Spirochäten

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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Vier verschiedene Familien von gramnegativen, extrem dünnen und langen, wendelförmigen Bakterien, die sich aktiv bewegen können, begründen die Gruppe der Spirochäten. Sie kommen in Böden und Gewässern vor sowie als Parasiten oder Kommensalen im Verdauungstrakt von Säugetieren, Mollusken und Insekten. Verschiedene Arten treten beim Menschen als Verursacher von Spirochätosen in Erscheinung, dazu gehören so verschiedene Krankheiten wie Borreliose, Leptospirose und Treponematose.

Was sind Spirochäten?

Weithin bekannt ist beispielsweise die Lyme-Borreliose, die fast ausschließlich von infizierten Zecken übertragen wird. Die Krankheit wird durch Borrelien des Typs Borrelia burgdorferi, die zu den Spirochäten zählen, ausgelöst und nimmt sehr unterschiedliche Verläufe.
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Spirochäten verkörpern eine Gruppe von gramnegativen Bakterien, die sich durch einen sehr dünnen und korkenzieherartig gewundenen (helikalen), flexiblen, langen Zellkörper auszeichnen. Ihr Durchmesser erreicht nur 0,1 bis 3,0 Mikrometer, während ihre Länge bei einigen Arten bis zu 250 Mikrometer betragen kann.

Spirillen etwa, eine Gruppe von ebenfalls helikalen Bakterien, unterscheiden sich von den Spirochäten durch ihre äußeren Geißeln und durch ihren starren Zellkörper, während der von Spirochäten flexibel und biegsam ist. Der geringe Durchmesser der dünnsten Vertreter — etwa der Treponemen und Leptospiren — erlaubt es ihnen, Bakterienfilter zu passieren, die gewöhnliche Bakterien zurückhalten.

Spirochäten können sich mit einem einzigartigen Bewegungssystem aktiv fortbewegen. Es besteht aus gebündelten fadenförmigen Proteinen (Fibrillen) und axial angeordneten Filamenten, die auch als Endoflagellen oder innere Geißeln bezeichnet werden, da sie sich innerhalb des Zellkörpers befinden. Endoflagellen erlauben es ihnen, sich schlängelnd oder in Drehbewegungen aktiv fortzubewegen. Mithilfe der Fibrillen und Endoflagellen können sich die Bakterien auch ruckartig bewegen. Ein Teil der Filamente besteht aus Tubulin-ähnlichen Gerüstproteinen, die bei Bakterien selten vorkommen.

Das Milieu, in dem Spirochäten gedeihen können, ist sehr unterschiedlich. Es lassen sich strikt anaerob lebende von fakultativ anaeroben und aerob lebenden Spirochäten unterscheiden. Auch mikroaerophile Arten existieren, die nur bei einer Sauerstoffkonzentration weit unterhalb des normalen Luftsauerstoffgehalts Wachstumsbedingungen vorfinden.

Der Bauplan der Spirochäten ist so eigentümlich, dass er die Gruppe für sich allein kennzeichnet. Der eigentliche Zellkörper, der Protoplasmazylinder, ist von einer zusätzlichen äußeren Hülle umgeben, die wie ein Schlauch über der Zelle liegt. Zwischen beiden bleibt ein schmaler Zwischenraum, und genau dort verlaufen die Endoflagellen. Sie sind an den Zellenden verankert und ziehen um den Zellkörper herum zur Zellmitte. Wenn sie rotieren, drehen sie den gesamten Körper wie eine Schraube gegen die umgebende Flüssigkeit.

