Legionellen

Die taxonomische Einordnung lautet:

• Domäne: Bakterien (Bacteria)
  • Reich: Pseudomonadati
    • Phylum: Pseudomonadota (früher Proteobacteria)
      • Klasse: Gammaproteobacteria
        • Ordnung: Legionellales
          • Familie: Legionellaceae
            • Gattung: Legionella

Die Gattung Legionella umfasst mehr als 60 Arten, von denen jedoch nur ein kleiner Teil regelmäßig als Erreger beim Menschen nachgewiesen wird. Klinisch mit großem Abstand am bedeutsamsten ist Legionella pneumophila, insbesondere die Serogruppe 1.

Weitere humanpathogene Arten sind zum Beispiel:

• Legionella anisa
• Legionella longbeachae – wichtiger Erreger nach Kontakt mit Erde, Kompost oder Blumenerde
• Legionella bozemanae
• Legionella dumoffii
• Legionella donaldsonii
• Legionella micdadei
• Legionella nagasakiensis

Darüber hinaus wurden vereinzelt Infektionen durch weitere Arten beschrieben, unter anderem durch Legionella gormanii, Legionella jordanis und Legionella cincinnatiensis. Eine vollständige taxonomische Artenliste bietet die LPSN-Datenbank.

Legionellen sind 0,3–0,9 × 2–20 μm große, schlanke Stäbchenbakterien. Sie bilden keine Sporen und sind durch polare oder subpolare Flagellen beweglich.

Als obligat aerobe Bakterien benötigen Legionellen Sauerstoff für ihren Stoffwechsel. Die Bakterien sind anspruchsvoll in ihren Nährstoffbedürfnissen und verlangen L-Cystein und Eisen für ihr Wachstum. Sie können sich auch intrazellulär in Amöben und Makrophagen vermehren.

In der Gram-Färbung färben sich die Erreger nur schwach an, weshalb häufig eine Silberfärbung nach Dieterle verwendet wird.

Legionellen kommen in fast jeder Art von Süßwasser vor, wobei Grundwasser und ständig gekühltes Trinkwasser eher selten befallen sind. Innerhalb aquatischer Standorte kommen sie kaum frei vor, sondern vermehren sich überwiegend intrazellulär in Amöben, die bakterielle Biofilme phagozytieren. Dies erhöht ihre Überlebensfähigkeit in nährstoffarmem Wasser und die Resistenz gegen Desinfektion.

Häufiger als in freien Gewässern finden sich Legionellen z.B. in Schwimmbeckenwässern, Wässern aus raumlufttechnischen Anlagen und Kühlwässern. Legionellen vermehren sich besonders bei Wassertemperaturen von etwa 25 bis 42 °C. Unter 20 °C findet in der Regel keine nennenswerte Vermehrung statt. Ab ca. 55–60 °C werden Legionellen abgetötet. Biofilme auf Rost, Kalkablagerungen oder anderen Sedimenten dienen zum einen als Nährstoffquelle, zum anderen als Schutz und bieten so optimale Bedingungen für eine schnelle Vermehrung.

Neben natürlichen und technischen Wassersystemen können Erde, Kompost und Blumenerde Legionellen enthalten. Dies ist insbesondere für Legionella longbeachae relevant. Bei entsprechender Exposition sollte dieses Reservoir anamnestisch berücksichtigt werden.

Die Infektion mit Legionellen geschieht durch Inhalation von Aerosolen, wobei sowohl freie Legionellen als auch gefüllte Amöben infektiös sind ("trojanisches Pferd"). Nach der Inhalation befallen die Legionellen die Alveolarmakrophagen.

Aus den oben genannten Bedingungen für das Vorkommen von Legionellen lassen sich die möglichen Orte für eine Infektion ableiten. Übertragen werden können die Bakterien an Orten wie z.B. Duschen, Warmsprudelbecken, hydrotherapeutischen Einrichtungen und im Bereich von Dentaleinheiten – überall dort, wo Aerosole entstehen. Eine direkte Übertragung von Mensch zu Mensch findet nur in Ausnahmefällen statt.^[1]

Nach der Phagozytose durch Makrophagen verhindern die Erreger die Fusion des Phagosoms mit Lysosomen und schaffen sich so eine geschützte Replikationsnische. Dies geschieht hauptsächlich durch das Dot/Icm-Typ-IV-Sekretionssystem, das über 300 Effektorproteine in die Wirtszelle injiziert. Diese Effektoren manipulieren verschiedene zelluläre Prozesse wie Autophagie, Apoptose und den Vesikeltransport. Die intrazelluläre Vermehrung führt schließlich zur Lyse der Wirtszelle und zur Freisetzung neuer Bakterien.

