Pneumonie
Autoren
Santiago Ewig und Sören Gatermann

Ambulant erworbene Pneumonie: Mikrobiologische Diagnostik

Die mikrobiologische Diagnostik bleibt unverändert für die Behandlung von Patienten mit ambulant erworbener Pneumonie unverzichtbar. Sie kann jedoch nur angemessen eingesetzt werden, wenn eine korrekte Indikationsstellung erfolgt sowie die Methodik der Gewinnung von diagnostischen Materialien und die Regeln der Präanalytik angemessen berücksichtigt werden.
Sputum (bzw. respiratorische Sekrete), Blutkulturen und Antigentests sind die wichtigsten diagnostischen Materialien; ggf. kommt Pleuraergussflüssigkeit hinzu. Hingegen bleibt die Serologie auf wenige Ausnahmeindikationen beschränkt. Eine bronchoskopische Materialgewinnung kann bei invasiv beatmeten Patienten sinnvoll sein. Die molekulare Diagnostik ist in bestimmten Indikationen etabliert, vor allem in der Diagnostik viraler Erreger.
Wichtige Fehler in der Gewinnung diagnostischer Materialien und in der Interpretation mikrobiologischer Ergebnisse können durch vorherige Standardisierung der Methodik sowie durch eine enge Kooperation mit dem Mikrobiologen vermieden werden.

Methoden der mikrobiologischen Diagnostik

Die Möglichkeiten der mikrobiologischen Erregeridentifikation bei Patienten mit ambulant erworbener Pneumonie umfassen die klassischen Verfahren (Kultur und Serologie) sowie neuere nichtmolekulare (Antigentests) und molekulare Verfahren (PCR).

Sputum

Das Sputum ist ein wertvolles Material mit relativ hoher Ausbeute, wenn es korrekt gewonnen und verarbeitet wird. Umgekehrt liefert es irreführende Ergebnisse, wenn die Voraussetzungen der adäquaten Materialgewinnung und -verarbeitung missachtet werden.
Sputum sollte unter Aufsicht gewonnen werden, um sicherzustellen, dass tatsächlich Sekret aus den unteren Atemwegen und nicht Speichel abgegeben wird. Dazu gehört die visuelle Inspektion der Sputumprobe; nur eitriges (gelblich-grünes) Sekret ist verwertbar.
Cave
Sputum ist nicht Speichel!
Eine prinzipielle Limitation der Methode besteht darin, dass nur ca. 50 % der Patienten mit ambulant erworbener Pneumonie ein Sputum produzieren; vor allem bei älteren Patienten ist der Anteil von solchen ohne Sputumproduktion hoch.
Des Weiteren muss sichergestellt sein, dass die Sputumprobe spätestens innerhalb von 4 h, besser sogar von 2 h verarbeitet werden kann. Eine Verarbeitung nach bis zu 12 h ist einzig möglich, wenn die Probe bei 4 °C gekühlt wird. Werden diese Erfordernisse nicht erfüllt, besteht das Risiko, dass wichtige Erreger wegen Autolyse absterben (z. B. gerade auch Streptococcus pneumoniae), andererseits Enterobakterien und Candida spp. überwuchern.
Cave
Eine Verarbeitung von respiratorischen Sekreten muss innerhalb von maximal 4 h erfolgen. Viele Kliniken haben die mikrobiologische Diagnostik externalisiert, zum Teil in grotesk weit vom Klinikum entfernte Institute, so dass die Transportzeit durchaus 24 h und mehr beträgt. Dies bedeutet, dass respiratorische Sekrete nicht mehr adäquat untersucht werden können. Die Klinikträger müssen darüber informiert werden, dass dies einen gravierenden Verlust an Behandlungsqualität bedeutet.
Zur Aufarbeitung gehört ein Grampräparat aus dem Material, das auch zur Beurteilung der Probenqualität herangezogen wird. Nur Proben, die > 25 Neutrophile sowie < 10 Plattenepithelien pro Gesichtsfeld (Gesamtvergrößerung 100-fach) aufweisen, stammen sicher aus den tiefen Atemwegen und dürfen für weitere Untersuchungen herangezogen werden (Tab. 1). Alternativ kann der Punktescore nach Bartlett Verwendung finden (Tab. 2).
Tab. 1
Qualitätskriterien einer Sputumprobe nach Murray und Washington
Neutrophile Granulozyten
Plattenepithelien
Qualität
>25/Gesichtsfeld
<10/Gesichtsfeld
Gut
>25/Gesichtsfeld
>10/Gesichtsfeld
Fraglich
<25/Gesichtsfeld
<10/Gesichtsfeld
Fraglich
<25/Gesichtsfeld
>10/Gesichtsfeld
Schlecht
Tab. 2
Qualitätskriterien nach RC Bartlett (aus: Medical Microbiology, Quality Cost and clinical relevance, 1974; p27; John Wiley and sons, New York). Demnach werden Proben nur untersucht, wenn sie mindestens +1 Punkt erreichen
Kriterium
Punkte
Neutrophile
10–25/Gesichtsfeld
+1
>25/Gesichtsfeld
+2
Mukus
 
