Pathogene

Bakterien

Infektion

Kommensale

Bakterien

Symbiose

Pietro Nenoff

Labor für medizinische Mikrobiologie Mölbis

Partnerschaft Prof. Pietro Nenoff & Dr. Constanze Krüger

Das geheime Leben der Keime

Synergie zum Wohle des Wirts?

Nützen und Schützen

♂ 64

Diabetiker

Pyodermie

Gramnegativer Fußinfekt

bei Zehen-

zwischenraum-

mykose

Nässende, Blasen-bildende Entzündung, Schmerzen

Bakterielle Infektion?!

♂ 64

Stenotrophomonas maltophilia

Columbia-Agar BD

Gram-negative Erreger

Positiver Einfluss der Mikroflora

auf die Hautgesundheit?

Hypothese

Mikroorganismen auf der Haut haben

einen direkten Nutzen für ihren Wirt!

Schützende Rolle der bakteriellen Hautflora incl.

Staphylococcus, Corynebacterium, Propionibacterium,

Streptokokken & Pseudomonas?

Mikroorganismen auf der Haut: Quelle

für Krankheiten oder Schutz?

Kleger A, Schnell J, Essig A, Wagner M, Bommer M, Seufferlein

T, Härter G: Case report: Fecal transplant in refractory

clostridium difficile colitis. Dtsch Arztebl Int 2013; 110: 108-15.

Selektionsvorteil von

Clostridium difficile

USA

Stuhltransplantation

Physiologische

Bakterien

Heilungsraten 87 %

Spenderin: 25jährige

Enkelin der Patientin

♀ 73

Parasitismus

Kommensalismus

lat. commensalis

"Tischgenosse"

Mutualismus

Parasitismus

Staphylococcus aureus

A- Streptokokken

Beziehungen in denen nur ein Organismus profitiert!

Klassifikation der

kutanen Mikrobiota

Diabetisches Fußsyndrom

Malum perforans

Kallus Hyperkeratose

Glasscherbenverletzung

♀ 66

Diabetes

mellitus Typ II Onychomykose

Höheres Risiko für

diabetisches

Fußulcus

Chang et al. Int J Dermatol

2008; 47: 467-72

Kommensalismus

Ein Organismus hat

einen Nutzen und der

andere keinen Schaden.

Staphylococcus epidermidis

Staphylococcus aureus? Infektionserreger

und Besiedler!

Besiedler der Haut sowie der Schleimhäute des

Oropharynx beim Menschen und bei Tieren

Klassifikation der kutanen Mikrobiota

S. aureus S. epidermidis

50-90 %

Staphylococcus aureus

kolonisiert

Atopisches Ekzem

Neurodermitis

gesunde Probanden 5-10 %

Werfel T, Schwerk N, Hansen G, Kapp A:

The diagnosis and graded treatment of

atopic dermatitis. Dtsch Arztebl Int 2014;

111: 509–20.

Infektionen? Schutz

durch Bakterien, AMP?

Mutualismus

Beide profitieren, tragen zur Gesundheit

des Menschen bei!

Also keine „Räuber-Beute-Beziehung“!

Darmbakterien

Haut Staphylococcus epidermidis

mutualistische Symbiose

Biologie Ameise und Blattlaus…Honigtau

Ameisen „melken“ Blattläuse, und schützen diese

Klassifikation der kutanen Mikrobiota

Mutualismus

Beide profitieren, tragen zur Gesundheit

des Menschen bei!

Also keine „Räuber-Beute-Beziehung“!

Darmbakterien

Haut Staphylococcus epidermidis

mutualistische Symbiose

Biologie Ameise und Blattlaus…Honigtau

Ameisen „melken“ Blattläuse, und schützen diese

Klassifikation der kutanen Mikrobiota

Kultureller Nachweis

&

DNA-Extraktion und Amplifikation

Sequenzierung der bakteriell kodierten

16S ribosomalen RNA-Gene

4 Hauptgruppen von Bakterien

Firmicutes, Actinobacteria, Bacteroidetes und

Proteobacteria

Kommensale Mikroorganismen in

mutualistischer Symbiose!

Skin microbiota

Epidermis physikalische Schutz vor

mikrobiellen Attacken

Wasserverlust

Einstülpungen, Taschen, Nischen

bewohnt von Hautmikroben „skin microbiota“

Bakterien, Viren, Pilze, Archaea (Urbakterien)

1 cm2 Haut ~1 Milliarde …1.000.000.000 Bakterien

Epidermis und Stratum corneum

Keratinozyten reich an Mikroben

Baviera G, Leoni MC, Capra L, Cipriani F, Longo G, Maiello

N, Ricci G, Galli E. Microbiota in healthy skin and in atopic

eczema. Biomed Res Int 2014; 2014: 436921.

