Clostridium difficile
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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Clostridium difficile ist ein grampositives, stäbchenförmiges, obligat anaerobes Bakterium aus der Abteilung der Firmicutes. Der Endosporenbildner gilt als einer der wichtigsten nosokomialen Keime und kann vor allem im klinischen Rahmen zum Auftreten einer antibiotikaassoziierten Colitis führen.
Was ist Clostridium difficile?
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Clostridium difficile ist ein stäbchenförmiges, grampositives Bakterium. Lange Zeit wurde die Art als Clostridium difficile in der Gattung Clostridium und in der Familie der Clostridiaceae geführt. Nach heutigem Kenntnisstand gehört sie aufgrund genetischer Untersuchungen in eine eigene Gattung und heißt seit 2016 offiziell Clostridioides difficile; sie wird dabei der Familie der Peptostreptococcaceae zugeordnet. Der alte Name ist weiterhin gebräuchlich. C. difficile gilt als fakultativ pathogener Erreger, der vor allem nach Antibiotikaeinnahme zu einer lebensbedrohlichen Entzündung des Colons führen kann (pseudomembranöse Colitis). Dies macht ihn zu einem der relevantesten nosokomialen Erreger ("Krankenhauskeime"), da in Krankenhäusern häufig Breitbandantibiotika eingesetzt werden und die Therapiezeiten mit antibiotisch wirkenden Medikamenten in der Regel länger sind.
C. difficile zählt zu den obligat anaeroben Bakterien und besitzt daher keine Möglichkeit, in sauerstoffhaltiger (oxischer) Umgebung aktiven Stoffwechsel zu betreiben. Bereits kleine Mengen Sauerstoff können für das Bakterium toxisch wirken.
Zudem hat diese Clostridien-Art die Fähigkeit, Endosporen zu bilden, die sehr widerstandsfähig gegenüber verschiedenen Umwelteinflüssen sind. Nimmt die Zelle einen starken Stress wahr, wird der streng regulierte Prozess der Sporenbildung initiiert (Sporulation). Während der Sporulation bildet die vegetative Zelle ein zusätzliches Zellkompartiment aus, welches unter anderem die DNA und wichtige Proteine in der reifen Spore durch eine sehr stabile Zellhülle schützt. Die Spore wird nach Absterben der Mutterzelle freigesetzt und sichert der Zelle so das Überleben.
Durch diese metabolisch inaktive Überdauerungsform können Stressfaktoren wie Hitze, Sauerstoff, Trockenheit oder auch viele alkoholbasierte Desinfektionsmittel toleriert werden, bis die Spore unter günstigeren Umweltbedingungen wieder in den vegetativen Zustand übergehen kann.
Vorkommen, Verbreitung & Eigenschaften
Ein ernsthaftes Problem stellt die hohe Verbreitung in Krankenhäusern dar. Bei 20% - 40% aller Krankenhauspatienten kann das Bakterium nachgewiesen werden und viele Patienten erfahren dort zudem eine Neubesiedlung mit C. difficile, jedoch ohne unmittelbar Symptome zu entwickeln. Es wird berichtet, dass die Häufigkeit und die Schwere der Infektionen mit C. difficile über die letzten Jahre zugenommen hat. Die sehr widerstandsfähigen Sporen, welche sich sogar resistent gegenüber vielen gängigen Desinfektionsmitteln auf Alkoholbasis zeigen, besitzen eine hohe Persistenz in Schmutz, Staub, auf Kleidung oder Böden. Dies trägt, zusammen mit der teils ungenügenden Hygiene in Krankenhäusern, zu einer schnellen Verbreitung unter den Patienten bei.
Problematisch wird diese hohe Verbreitungsrate dann, wenn man die Voraussetzungen für eine akute Infektion mit C. difficile betrachtet. Bei gesunden Menschen stellt eine natürliche Besiedlung des (Dick-)Darmes mit apathogenen Bakterien (intestinale Mikrobiota) einen Schutz vor anderen, schädlichen Bakterienarten dar. Durch Anpassung und Interaktion mit dem menschlichen Wirt kann diese Mikrobiota das Wachstum unerwünschter Keime in einem gewissen Rahmen einschränken. Zu unserer normalen intestinalen Mikrobiota gehören unter anderem Bakterien der Gattungen Bacteroides, Faecalibacterium oder Escherichia, sowie Clostridium-Arten. Clostridium difficile gehört bei den meisten Menschen nicht dazu; ein kleiner Teil der Erwachsenen trägt es jedoch unbemerkt im Darm.
Wird diese Mikrobiota durch die Einnahme von Antibiotika teilweise oder komplett abgetötet, können die Sporen von C. difficile in der anoxischen Umgebung des Dickdarms auskeimen und sich stark vermehren.