+1
Plattenepithelien
10–25/Gesichtsfeld
- 1
>25/Gesichtsfeld
- 2
Es ist wichtig, dass das Ergebnis dieser Untersuchung dem Einsender mitgeteilt wird, bei nicht erfüllten Qualitätskriterien ist das Ergebnis der Erreger- und Resistenzbestimmung sehr kritisch zu werten (Abb. 1).
Cave
Proben, die die Qualitätskriterien nicht erfüllen, dürfen nicht zur Erregeridentifikation herangezogen werden.
Diagnostisch verwertbar sind insbesondere Präparate, die eine vorherrschende Bakterienspezies ergeben. Ein solches Präparat lässt in einigen Fällen sogar eine Erregeridentifikation zu, z. B. im Falle des Vorliegens von grampositiven, bekapselten Diplokokken (= Streptococcus pneumoniae) (Abb. 2).
Der dritte Schritt umfasst die Anlage einer Kultur mit Erregeridentifikation und Resistenztestung (Abb. 3 und 4).
Tabelle 3 fasst die Verarbeitungsschritte von Sputumproben zusammen.
Tab. 3
Verarbeitungsschritte von Sputumproben
Gewinnung unter visueller Kontrolle
Sputum?
Verarbeitung binnen 4 h
Erfolgt?
Qualitätscheck nach Murray
Gute Qualität?
Keine weitere Verarbeitung, wenn eines der drei Kriterien nicht erfüllt werden kann
Gramfärbung
Vorherrschende Erregerart?
Kultur
Erregeridentifizierung?
Resistenztestung
Erfolgt?
Erreger gesichert, wenn Nachweis in Gramfärbung und Kultur
Resistenztestung nach Erreger
Merke
Eine sichere Erregeridentifikation ist somit dann gegeben, wenn in einem mikroskopisch validierten Präparat aus den unteren Atemwegen in der Gramfärbung sowie Kultur eine identische vorherrschende Bakterienspezies nachweisbar ist. In jedem anderen Fall darf ein Ergebnis der Sputumkultur nicht als diagnostisch gewertet werden! Insbesondere gilt, dass Candida spp. nie (!) Erreger einer ambulant erworbenen Pneumonie sind.
Ohne antimikrobielle Vorbehandlung ergeben sich maximal ca. 25 % positive Ergebnisse aus Sputumproben, nach einer solchen in weniger als 10 %.
In den Kulturen der Sputumproben werden entsprechend dem erwartbaren Erregerspektrum am häufigsten Streptococcus pneumoniae, seltener Haemophilus influenzae, Staphylococcus aureus und Enterobakterien gefunden, noch seltener Pseudomonas aeruginosa. Der Nachweis von Legionella spp. ist prinzipiell möglich, erfordert jedoch ein Spezialmedium (CBYE) und gelingt dennoch nur selten.
Die Angabe der angezüchteten Bakterien muss grundsätzlich mindestens semiquantitativ erfolgen, damit vorherrschende Spezies von solchen mit deutlich geringerer Keimzahl unterschieden werden können. Dies gilt vor allem für die gramnegativen Enterobakterien und Pseudomonas aeruginosa.
Cave
Es konnte gezeigt werden, dass nur solche Kulturen mit Wachstum von Enterobakterien und Pseudomonas aeruginosa valide sind, die die Qualitätskriterien sowie ein Wachstum in großer Menge (bzw. hoher Keimzahl) aufwiesen. Patienten mit Sputumproben, die diese Kriterien erfüllten, wiesen eine um den Faktor 4 erhöhte Letalität auf.
Störfaktoren umfassen präanalytisch die inkorrekte Abnahme, eine Vorbehandlung mit Antibiotika und die zu lange Transportzeit, analytisch den Verzicht auf das orientierende Präparat und fehlende Konsequenz aus nachgewiesen schlechter Sputumqualität und postanalytisch insbesondere die fehlende Berücksichtigung des Grampräparates in der Interpretation des Befundes.

