Corynebacterium diphtheriae
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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Das Corynebacterium diphtheriae ist ein grampositives Stäbchenbakterium, das zur Gattung der Corynebakterien gehört. Es löst die Erkrankung Diphtherie aus.
Was ist das Corynebacterium diphtheriae?
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Die Corynebakterien gehören zu den grampositiven Stäbchenbakterien. Grampositive Bakterien lassen sich in der Gram-Färbung blau anfärben. Im Gegensatz zu den gramnegativen Bakterien besitzen sie nur eine dicke Peptidoglykanschicht aus Murein und verfügen über keine zusätzliche äußere Membran. Corynebakterien sind unbeweglich und können keine Sporen bilden. Durch ihre angeschwollenen Zellenden besitzen die Stäbchenbakterien die Form einer Keule.
Sie haben die Fähigkeit sowohl unter anaeroben als auch unter aeroben Bedingungen zu wachsen. Das Corynebacterium diphtheriae hat einen Durchmesser von 0,5 Mikrometern. Es ist zwischen zwei und vier Mikrometern lang. Charakteristisch für diesen Bakterienstamm ist die gruppierte Anordnung, die einem V ähnelt.
Insgesamt können vier verschiedene Biotypen unterschieden werden. Die Typen gravis, belfanti, mitis und intermedius unterscheiden sich hinsichtlich der Zuckerfermentations-Reaktionen, der hämolytischen Aktivität und hinsichtlich ihrer Kolonisationsbildung.
Vorkommen, Verbreitung & Eigenschaften
Für das Corynebacterium diphtheriae ist der Mensch das einzige relevante Reservoir. Die Übertragung erfolgt bei einem Befall des Rachens durch Tröpfcheninfektion. Diese Übertragungsvariante wird auch als face-to-face-Kontakt bezeichnet. Bei der Hautdiphtherie erfolgt die Infektion über direkten Kontakt. Asymptomatische Träger, sogenannte Ausscheider, übertragen den Erreger seltener als tatsächlich erkrankte Personen. Von 100 Menschen, die dem Erreger ausgesetzt sind, erkranken etwa 10 bis 20. Das entspricht einem Kontagionsindex von 0,1 bis 0,2.
Der Kontagionsindex beschreibt den Anteil der nicht-immunen Population, bei dem nach Kontakt mit dem jeweiligen Erreger der Krankheit eine Infektion auftritt. Eine Infektion durch den Kontakt mit kontaminiertem Material ist zwar theoretisch möglich, tritt aber eher selten auf. Infektionen können auch berufsbedingt im Labor auftreten. Die letzte gemeldete Laborinfektion mit dem Corynebacterium diphtheriae trat allerdings in den 1990er Jahren auf.
Die Inkubationszeit bei einer Infektion mit dem Corynebacterium diphtheriae liegt bei zwei bis fünf Tagen. In seltenen Fällen treten die ersten Symptome erst nach acht Tagen auf. Die Ansteckungsfähigkeit besteht so lange, wie der Erreger nachweisbar ist. Ohne Behandlung sind die meisten Patienten ungefähr zwei Wochen ansteckend. Selten erfolgt eine Ansteckung noch nach mehr als vier Wochen. Bei einer Behandlung mit Antibiotika besteht nur für zwei bis vier Tage eine Ansteckungsfähigkeit.
Krankheiten & Beschwerden
Bei Infektionen mit dem Corynebacterium diphtheriae in gemäßigten Klimazonen sind hauptsächlich die Atemwege betroffen. Die Primärinfektion findet vor allem im Bereich der Mandeln und des Rachens statt. Es kann aber auch eine Primärinfektion des Kehlkopfes, der Nase, der Luftröhre oder der Bronchien vorliegen.
Die Diphtherie beginnt meistens mit Halsschmerzen und Schluckbeschwerden. Die Symptome werden von Fieber bis 39°C begleitet. Später leiden die Patienten unter Heiserkeit und Lymphknotenschwellungen. Auf den Mandeln und im Rachen bildet sich ein grau-weißer Belag. Der Belag kann auch bräunlich erscheinen und wird als Pseudomembran bezeichnet. Häufig überschreitet diese Pseudomembran die Mandeln und breitet sich im Bereich des Gaumens und auf dem Zäpfchen aus.
