Serratia
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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Serratia oder Serratien, wie sie auch genannt werden, gehören zur Familie der Darmbakterien (Enterobakterien). Die Mehrzahl der Arten ist für Menschen mit intaktem Immunsystem ungefährlich. In Krankenhäusern und Säuglingsstationen bergen sie jedoch ein großes Risiko.
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Was sind Serratia?
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Serratia ist die Bezeichnung eines Stäbchenbakteriums, das im Jahr 1819 von dem italienischen Pharmazeuten und Physiker Bartolomeo Bizio entdeckt wurde. Er fand es auf verdorbener Polenta und benannte es nach Serafino Serrati, einem von ihm verehrten Physiker des 18. Jahrhunderts.
Zur Gattung der Serratien wurden lange 15 Arten gerechnet; inzwischen sind über 20 Arten beschrieben. Serratia marcescens ist die am häufigsten vorkommende Art dieser Bakteriengattung. Die Bezeichnungen Wunderbazillus und Hostienpilz erhielt er, weil er auf Hostien rötliche Pigmente bildet, die Blutstropfen ähneln. Die Verfärbungen wurden seinerzeit als göttliches Wunder angesehen.
Vorkommen, Verbreitung & Eigenschaften
Auf Pflanzen und Gemüse lebende Serratien bauen dort organisches Material ab. Darüber hinaus können Serratia-Stämme in Lebensmitteln wie Eiern, Geflügelfleisch und Milchprodukten nachgewiesen werden.
Da das Stäbchenbakterium weltweit in allen Arten von Medien vorkommt, ist es fast unmöglich, nicht mit ihm in Kontakt zu kommen. Ein weiterer Übertragungsweg ist der von Mensch zu Mensch. Eine Übertragung über Tröpfchen aus Husten und Niesen ist beschrieben, spielt für gesunde Menschen aber praktisch keine Rolle. Der wichtigste Übertragungsweg im Krankenhaus ist jedoch die Schmierinfektion über die Hände des Personals sowie über verunreinigte Lösungen, Geräte und Katheter.
Serratia kann aerob, aber auch anaerob leben und ist gram-negativ. Der Krankheitserreger bewegt sich mithilfe winziger Geißeln (Flagellen) fort. Er bildet keine Sporen aus. Ein Teil der Serratien bildet auf festen Nährmedien rötliche oder rosa Kolonien; die meisten Arten der Gattung sind dagegen farblos. Der rote Farbstoff ist vor allem von Serratia marcescens bekannt. Die Verfärbung kommt durch das von den betreffenden Serratien hergestellte Prodigiosin zustande. Das Pigment entsteht vor allem bei Temperaturen um 25 °C; bei Körpertemperatur bleiben auch pigmentbildende Stämme meist farblos, sodass die aus Krankheitsmaterial gewonnenen Serratien in der Regel nicht rot gefärbt sind.
Die Bakterien ernähren sich von Kohlenhydraten wie Glucose, Fructose, Galactose, Maltose und einigen Zuckeralkoholen. Als Nebenprodukte entstehen dabei Säuren und Gase. Einige Vertreter der Enterobakterien wie Serratia odorifera verströmen einen intensiven kartoffelähnlichen Geruch.
Serratien sind imstande, Beta-Lactamasen zu produzieren. Diese Enzyme zersetzen den Beta-Lactam-Ring und machen dadurch einen Teil der Beta-Lactam-Antibiotika unwirksam, vor allem Penicilline und ältere Cephalosporine; andere Vertreter der Gruppe, etwa die Carbapeneme, werden davon nicht erfasst. Serratia-Bakterien wachsen bei Temperaturen zwischen 20 und 37°C und einem pH-Wert bis 9 optimal. Sie bilden die Virulenz-Faktoren Gelatinase, DNAse, Lipase, Endotoxin und Bakteriozin aus.
Serratia marcescens kann bei Acropora-Korallen die tödliche White-Pox-Erkrankung verursachen, die inzwischen große Teile von Korallenriffen weltweit bedroht. Das Korallen-Sterben wird von Serratia-Erregern ausgelöst, die aus Abwässern stammen, die ungeklärt ins Meerwasser geleitet werden.
Krankheiten & Beschwerden
Auch das Einsetzen von Endoprothesen birgt ein hohes Risiko, mit Serratien infiziert zu werden. Die Enterobakterien gelangen über verseuchte Infusionslösungen und Katheter in den menschlichen Körper. Im schlimmsten Fall ist eine Blutvergiftung (Sepsis) die Folge.
