Mycobakterien
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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Mycobakterien stellen eine Gattung aerober Bakterien dar. Einige ihrer Arten lösen schwerwiegende Krankheiten wie Lepra und Tuberkulose aus.
Was sind Mycobakterien?
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Vom Mycobacterium oder Mykobakterium wird eine Bakteriengattung gebildet, die lange mit ungefähr 100 Arten angegeben wurde; inzwischen sind rund 200 Arten beschrieben. Die Mycobakterien gehören der Familie Mycobacteriaceae an, deren einzige Vertreter sie lange waren. Seit 2018 ordnet die bakteriologische Systematik einen Teil der Arten eigenen Gattungen wie Mycolicibacterium zu, in der medizinischen Praxis bleibt der Name Mycobacterium jedoch gebräuchlich. Zu den Mycobakterien zählen auch Arten, die sich pathologisch auf den Menschen auswirken. So ist Mycobacterium leprae für das Entstehen von Lepra verantwortlich, während Mycobacterium tuberculosis Tuberkulose hervorruft. Ebenso können Tiere von den Mycobakterien mit Krankheiten wie der Rindertuberkulose befallen werden.
Durch eine Gram-Färbung lassen sich Mycobakterien nur unzureichend kenntlich machen. Der Aufbau ihrer Zellwand ähnelt jedoch dem Aufbau von grampositiven Bakterien. Das bedeutete lange, dass man die Zellwand als nicht mit einer äußeren Membran ausgestattet ansah, sondern als aus mehrschichtigem Peptidoglykan aufgebaut. Elektronenmikroskopische Untersuchungen der vergangenen Jahre zeigen jedoch, dass die Schicht aus Mycolsäuren eine echte äußere Membran bildet.
Für die Medizin von Bedeutung sind ca. 25 Mycobakterien-Arten. Neben Mycobacterium tuberculosis und Mycobacterium leprae gehören Mycobacterium bovis sowie verschiedene nicht-tuberkulöse Mycobakterien dazu.
Entdeckt wurde das Mycobacterium tuberculosis im Jahr 1882 durch den deutschen Mediziner Robert Koch (1843-1910), der es als Auslöser der bakteriellen Tuberkulose identifizierte.
Vorkommen, Verbreitung & Eigenschaften
Die pathogenen Mycobakterien, die dem Mycobacterium tuberculosis-Komplex zugerechnet werden, sind als intrazelluläre Parasiten innerhalb von Makrophagen zu finden. Vor Einflüssen von außen werden die Keime durch ihren speziellen Wandaufbau geschützt. Dieser verfügt über Mycolsäuren sowie wachsartige Substanzen. Durch die Lipide innerhalb der Zellwand kommt es überdies zu der typischen Säurefestigkeit der Mycobakterien.
Weil der Aufbau der Wand einem raschen Austausch von Sauerstoff mit der Umwelt entgegenwirkt, schreiten Wachstum und Vermehrung des Mycobacteriums nur langsam voran, was für zahlreiche Mycobakterien typisch ist.
Zu den allgemeinen Merkmalen der Mycobakterien zählt, dass sie stets Sauerstoff benötigen. Außerdem brauchen sie organische Stoffe, die ihnen zum Gewinnen von Energie dienen. Die meisten Bakterien dieser Gattung weisen die Form eines Stäbchens auf. Lediglich in älteren Kulturen werden mitunter Verzweigungen gebildet. Diese zerfallen im weiteren Verlauf meist zu Stäbchen oder Kugeln (Kokken).
Der größte Teil der Zellwandbestandteile wirkt als Antigenkomponente. Innerhalb von Wirtsorganismen lösen diese Bestandteile eine Immunreaktion aus, was wiederum eine Typ-IV-Allergie (Spättyp-Allergie) hervorruft. Darüber hinaus kann eine Tuberkulinreaktion erfolgen.
Weitere typische Merkmale der Mycobakterien stellen die Mycolsäuren, der umfangreiche Lipidgehalt der Zellwand sowie die Phthiocerol-Außenhülle dar. Mycobacterium bovis und Mycobacterium tuberculosis verfügen zudem über den sogenannten Cord-Faktor, der bei älteren Kulturen ein schnur- oder zopfartiges Wachstum ermöglicht.
Die langkettigen Mycolsäuren gewährleisten die ausgeprägte Säurefestigkeit der Mycobakterien. Durch ihren speziellen Zellwandaufbau erreichen die Keime eine starke Widerstandsfähigkeit, sodass sie auch in freier Natur mehrere Monate infektionsfähig sind, sofern günstige Bedingungen herrschen.
Gegen die meisten gebräuchlichen Antibiotika sind Mycobakterien von Natur aus unempfindlich; behandelt werden sie mit eigens gegen sie entwickelten Wirkstoffen. Darüber hinaus besteht eine ausgeprägte Widerstandskraft gegenüber Säuren und Laugen.