Blutkulturen

Blutkulturen sind prinzipiell stets verfügbar. Auch hier sind jedoch die Voraussetzungen zur Gewinnung aussagekräftiger Proben penibel zu beachten (Tab. 4).
Tab. 4
Methodik der Gewinnung, Lagerung und des Transports von Blutkulturen
1. Definition Blutkultur, erforderliche Anzahl der Blutkulturen
Eine Blutkultur = zwei Flaschen (1 aerob/1 anaerob)
Erforderliche Anzahl: zwei Blutkulturen (d. h. 2 × 2 Flaschen) aus zwei verschiedenen Abnahmestellen
2. Entnahmezeitpunkt
Entnahme unabhängig von einer Körpertemperatur
3. Entnahmetechnik
Hygienische Händedesinfektion
Einmalhandschuhe
Hautdesinfektion, Abwischen mit sterilisierten Tupfern (Pur-Zellin), erneute Hautdesinfektion, Einwirkzeit mindestens 30 Sekunden
Punktion ohne erneute Venenpalpation
4. Entnahmemenge
10 mL Blut in je eine BK-Flasche, demnach 40 mL (Herstellerangaben beachten)
5. Inokulation der Blutkulturflaschen
Desinfektion der Durchstich-Gummimembran, Einwirkzeit 30 Sekunden
Lagerung der unbeimpften Blutkulturflaschen bei Raumtemperatur
6. Transport
Möglichst umgehend ins Labor
Wenn nicht sofort möglich: Lagerung bei Raumtemperatur
Immer sollten 2 × 2 Blutkulturflaschen aus zwei verschiedenen Punktionsstellen gewonnen werden. Die Flaschen müssen jeweils mit dem vom Hersteller angegebenen Blutvolumen (in der Regel 10 mL) befüllt werden.
Auch bei Blutkulturen hängt die Ausbeute von der antimikrobiellen Vorbehandlung ab. Die Ausbeute der Blutkulturen beträgt bei Patienten mit ambulant erworbener Pneumonie ohne antimikrobielle Vorbehandlung bis zu 20 %, nach einer solchen < 10 %.
Cave
Die Ausbeute von Blutkulturen hängt entgegen landläufiger Meinung nicht von der Präsenz oder der Entwicklung von Fieber („Abnahme bei Fieberanstieg“) ab.
Mit Abstand am häufigsten wird in der Blutkultur Streptococcus pneumoniae gefunden, alle anderen Nachweise sind selten und betreffen überwiegend Enterobakterien (vor allem Klebsiella pneumoniae).
Störfaktoren sind präanalytisch die antimikrobielle Vorbehandlung und insbesondere die Abnahme unzureichender Blutmengen bzw. einer zu geringen Zahl von Blutkulturflaschen. Diese Fehler führen zu falsch negativen Ergebnissen. Die Missachtung einer sterilen Punktionstechnik bzw. Inokulation der Blutkulturflaschen hat dagegen falsch-positive Nachweise von koagulasenegativen Staphylokokken zur Folge. An der Schnittstelle zwischen Präanalytik und Laboranalyse spielt die Transportzeit eine große Rolle, weil Kulturen des häufigsten erwarteten Erregers, der Pneumokokken, bei zu langer Inkubation vor Eintreffen in das Labor bereits wegen des ausgeprägten Hangs zur Autolyse abgestorben und nicht mehr nachweisbar sein können. Bei der postanalytischen Interpretation ist bei jedem Nachweis von Enterobakterien kritisch zu fragen, ob diese nicht Ausdruck einer Infektion der Harnwege bzw. des Abdomens sind.
Nachweise von koagulasenegativen Staphylokokken sind meist Ausdruck einer Kontamination durch nicht richtig durchgeführte Kulturgewinnung, selten weisen sie auf eine gleichzeitig bestehende andere Infektion, meist in Assoziation mit Fremdmaterialien hin. Sie sind nie Erreger einer ambulant erworbenen Pneumonie.
Es liegen widersprüchliche Daten darüber vor, inwieweit eine Bakteriðmie eine schwere Pneumonie reflektiert. Die Aussagekraft der Blutkultur ist demnach auf die sichere Identifikation des Erregers beschränkt.

Antigentests

Antigentests für bakterielle Erreger

Antigentests liegen die Methoden der Latex-Agglutination, Enzymimunoessays (EIA) oder Immunchromatographie zugrunde.
Insgesamt zwei Antigentests sind zur Zeit bei ambulant erworbener Pneumonie relevant: der Pneumokokken- sowie der Legionellen-Antigentest.
Beide Tests sind als Schnelltests verfügbar, die ein Ergebnis innerhalb von ca. 15 Minuten ergeben können. Somit können diese auch bettseitig angelegt und ausgewertet werden. Wir bevorzugen den Binax-Now-Test; hierbei handelt es sich um einen immunchromatographischen Test, der ein Antigen aus dem Urin nachweist. Ein positiver Nachweis ist an der Entwicklung einer roten Bande neben der Kontrollbande erkennbar. Die Ausbeute kann durch eine Anreicherung des Urins verbessert werden, beeinträchtigt jedoch den Charakter des Tests als „Schnelltest“.
Grundsätzlich kann der Antigentest auch in Pleuraergussflüssigkeit und der BALF mit guter Aussagekraft zur Anwendung kommen.
Der Pneumokokken-Antigentest weist eine Sensitivität von ca. 50–75 % und eine Spezifität von 90–95 % auf. Die niedrige Rate an falsch-positiven Tests bedeutet, dass ein positiver Test auch als ein solcher verwertet werden kann, ein negativer jedoch in keinem Fall bedeutet, dass Pneumokokken nicht die Erreger sind.
Die Sensitivität ist bei schweren Verläufen und Bakteriämien höher (Tab. 5).
Tab. 5
Diagnostische Aussagekraft des Pneumokokken-Antigentests zusammen mit der Gramfärbung und der Kultur. Ergebnisse einer Studie von 220 Patienten mit ambulant erworbener Pneumonie (Roson B et al., Clin Infect Dis, 2004)
Sensitivität 60 %, Spezifität 100 %
 
Sensitivität
- bei schweren Pneumonien
- bei Fällen mit positivem Gram-Präparat
- bei bakteriämischen Verläufen
94 % (versus nicht schwere Fälle)
97 % (versus 55 % bei negativem)
92 % (versus 74 % bei nicht bakteriämischen)
Positives Ergebnis bei negativer Gram-Färbung
26 %
Negatives Ergebnis bei positiver Gram-Färbung
22 %
Der Pneumokokken-Antigentest trägt unabhängig zu einer Erhöhung der Pneumokokken-Nachweise bei und ist daher eine sinnvolle Ergänzung (Tab. 5).
Vorteile dieses Tests sind neben der raschen Verfügbarkeit des Ergebnisses vor allem die meistens gegebene Verfügbarkeit des Untersuchungsmaterials Urin sowie die Unabhängigkeit von der antimikrobiellen Vorbehandlung.
Ein wichtiger Störfaktor ist eine zurückliegende Infektion mit Pneumokokken, diese kann zu falsch-positiven Ergebnissen führen. Dies gilt vor allem für Patienten mit COPD (und für Kinder).
Der Legionellen-Antigentest weist dieselben Vorteile sowie eine höhere Sensitivität von 80–90 % und eine Spezifität nahe 100 % auf. Die Sensitivität steigt dabei mit dem Schweregrad der Pneumonie. Leider identifiziert der Test zuverlässig nur Legionella pneumophila der Serogruppe 1. Er identifiziert damit zwar die häufigsten Serotypen, ist jedoch nicht geeignet, die ca. 10 % non-pneumophila Serogruppe-1-Erreger zu erfassen.
Auch hier gilt demnach: Ein positiver Test ist praktisch beweisend (wenn nicht eine kürzlich zurückliegende Legionelleninfektion bestanden hat, was extrem unwahrscheinlich ist), ein negativer Test schließt eine Legionellen-Pneumonie nicht aus.

