Klebsiella pneumoniae

• Domäne: Bakterien
  • Abteilung: Proteobacteria
    • Klasse: Gammaproteobacteria
      • Ordnung: Enterobacterales
        • Familie: Enterobacteriaceae
          • Gattung: Klebsiella
            • Art: Klebsiella pneumoniae

Klebsiella pneumoniae ist ein stabförmiges Bakterium, das keine Sporen ausbildet. Es besitzt keine Geißeln und ist somit unbeweglich. Fimbrien sind jedoch vorhanden.

Charakteristisch ist eine sehr dicke Kapsel, die zu einer typischen, dicken Schleimschicht in der Kultur (z.B. auf der Agarplatte) führt. Unter aeroben Bedingungen ist ein üppiges, schnelles Wachstum zu beobachten.

Sekundärelektronenmikroskopaufnahme von Klebsiella pneumoniae (gelb eingefärbt) in Interaktion mit einem humanen Neutrophilen

Klebsiella pneumoniae kommt praktisch ubiquitär vor, unter anderem auch in der menschlichen Darmflora.

Man unterscheidet verschiedene Formen (Subspezies) des Bakteriums:

• Klebsiella pneumoniae
• Klebsiella pneumoniae subsp. rhinoscleromatis: Erreger des Rhinoskleroms, einer granulomatösen Entzündung der Nasenschleimhaut; klinisch kommt es zu einer Verdickung der Schleimhäute und der äußeren Nase; Strikturen, Vernarbungen und Pneumonien treten als Komplikationen auf
• Klebsiella pneumoniae subsp. ozaenae: Auslöser einer chronisch-atrophischen Rhinitis (Ozäna); kann bei immunsupprimierten Patienten auch zu invasiven Erkrankungen führen

Der Nachweis von Klebsiella pneumoniae erfolgt in der Regel durch eine Bakterienkultur aus geeignetem Untersuchungsmaterial (z.B. Blut, Urin, Sputum, Trachealsekret oder Wundabstrichen). Auf Selektivnährböden wie dem MacConkey-Agar bildet das Bakterium große, schleimige, laktosepositive Kolonien.

Für die Identifizierung stehen mehrere Methoden zur Verfügung:

• biochemische Verfahren (z.B. Bunte Reihe oder automatisierte Identifikationssysteme)
• MALDI-TOF-Massenspektrometrie
• Polymerase-Kettenreaktion (PCR)

Bei klinisch relevanten Isolaten wird zusätzlich ein Antibiogramm zur Bestimmung der Antibiotikaempfindlichkeit erstellt.

Zum Nachweis von Resistenzmechanismen können molekularbiologische Verfahren eingesetzt werden, beispielsweise zum Nachweis von Genen für ESBL oder Carbapenemasen (z.B. KPC, NDM oder OXA-48). In spezialisierten Zentren kommt darüber hinaus die Gesamtgenomsequenzierung (Whole Genome Sequencing, WGS) zur epidemiologischen Untersuchung und Ausbruchsanalyse zum Einsatz.

Die Pathogenität von Klebsiella pneumoniae beruht auf mehreren Virulenzfaktoren:

• Kapsel: schützt das Bakterium vor Phagozytose durch neutrophile Granulozyten und Makrophagen sowie vor der Komplementaktivierung und ermöglicht so die Immunevasion
• Lipopolysaccharid (LPS): wirkt als Endotoxin und löst eine systemische Entzündungsreaktion aus, die im schweren Verlauf zu Sepsis und septischem Schock führen kann
• Fimbrien (Typ 1 und Typ 3): vermitteln die Adhäsion an Epithelzellen des Respirations- und Urogenitaltrakts und sind damit entscheidend für die Kolonisation und den Infektionsbeginn
• Siderophore (z.B. Enterobactin, Aerobactin, Yersiniabactin): Eisenchelatoren ermöglichen es dem Bakterium, Eisen aus der Wirtsumgebung zu akquirieren, was für das bakterielle Wachstum im Wirtsgewebe essenziell ist.
• Hypervirulente Stämme (hvKP): produzieren zusätzlich RmpA (regulator of mucoid phenotype) und weitere Faktoren, die zu einem besonders ausgeprägten Mukoidphänotyp und erhöhter Virulenz führen; diese Stämme verursachen auch bei immunkompetenten Personen schwere Infektionen wie Leberabszesse.

Klebsiella pneumoniae ist fakultativ pathogen, das bedeutet, es kann unter bestimmten Umständen Krankheiten auslösen. Besonders häufig kommen Nosokomialinfektionen vor. Typische Manifestationen sind:

• Katheterassoziierte Infektionen
• Intensivstationsinfektionen
• Harnwegsinfekte
• Infektionen des Respirationstrakts: Pneumonie, z.T. auch Friedländer-Pneumonie genannt. Typisch ist hier die Entzündung der beiden oberen Lungenlappen. Auftreten meist in Form einer nosokomialen Pneumonie (Hospitalismus-Pneumonie).
• Sepsis (Blutvergiftung)
• Meningitis (Gehirnhautentzündung)

Weitere, seltenere Erkrankungen, die durch Klebsiella pneumoniae verursacht werden, sind:

• Lungenabszess
• Pleuritis
• Bronchitis
• Sinusitis
• Mastoiditis
• Otitis media
• Cholangitis
• Cholezystitis
• Endokarditis
• Osteomyelitis

Die weltweit zunehmende Resistenz von Klebsiella pneumoniae wird vor allem durch plasmidkodierte Extended-Spectrum-Betalaktamasen (ESBL) sowie Carbapenemasen (z.B. KPC, NDM) vermittelt.

In Deutschland zeigen Isolate von Klebsiella pneumoniae weiterhin relevante Resistenzraten gegenüber Fluorchinolonen und Cephalosporinen der 3. Generation, während Resistenzen gegenüber Carbapenemen im internationalen Vergleich insgesamt auf niedrigem Niveau verbleiben. Multiresistente Isolate mit kombinierter Resistenz gegenüber Fluorchinolonen, Cephalosporinen der 3. Generation und weiteren Antibiotikaklassen treten insbesondere im stationären Bereich auf.

Die höchste Prävalenz resistenter und Carbapenemase-bildender Klebsiella-pneumoniae-Stämme findet sich in Osteuropa und Teilen Asiens.

Die Behandlung einer Infektion mit Klebsiella pneumoniae erfolgt antibiotisch und richtet sich nach Infektionsort, Schweregrad, lokaler Resistenzlage und Antibiogramm. Eine Kolonisation ist nicht therapiebedürftig.

Klebsiella pneumoniae ist natürlicherweise resistent gegenüber Aminopenicillinen wie Ampicillin und Amoxicillin. Bei empfindlichen Isolaten kommen Standardantibiotika wie Cephalosporine der 3. Generation oder Piperacillin/Tazobactam infrage.

Nitrofurantoin ist bei Klebsiella pneumoniae keine verlässliche Standardoption und allenfalls bei unkomplizierter Zystitis nach gesicherter Empfindlichkeit geeignet.

Bei schweren ESBL-Infektionen können Carbapeneme erforderlich sein. Reserveantibiotika wie Ceftazidim/Avibactam, Meropenem/Vaborbactam, Imipenem/Relebactam, Cefiderocol, Tigecyclin oder Colistin sind keine Standardtherapie und bleiben speziellen Resistenzsituationen, insbesondere carbapenemresistenten bzw. 4MRGN-Isolaten, vorbehalten.