Am gefährlichsten für den menschlichen Körper sind Serratia marcescens und Serratia liquefaciens. Kranke, die stationär behandelt werden, sind stärker gefährdet, sich mit dem Erreger anzustecken als ambulant versorgte Kranke. Die Infektionsrate beträgt bei der Harnwegsentzündung etwa zwei Prozent und ein Prozent bei Blutvergiftung und Lungenentzündung (bezogen auf stationär behandelte Personen). Außerdem kommt es auf Säuglingsstationen (Frühchen) und in Pflegeheimen mitunter zu Ansteckungen mit dem Bakterium. Die Ursachen sind mangelnde Hygiene und eine unzureichende Desinfektion der verwendeten Implantate und Kanülen.
Neugeborene Kinder, insbesondere Frühchen, sind stark gefährdet, da ihr Immunsystem noch nicht vollständig entwickelt ist. Außerdem haben sie eine dünnere Haut, sodass die Serratien leichter in ihren Körper eindringen können. Ein erhöhtes Risiko, an einer Infektion durch das Bakterium zu erkranken, haben auch Personen, die Drogen intravenös konsumieren.
Serratien können verschiedene Erkrankungen auslösen. Dazu gehören Sepsis (Blutvergiftung), Atemwegsinfektionen bis hin zur Lungenentzündung, Harnwegsinfektionen, Meningitis (Hirnhautentzündung), Wundinfektionen, Endokarditis (Entzündung der Herzinnenhaut) und Osteomyelitis (Knochenmarkentzündung).
Serratien lassen sich nur mit wenigen Antibiotika gut bekämpfen. Gegen Cephalosporine sind die Erreger resistent. Das gilt vor allem für die älteren Cephalosporine der ersten und zweiten Generation; neuere Vertreter dieser Gruppe können dagegen wirksam sein. Um das geeignete Medikament zu finden, wird ein Antibiogramm erstellt (Resistenz-Test). Bewährte Mittel sind Acylaminopenicilline, Aminoglykoside wie Amikacin sowie das Fluorchinolon Ciprofloxacin. Außerdem sind Carbapeneme (Meropenem, Imipenem) zur Behandlung der von Serratien verursachten Erkrankungen hilfreich.
Systematik & verwandte Bakterien
Die Gattung Serratia gehört zur Ordnung der Enterobacterales, in der auch Escherichia coli, Salmonellen, Klebsiellen und Enterobacter stehen. Lange wurden alle diese Gattungen in einer einzigen Familie zusammengefasst (Enterobacteriaceae). Neuere Einteilungen, die auf dem Vergleich von Erbmaterial beruhen, stellen Serratia zusammen mit Yersinia in eine eigene Familie, die Yersiniaceae. Der Sammelbegriff Enterobakterien für diese Verwandtschaftsgruppe wird davon unberührt weiterverwendet.
Innerhalb der Gattung ist Serratia marcescens die mit Abstand am häufigsten aus Krankheitsmaterial gewonnene Art. Daneben sind unter anderem Serratia liquefaciens, Serratia odorifera, Serratia rubidaea, Serratia plymuthica, Serratia ficaria und Serratia fonticola beschrieben. Die meisten von ihnen sind Umweltbakterien und nur ausnahmsweise an Erkrankungen beteiligt.
Im Labor lassen sich Serratien von den übrigen Enterobakterien gut über ihre Enzymausstattung abgrenzen. Sie geben gleichzeitig drei Enzyme nach außen ab, die Gelatine, Fett und Erbsubstanz zerlegen (Gelatinase, Lipase und DNase). Diese Kombination ist unter den Darmbakterien selten und gilt als Erkennungsmerkmal der Gattung. Klebsiellen unterscheiden sich zusätzlich dadurch, dass sie unbeweglich sind und eine ausgeprägte Schleimkapsel bilden, während Serratien sich mit Geißeln fortbewegen. Von den ebenfalls beweglichen Proteus-Arten trennt sie unter anderem, dass Serratien Harnstoff nicht spalten. Solche Merkmale sind mehr als eine Ordnungsfrage: Weil die Gattungen unterschiedlich auf Antibiotika ansprechen, hängt von der richtigen Zuordnung ab, welche Mittel überhaupt in Betracht kommen.
Zellaufbau & Krankheitsentstehung
Wie alle gramnegativen Bakterien sind Serratien von einer doppelten Hülle umgeben. Innen liegt die eigentliche Zellmembran, darüber eine dünne Stützschicht aus Murein und darüber eine zweite, äußere Membran. In dieser äußeren Membran sitzen Lipopolysaccharide, also fett- und zuckerhaltige Moleküle, die beim Zerfall der Bakterien frei werden und im Körper heftige Entzündungsreaktionen anstoßen können. Sie sind der Grund, warum das im Artikel genannte Endotoxin zu den Virulenzfaktoren gerechnet wird.