Antigentests für virale Erreger

Für Influenzavirus A und B sowie für RS-Viren stehen Antigentests zur Verfügung, die ebenfalls als Schnelltests konzipiert sind. Diese werden aus Rachenabstrichen durchgeführt. Die Sensitivität und Spezifität dieser Tests ist jedoch beschränkt, so dass heute die PCR aus Rachenabstrichen empfohlen wird.

Pleuraerguss

Ein Pleuraerguss, der über einen Winkelerguss hinausgeht, muss punktiert und die gewonnene Flüssigkeit untersucht werden. Dies begründet sich nicht nur aus diagnostischen Potentialen, sondern auch aus der Notwendigkeit, einen komplizierten parapneumonischen Erguss bzw. ein Empyem auszuschließen bzw. nachzuweisen.
Bei der Pleuraergusspunktion sind strikt aseptische Kautelen zu beachten, ansonsten steigt nicht nur das Risiko falsch positiver Befunde, sondern auch das einer iatrogenen Infektion des Pleuraraumes.
Die Pleuraergussflüssigkeit sollte in ein steriles Röhrchen eingefüllt werden. Dies erlaubt die Durchführung verschiedener Untersuchungstechniken, während die Inokulation in Blutkultur- oder Transportmedien manche Verfahren ausschließt.
Isolate aus Pleuraerguss, die nicht Hautkeime (vor allem koagulasenegative Staphylokokken) darstellen, sind immer beweisend. Insofern ist Pleuraergussflüssigkeit ein sehr wertvolles Material. Am häufigsten werden auch hier Streptococcus penumoniae gefunden, seltener Enterobakterien. Im Rahmen eines pleuropneumonischen Geschehens mit Empyembildung finden sich zudem häufiger Streptokokken aus der Viridans-Gruppe (z. B. S. milleri) sowie Anaerobier (z. B. Peptostreptokokken, Prevotella spp.).

Bronchoskopische Materialien

Eine Bronchoskopie ist in der Regel nur bei invasiv beatmeten Patienten zu erwägen. Patienten mit leicht- bis mittelgradiger Pneumonie sind zu gesund, solche mit schwerer respiratorischer Insuffizienz zu krank für eine Bronchoskopie. Insofern ergibt sich die Option einer Bronchoskopie überhaupt nur unmittelbar nach Intubation und Stabilisierung sowie bei Therapieversagen. Bronchoskopische Materialen sind entsprechend selten.
Bronchoskopische Aspirate können valide Untersuchungsmaterialien sein, sofern vor der Aspiration tatsächlich keine Absaugung vorgenommen worden ist und das Material nativ gewonnen und verarbeitet worden ist. Ihr Stellenwert entspricht dann der Sputumprobe.
Häufig wird eine bronchoalveoläre Lavageflüssigkeit (BALF) gewonnen. Auch dieses Untersuchungsmaterial ist in seiner Aussagekraft analog der Sputumprobe streng an eine penibel beachtete Methodik der Gewinnung gebunden (Tab. 6) und auch hier gilt die 4-Stunden-Regel der Weiterverarbeitung.
Tab. 6
Methodik der Gewinnung einer bronchoalveolären Lavageflüssigkeit (BALF)
1. Bestimmung des Zielsegmentes in der Röntgen- oder CT-Aufnahme
Grundregel:
- Bei lokalisierten Infiltraten möglichst das meisten betroffenen Segment planen
- Bei diffusen Infiltraten: Standardsegmente Mittellappen oder Lingula
2. Bronchoskopie unter Standardbedingungen. Einführen des Bronchoskops
- Möglichst wenig/keine Lokalanästhesie sowie keine Aspiration
3. Aufsuchen des Zielsegments, Wedgen des Bronchoskops im Zielsegment
 
4. Eingabe der BAL-Lösung
Eingabe von z. B. 6 × 20 mL körperwarmer 0,9%iger NaCL-Lösung über den Arbeitskanal
- Jede Eingabe von 20 mL wird anschließend per Hand reaspiriert (nicht mit einer Absaugung).
- Bei Reaspiration auf bronchialen Kollaps achten, ggf. Aspiration unterbrechen und mit geringerem Druck fortsetzen.
- Die erste reaspirierte Portion wird verworfen.
- Die folgenden fünf Portionen werden gepoolt, indem die Aspirate über eine sterile Gaze in einem Gefäß gesammelt werden.
- Die Mindestmenge an bronchoalveolärer Lavageflüssigkeit (BALF) soll 30 mL betragen.
Wird diese nicht erreicht,
- können weitere bis zu 4 × 20 mL in dasselbe Segment gegeben werden bzw.
- kann alternativ diese Menge in einem anderen benachbarten Segment gegeben werden.
5. Absaugung
Nach Ende der Aspirationen wird das Bronchoskop zurückgezogen und die Restflüssigkeit abgesaugt.
Bei Patienten mit ambulant erworbener Pneumonie sollte die BALF auf Bakterien einschließlich Legionellen und Mykobakterien, Aspergillen und Viren (Influenzavirus, ggf. andere) untersucht werden. Eine Untersuchung auf Erreger wie Pneumocystis jirovecii oder Zytomegalovirus ist nur indiziert, wenn eine schwere Immunsuppression vermutet wird; bei ambulant erworbener Pneumonie ist mit diesen nicht zu rechnen.
Trennwerte für die Identifikation von Erregern pro koloniebildende Einheiten (KBE) aus der BALF sind für die ambulant erworbene Pneumonie nicht validiert. Daher ist die Art des Erregernachweises (z. B. Streptococcus pneumoniae) ein besseres Argument für die Validität des Ergebnisses als die Keimlast als solche.