Morphologisch handelt es sich bei Mycobakterien um kurze bis kokkoide Stäbchen, die unbeweglich sind. Die Wachstumsgeschwindigkeit der Keime wird in zwei Gruppen eingeteilt. So gibt es langsam wachsende und schnell wachsende Mycobakterien. Die langsam wachsenden Exemplare weisen in Laborkulturen eine Generationszeit von 6 bis 24 Stunden auf, während es bei schnell wachsenden Exemplaren 1 bis 4 Stunden sind.
Nach einer Woche sind die schnell wachsenden Mycobakterien makroskopisch als Kolonie zu erkennen. Bei den langsam wachsenden Erregern dauert dieser Vorgang bis zu 8 Wochen. Die meisten Krankheitskeime befinden sich unter den langsam wachsenden Mycobakterien.
Krankheiten & Beschwerden
Eine der schwersten Erkrankungen, die durch Mycobakterien entsteht, ist die Tuberkulose, auch Schwindsucht genannt. Gemeinsam mit Malaria und AIDS zählt sie zu den am häufigsten vorkommenden Infektionskrankheiten. Lange hieß es, rund ein Drittel der Menschen weltweit trage eine Tuberkuloseinfektion in sich; nach neueren Schätzungen ist es etwa ein Viertel, und nur ein kleiner Teil davon erkrankt tatsächlich. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) sprach von ca. 9 Millionen neuen Erkrankungen und etwa 2 Millionen Todesfällen pro Jahr. Nach ihren aktuellen Berichten sind es rund 10 Millionen Neuerkrankungen und etwa 1,3 Millionen Todesfälle jährlich. Rund 95 Prozent aller Krankheitsfälle kommen in Entwicklungsländern vor.
Die Resistenz zahlreicher Mycobakterien gegenüber Antibiotika erschwert den Kampf gegen die Infektionskrankheit. Außerdem treten nicht selten Co-Infektionen mit dem HI-Virus auf. Wichtig für eine erfolgreiche Behandlung der Tuberkulose sind ein frühzeitiger Therapiebeginn, eine effiziente Behandlung mit Antituberkulotika sowie eine Vorbeugung von Resistenzentwicklungen.
Zu den tückischsten Krankheiten, die von Mycobakterien ausgelöst werden, gehört außerdem Lepra. Der Erreger Mycobacterium leprae vermehrt sich nur in langsamer Geschwindigkeit, sodass es nach der Infektion Monate oder sogar Jahre bis zum Ausbruch der Erkrankung dauern kann. Die genauen Übertragungswege sind noch immer unbekannt. Vermutet wird eine Tröpfcheninfektion.
Allerdings erkrankt nur etwa einer von zwanzig Angesteckten; die übrigen sind von Natur aus widerstandsfähig. Wovon das im Einzelnen abhängt, ist nicht abschließend geklärt — neben einer erblichen Veranlagung spielen die Abwehrlage und die Dauer des Kontakts eine Rolle. Möglich ist allerdings eine Ansteckung und Weitergabe des Keims. Bemerkbar macht sich Lepra durch die Bildung von Geschwüren an Gesicht, Ohren und Gliedmaßen. Erste Anzeichen sind allerdings meist helle, gefühllose Hautflecken und Schädigungen der Nerven, die Geschwüre entstehen erst im weiteren Verlauf.
Anzucht und Nachweisverfahren
Der Nachweis von Mycobakterien im Labor stützt sich auf drei Wege, die einander ergänzen. Der schnellste ist die Mikroskopie. Da sich die Keime mit der Gram-Färbung nicht darstellen lassen, wird ihre Säurefestigkeit ausgenutzt: Ein kräftiger Farbstoff wird unter Erwärmung in die wachsartige Zellwand getrieben und anschließend mit einer sauren Lösung wieder ausgewaschen. Nur die Mycobakterien behalten ihn und heben sich dadurch farblich von allem übrigen im Präparat ab. Eine zweite Möglichkeit ist die Anfärbung mit einem fluoreszierenden Farbstoff, die sich rascher durchsehen lässt. Die Mikroskopie zeigt die Keime allerdings erst, wenn sie in großer Zahl vorliegen, und sie unterscheidet weder zwischen den Arten noch zwischen lebenden und abgetöteten Bakterien.