Auch wenn die Vermehrung nach Antibiotikaeinnahme die häufigste Ursache für eine akute Infektion ist, sind auch ältere oder immungeschwächte Patienten gefährdet. Zudem gilt die Einnahme von Protonenpumpeninhibitoren als Risikofaktor; die Gründe dafür sind noch nicht abschließend geklärt.
In der Regel führt eine Infektion mit C. difficile zu einer schweren Diarrhoe und einer Entzündung des Colons. Gelangt das Bakterium über den Stuhl wieder in eine sauerstoffhaltige Umgebung, setzt aufgrund des Sauerstoff-Stresses unmittelbar die Sporulation ein. Nach Ausscheidung und Sporulation können die Sporen somit leicht durch den Patienten an andere Patienten, Personal oder diverse Oberflächen übertragen werden. In dieser akuten Krankheitsphase besteht die höchste Ansteckungs- und Verbreitungsgefahr.
Krankheiten & Beschwerden
Für den Arzt ist es wichtig, Clostridium difficile von anderen potentiellen Erregern abzugrenzen. Risikofaktoren wie das Alter, Immunsuppression, die Einnahme von Antibiotika, Protonenpumpeninhibitoren oder Entzündungshemmern dienen dabei als wichtige Indikatoren. Sie können zusammen mit mikrobiologischen Untersuchungen und dem Nachweis spezifischer, durch C. difficile produzierter Toxine eine Diagnose absichern.
Bei den Toxinen handelt es sich um zwei der Hauptvirulenzfaktoren von C. difficile: TcdA (Toxin A) und TcdB (Toxin B). Diese sind maßgeblich verantwortlich für die Schädigung des Darmgewebes, wobei es Stämme gibt, die kein Toxin A produzieren und dennoch zu schweren Krankheitsverläufen führen können. Zudem konnten Studien zeigen, dass Toxin B der relevantere Faktor ist und in seiner Wirkung durch Toxin A unterstützt wird.
Beide Toxine können in die Epithelzellen des Darmes eindringen und verändern dort sowohl wichtige Strukturproteine (Aktine) als auch Signalwege innerhalb der Zelle (verschiedene GTPasen, die an der Organisation des Aktinskelettes beteiligt sind). In Folge dessen verlieren die Zellen ihre ursprüngliche Form (Veränderung der Zellmorphologie) und wichtige interzelluläre Verbindungen (tight junctions) können zerstört werden. Dies führt zum Absterben der Zellen (Apoptose), zum Austreten von Flüssigkeit und ermöglicht es Toxinen oder Erregern, in tiefere Gewebeschichten einzudringen und die Schleimhaut weiter zu schädigen. Die geschädigten Zellen bilden zusammen mit Zellen des Immunsystems und Fibrinen die typische Pseudomembran, welche in der endoskopischen Diagnostik als hinreichend eindeutige Identifikation einer C.-difficile-Infektion gelten kann.
Entdeckung und Namensbedeutung
Der Erreger wurde 1935 von den amerikanischen Forschern Ivan Hall und Elizabeth O'Toole beschrieben, die ihn aus dem Stuhl gesunder Neugeborener isolierten. Der Artname weist auf die Umstände dieser Entdeckung hin: „difficile“ bedeutet schwierig und bezieht sich darauf, wie mühsam sich das Bakterium unter den damaligen Bedingungen anzüchten ließ. Als Krankheitserreger galt es zunächst nicht, denn die Kinder, aus deren Stuhl es stammte, waren gesund.
Der Zusammenhang mit der schweren Darmentzündung, für die der Keim heute bekannt ist, wurde erst rund vier Jahrzehnte später hergestellt. Die pseudomembranöse Colitis war zwar schon lange beschrieben, ihre Ursache jedoch unklar; nach der Einführung der Antibiotika trat sie deutlich häufiger auf. Ende der 1970er Jahre gelang der Nachweis, dass ein von C. difficile gebildetes Gift die Schädigung verursacht. Damit war zugleich erklärt, weshalb ausgerechnet eine antibiotische Behandlung die Erkrankung auslösen kann.
Bau, Beweglichkeit und Erbgut
C. difficile ist ein plumpes, grampositives Stäbchen, das ringsum mit Geißeln besetzt und damit beweglich ist. Die Geißeln dienen nicht nur der Fortbewegung, sondern helfen dem Bakterium auch, sich an der Schleimschicht des Dickdarms festzusetzen; zugleich werden sie vom Immunsystem erkannt und tragen so zur Entzündungsreaktion bei. Die Zelloberfläche ist von einer regelmäßig gebauten Eiweißschicht überzogen, die wie ein Panzer wirkt und an der Anheftung an die Darmzellen beteiligt ist.