Serologie

Serologische Methoden bestehen weitgehend aus dem Prinzip der Untersuchung gepaarter Proben, zu Beginn und 14–28 Tage nach Ende der Behandlung, mit einem vierfachen Titeranstieg als Kriterium für eine diagnostische Serokonversion. Aus diesem Grund sind serologische Untersuchungen für größere epidemiologische Untersuchungen geeignet, für klinische Belange jedoch weitgehend ohne Wert, denn ein Erregernachweis nach Ablaufen der Akutphase kann keine therapeutischen Konsequenzen beinhalten. Zudem besteht – auch für epidemiologische Untersuchungen – das Problem, dass von in der Akutphase verstorbenen Patienten naturgemäß kein zweites Serum gewonnen werden kann, was jedoch gerade in diesen Fällen von besonderem Interesse wäre.
Die serologisch diagnostizierbaren Erreger gehen aus Tab. 7 hervor.
Tab. 7
Serologische Methoden in der Diagnostik der ambulant erworbenen Pneumonie
Erreger
Methode
Mycoplasma pneumoniae
Enzymimmunassay (EIA)
Chlamydophila pneumoniae
Mikroimmunfluoreszenz (MIF)
Legionella pneumophila
Serogruppe 1 und weitere Serogruppen sowie Non-pneumophila Stämme
Indirekte Immunfluroeszenz (IFT)
Enzymimmunassay (EIA)
Coxiella burnetii
Indirekte Immunfluroeszenz (IFT)
ELISA
Verschiedene
Nicht empfohlen, besser PCR
Influenza B
Verschiedene
Nicht empfohlen, besser PCR
Parainfluenza 1–3
Verschiedene
Nicht empfohlen, besser PCR
Adenovirus
Verschiedene
Nicht empfohlen, besser PCR
RS-Virus
Verschiedene
Nicht empfohlen, besser PCR
Erkennbar sind es besonders auch respiratorische Viren, die serologisch untersucht werden können. Die genannten Limitationen bringen es mit sich, dass die Bedeutung der Viren bei Patienten mit ambulant erworbener Pneumonie im klinischen Alltag oft unterschätzt wird.
Methodisch besonders problematisch ist die Serologie für Chlamydophila pneumoniae; nicht alle Autoren erkennen ihre Wertigkeit überhaupt an.
Eine serologische Untersuchung, die auch im klinischen Alltag relevant sein kann, ist die Bestimmung von IgM-Antikörpern bei Mycoplasma pneumoniae; hier sind nachweisbare IgM-Titer (nicht IgG!) bereits als solche diagnostisch. Des Weiteren können Serologien auf Erreger in der klinischen Routine bedeutsam sein, bei denen eine Durchseuchung der Bevölkerung (also hohe Prävalenz von IgG-Titern) nicht zu erwarten ist, z. B. Chlamydia psittaci und Coxiella burnetii.

Molekulare Diagnostik

Die molekulare Diagnostik gilt seit Jahren als vielversprechende Entwicklung der Zukunft; in der Klinik hat sie jedoch nur eine begrenzte Bedeutung.
Die PCR kann grundsätzlich in Serum oder Atemwegsmaterialien auf prinzipiell alle relevanten Erreger untersucht werden. Geräte wie z. B. der LightCycler sind in der Lage, in kurzer Zeit PCRs auf mehrere Erreger durchzuführen.
Die prinzipielle Limitation der PCR besteht in ihrer hohen Sensitivität; ein Nachweis ist daher insbesondere dann problematisch, wenn es sich um potentielle Kolonisationskeime handelt. Aussagekräftiger sind entsprechend PCR-Untersuchungen auf „atypische Erreger“ wie Viren, Legionellen, Mycoplasma pneumoniae und Chlamydien.
Hohe Relevanz kommt aktuell dem Nachweis von Influenzaviren sowie besonderen neu zirkulierenden pandemischen Viren zu. Legionellen können mittels PCR diagnostiziert werden, es fehlt jedoch noch eine Standardisierung der Methodik; zudem ist der Antigentest schneller als die PCR.

Mikrobiologische Diagnostik im Alltag

Mikrobiologische Diagnostik im Alltag – wann?