Zehenzwischenraum 107 Bakterien/cm2

Trockene Haut am Unterarm

oder Stamm 102 Bakterien/cm2

Anaerobe Bakterien

auf der Haut bis 107 Bakterien/cm2

Skin microbiota

We Are Not Alone: How the Human “Planet” Is

Colonized and a Microbiome Is Built

Baviera G, Leoni MC, Capra L, Cipriani F, Longo G, Maiello

N, Ricci G, Galli E. Microbiota in healthy skin and in atopic

eczema. Biomed Res Int 2014; 2014: 436921.

Mikrobiologischer Abstrich

Pseudomonas aeruginosa

Candida albicans

Intertriginöse Candidose

Intertrigo

♂ 49

8/2014

Zehenzwischenraummykose

& Onychomykose

Risikofaktor für Erysipel

Bristow IR, Spruce MC. Fungal foot infection, cellulitis and

diabetes: a review. Diabet Med 2009; 26: 548-51

Mikroflora hat signifikante

Assoziation mit Erysipel

Staphylococcus aureus

positive Assoziation

apathogene Keime negativ

Tinea pedis interdigitalis ist

für die Rezidiventstehung

maßgeblich.

Müller DP, Hoffmann R, Welzel J. Microorganisms of the toe web and their

importance for erysipelas of the leg. J Dtsch Dermatol Ges 2014; 12: 691-5.

Bakterium produziert Bakteriocine

wirken gegen potentiell pathogene Keime wie

S. aureus oder S. pyogenes (A-Streptokokken)

S. epidermidis beeinflusst das angeborene

Immunsystem positiv

(innate immune system)

Bakterielle Peptide verstärken Keratinozytenantwort

über Toll-like-Rezeptoren

Staphylococcus epidermidis

mutualistischer Organismus

Haut…Epidermiszellen produzieren

antimikrobielle Peptide…AMP

Cathelicidin LL37 oder Beta-Defensine

Infektionshindernis

Kommensale Mikroben produzieren ebenfalls AMPs,

die wiederum die Synthese von AMPs durch die

Keratinozyten stimulieren!

Staphylococcus epidermidis & AMPs

Harder J, Schröder JM, Gläser R. The skin surface as

antimicrobial barrier: present concepts and future outlooks.

Exp Dermatol 2013; 22: 1-5.

Haut…Epidermiszellen produzieren

antimikrobielle Peptide…AMP

Cathelicidin LL37 oder Beta-Defensine

Infektionshindernis

Kommensale Mikroben produzieren ebenfalls AMPs,

die wiederum die Synthese von AMPs durch die

Keratinozyten stimulieren!

Staphylococcus epidermidis & AMPs

Harder J, Schröder JM, Gläser R. The skin surface as

antimicrobial barrier: present concepts and future outlooks.

Exp Dermatol 2013; 22: 1-5.

Attraktivität des Menschen

für Moskito-Spezies

Skin microbiota &

Anopheles gambiae

Mikroorganismen bestimmen den Körpergeruch!

Menschen mit höherer Attraktivität für Moskitos

höhere Keimzahl, aber geringere Vielzahl an

verschiedenen Bakterienarten

Flüchtige Metaboliten von Staphylococcus spp. sind

attraktiv für Anopheles gambiae

Anopheles gambiae

Malaria-Überträger

Staphylococcus aureus 93,5 %

Enterococcus faecalis 71,7 %

Pseudomonas aeruginosa 52,2 %

koagulase-negative Staphylokokken 45,7 %

Proteus spp. 41,3 %

anaerobe Bakterien 39,1 %

Ulcus cruris bei Rheumatoidarthritis

& Erysipel

Ulcus cruris venosum bei Rheumatoidarthritis

polymikrobielle

Besiedlung

Pseudomonas aeruginosa-kolonisierte Wunden

signifikant größer & verzögerte Wundheilung

A.L. Cogen et al. Skin microbiota: a source of disease or

defence? British Journal of Dermatology 2008, 158: 442-455

Pseudomonic acid A

topisches Antibiotikum

gegen Staphylokokken

wirksam

Nützliche Wirkung der

Hautflora auf die

Hautgesundheit??

Pseudomonas aeruginosa

Pyocyaneus

Kommensale?

lat. commensalis

"Tischgenosse"

Nützliche Bakterien?!

Bakterien (und Pilze) überleben in der Natur durch die

Bildung von Biofilmen auf Oberflächen.

Høiby N, Ciofu O, Johansen HK, Song ZJ, Moser C, Jensen PØ, Molin S, Givskov M, Tolker-

Nielsen T, Bjarnsholt T. The clinical impact of bacterial biofilms. Int J Oral Sci 2011; 3: 55-65

Bakterielle Biofilme sind resistent gegen Antibiotika,

Desinfektionsmittel, Entzündungszellen!

Phenol-soluble Modulin (PSM) und PSMδ

AMP mit günstigem Effekt auf

menschlichen Wirt

AMPs, wie LL-37 selektiv bakterizid gegen

S. aureus

A-Streptokokken

E. coli

nicht gegen S. epidermidis

Staphylococcus epidermidis produziert

AMPs

AMP + saurer pH +

antimikrobielle Lipide

chemische Barriere

der Haut

In vitro Mausmodell

Nicht pathogene Bakterien induzieren über den Toll-

like-Rezeptor TLR2 dendritische Zellen und Tr1-

Zellen, die T-Effektor-Zellen unterdrücken und damit

die Entzündungsreaktion in der Haut!