Die Gene für die beiden Haupttoxine liegen nicht verstreut im Erbgut, sondern dicht beieinander in einem gemeinsamen Abschnitt. Neben den beiden Toxingenen selbst enthält dieser Abschnitt einen Schalter, der die Giftbildung anschaltet, einen Gegenspieler, der sie drosselt, und ein Gen für ein Eiweiß, das die Freisetzung der Toxine aus der Bakterienzelle ermöglicht. Stämme, denen dieser Abschnitt fehlt, bilden keine Toxine und können auch keine Darmentzündung auslösen; sie kommen im Darm vor, ohne Schaden anzurichten. Bei einem Teil der Stämme kommt ein weiteres, anders gebautes Gift hinzu, das aus zwei getrennten Bausteinen besteht und ebenfalls das innere Stützgerüst der Darmzellen angreift.
Das Erbgut ist auffallend beweglich: Ein erheblicher Teil besteht aus übertragbaren Elementen, die zwischen Stämmen ausgetauscht werden können. Das erklärt, warum sich Eigenschaften wie Resistenzen oder die Toxinbildung im Verlauf verändern können.
Warum Antibiotika den Weg bereiten
Der Schlüssel zum Verständnis der Erkrankung liegt in den Gallensäuren. Die Leber gibt in den Darm sogenannte primäre Gallensäuren ab. Ein Teil davon erreicht den Dickdarm, wo ihn Bakterien der normalen Darmflora chemisch umbauen; dabei entstehen die sekundären Gallensäuren.
Für die Sporen von C. difficile bedeutet dieser Unterschied alles: Die primären Gallensäuren wirken auf sie wie ein Startsignal und regen sie zum Auskeimen an, während die sekundären Gallensäuren das Wachstum der ausgekeimten Zellen hemmen. In einem gesunden Darm halten sich beide Wirkungen so die Waage, dass der Keim nicht hochkommt. Werden die umbauenden Bakterien durch eine Antibiotikabehandlung stark dezimiert, verschiebt sich das Verhältnis: Die anregenden primären Gallensäuren reichern sich an, die hemmenden sekundären fehlen. Zugleich stehen einfache Zucker und Aminosäuren im Überfluss zur Verfügung, weil die verbliebene Flora sie nicht mehr verbraucht.
Dieser Zusammenhang erklärt mehreres auf einmal: weshalb eine Antibiotikabehandlung der wichtigste auslösende Faktor ist, weshalb die Erkrankung noch Wochen nach dem Ende der Behandlung beginnen kann, und weshalb Verfahren, die eine vollständige Darmflora wiederherstellen, bei immer wiederkehrenden Verläufen wirksam sind.
Stämme und Typisierung
Um Ausbrüche zu verfolgen und Stämme zu vergleichen, werden im Labor Feinunterscheidungen getroffen. Weit verbreitet ist die sogenannte Ribotypisierung, bei der ein bestimmter Abschnitt zwischen zwei Erbgutbereichen vervielfältigt wird; die dabei entstehenden Bandenmuster sind für einen Stamm charakteristisch und werden durchnummeriert. Auf dieser Grundlage lässt sich feststellen, ob mehrere Erkrankungen in einer Einrichtung auf denselben Stamm zurückgehen.
Besondere Aufmerksamkeit hat der Ribotyp 027 erfahren, der seit den frühen 2000er Jahren zunächst in Nordamerika, dann in Europa zu Ausbrüchen mit schweren Verläufen geführt hat. Kennzeichnend sind eine gesteigerte Bildung der beiden Haupttoxine, das zusätzliche binäre Gift und eine ausgeprägte Unempfindlichkeit gegenüber Antibiotika aus der Gruppe der Fluorchinolone, die dem Stamm im Krankenhausumfeld einen Vorteil verschaffte. Daneben werden weitere Typen beobachtet, darunter solche, die auch bei Nutztieren vorkommen und außerhalb von Krankenhäusern erworben werden.
Nachweis und Diagnostik
Untersucht wird ausschließlich flüssiger Stuhl von Erkrankten. Eine Untersuchung geformter Stuhlproben oder von Personen ohne Beschwerden ist nicht sinnvoll, weil der bloße Nachweis des Keims noch keine Erkrankung bedeutet – ein erheblicher Teil der Träger bleibt gesund. Aus demselben Grund werden auch nach überstandener Erkrankung keine Kontrolluntersuchungen durchgeführt.