Der allgemein bestehende hohe Kostendruck im Gesundheitswesen begründet die Frage, ob eine mikrobiologische Diagnostik bei einer akuten Erkrankung, deren Erregerspektrum bekannt und weitgehend konstant ist, überhaupt notwendig ist. Die Tatsache, dass kein Beleg dafür vorliegt, dass eine Erregerdiagnostik quo ad vitam oder anderer Endpunkte prognostisch relevant sind, lässt diese Frage umso berechtigter erscheinen. Da die kontinuierliche Untersuchung des Erregerspektrums in unterschiedlichen Regionen im Rahmen von Studien offenbar gewährleistet ist, Veränderungen des Erregerspektrums somit ohnehin erfasst würden, zielt die Frage demnach nur auf die Relevanz der individuellen Diagnostik in der klinischen Routine.
Tatsächlich scheint eine mikrobiologische Diagnostik im ambulanten Bereich in der Regel entbehrlich. Leichtgradige, in der Regel einfach mit Aminopenicillinen zu behandelnde Verläufe mit ihrer sehr geringen Letalität (<1 %) rechtfertigen keine kostspielige Diagnostik.
Anders liegen die Dinge bei hospitalisierten Patienten. Patienten mit einem Schweregrad, der eine Hospitalisation rechtfertigt, weisen eine Letalität von ca. 5–10 % auf. Die antimikrobielle Therapie ist komplexer und unterliegt der Forderung, stets so gezielt wie möglich zu erfolgen. Bei einer akuten Erkrankung, deren häufigster Erreger Streptococcus pneumoniae darstellt, ist die Option einer Penicillin-Monotherapie relevant; andererseits gilt es auch, seltene Erreger wie Legionellen oder Enterobakterien und Pseudomonas aeruginosa gezielt zu behandeln.
Cave
Ohne mikrobiologische Diagnostik steht ein Szenario vor Augen, in dem jeder Patient mit Infiltraten in der Röntgen-Thoraxaufnahme undifferenziert die sogenannte „breite Abdeckung“ bekommt – Öl ins Feuer angesichts der weltweiten Resistenzsituation.
Des Weiteren darf auch nicht vergessen werden, dass dem Erregernachweis ein hoher edukativer Wert zukommt; nur durch eine mikrobiologische Diagnostik lernen junge Ärzte die unterschiedlichen Krankheitsbilder der Pneumonie kennen, werden mit ihren möglichen Verläufen vertraut und gewinnen hinreichend therapeutische Erfahrung, die den Patienten zu Gute kommt.
Merke
Diese Argumente stechen allerdings nur dann, wenn die Vorgaben zur Gewinnung und Verarbeitung der diagnostischen Materialien beachtet werden; andernfalls ist die Ausbeute einer „Routinediagnostik“ minimal und tatsächlich lediglich ein Kostentreiber.

Mikrobiologische Diagnostik im Alltag – wieviel?

In der mikrobiologischen Diagnostik bei stationären Patienten können eine Basisdiagnostik sowie eine erweitere Diagnostik unterschieden werden.
Die Basisdiagnostik umfasst eine Untersuchung des Sputums, der Blutkulturen sowie einen Legionellen-Antigentest. Im Falle eines Pleuraergusses kommt Pleuraergussflüssigkeit dazu. Gegebenenfalls können ein IgM auf Mycoplasma pneumoniae bzw. eine PCR auf Influenzavirus zusätzlich durchgeführt werden, in begründeten Verdachtsfällen auch auf Chlamydia psittaci und Coxiella burnetii.
Die erweiterte Diagnostik beinhaltet zudem die Untersuchung bronchoskopisch gewonnener Materialien sowie den Pneumokokken-Antigentest.
Eine Synopsis geeigneter Materialien für die Errergerdiagnostik der ambulant erworbenen Pneumonie geht aus Tab. 8 hervor.
Tab. 8
Synopsis der mikrobiologischen Erregerdiagnostik: geeignete Materialien für definierte Erreger in der Akutdiagnostik
 
Sputum
BALF
Antigentest
PCR
Serologie
Streptococcus pneumoniae
+
+
+
+
+
(+)
-
Staphylococcus aureus
+
+
+
-
+
-
-
+
+
+
-
+
-
-
+
+
+
-
+
-
-
+
+
+
-
+
-
-
Legionella spp.
(+)
+
-
+
-
(+)
-
Mycoplasma pneumoniae (IgM)
-
-
-
-
-
+
+
Chlamydia pneumophila
-
-
-
-
-
+
-
Chlamydia psitacci
-
-
-
-
-
-
+
Coxiella burnetii
-
-
-
-
-
-
+
Influenzaviren
-
+
-
(+)
-
+
-
Andere Viren
-
+
-
-
-
+
-
+ = bei korrekter Gewinnung und Interpretation diagnostisch verwertbar
(+) = möglich, aber selten diagnostisch bzw. von fraglicher Bedeutung

Spezielle Erwägungen bei ambulant erworbenen Pneumonien von Reiserückkehrern

In diesen Fällen sind (zumindest in unserem Land) seltene Erreger in Betracht zu ziehen. Tabelle 9 gibt einen Überblick über mögliche Erreger und ihre Diagnose.
Tab. 9
Synopsis möglicher reiseassoziierter Pneumonien und ihrer Diagnostik
Erreger
Diagnostik
Burkholderia pseudomallei
(Meloidose)
Ausstrich
Kultur respiratorischer Sekrete
Serologie (Mikroskopischer Aggutinationstest, MAT)
Blutkultur, Urin
Francisella tularensis
Kultur respiratorischer Sekrete
Blutkultur
Brucellose, M. Bang
Kultur respiratorischer Sekrete
Blutkultur
Serologie
Yersisnia pestis
(Pest)
Kultur respiratorischer Sekrete
Blutkultur
Hantavirus
PCR respiratorischer Sekrete
Coronaviren
PCR respiratorischer Sekrete

