Clostridien

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

Letzte Aktualisierung am: 1. September 2026

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

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Clostridien sind Bakterien, die eine eigene Gattung bilden. Sie verursachen unterschiedliche Erkrankungen, die meist mit Antibiotika behandelt werden. Andere Therapieansätze bei Darminfektionen sind die Umstellung der Ernährungsweise und die Zufuhr von Prä- und Probiotika.

Was sind Clostridien?

Clostridium difficile kommt bei etwa 5% der gesunden Erwachsenen im Darm vor, ohne Schaden anzurichten. Bei Säuglingen lässt sich das Bakterium sogar bei ca. 80% nachweisen.
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Clostridien sind gram-positive anaerob lebende Stäbchenbakterien, die - je nachdem, um welches Clostridium-Bakterium es sich handelt - unterschiedliche Erkrankungen bei Mensch und Tier verursachen können. Clostridium difficile beispielsweise ist in geringer Anzahl im Darm von etwa 5% aller gesunden Erwachsenen vorhanden, ohne Probleme zu verursachen. Werden jedoch durch die Einnahme von Antibiotika, wie Erythromycin und Clindamycin gegen eine andere Erkrankung, die gesundheitsfördernden Darmbakterien abgetötet, vermehren sich die Clostridien rasch. Clostridium difficile ist gegen viele Antibiotika unempfindlich.

Die meisten Clostridien-Arten verursachen Erkrankungen. Die nicht pathogenen Arten werden heutzutage in der Biotechnologie genutzt. Entsprechend ihrer Ernährungsweise werden die Stäbchenbakterien in drei Gruppen kategorisiert: Die proteolytischen Clostridien bauen Eiweiße ab. Eine weitere Gruppe vergärt Purine: Clostridium acidi-urici beispielsweise spaltet Harnsäure. Die saccharolytischen Bakterien vergären Kohlenhydrate wie Stärke, Zellulose und Zucker zu Aceton, Buttersäure, Kohlendioxid und molekularem Wasserstoff (H2).

Besonders gefährdet durch Clostridien sind Krankenhauspatienten, Menschen über 65 Jahre, immungeschwächte Personen (HIV-Patienten, Krebspatienten, die Zytostatika erhalten), Patienten, die Protonenpumpenhemmer (PPI) einnehmen und Menschen, die wegen langjähriger Fehlernährung (zu viele Kohlenhydrate, Fette, tierische Eiweiße) eine gestörte Darmflora haben.

Vorkommen, Verbreitung & Eigenschaften

Da die Clostridien-Sporen im Gegensatz zu den Bakterien in sauerstoffreicher Umgebung gut überleben können, besiedeln sie Türklinken, WC-Sitze, Handtücher etc. und können bei Menschen immer wieder neue Darmerkrankungen verursachen. Über nach dem Stuhlgang unzureichend gewaschene Hände werden sie von Mensch zu Mensch übertragen. Dazu reichen schon geringe Mengen Bakterien bzw. Sporen aus. Andere Clostridien-Arten wie beispielsweise Clostridium botulinum sind schon nach 30-minütigem Erhitzen bei 80 Grad Celsius inaktiv. Diese Angabe betrifft die Bakterien selbst und ihr Gift; die widerstandsfähigen Sporen werden dadurch nicht abgetötet.

Krankheiten & Beschwerden

Erste Anzeichen können bereits wenige Tage nach Beginn der Antibiotikaeinnahme auftreten, in manchen Fällen aber auch erst Wochen nach deren Ende: Durchfälle, Bauchkrämpfe, Übelkeit, in schweren Fällen auch Fieber und blutiger Stuhlgang mit fauligem Geruch.

Bei den hospitalisierten Erkrankten kommt es schlimmstenfalls zu Dickdarmerweiterung, Darmverschluss, Darmwandrissen und Blutvergiftung. Eine besonders virulente Clostridium difficile-Variante, Ribotyp 027, konnte inzwischen auch in Deutschland festgestellt werden. Sie verursacht oft tödlich verlaufende Darminfektionen.

Die antibiotika-induzierte Colitis kann gut mit Metronidazol oder Vancomycin behandelt werden. Lange Zeit galt dabei Metronidazol als Mittel der ersten Wahl. Nach heutigen Leitlinien werden stattdessen Vancomycin oder der neuere Wirkstoff Fidaxomicin bevorzugt; Metronidazol kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn diese nicht verfügbar sind. Infusionen gleichen den durch die Durchfälle gestörten Elektrolythaushalt wieder aus. Außerdem müssen die Patienten viel trinken.