Üblich ist ein mehrstufiges Vorgehen. In einem ersten, sehr empfindlichen Schritt wird ein Stoffwechselenzym nachgewiesen, das alle Stämme bilden; ein negatives Ergebnis schließt eine Beteiligung des Keims weitgehend aus. Fällt dieser Test positiv aus, folgt der Nachweis der Toxine selbst oder der Nachweis der zugehörigen Erbgutabschnitte mittels Vervielfältigungsverfahren. Als aufwendige Referenzverfahren gelten der Nachweis der zellschädigenden Wirkung in der Zellkultur und die Anzucht mit anschließender Prüfung, ob der gewonnene Stamm Toxin bildet.
Die Anzucht selbst erfolgt unter Luftabschluss auf Selektivnährböden, die durch Antibiotikazusätze die Begleitflora unterdrücken. Erfahrene Untersucher erkennen die Kolonien an ihrem eigentümlichen, an Pferdestall erinnernden Geruch und an einer gelbgrünen Fluoreszenz unter langwelligem Ultraviolettlicht. Bei schweren Verläufen kann eine Darmspiegelung die typischen gelblichen Beläge auf der entzündeten Schleimhaut sichtbar machen; sie wird jedoch nur zurückhaltend eingesetzt.
Behandlung und Rückfälle
Sofern es die Grunderkrankung erlaubt, steht am Anfang das Absetzen des auslösenden Antibiotikums. Zur Behandlung selbst werden Wirkstoffe eingesetzt, die im Darm verbleiben und dort hohe Wirkspiegel erreichen: Vancomycin in einer schluckbaren Zubereitung sowie der neuere Wirkstoff Fidaxomicin, der die verbliebene Darmflora weniger stark beeinträchtigt. Metronidazol gilt heute nicht mehr als Mittel der ersten Wahl. Bei sehr schweren Verläufen mit drohendem Darmdurchbruch kann eine Operation erforderlich werden.
Ein besonderes Problem sind Rückfälle. Sie beruhen darauf, dass die Sporen im Darm überdauern und nach Absetzen der Behandlung erneut auskeimen, solange die schützende Flora noch nicht wiederhergestellt ist. Wer bereits einen Rückfall hatte, erleidet mit erhöhter Wahrscheinlichkeit weitere. Für solche Verläufe stehen zwei besondere Verfahren zur Verfügung: die Gabe eines gegen das Toxin B gerichteten Antikörpers, der die schädigende Wirkung abfängt, sowie die Übertragung aufbereiteter Darmflora eines gesunden Spenders. Letzteres Verfahren zielt darauf, den Umbau der Gallensäuren und damit die natürliche Widerstandskraft des Darms wiederherzustellen; es unterliegt in Deutschland strengen Anforderungen an die Spenderauswahl.
Hygiene und rechtliche Einordnung
Da die Sporen gegenüber alkoholischen Desinfektionsmitteln unempfindlich sind, beruht die Händehygiene bei Kontakt mit Erkrankten auf dem mechanischen Entfernen der Sporen durch Waschen mit Wasser und Seife; die alkoholische Desinfektion tritt ergänzend hinzu, weil sie andere Erreger erfasst. Hinzu kommen Einmalhandschuhe und Schutzkittel, die Unterbringung im Einzelzimmer mit eigener Nasszelle sowie eine Flächendesinfektion mit Mitteln, die nachweislich gegen Sporen wirken – etwa auf Basis von Peressigsäure oder aktivem Chlor. Patientennah eingesetzte Gegenstände wie Thermometer oder Blutdruckmanschetten sollten der einzelnen Person zugeordnet bleiben.
Von grundsätzlicher Bedeutung ist außerdem der zurückhaltende Umgang mit Antibiotika. Programme, die den Einsatz von Breitbandantibiotika in Krankenhäusern gezielt steuern, gelten als eine der wirksamsten vorbeugenden Maßnahmen überhaupt, weil sie an der eigentlichen Ursache ansetzen.
In Deutschland besteht für Erkrankungen mit besonders schwerem Verlauf sowie für den Tod daran eine namentliche Meldepflicht. Als Hinweis auf einen schweren Verlauf gelten unter anderem die Aufnahme auf eine Intensivstation wegen der Darmentzündung, eine notwendige Operation am Dickdarm oder das Auftreten eines toxischen Megacolons. Einfache, unkomplizierte Verläufe sind dagegen nicht meldepflichtig.
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
- Messmann, H., Wedemeyer, H. (Hrsg.): Klinische Gastroenterologie.
ISBN: 9783132405233
- Kramer, A., Assadian, O., Exner, M., et al. (Hrsg.): Krankenhaus- und Praxishygiene.
ISBN: 9783437223136
- Jung, N., Rieg, S. (Hrsg.): Klinikleitfaden Infektiologie.
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