Pneumonien nach Beinahe-Ertrinken

Diese Form der Pneumonie betrifft in erster Linie jüngere und nicht komorbide Patienten. Die Letalität ist mit 60 % dennoch sehr hoch.
Das Risiko für eine Pneumonie sowie das Erregerspektrum bemisst sich nach der Art der Aspiration von Wasser (höheres Risiko bei Süßwasser, kontaminiertem und warmem Wasser) sowie einer ggf. zusätzlich möglichen Aspiration von Mageninhalt (Tab. 10). Pilzerreger wie Aspergillus und Pseudoallescheria boydii (bzw. die asexuelle Form, Scedosporium apiospermium) scheinen wichtige Erreger zu sein.
Tab. 10
Erreger von Pneumonien nach Beinahe-Ertrinken (nach Ender und Dolan 1997)
Erreger
Süßwasser
Salzwasser
Kontaminiertes, stehendes Wasser
Grampositive
Streptococcus pneumoniae
++
+
 
Staphylococcus aureus
?
?
 
Gramnegative
Aeromonas spp.
+++
+
+
Burkholderia pseudomallei
++
 
+
Chromobacterium violaceum
++
 
++
Francisella philomiragia
?
++
 
Klebsiella pneumoniae
 
+
 
Legionella spp.
+
  
Neisseria mucosa
 
+
 
+
?
++
Shewanella putrefaciens
 
+
 
Vibrio species
?
+
 
Pilze
Aspergillus spp.
?
+
+
Pseudallescheria boydii
?
?
+++
+++ = häufig; ++ = gelegentlich, + = selten, ? = möglich nach experimentellen Daten
Eine besondere Form der Pneumonie nach Beinahe-Ertrinken scheint die im Rahmen der Flutung durch Katastrophen (Erdbeben, Tsunamis) darzustellen. Sinus und Atemwege bzw. Lunge sind in solchen Situationen sehr häufig betroffen.
In einer Studie aus Witten-Herdecke von 17 intensivtherapiepflichtigen Opfern der Tsunami-Katastrophe von 2004 wiesen alle Patienten eine Pneumonie auf, drei eine schwere Sinusitis. Ein weites Erregerspektrum wurde gefunden, u. a. MRSA, Enterococcus faecalis und faecium, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter spp., Proteus spp. Acinetobacter baumanii, Stenotrophomonas maltophilia, Burkholderia, Aeromonas sowie Bacteroides spp.

Häufige Fehler in der Durchführung und Interpretation mikrobiologischer Untersuchungen

Häufige Fehler in der Durchführung mikrobiologischer Untersuchungen

Grundsätzlich gilt, dass die Aussagekraft aller klinischen Tests von der Vortest-Wahrscheinlichkeit abhängt. Dies bedeutet, dass alle diagnostischen Verfahren nur bei Patienten ihre beschriebene Aussagekraft haben, für die diese Tests auch entwickelt worden sind, also Patienten mit der begründeten Arbeitsdiagnose ambulant erworbene Pneumonie.
Cave
Ein nicht seltener Fehler besteht z. B. darin, Antigentests bei Patienten mit einem noch unklaren Krankheitsbild und/oder noch unklaren Infiltraten anzuordnen. Dies ist definitiv ein inadäquates Vorgehen, das zu falschen Schlussfolgerungen führen kann.
Aufgrund der Abhängigkeit der diagnostischen Aussagekraft von Untersuchungen respiratorischer Materialien von einer antimikrobiellen Vorbehandlung sollten alle Materialien vor einer solchen Behandlung gewonnen werden. Hier gilt es allerdings, zügig zu handeln, um keine Verzögerung der ersten Gabe der antimikrobiellen Therapie zu verursachen.
Cave
Die mikrobiologische Diagnostik sollte zügig erfolgen. In keinem Fall ist eine relevante Verzögerung der ersten Gabe der antimikrobiellen Therapie hinzunehmen.
Vor jeder mikrobiologischen Diagnostik muss das 4-Stunden-Fenster der Verarbeitung beachtet und sichergestellt werden. Ggf. muss etwa ein gesonderter Transport für eine BALF geordert werden, um dieses Zeitfenster einhalten zu können.
Cave
Respiratorische Materialien, die nicht innerhalb des 4-Stunden-Fensters verarbeitet werden können bzw. bei denen die Kühlung nicht eingehalten werden kann, sollten besser gar nicht gewonnen und zur Verarbeitung geschickt werden.
Bei allen diagnostischen Verfahren muss wie beschrieben penibel darauf geachtet werden, dass sie korrekt durchgeführt werden.
Cave
Häufige Fehler in der Gewinnung respiratorischer Materialien bestehen in der Einsendung von Speichel statt Sputum sowie der fehlerhaften Durchführung der bronchoalveolären Lavage (Absaugen oder Spülen vor Lavage, mangelndes Wedgen im bronchialen Ostium, mangelnde Rückgewinnung durch Bronchialkollaps bei zu starkem Saugen).
Cave
Blutkulturen zählen zu den altbewährten Methoden der mikrobiologischen Diagnostik. Es ist daher zu vermeiden, die korrekte Gewinnung und Lagerung für selbstverständlich zu halten und somit systematische Fehler zu übersehen.