Diese Anordnung hat eine Folge, die für das Krankheitsgeschehen wichtiger ist als jede andere Eigenschaft der Gruppe. Weil das Antriebsorgan geschützt im Inneren liegt und die ganze Zelle sich mitbewegt, kommen Spirochäten auch dort voran, wo andere bewegliche Bakterien steckenbleiben: in zähen Schleimschichten, im Bindegewebe, in der Gelenkflüssigkeit. Sie sind gewissermaßen auf dickflüssige Umgebungen spezialisiert und können sich deshalb von der Eintrittsstelle aus im Gewebe ausbreiten, statt auf den Transport über die Blutbahn angewiesen zu sein. Dass mehrere Spirochätosen Haut, Gelenke und Nervensystem befallen, hat hier seine Wurzel.

Auch für den Nachweis hat der Bauplan Folgen. Nach dem Aufbau ihrer Zellhülle sind Spirochäten gramnegativ, mit der üblichen Gramfärbung lassen sie sich aber kaum darstellen: Sie sind zu dünn, um genügend Farbstoff aufzunehmen. Sichtbar werden sie erst durch Verfahren, die entweder ohne Färbung auskommen oder die Zellen künstlich verdicken – die Dunkelfeldmikroskopie, Silberfärbungen, bei denen sich Metall auf der Zelloberfläche niederschlägt, und Verfahren mit markierten Antikörpern.

Einordnung und Verwandtschaft

Die Einordnung der Spirochäten hat sich mehrfach geändert, und sie ist bis heute nicht in allen Punkten einheitlich. Üblich ist die Aufteilung in vier Familien: die Spirochaetaceae, zu denen neben den frei lebenden Vertretern der Gattung Spirochaeta auch die Treponemen zählen; die Leptospiraceae mit den Leptospiren; die Brachyspiraceae, früher Serpulinaceae genannt, mit Darmbewohnern von Mensch und Tier; sowie die Brevinemataceae, eine kleine, wenig untersuchte Familie, die bei Kleinsäugern gefunden wurde. Die Borrelien wurden lange innerhalb der Spirochaetaceae geführt und stehen in neueren Einteilungen als eigene Familie daneben.

Auffällig ist, wie ungleich die medizinische Bedeutung verteilt ist. Von den vielen bekannten Arten sind nur wenige für den Menschen krankmachend, und sie verteilen sich nicht gleichmäßig: Fast alle Erkrankungen des Menschen gehen von drei Gattungen aus – Treponema, Borrelia und Leptospira. Die übrigen Spirochäten sind Umweltbakterien oder harmlose Mitbewohner.

Die Gattungsnamen selbst beschreiben zumeist ein Merkmal. Treponema bedeutet ungefähr „gedrehter Faden“, Leptospira „feine Windung“; die Borrelien sind nach dem französischen Bakteriologen Amédée Borrel benannt. Wie viele Windungen eine Zelle aufweist, wie eng sie gewunden ist und ob die Enden hakenförmig umgebogen sind, gehörte lange zu den wenigen verfügbaren Unterscheidungsmerkmalen. Die charakteristischen Endhaken der Leptospiren, die den Zellen im Dunkelfeld das Aussehen eines Fragezeichens verleihen, sind ein Beispiel dafür. Heute stützt sich die Einteilung in erster Linie auf den Vergleich von Erbgutabschnitten, und dabei hat sich manche Ähnlichkeit der Form als irreführend erwiesen.

Vorkommen, Verbreitung & Eigenschaften

Andere Arten von Spirochäten besiedeln den Verdauungstrakt von Mollusken, Insekten und anderen Gliederfüßlern. Besonders stark sind die Enddarmabschnitte holzfressender Insekten wie Termiten mit Spirochäten besetzt. Möglicherweise spielen die Bakterien bei den holzfressenden Insekten eine Rolle beim Abbau von Lignin.

Auch im gesamten Verdauungstrakt von Säugetieren und Menschen lassen sich verschiedene Spirochätenarten nachweisen. Spirochäten bilden sogar einen Teil der Mundflora bei Säugern und Menschen. Selbst im Pansen der Wiederkäuer sind sie vertreten.