Bei dem Versuch, die Membran mit einem Holzspatel abzuheben, entstehen punktförmige Blutungen. Diese punktförmigen Einblutungen sind ein wichtiges Diagnosekriterium, um die Diphtherie von anderen Erkrankungen des Respirationstrakts abzugrenzen. Für die Diphtherie ist auch ein süßlicher Geruch typisch. Er kann bereits in einigem Abstand wahrgenommen werden. Im Bereich des Halses treten massive Schwellungen auf. Durch sie entsteht das charakteristische Bild des Cäsarenhalses. Die Schwellung kann so stark sein, dass es zu einer Verlegung der Atemwege kommt.
Insbesondere bei der Kehlkopfdiphtherie, dem sogenannten Echten Krupp, können Erstickungsanfälle auftreten. Weitere Symptome der Kehlkopfdiphtherie sind Husten und Heiserkeit. Die nasale Diphtherie ist deutlich unauffälliger. Hier zeigt sich oft nur ein leicht blutiger Ausfluss aus einem oder aus beiden Nasenlöchern.
Die bedeutendsten Komplikationen der Diphtherie sind die Erstickungsanfälle, Entzündungen des Herzmuskels und Nervenentzündungen. Solche Polyneuritiden können noch Wochen nach der eigentlichen Erkrankung auftreten. Seltenere Komplikationen sind Nierenversagen, Hirninfarkt, Gehirnentzündungen oder Lungenembolien.
Die Haut- oder Wunddiphtherie tritt überwiegend in tropischen Gebieten auf. In westlichen Ländern sind Risikogruppen wie Obdachlose oder Drogenabhängige betroffen. Anhand des klinischen Bildes lässt sich eine Hautinfektion mit dem Corynebacterium diphtheriae nicht von anderen bakteriellen Hautinfektionen abgrenzen.
Fünf bis zehn Prozent aller Diphtheriepatienten versterben trotz Behandlung. Bei einer verzögerten Behandlung oder mangelnder medizinischer Versorgung erhöht sich die Letalität auf bis zu 25 Prozent.
Systematik und Verwandtschaft
Das Corynebacterium diphtheriae ist die Art, nach der die gesamte Gattung der Corynebacterien benannt und beschrieben worden ist. Der Gattungsname verbindet das griechische Wort für Keule mit der Verkleinerungsform für Stäbchen und gibt damit die im vorigen Abschnitt beschriebene Zellform wieder; der Artname verweist auf die Erkrankung, die der Erreger auslöst.
Eingeordnet wird die Gattung in die Gruppe der Aktinobakterien und steht dort den Mykobakterien, den Erregern von Tuberkulose und Lepra, sowie den Nokardien nahe. Gemeinsam ist diesen Gattungen ein besonderer Zellwandaufbau mit wachsartigen Fettsäuren.
Von praktischer Bedeutung ist, dass das Corynebacterium diphtheriae nicht die einzige Art ist, die das Diphtheriegift bilden kann. Auch Corynebacterium ulcerans und Corynebacterium pseudotuberculosis tragen die Anlage dafür. Beide leben bei Tieren; das Corynebacterium ulcerans wird über engen Kontakt zu Haus- und Nutztieren oder über nicht erhitzte Milch auf den Menschen übertragen und wird in Westeuropa inzwischen häufiger nachgewiesen als das Corynebacterium diphtheriae selbst. Die Diphtherie ist damit heute als Krankheitsbild zu verstehen, das von mehreren giftbildenden Arten hervorgerufen werden kann.
Abzugrenzen sind die zahlreichen harmlosen Corynebakterien der Haut- und Schleimhautbesiedlung, die zusammenfassend als Diphtheroide bezeichnet werden. Sie sehen im Mikroskop ähnlich aus und werden in Abstrichen regelmäßig mitgefunden, ohne dass sie eine Bedeutung hätten.