Naturheilkundlich wird die Darminfektion mit Prä- und Probiotika therapiert. In seltenen Fällen verschwindet die Colitis auch von allein wieder. Ein Teil der Erkrankten erleidet nach der Behandlung einen Rückfall; die Mehrzahl heilt vollständig aus. Nach dem Abklingen der Symptome scheiden sie noch einige Tage Clostridium-Erreger über den Stuhlgang aus. Ob ein Patient eine Infektion mit Clostridium difficile hat, ergibt der Stuhl-Schnelltest oder eine Anzucht von Bakterien aus dem Stuhl des Kranken.

Clostridium botulinum scheidet Botulinumtoxin (Botox) aus, ein Nervengift, das in der Schönheitschirurgie zur Faltenunterspritzung eingesetzt wird. Clostridium tetani verursacht Tetanus (Wundstarrkrampf). Clostridium perfringens löst Lebensmittelvergiftung Typ A und Gasbrand aus. Andere Stäbchenbakterien der Clostridien-Gattung sind für andere Gasbrand-Arten, Rauschbrand (bei Schafen und Rindern) und Bradsot (Labmagen-Pararauschbrand) verantwortlich. Clostridium perfringens beispielsweise scheidet die Enzyme Phospholipase und Lecithinase aus, die die Zellwände zerstören. Es ernährt sich von Fetten und Eiweißen, die es in Schwefelwasserstoff, biogene Amine und andere Substanzen verstoffwechselt. Ob und in welchem Maß solche Fäulnisprodukte an der Entstehung von Dickdarmkrebs beteiligt sind, wird untersucht; als geklärt gilt der Zusammenhang nicht. Die Behandlung richtet sich nach der jeweiligen Art und dem Krankheitsbild. Außerdem empfiehlt es sich, die gesunde Darmflora wieder aufzubauen.

Da Clostridium difficile und seine Sporen hochgradig ansteckend sind, werden infizierte Krankenhauspatienten sofort isoliert. Sie verbleiben dort bis zu drei Tage, nachdem ihre Infektion ausgeheilt ist. Die Übertragung der Sporen ist nur durch häufiges Händewaschen mit Wasser und Seife zu verhindern. Danach sollten die Hände gut abgetrocknet werden. Gegen die Sporen ist alkoholische Händedesinfektion wirkungslos; sie bleibt daneben sinnvoll, weil sie andere Erreger erfasst. Zur Flächen-Desinfektion eignen sich Natrium-Hypochlorit und Peressigsäure.

Systematik und Benennung

Der Gattungsname Clostridium geht auf das griechische Wort für Spindel zurück. Er beschreibt das mikroskopische Bild: Bildet die Zelle im Inneren eine Dauerform aus, wölbt sich die Zellwand an dieser Stelle auf, und das Stäbchen erhält eine spindel- oder keulenförmige Gestalt. Der Botaniker Adam Prażmowski führte die Gattung 1880 ein.

Clostridien gehören zu den grampositiven Bakterien mit niedrigem Anteil der Basen Guanin und Cytosin im Erbgut und stehen damit den Bazillen der Gattung Bacillus vergleichsweise nahe. Beide Gruppen bilden widerstandsfähige Sporen; sie lassen sich jedoch am Sauerstoffbedarf unterscheiden, denn Bacillus-Arten wachsen an der Luft, Clostridien nicht. Von den ebenfalls anaeroben, aber gramnegativen Bacteroides sind sie schon durch die Gram-Färbung abzugrenzen.

Die Gattung umfasst weit über hundert beschriebene Arten und war lange ein Sammelbecken für alles, was grampositiv, anaerob und sporenbildend war. Erbgutvergleiche haben gezeigt, dass diese Sammlung genetisch außerordentlich uneinheitlich ist. In der Folge wurden zahlreiche Arten in neue Gattungen überführt – der bekannteste Fall ist der Erreger der antibiotikaassoziierten Darmentzündung, der heute offiziell Clostridioides difficile heißt. Der alte Name ist weiterhin gebräuchlich und wird auch in diesem Artikel verwendet. Als Clostridien im engeren Sinne gilt heute nur noch jene Verwandtschaftsgruppe, die sich um die Typusart Clostridium butyricum schart; zu ihr zählen auch die medizinisch wichtigsten Arten wie Clostridium tetani, Clostridium botulinum und Clostridium perfringens.

Die Spore als Überdauerungsform

Die entscheidende Eigenschaft der Gattung ist die Fähigkeit zur Bildung von Endosporen. Gerät die Zelle unter Stress – etwa durch Nährstoffmangel oder Sauerstoff –, schnürt sie in ihrem Inneren ein zweites Kompartiment ab, in das eine Kopie des Erbguts überführt wird. Diese Vorstufe wird anschließend mit mehreren Schutzhüllen umgeben, während die Mutterzelle zugrunde geht und die fertige Spore freigibt.