In der überwiegenden Mehrzahl der Fälle treten Spirochäten als Kommensalen oder Parasiten auf. Das bedeutet, dass sie überwiegend eine neutrale bis leicht parasitäre Wirkung im Verdauungstrakt entfalten. Ein eventueller, direkter gesundheitlicher Nutzen für den Menschen konnte bisher nicht nachgewiesen werden.

Einige wenige Arten von Spirochäten sind allerdings stark pathogen; sie gehören fast ausnahmslos den drei Gattungen Treponema, Borrelia und Leptospira an. Sie sind Verursacher leichter bis schwerwiegender Krankheiten, die durch Insektenstiche, Zeckenbisse oder durch direkte Einbringung der Erreger über kleinste Hautläsionen oder über Kontakt mit den Schleimhäuten übertragen werden können. In den meisten Fällen lassen sich die Erreger während der Anfangsstadien der Krankheiten gut mit Antibiotika bekämpfen.

Krankheiten & Beschwerden

Andere Borrelienarten sind als Verursacher des Rückfallfiebers bekannt. Die Geschlechtskrankheit Syphilis, auch harter Schanker oder Franzosenkrankheit genannt, wird von Treponema-Bakterien, die ebenfalls der Gruppe der Spirochäten angehören, ausgelöst. Die Krankheit wird fast ausschließlich beim Geschlechtsverkehr durch Berührung mit den Entzündungsherden an den äußeren Geschlechtsorganen übertragen. Daneben kann der Erreger während der Schwangerschaft über den Mutterkuchen auf das ungeborene Kind übergehen.

Treponema pertenue, ein Treponema-Bakterium, das ebenfalls den Spirochäten angehört, ist der Auslöser einer anderen Treponematose, der sogenannten Frambösie. Heute wird der Erreger als Unterart Treponema pallidum subsp. pertenue geführt. Die nicht-venerische Infektionskrankheit der Tropen zeigt sich zunächst als juckende und nässende, himbeerartige Papel an den Unterschenkeln – bei Kindern häufig auch im Gesicht. Unbehandelt führt die Krankheit im dritten Stadium, das teilweise erst nach einer Ruhepause von 5 bis 10 Jahren ausbricht, zu schwerwiegenden Veränderungen an Knochen und Gelenken. Die Infektion erfolgt in der Regel durch direkten Hautkontakt mit den Papeln, wobei die Bakterien über kleinste Läsionen der Haut in den Körper eindringen. Früher nahm man an, dass die Erreger vor allem durch Insektenstiche übertragen werden; nach heutigem Kenntnisstand spielen Fliegen allenfalls als mechanische Überträger eine untergeordnete Rolle. Die Krankheit lässt sich im Anfangsstadium gut mit Antibiotika therapieren.

Eine der vier Familien der Spirochäten wird von Leptospiren gebildet, von denen ebenfalls einige Arten für den Menschen pathogen sind. Sie sind die Verursacher sogenannter Leptospirosen. Von mehreren bekannten Leptospirosen zeigt nur die Weil-Krankheit unbehandelt einen schweren Verlauf. Leptospirosen sind unter Namen wie Reisfieber, Schweinehüterkrankheit oder Zuckerrohrfieber bekannt. Die Namen deuten darauf hin, dass enger Kontakt mit Tieren ein Infektionsrisiko darstellt. Infizierte Säugetiere wie Ratten, Mäuse, Hunde und Igel sowie Schweine und Rinder scheiden über ihren Urin Leptospiren in die Umwelt aus, die über kleinste Läsionen der Haut oder über die Schleimhäute in den Körper eindringen. Leptospirosen sind in Deutschland dank der beachteten Hygiene und der Verfügbarkeit wirksamer Antibiotika sehr selten geworden.