Nicht-pathogene Bakterien zur

Therapie des atopischen Ekzems

Nakatsuji T, Gallo RL. Dermatological therapy by topical application of non-pathogenic bacteria. J

Invest Dermatol 2014; 134: 11-4.

Volz T, Skabytska Y, Guenova E, Chen KM, Frick JS, Kirschning CJ, Kaesler S, Röcken M,

Biedermann T. Nonpathogenic bacteria alleviating atopic dermatitis inflammation induce IL-10-

producing dendritic cells and regulatory Tr1 cells. J Invest Dermatol 2014; 134: 96-104

Vitreoscilla filiformis

Kontrollierte Studie bei Neurodermitis

Staphylococcus aureus und Wasserverlust vermindert!

Sonal Sekhar M, Unnikrishnan MK, Vijayanarayana K, Rodrigues

GS, Mukhopadhyay C. Topical application/formulation of

probiotics: will it be a novel treatment approach for diabetic foot

ulcer? Med Hypotheses 2014; 82:86-8.

Probiotika zur Lokaltherapie des

diabetischen Fuß-Ulcus?

Experimentelle Studien Probiotika

können Magenulkus heilen!?

Probiotika

Bakterien und Hefen

Bifidobacterium, Lactobacillus

beeinflussen Beziehung zwischen Wirt &

Mikrobe

Diabetisches Fußulkus

bei Charcot-Fuß

Chirurgische Praxis

Dr. med. Tobias Wallmann, Leipzig-

Schönefeld

Probiotika?

Diabetisches Fußulkus

bei Charcot-Fuß

Chirurgische Praxis

Dr. med. Tobias Wallmann, Leipzig-

Schönefeld

Probiotika?

AMP zerstören bakterielle Zellmembran

Zellwandschädigung von S. aureus

Psoriasin hemmt E. coli durch Zinkbindung

Kaum Resistenzentwicklung möglich, da keine

Mutationen an den Zielstrukturen der AMPs!

Auf antimikrobiellen Peptiden (AMPs) basierte

Medikamente sind in der Behandlung chronischer

Wunden denkbar.

Therapeutische Anwendung von AMP?

Cordes J, Wittersheim M, Harder J, Gläser R. Hauteigene Antibiotika.

Wichtige Erkenntnisse über antimikrobielle Peptide für Klinik und Praxis.

Hautarzt 2014; 65: 50-5.

Ältere Ulzerationen

(> 4 Wochen)

Polymikrobielle Flora

Fäkal- und Wasserkeime

aerob

Escherichia coli

Pseudomonas aeruginosa

Klebsiella spp.

anaerob

Bacteroides spp. Escherichia coli

Mischinfektionen

22 ♂

Erhöhte Expression von AMPs

hBD-2, hBD-3, Rnase 7, LL-37

& Psoriasin

Gering bakteriell besiedelt

Selten kutane Infektionen

Psoriasis vulgaris

AMP-Applikation

lokal, systemisch oder indirekt AMP-stimulierend

Vitamin D induziert Cathelicidin LL-37

wirkt bei Psoriasis

Synthetisch hergestellt AMP in klinischer Testung.

Indolicidin Antiseptikum: Wunden und Haut

wirkt auch bei Akne & Psoriasis

Therapeutische Anwendung von AMP?

Cordes J, Wittersheim M, Harder J, Gläser R. Hauteigene Antibiotika.

Wichtige Erkenntnisse über antimikrobielle Peptide für Klinik und Praxis.

Hautarzt 2014; 65: 50-5.

Antimikrobiell, immunmodulierend, fördern Wundheilung

Diabetisches

Fußsyndrom 58 ♂

Dr. Gudrun Hamm, Halle

Trichophyton rubrum

Anthropo-

philer Pilz

Onychomykose

♂ 64

Nature 2013 May 22

Pilze auf unserer Haut:

Mikroben lieben Füße

Ferse ca. 80

verschiedene Pilz-Arten

ZZR & Zehennägel

40-60 Arten

Schimmelpilze, Hefen,

vereinzelt Trichophyton

Epidermophyton floccosum

Tinea unguium

Haut- und Laborarzt/Allergologie, Andrologie

Tätigkeitsschwerpunkt: Tropen- und Reisedermatologie (DDA)

Labor für medizinische Mikrobiologie

Partnerschaft Prof. Dr. med. Pietro Nenoff & Dr. med. Constanze Krüger

Straße des Friedens 8, 04579 Mölbis, Germany

Telefon +49-34347-50 323, Fax +49-34347-50 123

E-Mail nenoff@mykologie-experten.de, www.mykologie-experten.de

Prof. Dr. med. Pietro Nenoff