Der zweite Weg ist die Anzucht. Sie ist aufwendig, liefert aber als einzige den lebenden Keim, an dem sich die Empfindlichkeit gegen die einzelnen Antibiotika prüfen lässt. Weil Mycobakterien nur langsam wachsen, würden schneller wachsende Begleitkeime jede Kultur überwuchern. Man macht sich deshalb die Widerstandskraft der Mycobakterien gegen Laugen zunutze: Das Untersuchungsmaterial, meist Auswurf, wird vorbehandelt, wobei die Begleitflora abstirbt, die Mycobakterien den Vorgang jedoch überstehen. Angezüchtet wird auf besonderen festen Nährböden sowie in flüssigen Systemen, die das beginnende Wachstum selbsttätig anzeigen. Der dritte Weg sind molekularbiologische Verfahren, die Erbgutabschnitte des Erregers unmittelbar in der Probe nachweisen und dabei zugleich wichtige Resistenzmerkmale erfassen können. Zur Artbestimmung angezüchteter Kolonien dient darüber hinaus der Vergleich des Eiweißmusters mit einer Datenbank.
Einteilung nach Wachstum und Farbstoffbildung
Bevor Erbgutanalysen zur Verfügung standen, wurden die Mycobakterien, die nicht zum Mycobacterium tuberculosis-Komplex gehören, nach zwei im Labor leicht zu beobachtenden Eigenschaften geordnet: nach der Geschwindigkeit ihres Wachstums und danach, ob ihre Kolonien einen gelblichen bis orangefarbenen Farbstoff bilden und ob dies auch ohne Lichteinwirkung geschieht. Daraus ergeben sich die langsam wachsenden Arten, die den Farbstoff erst nach Belichtung bilden, jene, die ihn auch im Dunkeln bilden, jene, die farblos bleiben, und schließlich die schnell wachsende Gruppe.
Diese Einteilung stammt aus der Mitte des 20. Jahrhunderts und ist durch die molekulare Systematik überholt, denn sie fasst Arten zusammen, die miteinander nicht näher verwandt sind. Im Laboralltag hat sie sich dennoch gehalten, weil sie eine erste Zuordnung erlaubt, ohne dass aufwendige Untersuchungen nötig wären. Vor allem die Unterscheidung zwischen schnell und langsam wachsenden Arten hat praktische Bedeutung: Sie bestimmt, wie lange eine Kultur bebrütet werden muss, bevor sie als negativ gelten darf, und sie gibt einen ersten Hinweis darauf, welche Wirkstoffe überhaupt in Betracht kommen.
Nichttuberkulöse Mycobakterien
Der weitaus größte Teil der Gattung gehört weder zum Mycobacterium tuberculosis-Komplex noch zu den Leprabakterien. Diese Arten werden als nichttuberkulöse Mycobakterien zusammengefasst. Sie leben frei in der Umwelt, vor allem in Böden und in Gewässern, und sie besiedeln bevorzugt wasserführende Leitungssysteme, wo sie sich in Belägen an den Innenwänden halten. Von Mensch zu Mensch werden sie im Allgemeinen nicht weitergegeben; der Mensch nimmt sie aus seiner Umgebung auf. Eine Ansteckungsgefahr für Kontaktpersonen besteht daher üblicherweise nicht, und die Erkrankungen sind auch nicht meldepflichtig.
Erkrankungen entstehen meist erst, wenn die örtliche oder die allgemeine Abwehr geschwächt ist. Beschrieben sind vor allem vier Bilder. Bei Erwachsenen mit vorgeschädigter Lunge, etwa bei COPD, bei Bronchiektasen oder bei Mukoviszidose, kann sich eine langsam fortschreitende Lungenerkrankung entwickeln, die einer Tuberkulose ähnelt. Bei kleinen Kindern treten schmerzlose Schwellungen der Halslymphknoten auf (Lymphadenitis), die auf Antibiotika oft schlecht ansprechen. Nach Verletzungen, Eingriffen oder kosmetischen Behandlungen kommt es zu Entzündungen der Haut und der darunterliegenden Gewebe. Bei stark geschwächter Abwehr, insbesondere im fortgeschrittenen Stadium einer HIV-Infektion, können sich die Keime im Körper ausbreiten.
Einzelne Arten sind mit eigenen Krankheitsbildern verbunden. Mycobacterium marinum lebt in Süß- und Meerwasser und verursacht nach kleinen Verletzungen beim Umgang mit Fischen oder Zierbecken knotige Hautveränderungen an Händen und Armen. Mycobacterium ulcerans ruft das Buruli-Ulkus hervor, eine tief greifende Gewebszerstörung, die vor allem in feuchten tropischen Gebieten auftritt; sie geht auf ein vom Erreger gebildetes Gift zurück, das umliegendes Gewebe absterben lässt und zugleich die örtliche Schmerzempfindung und die Abwehrreaktion dämpft. Die Bedeutung der nichttuberkulösen Mycobakterien hat in den vergangenen Jahrzehnten zugenommen — zum einen, weil sie durch bessere Nachweisverfahren häufiger erkannt werden, zum anderen, weil mehr Menschen mit geschwächter Abwehr oder chronischer Lungenerkrankung leben.