Das Rückfallfieber verdient eine genauere Betrachtung, weil sich an ihm ein Kunstgriff zeigt, mit dem Spirochäten dem Immunsystem entgehen. Unterschieden werden zwei Formen. Das Läuserückfallfieber wird von Mensch zu Mensch über die Kleiderlaus weitergegeben und tritt dort auf, wo viele Menschen unter schlechten hygienischen Bedingungen eng zusammenleben; in Europa ist es fast verschwunden, wurde in den vergangenen Jahren aber vereinzelt wieder bei Geflüchteten und wohnungslosen Menschen festgestellt. Das Zeckenrückfallfieber wird dagegen von Lederzecken übertragen, die in wärmeren Regionen in Erdbauten und einfachen Behausungen leben; Nagetiere dienen dabei als Erregerreservoir.

Der Name beschreibt den Verlauf. Auf einige Tage hohes Fieber folgt eine fieberfreie Zeit, dann steigt die Temperatur erneut, und das kann sich mehrfach wiederholen. Die Ursache liegt in der Fähigkeit der Erreger, die Eiweiße auf ihrer Oberfläche auszutauschen. Sobald das Immunsystem passende Antikörper gebildet hat, verschwinden die Bakterien fast vollständig aus dem Blut, und das Fieber sinkt. Eine kleine Zahl von Erregern trägt jedoch bereits eine veränderte Oberfläche, gegen die die vorhandenen Antikörper nicht wirken – aus ihnen baut sich die nächste Welle auf. Dieselbe Fähigkeit zur Oberflächenveränderung erschwert es auch bei anderen Spirochäten, eine dauerhafte Immunität aufzubauen, und sie ist einer der Gründe dafür, dass Impfstoffe gegen diese Erreger schwer zu entwickeln sind.

Eine Besonderheit betrifft den Beginn der Behandlung von Spirochäteninfektionen allgemein. Werden viele Erreger auf einmal abgetötet, kann es zu einer heftigen Reaktion mit Fieber, Schüttelfrost und Kreislaufbeschwerden kommen, die als Jarisch-Herxheimer-Reaktion bezeichnet wird. Sie ist keine Unverträglichkeit gegen das Medikament, sondern eine Antwort des Körpers auf die freigesetzten Bestandteile der zerfallenden Bakterien. Beim Rückfallfieber ist sie besonders ausgeprägt, sie ist aber auch von der Behandlung der Syphilis her seit langem bekannt und nach den beiden Ärzten benannt, die sie beschrieben haben.

Nachweis und Diagnostik

So verschieden die Spirochäten sind, so verschieden sind auch die Wege, sie nachzuweisen. Allen gemeinsam ist allerdings eine Schwierigkeit: Die Bakterien sind extrem dünn, sie liegen im Untersuchungsmaterial oft nur in geringer Zahl vor, und mehrere der wichtigsten Arten lassen sich nicht oder nur mit erheblichem Aufwand anzüchten.

Die unmittelbare Beobachtung der lebenden Erreger im Dunkelfeld ist das älteste Verfahren und funktioniert nur unter engen Voraussetzungen: Das Material muss frisch sein, und die Erreger müssen in großer Zahl vorhanden sein, was nur in bestimmten Krankheitsstadien der Fall ist. Im Gewebeschnitt werden Spirochäten mit Silberfärbungen dargestellt, bei denen sich Metallteilchen an der Zelloberfläche anlagern und die Bakterien so weit verdicken, dass sie im Mikroskop hervortreten.

Bei der Anzucht gehen die Familien auseinander. Leptospiren und Borrelien lassen sich in eigens entwickelten Flüssigmedien vermehren, allerdings so langsam, dass ein Ergebnis Wochen auf sich warten lassen kann; für die Routine ist das zu langsam. Die Treponemen der Syphilisgruppe entziehen sich der Anzucht auf gewöhnlichen Nährmedien überhaupt und wurden über Jahrzehnte hinweg in Versuchstieren vermehrt, wenn man Erregermaterial für Untersuchungen benötigte.