Der Aufbau erklärt die außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit. Der Kern der Spore ist extrem wasserarm; das Erbgut wird von speziellen kleinen Proteinen umhüllt, die es vor Hitze und Strahlung schützen. Eine kalziumhaltige Säure, die nur in Sporen vorkommt, trägt zur Stabilisierung bei. Darüber liegen eine dicke, veränderte Mureinschicht und mehrere Proteinhüllen, bei manchen Arten zusätzlich eine lockere äußere Hülle. In diesem Zustand findet kein messbarer Stoffwechsel statt – die Spore altert praktisch nicht.

Die Lage der Spore in der Zelle ist ein diagnostisch nutzbares Merkmal: Sie kann in der Mitte, gegen ein Ende verschoben oder ganz am Ende liegen. Bei Clostridium tetani sitzt sie endständig und lässt das Bakterium wie einen Trommelschlägel aussehen. Treffen Sporen auf günstige Bedingungen – Feuchtigkeit, Nährstoffe, Sauerstoffarmut und bei manchen Arten bestimmte Signalstoffe –, nehmen sie Wasser auf, verlieren ihre Widerstandsfähigkeit und gehen binnen Minuten wieder in die teilungsfähige Form über.

Stoffwechsel und Sauerstoffempfindlichkeit

Clostridien decken ihren Energiebedarf durch Gärung. Weil ihnen die Schutzenzyme fehlen, mit denen sauerstofftolerante Bakterien aggressive Sauerstoffverbindungen entgiften, wirkt schon geringe Luftzufuhr auf die teilungsfähigen Zellen schädigend. Ihre Lebensräume sind entsprechend sauerstoffarm: tiefere Bodenschichten, Faulschlamm, der Dickdarm von Mensch und Tier, das Innere von Konservendosen, abgestorbenes Gewebe in tiefen Wunden.

Bei den zuckervergärenden Arten steht die Buttersäuregärung im Vordergrund; sie erklärt den ranzigen Geruch verdorbener Lebensmittel. Die eiweißabbauenden Arten nutzen ein besonderes Verfahren, bei dem jeweils zwei verschiedene Aminosäuren gegeneinander umgesetzt werden. Dabei entstehen Schwefelwasserstoff, Ammoniak und die biogenen Amine Cadaverin und Putrescin – jene Stoffe, die den charakteristischen Fäulnisgeruch clostridienbedingter Gewebszerstörung ausmachen. Da bei vielen Gärungen zudem Kohlendioxid und Wasserstoff frei werden, entstehen Gasblasen: im Gewebe als tastbares Knistern beim Gasbrand, in der Konservendose als aufgetriebener Deckel.

Wie Clostridien krank machen

Clostridien sind keine Erreger, die in Zellen eindringen oder sich im Blut ausbreiten. Ihre krankmachende Wirkung beruht fast ausschließlich auf Giftstoffen, die sie in ihre Umgebung abgeben. Das erklärt eine Besonderheit dieser Krankheitsgruppe: Die Beschwerden können sich weit entfernt vom Ort der Vermehrung abspielen, und beim Botulismus ist eine Vermehrung im Körper nicht einmal erforderlich, weil bereits das mit der Nahrung aufgenommene fertige Gift genügt.

Die beiden Nervengifte der Gattung – das Tetanospasmin von Clostridium tetani und das Botulinumtoxin von Clostridium botulinum – sind eng verwandt und arbeiten nach demselben Grundprinzip: Sie zerschneiden als zinkabhängige Eiweißscheren jene Proteine, die in der Nervenzelle das Verschmelzen der Botenstoffbläschen mit der Zellmembran ermöglichen. Der betroffenen Synapse wird damit die Fähigkeit zur Signalübertragung genommen. Dass die Krankheitsbilder dennoch gegensätzlich aussehen, liegt allein am Angriffsort: Botulinumtoxin trifft die Verbindung vom Nerv zum Skelettmuskel und führt zu schlaffen Lähmungen, Tetanospasmin dagegen die hemmenden Schaltzellen im Rückenmark – ihr Ausfall enthemmt die Muskelsteuerung und führt zu Krämpfen.

Anders gebaut sind die Toxine A und B von Clostridioides difficile. Sie werden von den Darmzellen aufgenommen und hängen dort im Zellinneren einen Zuckerrest an Schaltproteine, die das innere Stützgerüst der Zelle steuern. Die Zellen verlieren ihre Form und die Verbindung zu ihren Nachbarn, die Darmschranke wird undicht. Wieder anders wirkt das Alpha-Toxin von Clostridium perfringens: Es ist ein Enzym, das Bestandteile der Zellmembranen spaltet und dadurch Muskel-, Blut- und Gefäßzellen unmittelbar zerstört – die Grundlage der raschen Gewebszerstörung beim Gasbrand.

