kolonien den ursprünglichen Farbton des Nährbodens behalten, und er spaltet das Lecithin des Eigelbs, was einen milchigen Trübungshof rund um die Kolonie erzeugt. Auf Blutnährböden fällt die deutliche Auflösung der roten Blutkörperchen auf.
Zur Bestätigung dienen biochemische Reaktionen, die massenspektrometrische Bestimmung des Eiweißmusters und molekularbiologische Verfahren, die gezielt die Gene der einzelnen Giftstoffe nachweisen. Da nicht jeder Stamm alle Toxine bilden kann, ist diese Unterscheidung für die Bewertung eines Ausbruchs wichtig. Das Brechgift selbst lässt sich unmittelbar aus dem Lebensmittel bestimmen, was bei der Aufklärung von Erkrankungshäufungen hilft, weil dafür keine lebenden Keime mehr vorhanden sein müssen.
Warum Erhitzen allein nicht schützt
Die entscheidende Größe bei Bacillus cereus ist nicht die Kochtemperatur, sondern die Zeit, die eine Speise anschließend im lauwarmen Bereich verbringt. Sporen überstehen das Garen; sie werden dabei sogar zur Auskeimung angeregt, weil die Hitze ein Signal für den Neustart darstellt. Kühlt die Speise danach langsam ab oder steht sie stundenlang bei Raumtemperatur, findet der Erreger ideale Bedingungen ohne Nahrungskonkurrenz vor.
Bei stärkehaltigen Lebensmitteln kommt hinzu, dass sich unter diesen Bedingungen das hitzestabile Brechgift ansammelt. Wird die Speise später erneut erhitzt, sterben zwar die Bakterien ab, das bereits gebildete Gift bleibt jedoch erhalten. Genau darin liegt der Unterschied zur Durchfallform, die sich durch gründliches Durcherhitzen unmittelbar vor dem Verzehr tatsächlich verhindern lässt.
Als Eintragsquellen gelten neben gekochtem Reis und Nudeln auch Kartoffelgerichte, Suppen, Soßen sowie getrocknete Gewürze und Kräuter, die als Bodenprodukte regelmäßig Sporen enthalten. In Milch und Milchprodukten überstehen die Sporen die Pasteurisierung; einzelne kältetolerante Stämme vermehren sich selbst im Kühlschrank und können durch ihre Enzyme eine süßliche Gerinnung der Milch verursachen. Auch pulverförmige Säuglingsnahrung ist nicht keimfrei, weshalb für ihre Zubereitung besondere Empfehlungen gelten.
Erkrankungen außerhalb des Magen-Darm-Trakts
Neben der Lebensmittelvergiftung kann Bacillus cereus Infektionen an anderen Orten hervorrufen. Sie sind selten, verlaufen aber teils schwer.
Gefürchtet sind Infektionen des Augeninneren nach durchdringenden Verletzungen, etwa durch Metallsplitter oder verunreinigte Fremdkörper. Sie schreiten wegen der gewebeschädigenden Enzyme sehr rasch fort und bedrohen das Sehvermögen des betroffenen Auges. Bei Menschen mit stark geschwächter Abwehr – etwa nach einer Chemotherapie, bei Leukämie oder nach einer Verpflanzung von Knochenmark – kommen über liegende Katheter erworbene Blutstrominfektionen vor. Beschrieben sind ferner Wundinfektionen, Hirnhautentzündungen und Herzklappenentzündungen sowie Infektionen bei sehr kleinen Frühgeborenen.
Die Diagnose wird dadurch erschwert, dass Bacillus-Arten zu den häufigsten Verunreinigungen von Blutkulturen zählen. Ein Nachweis wird deshalb leicht als Laborartefakt abgetan – bei abwehrgeschwächten Patienten mit passenden Beschwerden ist er jedoch ernst zu nehmen.
Resistenzlage und Behandlung
Bacillus cereus bildet Enzyme, die den Betalaktam-Ring vieler Antibiotika aufspalten. Penicilline und Cephalosporine sind deshalb regelhaft unwirksam, und auch Carbapeneme wirken nicht zuverlässig, weil die Art zusätzlich ein metallabhängiges Spaltenzym besitzt. Diese Resistenz ist natürlich vorhanden und nicht erst durch Antibiotikaeinsatz entstanden.
Verlässlich wirksam sind in aller Regel Vancomycin, das als Mittel der ersten Wahl bei schweren Infektionen gilt, sowie Clindamycin und Aminoglykoside wie Gentamicin. Bei der gewöhnlichen Lebensmittelvergiftung spielen Antibiotika keine Rolle: Sie richtet sich gegen die bereits gebildeten Giftstoffe und klingt bei ansonsten gesunden Menschen von selbst ab.
Bedeutung außerhalb der Krankheitslehre
Bacillus cereus ist keineswegs nur ein Schadkeim. Im Boden gehört er zur normalen Lebensgemeinschaft rund um Pflanzenwurzeln, wo er organisches Material abbaut und mit anderen Bodenbewohnern um Nährstoffe konkurriert. Einzelne Stämme fördern nachweislich das Pflanzenwachstum und werden im Gartenbau untersucht; ausgewählte Stämme wurden zeitweise auch als Zusatz in Futtermitteln für Nutztiere verwendet.
In der Forschung dient die Art als gut zugängliches Modell für die Sporenbildung. Weil sie mit dem Milzbranderreger so eng verwandt und zugleich weit weniger gefährlich ist, lassen sich an ihr Vorgänge untersuchen, deren Erforschung am gefährlichen Verwandten aufwendige Sicherheitsvorkehrungen erfordern würde. Ihre spaltenden Enzyme sind darüber hinaus seit Langem Gegenstand biochemischer Untersuchungen.
Quellen
- Suerbaum, S., Burchard, G.-D., Kaufmann, S. H. E., Schulz, T. F. (Hrsg.): Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie.
ISBN: 9783662613849
- Hof, H., Schlüter, D. (Hrsg.): Duale Reihe Medizinische Mikrobiologie.
ISBN: 9783132443174
- Kayser, F. H., Böttger, E. C., Deplazes, P., et al.: Taschenlehrbuch Medizinische Mikrobiologie.
ISBN: 9783132447936
- Messmann, H., Wedemeyer, H. (Hrsg.): Klinische Gastroenterologie.
ISBN: 9783132405233
- Jung, N., Rieg, S. (Hrsg.): Klinikleitfaden Infektiologie.
ISBN: 9783437223228