Ob aus einer Besiedlung eine Erkrankung wird, entscheidet sich weniger am Erreger als an der Eintrittspforte und der Abwehrlage. Feine Haftfäden auf der Bakterienoberfläche (Fimbrien) ermöglichen es Serratien, sich an Schleimhäute und an glatte Kunststoffoberflächen anzuheften. Dort können sie einen Biofilm bilden: eine selbst erzeugte Schleimschicht, in der die Bakterien für Immunzellen und für Antibiotika deutlich schwerer erreichbar sind. Das erklärt, warum Katheter, Beatmungsschläuche und Implantate als Ausgangspunkte solcher Infektionen gelten und warum sich eine Besiedlung dieser Materialien häufig erst nach deren Entfernung beherrschen lässt.
Die von den Bakterien ausgeschiedenen eiweißspaltenden Enzyme zerlegen Bestandteile des umgebenden Gewebes und schwächen örtliche Abwehrstoffe. Hinzu kommt ein porenbildender Stoff, der Zellmembranen durchlässig macht. Welche Aufgabe der rote Farbstoff Prodigiosin für das Bakterium selbst erfüllt, ist dagegen nicht abschließend geklärt; diskutiert wird unter anderem eine Wirkung gegen konkurrierende Mikroorganismen. Als Krankheitsursache beim Menschen spielt er keine Rolle. Auf feuchten festen Oberflächen zeigen manche Stämme ein Schwärmverhalten, bei dem sich ganze Zellverbände gemeinsam über die Fläche ausbreiten.
Nachweis im Labor
Serratien stellen an Nährböden keine besonderen Ansprüche und wachsen auf den in der Mikrobiologie üblichen Medien rasch heran. Auf Selektivnährböden für Darmbakterien fallen sie dadurch auf, dass sie Milchzucker nicht oder nur verzögert vergären und deshalb blasse Kolonien bilden. Der rote Farbstoff ist, wie oben beschrieben, kein verlässliches Erkennungszeichen, weil er bei Körpertemperatur meist ausbleibt: Ein Isolat aus einer Blutprobe sieht in aller Regel unscheinbar aus.
Die Zuordnung erfolgte früher über eine Reihe biochemischer Prüfungen, bei denen unter anderem die Spaltung von Gelatine, Fett und Erbsubstanz getestet wurde. Heute wird sie überwiegend massenspektrometrisch getroffen: Dabei vergleicht ein Gerät das Eiweißmuster der Kolonie mit einer hinterlegten Datenbank und benennt die Art innerhalb weniger Minuten. Ergänzend lassen sich Abschnitte des Erbmaterials mit der Polymerase-Kettenreaktion vervielfältigen und ablesen.
Untersuchungsmaterial sind je nach Krankheitsbild Blut, Urin, Sekret aus den Atemwegen, Wundabstriche sowie die Spitzen entfernter Katheter. Bei gehäuften Erkrankungen auf einer Station werden zusätzlich Umgebungsproben untersucht, etwa aus Waschbecken, Lösungen und Geräten. Um zu klären, ob die gefundenen Stämme tatsächlich von einer gemeinsamen Quelle stammen, werden sie feiner typisiert, meist durch Vergleich ihres Erbmaterials. Erst dieser Vergleich unterscheidet einen echten Ausbruch von mehreren zufällig gleichzeitigen Einzelfällen.
Widerstandsfähigkeit & Krankenhaushygiene
Serratien sind genügsam und können sich in feuchten Nischen mit sehr wenig Nährstoffen vermehren. Als Reservoirs im Krankenhaus sind unter anderem Waschbecken und Siphons, Befeuchter von Beatmungsgeräten, Seifen- und Lotionspender, Milchpumpen sowie angebrochene Spül- und Infusionslösungen beschrieben worden. Auch zu schwach angesetzte oder zu lange verwendete Desinfektionsmittellösungen können den Bakterien als Standort dienen. Auf trockenen Flächen überleben sie zwar schlechter als in feuchter Umgebung, aber lange genug, um über Hände und Gegenstände weitergegeben zu werden.
Gegenüber den anerkannten Verfahren der Sterilisation und gegenüber sachgerecht angewendeten Desinfektionsmitteln sind Serratien nicht besonders widerstandsfähig. Die Schwachstelle liegt daher fast immer in der Anwendung: bei der Desinfektion der Hände vor und nach jedem Kontakt, beim keimfreien Arbeiten während des Legens und Pflegens von Zugängen, bei der Aufbereitung von Geräten und bei den Standzeiten angebrochener Lösungen. Weil Serratien in Wasser vorkommen, gelten in Bereichen mit besonders gefährdeten Patienten zusätzlich Vorgaben für die Wasserentnahmestellen.
Betroffen sind vor allem Neugeborenen- und Intensivstationen. Häufungen von Krankenhausinfektionen, bei denen ein Zusammenhang zwischen den Fällen wahrscheinlich ist, müssen in Deutschland dem Gesundheitsamt gemeldet werden; diese Pflicht gilt unabhängig vom Erreger und betrifft damit auch Ausbrüche durch Serratien. Für den einzelnen Nachweis besteht dagegen keine Meldepflicht, es sei denn, es handelt sich um einen Stamm mit besonderen Unempfindlichkeiten gegen Reserveantibiotika.