Zellwand und Erbgut
Auf die Mureinschicht der Zellwand folgt bei den Corynebakterien ein Zuckergerüst, an das die sogenannten Mykolsäuren gebunden sind – langkettige, verzweigte Fettsäuren, die außen eine wachsartige Schicht bilden. Diese Schicht wirkt wie eine zweite Barriere, hält wasserlösliche Stoffe zurück und macht die Zelle unempfindlich gegenüber Austrocknung. Sie ist bei den Corynebakterien allerdings dünner als bei den Mykobakterien, weshalb die Zellen mit der gewöhnlichen Gram-Färbung darstellbar bleiben.
Eine Kapsel und Geißeln fehlen. Im Zellinneren liegen körnige Vorräte, in denen Phosphat als Kettenmolekül gespeichert wird. Diese sogenannten Polkörperchen lassen sich mit der Neisser-Färbung dunkel vom übrigen Zellleib abheben und waren lange ein wichtiges Erkennungsmerkmal im gefärbten Präparat.
Auch die im vorigen Abschnitt erwähnte V-förmige Anordnung hat einen konkreten Grund: Bei der Teilung trennt sich die äußere Wandschicht nicht mit, sodass die beiden Tochterzellen wie ein aufgeschlagenes Buch auseinanderklappen und miteinander verbunden bleiben. So entstehen die palisadenartigen Verbände und die winkligen Formen, die an chinesische Schriftzeichen erinnern.
Das Erbgut liegt auf einem einzigen ringförmigen Chromosom. Der Bauplan für das Diphtheriegift gehört bemerkenswerterweise nicht zur ursprünglichen Ausstattung des Bakteriums – er stammt, wie im nächsten Abschnitt beschrieben, von außen.
Anzucht und Nachweis im Labor
Für den Nachweis ist entscheidend, dass das Labor über den Verdacht informiert wird. Aus einem Rachenabstrich werden Corynebakterien sonst als übliche Besiedlung gewertet und gar nicht weiter bestimmt; die erforderlichen Spezialnährböden werden nur angelegt, wenn die Fragestellung ausdrücklich mitgeteilt wurde. Der Abstrich sollte unter dem Belag oder aus dessen Randbereich entnommen werden, weil der Erreger dort in größter Zahl vorliegt.
Klassisch dient ein serumhaltiger Nährboden der schnellen Anzucht; auf ihm bilden sich die Polkörperchen besonders deutlich aus. Zur gezielten Suche werden Selektivnährböden mit einem Tellursalz verwendet, das die Bakterien zu metallischem Tellur umwandeln: Die Kolonien erscheinen dadurch grau bis schwarz, während ein großer Teil der Begleitflora unterdrückt wird. Die im ersten Abschnitt genannten Biotypen unterscheiden sich unter anderem im Aussehen dieser Kolonien.
Die Zuordnung zur Art gelingt heute rasch über die massenspektrometrische Bestimmung des Eiweißmusters. Sie beantwortet jedoch die entscheidende Frage nicht: ob der gefundene Stamm das Gift überhaupt bilden kann. Dafür ist ein gesonderter Test nötig. Ein klassisches Verfahren lässt Bakterienkultur und ein giftneutralisierendes Serum im Nährboden aufeinander zuwandern; bilden sich Fällungslinien, ist der Stamm giftbildend. Alternativ wird das zugehörige Gen molekularbiologisch nachgewiesen. Beide Wege haben ihre Grenzen: Es gibt Stämme, die das Gen tragen, aber kein Gift herstellen, sodass ein positiver Gennachweis für sich genommen noch keine Giftbildung beweist.
Das Diphtheriegift
Die Fähigkeit zur Giftbildung ist keine ursprüngliche Eigenschaft des Bakteriums. Sie wird von einem Bakteriophagen mitgebracht – einem Virus, das Bakterien befällt und dessen Erbmaterial sich dauerhaft in das Chromosom des Bakteriums einfügt. Ein zuvor harmloser Stamm kann auf diesem Weg giftbildend werden. Diese Übertragung von Krankheitseigenschaften durch einen Bakterienfresser gehört zu den am besten untersuchten Beispielen ihrer Art.