Häufige Fehler in der Interpretation mikrobiologischer Untersuchungen

Diese wurden bereits ausführlich dargestellt. Um sie zu vermeiden, kann ein Abgleich mit der Checkliste in Tab. 11 hilfreich sein.
Tab. 11
Checkliste zur korrekten Interpretation mikrobiologischer Befunde
Material
Fragen
Check
Sputum,
Bronchialsekret,
BALF
Probe validiert?
Gute Qualität?
Erreger plausibel?
Erreger plausibel? Hautkeim?
Mögliche alternative Quellen eines Erregers:
urogenital?
abdominell?
Antigentests
Keine zurückliegende Infektion mit Pneumokokken bzw. Legionellen?
Pleuraergussflüssigkeit
Erreger plausibel?
PCR
Möglicher Kolonisationserreger?
Serologie
Einzel- oder gepaartes Serum?
IgM oder IgG?

Weiterführende Literatur

Diese Arbeit begründet die Notwendigkeit einer mikroskopischen Untersuchung auf Neutrophile und Plattenepithelzellen als Qualitätskriterien für ein valides Sputum
  • Murray PR, Washington JA II (1975) Microscopic and bacteriological analysis of expectorated sputum. Mayo Clin Proc 50:339–344
  • Diese Arbeit gehört unter die Ewig, Schlochtermeier-Arbeit
Diese Daten aus einem Universitätsklinikum und einem Krankenhaus der Primärversorgung in Deutschland zeigen, dass eine „Routinediagnostik“ bzw. das Sputum ohne die Beachtung der Regeln zur Gewinnung und Bearbeitung diagnostisch keinen Wert hat
  • Ewig S, Schlochtermeier M, Göke N, Niederman MS (2002) Applying sputum as a diagnostic tool in pneumonia: limited yield, minimal impact on treatment decisions. Chest 121:1486–1492
Hervorragende Arbeit zum Wert des BINAX NOW Schnelltests auf Pneumokokken, die zusätzlich den relativen Wert von Antigentest und Gramfärbung ausarbeitet
  • Rosón B, Fernández-Sabé N, Carratalà J, Verdaguer R, Dorca J, Manresa F, Gudiol F (2004) Contribution of a urinary antigen assay (Binax NOW) to the early diagnosis of pneumococcal pneumonia. Clin Infect Dis 38:222–226
Drei Studien zu Antigentests zur Diagnose der Legionellen-Pneumonie. Der BINAX-NOW Test ist dabei vergleichbar zu den beiden anderen, Latex-Agglutination und Enzymimunoessay (EIA)
  • Domínguez J, Galí N, Matas L, Pedroso P, Hernández A, Padilla E, Ausina V (1999) Evaluation of a rapid immunochromatographic assay for the detection of Legionella antigen in urine samples. Eur J Clin Microbiol Infect Dis 18:896–898
  • Yzerman EP, den Boer JW, Lettinga KD, Schellekens J, Dankert J, Peeters M (2002) Sensitivity of three urinary antigen tests associated with clinical severity in a large outbreak of Legionnaires' disease in The Netherlands. J Clin Microbiol 40:3232–3236
  • Dirven K, Ieven M, Peeters MF, van der Zee A, De Schrijver K, Goossens H (2005) Comparison of three Legionella urinary antigen assays during an outbreak of legionellosis in Belgium. J Med Microbiol 54:1213–1216
Wie in anderen Studien gleichermaßen bestätigt, reflektiert eine Bakteriämie nicht konsistent den Schweregrad der ambulant erworbenen Pneumonie. Der Wert der Blutkulturen ist somit auf einen sicheren Erregernachweis beschränkt
  • Campbell SG, Marrie TJ, Anstey R, Dickinson G, Ackroyd-Stolarz S (2003) The contribution of blood cultures to the clinical management of adult patients admitted to the hospital with community-acquired pneumonia: a prospective observational study. Chest 123:1142–1150
Zwei Arbeiten, die den Wert der Bronchoskopie zur ätiologischen Diagnose der ambulant erworbenen Pneumonie untersucht haben. Obwohl beide Arbeiten gute Ergebnisse zeigen, hat sich die Bronchoskopie als diagnostische Methode in dieser Indikation aufgrund nur begrenztem Wert der Ergebnisse bzw. des hohen Risikos bei schwerkranken Patienten als Standard nicht durchgesetzt
  • Ortqvist A, Kalin M, Lejdeborn L, Lundberg B (1990) Diagnostic fiberoptic bronchoscopy and protected brush culture in patients with community-acquired pneumonia. Chest 97:576–582
  • Jiménez P, Saldías F, Meneses M, Silva ME, Wilson MG, Otth L (1993) Diagnostic fiberoptic bronchoscopy in patients with community-acquired pneumonia. Comparison between bronchoalveolar lavage and telescoping plugged catheter cultures. Chest 103:1023–1027
Bisher einzige Übersicht zum Thema. Beschreibt Epidemiologie, Pathophysiologie, Erregerspektrum, Diagnostik und Therapie dieser seltenen Pneumonieform:
  • Ender PT, Dolan MJ (1997) Pneumonia associated with near-drowning. Clin Infect Dis 25:896–907
Beeindruckende Fallserie aus Witten-Herdecke über Opfer des großen Tsunamis 2004 in Südostasien:
  • Maegele M, Gregor S, Yuecel N, Simanski C, Paffrath T, Rixen D, Heiss MM, Rudroff C, Saad S, Perbix W, Wappler F, Harzheim A, Schwarz R, Bouillon B (2006) One year ago not business as usual: wound management, infection and psychoemotional control during tertiary medical care following the 2004 tsunami disaster in Southeast Asia. Crit Care 10:R50. doi:10.1186/cc4868