Außerhalb des Krankenhauses ist Serratia marcescens vereinzelt als Ursache von Hornhautentzündungen bei Trägern von Kontaktlinsen beschrieben worden. Als Ansatzpunkt gilt hier die Pflege der Linsen und ihrer Behälter, in denen sich das Bakterium in stehender Flüssigkeit halten kann.
Resistenzlage
Ein Teil der Unempfindlichkeit gegen Antibiotika ist der Gattung angeboren. Serratien tragen im Erbgut den Bauplan für eine Beta-Lactamase vom sogenannten AmpC-Typ. Dieses Enzym macht vor allem Penicilline und ältere Cephalosporine unwirksam. Es wird nicht ständig in gleicher Menge gebildet, sondern kann unter der Behandlung verstärkt hergestellt werden. Deshalb kann ein Stamm, der zu Beginn empfindlich erscheint, im Verlauf einer Therapie unempfindlich werden. Das ist ein Grund dafür, dass die Empfindlichkeit bei längeren Behandlungen erneut geprüft wird. Ebenfalls angeboren ist die Unempfindlichkeit gegen Colistin.
Erworben hinzukommen können Enzyme mit erweitertem Wirkspektrum, die auch neuere Cephalosporine zerstören, und, seltener, Carbapenemasen, die selbst Carbapeneme unwirksam machen. Solche Stämme sind schwer zu behandeln und werden hygienisch wie andere mehrfach unempfindliche Darmbakterien geführt. Da sich die Empfindlichkeit von Stamm zu Stamm unterscheidet, lässt sich aus der Gattungszugehörigkeit allein kein Behandlungsvorschlag ableiten; maßgeblich ist stets das Ergebnis der Empfindlichkeitsprüfung im Labor.
Serratia außerhalb der Medizin
Weil die Gattung lange als harmlos galt und sich ihre roten Kolonien mit bloßem Auge verfolgen ließen, wurde Serratia marcescens im 20. Jahrhundert als sichtbarer Markierungskeim benutzt, um Ausbreitungswege zu untersuchen, unter anderem in großangelegten Freisetzungsversuchen des US-amerikanischen Militärs über besiedeltem Gebiet. Nachdem Krankenhausinfektionen durch das Bakterium bekannt geworden waren, wurde diese Praxis aufgegeben. Der Vorgang gilt heute als Beispiel dafür, wie fragwürdig die Einteilung von Mikroorganismen in "harmlos" und "gefährlich" sein kann.
In der Biotechnologie werden Enzyme aus Serratia marcescens genutzt. Ein daraus gewonnenes Enzym, das Erbsubstanz zerlegt, dient dazu, störende Nukleinsäuren aus Eiweißlösungen zu entfernen, ein Standardschritt bei der Herstellung biologischer Präparate. Weitere Enzyme der Gattung, die Chitin oder Fette spalten, werden für technische Anwendungen untersucht. In der Forschung dient Serratia marcescens außerdem als Beispiel dafür, wie sich Bakterien untereinander verständigen: Die Bildung von Farbstoff und von ausgeschiedenen Enzymen wird über Signalstoffe gesteuert, an deren Menge die Bakterien ablesen, wie dicht sie beieinander stehen.
Serratia entomophila ist für die Larven eines neuseeländischen Weideschädlings krankheitserregend und wird dort als biologisches Pflanzenschutzmittel eingesetzt. Andere Arten, etwa Serratia plymuthica, siedeln im Wurzelraum von Pflanzen und werden daraufhin untersucht, ob sie pflanzenschädigende Pilze zurückdrängen können. In der Lebensmittelherstellung fallen Serratien dagegen als Verderbniserreger auf: Auf stärkehaltigen Speisen, Brot und Milchprodukten können sie rote Flecken hervorrufen, die früher regelmäßig für Blut gehalten wurden.
Quellen
- Suerbaum, S., Burchard, G.-D., Kaufmann, S. H. E., Schulz, T. F. (Hrsg.): Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie.
ISBN: 9783662613849
- Kayser, F. H., Böttger, E. C., Deplazes, P., et al.: Taschenlehrbuch Medizinische Mikrobiologie.
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- Kramer, A., Assadian, O., Exner, M., et al. (Hrsg.): Krankenhaus- und Praxishygiene.
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- Neumeister, B., Geiss, H. K., Braun, R. W., Kimmig, P. (Hrsg.): Mikrobiologische Diagnostik.
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- Jung, N., Rieg, S. (Hrsg.): Klinikleitfaden Infektiologie.
ISBN: 9783437223228