Die Diagnostik ruht deshalb im Wesentlichen auf zwei Säulen. Die erste ist der Nachweis von Antikörpern im Blut. Er hat zwei Einschränkungen, die man kennen muss: Er schlägt erst an, wenn das Immunsystem reagiert hat, also nicht in den ersten Tagen nach der Ansteckung, und er bleibt bei manchen Erregern noch lange nach ausgeheilter Infektion positiv. Ein positiver Befund allein beweist daher noch keine aktive Erkrankung. Üblich ist ein zweistufiges Vorgehen aus einem empfindlichen Suchtest und einem zweiten, genauer zuordnenden Bestätigungstest. Die zweite Säule ist der Nachweis von Erbgut mit der Polymerase-Kettenreaktion, die kleinste Mengen an DNA so lange vervielfältigt, bis sie messbar werden; sie kommt vor allem bei Gewebeproben, Gelenkflüssigkeit und Nervenwasser zum Einsatz.

Spirochäten als Mitbewohner des Menschen

Weit häufiger als die krankmachenden Arten sind jene Spirochäten, die den Menschen besiedeln, ohne ihn krank zu machen. In der Mundhöhle gehören Treponemen zum festen Bestand des Zahnbelags, besonders in den Zahnfleischtaschen, wo wenig Sauerstoff hinkommt. Diese Arten sind mit dem Erreger der Syphilis nicht identisch; sie werden nicht von außen erworben, sondern gehören zur gewöhnlichen Besiedlung des Mundes.

Ihre Zahl steigt allerdings deutlich, sobald sich das Zahnfleisch entzündet. In der Bakteriengemeinschaft, die beim Abbau des Zahnhalteapparats – der Parodontitis – gefunden wird, sind sie regelmäßig vertreten. Bei einer besonders schmerzhaften Form der Zahnfleischentzündung, bei der das Gewebe zwischen den Zähnen abstirbt, treten Spirochäten gemeinsam mit spindelförmigen Stäbchenbakterien in großer Zahl auf; das Nebeneinander dieser beiden Formen im mikroskopischen Bild galt lange als Erkennungszeichen dieser Erkrankung. Ob die Bakterien den Gewebeabbau vorantreiben oder ob sie sich in dem geschädigten, sauerstoffarmen Milieu nur besonders gut vermehren, ist nicht abschließend geklärt.

Im Darm sind vor allem Brachyspiren zu finden. Bei Schweinen verursachen einzelne Arten dieser Gattung eine schwere Durchfallerkrankung, die in der Tierhaltung wirtschaftlich erheblich ins Gewicht fällt. Beim Menschen lässt sich ein dichter Spirochätenrasen auf der Darmschleimhaut nachweisen, ohne dass damit regelmäßig Beschwerden verbunden wären; wie dieser Befund zu bewerten ist, wird unterschiedlich beurteilt.

Ähnliches gilt für die Tierwelt insgesamt. Der Enddarm holzfressender Insekten, der Pansen der Wiederkäuer und der Verdauungstrakt vieler Meerestiere beherbergen Spirochäten in großer Zahl. Für die betroffenen Tiere sind sie meist harmlose oder sogar nützliche Mitbewohner. Das erklärt, warum die Gruppe insgesamt weit verbreiteter ist, als es ihr Ruf vermuten lässt: Die wenigen gefährlichen Arten haben dem gesamten Verwandtschaftskreis ihren Namen als Krankheitserreger eingetragen.

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.
  ISBN: 9783132447936

• Hof, H., Dörries, R. (Hrsg.): Medizinische Mikrobiologie.
  ISBN: 9783132423558

• Hof, H., Schlüter, D. (Hrsg.): Duale Reihe Medizinische Mikrobiologie.
  ISBN: 9783132443174

• Darai, G., Handermann, M., Sonntag, H.-G., Zöller, L. (Hrsg.): Lexikon der Infektionskrankheiten des Menschen.
  ISBN: 9783642171574

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