Ob das Gift tatsächlich hergestellt wird, hängt vom Eisenangebot ab. Ein eisenabhängiges Steuerungseiweiß blockiert das Gen, solange dem Bakterium genügend Eisen zur Verfügung steht. In entzündetem Gewebe hält der Körper Eisen jedoch gezielt zurück, um Erregern die Vermehrung zu erschweren. Genau dieser Eisenmangel löst die Bremse und lässt das Bakterium besonders große Giftmengen bilden – eine Abwehrmaßnahme des Körpers schlägt hier gegen ihn selbst aus.
Das Gift besteht aus zwei Teilen mit klarer Arbeitsteilung. Der eine Teil bindet an eine Andockstelle auf der Oberfläche der Wirtszelle, woraufhin das gesamte Molekül in ein Bläschen aufgenommen wird. Im sauren Inneren dieses Bläschens ändert der Bindeteil seine Gestalt und schleust den zweiten, wirksamen Teil ins Zellinnere. Dort greift dieser einen Baustein der Eiweißherstellung an: den Faktor, der die wachsende Eiweißkette am Ribosom weiterschiebt. Er wird chemisch verändert und damit dauerhaft ausgeschaltet, die Eiweißproduktion der Zelle kommt zum Erliegen und die Zelle stirbt ab.
Weil der wirksame Teil dabei wie ein Enzym arbeitet und nicht verbraucht wird, genügen schon sehr geringe Mengen, um eine Zelle abzutöten. Das erklärt sowohl das rasche Absterben der Schleimhautzellen im Rachen als auch die Fernwirkungen auf Herzmuskel, Nerven und Nieren, wenn das Gift über das Blut verteilt wird. Andockstellen für das Gift finden sich auf sehr vielen Zellarten des Körpers.
Behandlung und Umgang mit Kontaktpersonen
Im Mittelpunkt der Behandlung steht die Gabe eines Gegengiftes – eines aus dem Serum immunisierter Pferde gewonnenen Antiserums, das Antikörper gegen das Diphtheriegift enthält. Entscheidend ist der Zeitpunkt: Das Gegengift kann nur Gift abfangen, das noch frei im Blut zirkuliert. Was bereits in Zellen aufgenommen wurde, ist nicht mehr erreichbar. Deshalb wird die Entscheidung über den Einsatz nach dem Krankheitsbild getroffen und nicht erst abgewartet, bis das Labor den Erreger bestätigt hat. Die weltweiten Vorräte an Antiserum sind begrenzt, was bei größeren Ausbrüchen zu Engpässen führt.
Ergänzend werden Antibiotika eingesetzt, für die der Erreger in aller Regel empfindlich geblieben ist – vor allem Penicillin und Erythromycin. Sie beenden die Vermehrung des Bakteriums und damit die weitere Giftbildung und verkürzen zugleich die Ansteckungsfähigkeit. Eine eigenständige Wirkung auf bereits gebildetes Gift haben sie nicht.
Erkrankte werden bis zum Nachweis der Erregerfreiheit abgesondert. Bei engen Kontaktpersonen werden Abstriche entnommen, eine vorbeugende antibiotische Behandlung erwogen und der Impfschutz überprüft. Bemerkenswert ist, dass eine durchgemachte Diphtherie keinen verlässlichen Schutz hinterlässt: Die Giftmengen, die im Krankheitsverlauf auf das Abwehrsystem treffen, reichen für eine belastbare Immunität häufig nicht aus. Auch Genesene werden deshalb geimpft.
Die Schutzimpfung
Der Impfstoff enthält nicht das Bakterium, sondern das mit Formaldehyd behandelte Gift. Diese Behandlung nimmt dem Molekül seine Giftwirkung, lässt seine Erkennungsmerkmale für das Abwehrsystem aber weitgehend unversehrt. Ein solches entgiftetes Toxin wird als Toxoid bezeichnet; das Verfahren wurde in den 1920er Jahren von dem französischen Tierarzt Gaston Ramon entwickelt und gehört bis heute zu den Grundlagen der Impfstoffherstellung. Zur Verstärkung der Abwehrreaktion ist das Toxoid an Aluminiumsalze gebunden.