Widerstandsfähigkeit und Desinfektion
Die wachsartige Zellwand macht Mycobakterien nicht nur gegen Arzneimittel, sondern auch gegen Desinfektionsverfahren unempfindlicher als die meisten anderen Bakterien. In der Hygiene werden Desinfektionsmittel deshalb eigens daraufhin geprüft, ob sie auch gegen Mycobakterien wirken; Mittel, die gegen gewöhnliche Bakterien ausreichen, tun dies keineswegs immer. Als gut wirksam gelten alkoholische Zubereitungen und aldehydhaltige Mittel, während oberflächenaktive Substanzen allein nicht genügen. Bei Geräten, die mit den Atemwegen in Berührung kommen — etwa bei der Bronchoskopie —, ist diese Unterscheidung von unmittelbarer Bedeutung.
In der Umwelt überstehen die Keime Trockenheit erstaunlich gut und bleiben in eingetrocknetem Material sowie in Staub über lange Zeit vermehrungsfähig. Empfindlich sind sie dagegen gegenüber Hitze und gegenüber Sonnenlicht: Der kurzwellige Anteil des Lichts schädigt ihr Erbgut. Lüften und Tageslicht in Krankenräumen sind daher schon lange üblich, bevor die Ursache dafür bekannt war. Im Wasser stellen die Beläge in Leitungen, Wasserhähnen und Brausen ein eigenes Problem dar, denn in ihnen sind die Keime gegen die üblichen Zusätze zur Trinkwasseraufbereitung geschützt.
Bedeutung in der Tierhaltung
Mycobakterien sind auch für die Nutztierhaltung von Gewicht. Die Rindertuberkulose durch Mycobacterium bovis wurde in vielen Ländern durch jahrzehntelange Untersuchungs- und Tilgungsprogramme stark zurückgedrängt; ein Reservoir in Wildtieren erschwert die vollständige Ausrottung. Ihre Bedeutung für den Menschen lag früher vor allem in der Übertragung über nicht erhitzte Milch, ein Weg, der durch die Pasteurisierung weitgehend versperrt ist.
Ein zweites Krankheitsbild ist die Paratuberkulose der Wiederkäuer, hervorgerufen durch eine Unterform von Mycobacterium avium. Die Tiere stecken sich meist schon als Kälber an, erkranken aber erst Jahre später mit anhaltendem Durchfall und fortschreitender Abmagerung. Da der Erreger lange vor dem Auftreten von Krankheitszeichen ausgeschieden wird, sind befallene Bestände schwer zu sanieren. Bei Vögeln, darunter Hausgeflügel und Zierarten, tritt eine eigene Form der Tuberkulose auf. Für den Menschen sind diese Erkrankungen von geringer unmittelbarer Bedeutung, wirtschaftlich jedoch erheblich; sie erklären zugleich, weshalb die Untersuchung von Tierbeständen auf Mycobakterien ein fester Bestandteil der Veterinärüberwachung ist.
Zur Geschichte der Gattung
Noch vor dem Tuberkuloseerreger wurde ein anderes Mycobakterium beschrieben: Der norwegische Arzt Gerhard Armauer Hansen erkannte im Jahr 1873 stäbchenförmige Gebilde im Gewebe von Leprakranken und deutete sie als Ursache der Erkrankung. Damit war Mycobacterium leprae das erste Bakterium überhaupt, das mit einer menschlichen Krankheit in Verbindung gebracht wurde. Der endgültige Beweis blieb Hansen allerdings verwehrt, denn der Keim lässt sich bis heute nicht auf künstlichen Nährböden anzüchten — die Beweisführung, die Robert Koch neun Jahre später bei der Tuberkulose gelang, war bei der Lepra gerade nicht möglich. Untersucht wird der Erreger deshalb bis heute in Versuchstieren, bei denen er sich in kühleren Körperregionen vermehrt.
Quellen
- Suerbaum, S., Burchard, G.-D., Kaufmann, S. H. E., Schulz, T. F. (Hrsg.): Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie.
ISBN: 9783662613849
- Hof, H., Dörries, R. (Hrsg.): Medizinische Mikrobiologie.
ISBN: 9783132423558
- Kayser, F. H., Böttger, E. C., Deplazes, P., et al.: Taschenlehrbuch Medizinische Mikrobiologie.
ISBN: 9783132447936
- Neumeister, B., Geiss, H. K., Braun, R. W., Kimmig, P. (Hrsg.): Mikrobiologische Diagnostik.
ISBN: 9783137436027
- Darai, G., Handermann, M., Sonntag, H.-G., Zöller, L. (Hrsg.): Lexikon der Infektionskrankheiten des Menschen.
ISBN: 9783642171574