Legionellen können zwei unterschiedliche Krankheitsbilder verursachen:

• Die Legionärskrankheit ist eine schwere atypische Pneumonie mit einer Inkubationszeit von 2–10 Tagen. Sie beginnt mit unspezifischen Symptomen wie Fieber, Schüttelfrost, Kopfschmerzen und Myalgien. Im Verlauf entwickeln sich Husten (anfangs trocken, später produktiv), Thoraxschmerzen und Dyspnoe. Häufig treten auch gastrointestinale Symptome wie Diarrhö und neurologische Symptome wie Verwirrtheit auf. Die Letalität liegt unbehandelt bei 15–20 %, bei immunsupprimierten Patienten noch höher.
• Das Pontiac-Fieber ist eine selbstlimitierende, grippeähnliche Erkrankung ohne Pneumonie. Nach einer kurzen Inkubationszeit von 1–2 Tagen treten Fieber, Kopfschmerzen, Myalgien und Unwohlsein auf. Die Erkrankung heilt innerhalb von 2–5 Tagen spontan aus.

1976 erkrankten nach einem Kongress in einem Großhotel in Philadelphia 220 von 4.000 Teilnehmern an einer bis dato unbekannten Lungenentzündung. 34 von ihnen starben an der durch ein Bakterium ausgelösten Erkrankung. Da die Erkrankten Mitglieder der American Legion waren, wurde das Bakterium Legionella pneumophila genannt und die Krankheit als Legionärskrankheit bezeichnet.

Im Jahr 2024 wurden in Deutschland 2.237 Legionellosen an das RKI übermittelt. 104 Patienten starben an den Folgen der Legionärskrankheit, entsprechend einer Letalität von 4,6 %.^[2] Die Meldedaten bilden aufgrund der diagnostischen Untererfassung wahrscheinlich nur einen Teil der tatsächlich auftretenden Erkrankungen ab. Besonders gefährdet sind Menschen mit gesundheitlichen Vorschädigungen wie chronischer Bronchitis oder Emphysemen. Ein erhöhtes Risiko besteht zudem für Personen nach Transplantationen und unter immunsuppressiver Therapie. Zu den Risikofaktoren zählen zudem:

• männliches Geschlecht
• Alter über 60 Jahre
• Nikotin- und Alkoholabusus
• chirurgische Eingriffe

Der Nachweis einer Legionelleninfektion erfolgt durch verschiedene Methoden:

Der Urinantigentest auf Legionella pneumophila Serogruppe 1 ist die am häufigsten verwendete Methode. Er ist schnell durchführbar und weist eine hohe Spezifität auf, erfasst jedoch nur etwa 70–80 % der Legionellosen.

Die PCR aus respiratorischen Materialien (Sputum, BAL) ermöglicht einen schnellen und speziesspezifischen Nachweis. Sie erfasst auch andere Legionella-Arten und Serogruppen.

Die kulturelle Anzucht gilt als Goldstandard, ist jedoch aufwendig und dauert 3–10 Tage. Sie ermöglicht eine Resistenztestung und epidemiologische Typisierung.

Die Serologie mit Nachweis spezifischer Antikörper hat aufgrund des späten Titeranstiegs nur retrospektive Bedeutung. Ein vierfacher Titeranstieg auf ≥ 1:128 gilt als beweisend; ein hoher Einzeltiter (≥ 1:256) gilt lediglich als Hinweis.

Legionellen sind anspruchsvolle Bakterien, die spezielle Nährmedien benötigen. Die Anzucht erfolgt auf BCYE-Agar (Buffered Charcoal Yeast Extract), der mit L-Cystein und Eisensalzen supplementiert ist. Die Aktivkohle im Medium bindet toxische Stoffwechselprodukte. Die Bebrütung erfolgt bei 35–37 °C in feuchter Atmosphäre mit 2,5–5 % CO2. Die Kolonien erscheinen nach 3–5 Tagen als kleine, grau-weiße, glänzende Kolonien mit charakteristischem Milchglas-Aussehen. Zur Selektivität können dem Medium Antibiotika wie Polymyxin B, Vancomycin und Anisomycin zugesetzt werden.

Im Wesentlichen gibt es zwei Präventivmaßnahmen gegen Legionellen. Die eine ist die Keimverminderung in warmwasserführenden aerosolbildenden Systemen durch Entfernung und Prophylaxe von Biofilmen. Die andere besteht in der Verminderung von Aerosolkontakten.

Für Trinkwasserinstallationen gilt nach der Trinkwasserverordnung ein technischer Maßnahmenwert von 100 KBE Legionella spec. pro 100 ml. Wird dieser Wert erreicht, bestehen unter anderem Pflichten zur unverzüglichen Anzeige, Ursachenklärung einschließlich Ortsbesichtigung und Prüfung der allgemein anerkannten Regeln der Technik, schriftlichen Risikoabschätzung sowie Durchführung erforderlicher Schutzmaßnahmen.

• Suerbaum S, Burchard GD, Kaufmann SHE, Schulz TF (Hrsg.). Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie. 9. Aufl. Springer; 2020.