Verabreicht wird es fast ausschließlich in Kombinationsimpfstoffen, gemeinsam mit dem Impfstoff gegen Wundstarrkrampf und – je nach Zusammensetzung – gegen Keuchhusten, Kinderlähmung und Hepatitis B. Für Auffrischungen im Erwachsenenalter stehen Präparate mit verringerter Toxoidmenge zur Verfügung, die besser vertragen werden.
Da sich der Impfschutz allein gegen das Gift richtet, hat das eine im vorigen Abschnitt bereits angesprochene Folge: Der Erreger kann in einer gut geimpften Bevölkerung unbemerkt weiter zirkulieren. Bricht die Impfquote ein, steht er damit sofort wieder zur Verfügung. Der Schutz lässt zudem im Lauf der Jahre nach, weshalb regelmäßige Auffrischungen vorgesehen sind – Impflücken bei Erwachsenen gelten als wesentliche Schwachstelle.
Meldepflicht
In Deutschland müssen der Verdacht auf eine Diphtherie, die Erkrankung und ein Todesfall namentlich an das Gesundheitsamt gemeldet werden. Unabhängig davon ist der Labornachweis giftbildender Corynebakterien meldepflichtig; erfasst werden dabei auch die verwandten Arten, die dasselbe Gift herstellen können. Die Meldung löst die Untersuchung des Umfelds aus. International wird die Erkrankung im Rahmen der Impfprogramme überwacht.
Geschichte
Die Erkrankung wurde bereits in der Antike beschrieben, ihren heutigen Namen erhielt sie jedoch erst im 19. Jahrhundert durch den französischen Arzt Pierre Bretonneau, der sie nach dem griechischen Wort für Haut oder Lederhaut benannte – ein Verweis auf die lederartigen Beläge im Rachen.
Den Erreger sah Edwin Klebs 1883 erstmals in solchen Belägen. Ein Jahr später gelang Friedrich Löffler die Anzucht in Reinkultur und der Nachweis, dass das Bakterium im Tierversuch die Erkrankung erzeugt; nach beiden Forschern wurde er lange Klebs-Löffler-Bazillus genannt. Löffler fiel dabei bereits auf, dass sich die Bakterien nur an der Eintrittsstelle fanden, während die Schäden im ganzen Körper auftraten – ein Hinweis auf einen löslichen Giftstoff.
Diesen wiesen Émile Roux und Alexandre Yersin wenige Jahre später nach, indem sie eine keimfrei filtrierte Kulturflüssigkeit übertrugen und damit dieselben Krankheitszeichen auslösten. Es war der erste Nachweis eines bakteriellen Giftes überhaupt. Emil von Behring und Kitasato Shibasaburo zeigten anschließend, dass das Serum immunisierter Tiere vor dem Gift schützt, und begründeten damit die Serumtherapie. Behring erhielt dafür 1901 den ersten Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.
Wie sehr die Versorgung mit Serum über Leben und Tod entschied, zeigte 1925 der Transport von Antiserum mit Hundeschlitten in das von einem Ausbruch betroffene, winterlich abgeschnittene Nome in Alaska – ein Ereignis, das bis heute erinnert wird. Nach Einführung der Impfung ging die Erkrankung in Europa stark zurück. Dass dieser Erfolg nicht selbsttragend ist, zeigte sich in den 1990er Jahren, als in den Nachfolgestaaten der Sowjetunion nach dem Zusammenbruch der Impf- und Gesundheitsstrukturen eine große Epidemie ausbrach, die erst durch umfangreiche Impfkampagnen beendet werden konnte.
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
- Probst, R., Grevers, G., Iro, H.: Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde.
ISBN: 9783131521231
- Salzberger, B. (Hrsg.): Therapie-Handbuch - Infektionskrankheiten und Impfungen.
ISBN: 9783437238178
- Jung, N., Rieg, S. (Hrsg.): Klinikleitfaden Infektiologie.
ISBN: 9783437223228