Nachweis im Labor

Der Nachweis von Clostridien setzt voraus, dass das Untersuchungsmaterial unter Luftabschluss transportiert und in sauerstofffreien Behältern bebrütet wird. Im gefärbten Ausstrich fallen plumpe, grampositive Stäbchen auf; ältere Kulturen entfärben sich allerdings leicht und können fälschlich gramnegativ erscheinen. Kolonien auf Blutagar zeigen je nach Art unterschiedliche Formen der Blutauflösung, manche Arten breiten sich schwärmend über die gesamte Platte aus.

Für die Artbestimmung hat die Massenspektrometrie die früher üblichen biochemischen Reihen weitgehend abgelöst. Bei den toxinbedingten Krankheitsbildern ist die Anzucht des Erregers jedoch oft gar nicht das entscheidende Verfahren: Beim Wundstarrkrampf wird die Diagnose klinisch gestellt, beim Botulismus zählt der Nachweis des Giftes in Blut, Stuhl oder im verdächtigen Lebensmittel, und bei der Darmentzündung durch Clostridioides difficile wird im Stuhl gezielt nach den Toxinen beziehungsweise nach den zugehörigen Erbgutabschnitten gesucht.

Clostridien in Technik und Forschung

Nicht alle Arten der Gattung sind Krankheitserreger; einige haben erhebliche technische Bedeutung erlangt. Clostridium acetobutylicum vergärt Stärke und Zucker zu Aceton, Butanol und Ethanol. Dieses Verfahren wurde im frühen 20. Jahrhundert durch Chaim Weizmann großtechnisch nutzbar gemacht und diente im Ersten Weltkrieg der Gewinnung von Aceton für die Sprengstoffherstellung. Später verdrängte die Petrochemie das Verfahren; im Zuge der Suche nach biologisch erzeugten Kraftstoffen wird es erneut untersucht, da Butanol als Treibstoff günstigere Eigenschaften besitzt als Ethanol.

Auch im gesunden Darm spielen Clostridien-Verwandte eine wichtige Rolle: Zahlreiche Arten dieser Verwandtschaftsgruppe bilden aus Ballaststoffen Buttersäure, die den Zellen der Dickdarmschleimhaut als bevorzugte Energiequelle dient und an der Steuerung entzündungsdämpfender Abwehrzellen beteiligt ist. Sie gehören damit zu den erwünschten Bestandteilen der Darmflora und werden bei der Entwicklung mikrobieller Therapien gezielt betrachtet. Schließlich hat das gefährlichste Produkt der Gattung, das Botulinumtoxin, als hochverdünntes Arzneimittel Eingang in die Behandlung von Muskelverkrampfungen gefunden.

Vorbeugung und Hygiene

Weil die Sporen der Clostridien in der Umwelt allgegenwärtig sind, zielt die Vorbeugung nicht auf ihre Beseitigung, sondern darauf, ihnen die Bedingungen zum Auskeimen zu nehmen. In der Lebensmittelherstellung geschieht das über die Kombination aus ausreichender Erhitzung, Säuerung und Zusatz von Nitritpökelsalz; bei gekühlten, luftdicht verpackten Erzeugnissen kommt die lückenlose Kühlkette hinzu. Bei warmgehaltenen Speisen ist rasches Abkühlen entscheidend, weil ausgekeimte Sporen sich im lauwarmen Bereich besonders schnell vermehren.

In der Sterilisation von Instrumenten und Verbandsmaterial gelten die Clostridiensporen als Maßstab: Verfahren mit gespanntem Wasserdampf sind gerade deshalb erforderlich, weil trockene Hitze oder Kochen bei hundert Grad die Sporen nicht zuverlässig abtöten. Bei Wunden wirkt eine gründliche chirurgische Reinigung vorbeugend, indem sie abgestorbenes Gewebe entfernt und damit den sauerstoffarmen Raum beseitigt, den die Erreger benötigen. Der wirksamste Schutz vor dem Wundstarrkrampf ist die Impfung, die auf einem entgifteten Toxin beruht und im Kindesalter begonnen sowie später aufgefrischt wird.

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

• Jung, N., Rieg, S. (Hrsg.): Klinikleitfaden Infektiologie.
  ISBN: 9783437223228

• Brodt, H.-R., Simon, C. (Hrsg.): Infektionstherapie.
  ISBN: 9783132423435

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