Amöben als Vehikel für Bakterien

Freilebende Amöben sind nicht nur in der Umwelt weit verbreitet, sie wurden auch wiederholt aus künstlichen Habitaten, wie Klimaanlagen und Heißwassersystemen isoliert. Aufgrund ihrer ausgesprochen widerstandfähigen Zysten können v.a. die Gattungen Acanthamoeba und Hartmannella Desinfektionsmittel, Hitze, UV- und Gamma- Strahlung überstehen - und es ist inzwischen allgemein anerkannt, daß diese Amöben eine wichtige Vehikelfunktion für die Verbreitung von Bakterien, einschließlich humanpathogener und neu-pathogener ("new emerging") Bakterien spielen. In den letzten Jahren wurde eine solche Vehikelfunktion unter anderem für Legionellen und Mykobakterien diskutiert, zwei Erregergruppen, die auch in Österreich immer wieder kleinere Ausbrüchen z.B. in Krankenhäusern oder auch Hotelanlagen verursachen. Dies ist nicht nur von ökologischem sondern auch von gesundheitspolitischem Interesse, da die Bakterien in den Amöben Desinfektions-maßnahmen überstehen können, was schließlich zu einer raschen Wiederbesiedlung der desinfizierten Systeme führt. Bisher gibt es keine detaillierten Studien zur Verbreitung von Amöben und amöbenassoziierten Bakterien in wasserführenden Systemen und Großklimaanlagen in Österreich. Auch steht derzeit kein geeignetes Screeningsystem für Amöben und keine rasche und zuverlässige Methode zur Typisierung der Bakterien zur Verfügung. Das geplante Projekt soll erstens neue Screening-Module entwickeln, welche je nach Bedarf und Machbarkeit in die obligatorischen routinemäßigen Wasseruntersuchungen in Österreich integriert werden können, und zweitens eine Bestandserhebung von Amöben und amöbenassoziierten Bakterien in Österreich liefern, was nicht zuletzt eine Verbesserung der Desinfektionsmaßnahmen ermöglicht. Die Module werden sowohl ein neues Detektionssystem für die verschiedenen als Vehikel relevanten Amöben, als auch neue schnelle und zuverlässige Typisierungsmethoden für Legionellen und Mykobakterien beinhalten. In Österreich werden Wasseranlagen in öffentlichen Gebäuden regelmäßig auf Legionellen untersucht, aber Amöben und ihre Bedeutung für die Persistenz und Verbreitung von Legionellen und anderen Opportunisten wie Mykobakterien werden derzeit nicht berücksichtigt. Eine zweijährige Pilotstudie im Rahmen dieses Projektes wird die jeweiligen Module evaluieren und als Grundlage für die Planung der Implementierung in die Routineuntersuchungen fungieren. Ein solches Forschungsvorhaben kann nur in einem translationalen Netzwerk durchgeführt werden, da hierfür der Zugriff auf zentrale Wasser-Systeme und Großklimaanlagen und die Expertise für Wasseranalysen einerseits und die spezifische Erfahrung mit der Mikrobiologie/ Diagnostik von Amöben und endosymbiotischen/ endoparasitischen Bakterien andrerseits nötig ist. Das vorliegende Projekt führt die Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit (AGES), die größte "Public Health"-Organisation in Österreich, die Abteilung für Medizinische Parasitologie der Medizinischen Universität Wien mit einer von Europas größten Amöben- Forschungsgruppen und die Abteilung für Mikrobielle Ökologie der Universität Wien mit einer der führenden Gruppen im Forschungsfeld der amöbenassoziierten Bakterien in einem gemeinsamen Forschungsvorhaben zusammen.

Freilebende Amöben sind in der Umwelt weit verbreitet und können auch als Erreger seltener aber schwerer Infektionen auftreten. Außerdem sind diese Amöben wichtig als Vehikel für die Verbreitung und Vermehrung pathogener Bakterien, einschließlich Legionella pneumophila, dem Erreger der Legionärskrankheit. Die intrazelluläre Vermehrung in Amöben scheint die Fähigkeit der Bakterien, menschliche Zellen zu infizieren, zu triggern, und die Amöben schützen die Bakterien auch vor Desinfektionsmaßnahmen. Das Ziel dieses Forschungsprojekts war es, die Diversität von Amöben in regelmäßig auf Legionellen untersuchten Wassersystemen zu ermitteln. Hierzu wurde ein hochsensitives und spezifisches molekularbiologisches Screening-System für den synchronen Nachweis aller relevanten Amöben entwickelt. Außerdem wurden alle Amöben-Isolate auf intrazelluläre Bakterien untersucht. Zwei Krankenhauskühltürme und ein Kühlturm eines großen Bürohauses wurden über den Zeitraum von einem Jahr alle 2 Wochen untersucht, und zwar mittels Kultur und molekularbiologischer Methoden und immer parallel auf Amöben und Bakterien.Insgesamt waren 83,3% aller Kühlturm-Wasserproben positiv auf Amöben. Akanthamöben, welche selbst als Krankheitserreger eine Rolle spielen und auch die wichtigsten Vehikel-Amöben sind, waren mit 71,2% positiver Proben die vorherrschenden Amöben. Zahlreiche Amöben-Isolate wiesen Endosymbionten auf, und zwar zum Teil Bakterien ganz neuer Gattungen. Interessanterweise waren 68.8% der Proben aufgrund ihrer hohen organischen Belastung ungeeignet für die routinemäßige Legionellen-Untersuchung; von den restlichen Proben waren 25% positiv auf Legionellen. In der molekularbiologischen Untersuchung hingegen waren 50% aller untersuchten Proben Legionellen-positiv. In einer sogenannten Amplikon-Studie wiesen die beiden Krankenhauskühltürme ganz unterschiedliche Legionellen-Stämme auf. L. pneumophila war durchwegs nachweisbar, aber nicht als die dominierende Art. Kühltürme als halboffene Wassersysteme beherbergen komplexere Mikrobengemeinschaften als Trinkwassersysteme und offenbar auch jeweils einzigartige. In vorliegender Studie variierte die Zusammensetzung an Mikroorganismen deutlich über das Jahr, trotz gleichbleibender Temperatur. Eine Netzwerkanalyse des gemeinsamen Auftretens verschiedener Arten ergab mehrere auffallende Muster, und es konnten auch einige Schlüsselarten, welche vermutlich durch Produktion wichtiger Stoffwechselkomponenten die Gemeinschaft formen, identifiziert werden. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass das Vorkommen von als Bakterien-Vehikel geeigneten Amöben in Kühltürmen ausgesprochen hoch ist, und dass diese gegen regelmäßige Desinfektionsmaßnahmen unempfindlich sind. Außerdem hat vorliegende Studie gezeigt, dass die gängigen Routine-Untersuchungen auf Legionellen für Wässer mit hoher organischer Belastung, wie eben Kühltürme, oft ungeeignet sind.