Die Warsteiner Legionellen

Anlass für die Reisewarnung waren gehäuft auftretende Erkrankungen nach einer Infektion mit Legionellen. Der erste Patient kam am 9. August mit einer schweren Lungenentzündung ins Warsteiner Krankenhaus. Bisher sind 164 weitere Fälle registriert, drei Menschen sind inzwischen an der Infektion verstorben. Zwischen den einzelnen Fällen waren kaum Gemeinsamkeiten festzustellen: Sie kannten sich nicht, wohnten in verschiedenen Gebäuden, waren jedoch alle im Stadtzentrum von Warstein unterwegs gewesen. Die Suche nach der Ursache gestaltete sich ähnlich schwierig wie beim EHEC-Ausbruch 2011. Immerhin konnte man aufgrund der Besonderheit des Erregers recht gezielt im Stadtgebiet Warstein die Nachforschungen anstellen.

Erkrankte Legionäre waren die Namensgeber

Erstmals beschrieben wurden Krankheit und Erreger, nachdem 1976 in einem Hotel in Philadelphia 182 von insgesamt mehr als 4000 Teilnehmern des 58. Veteranenkongresses der Amerikanischen Legion erkrankt und 29 Personen verstorben waren. Die Suche nach dem auslösenden Erreger dauerte damals ein halbes Jahr, was vor allem der Tatsache geschuldet war, dass man zunächst Influenzaviren verdächtigte und die gefundenen Bakterien als Sekundärinfektion einstufte. Nachdem der neue Krankheitserreger identifiziert und mit dem Namen Legionella pneumophila versehen worden war, wurden bis dahin ungeklärte Epidemien mit akuten Atemwegserkrankungen nachuntersucht und mit dem Bakterium in Verbindung gebracht. Unter anderem wurde auch eine wesentlich harmloser verlaufene Erkrankung mit Fieber, aber ohne Lungenentzündung, die 1968 in einem Gesundheitszentrum in Pontiac (Michigan) bei mindestens 144 Personen aufgetreten war, als Legionellose identifiziert.

Legionellosen mit oder ohne Pneumonie

Inzwischen unterscheidet das Robert Koch-Institut zwischen einer Legionellose mit Pneumonie, der Legionärskrankheit, und einer Legionellose ohne Pneumonie, dem Pontiac-Fieber. Während die Legionärskrankheit nach einer mittleren Inkubationszeit von sechs bis sieben Tagen trotz möglicher Antibiotikabehandlung in 5 bis 15% der Fälle zum Tode führt, beginnt das Pontiac-Fieber bereits 24 bis 48 Stunden nach der Infektion und hatte bisher keinen tödlichen Ausgang. Patienten mit Pontiac-Fieber erholen sich üblicherweise auch ohne Antibiotikabehandlung innerhalb weniger Tage.

Ein humanpathogenes Bakterium aus dem Wasser

Legionellen sind gramnegative, aerobe, stäbchenförmige und nicht-sporenbildende Bakterien, die in die Familie der Legionellaceae eingeordnet werden und in natürlichen sowie in künstlichen Süßwassersystemen vorkommen. Dort vermehren sie sich jedoch nicht als freie Bakterien, sondern intrazellulär in Amöben, eingebettet in einem Biofilm; in den Amöben sind sie gegen Detergenzien geschützt. Temperaturen zwischen 25 und 45 °C – optimal ca. 36 °C – sind ideale Wachstumsbedingungen für Legionellen und ihre Wirte. Oberhalb von 60 °C sterben die Bakterien ab. Gute Lebensbedingungen finden sich auch in Warmwasseranlagen von Gebäuden, in Rückkühlwerken oder aber in Schwimmbädern.

Die Übertragung der Legionellen auf den Menschen erfolgt höchstwahrscheinlich ausschließlich über bakterienhaltige Amöbenpartikel im Aerosol. Eine Übertragung freier Legionellen und eine Ansteckung von Mensch zu Mensch sind bisher nicht beobachtet worden.

Ein Bakterium mit vielen Serogruppen

Von der Gattung Legionella sind mittlerweile ca. 60 verschiedene Arten mit insgesamt mindestens 79 Serogruppen bekannt. Alle verfügen über Pili, und die meisten können sich mithilfe eines einzelnen, polaren Flagellums fortbewegen. Im Prinzip können wahrscheinlich alle Legionellen als Krankheitserreger im Menschen auftreten, allerdings ist die Art L. pneumophila für etwa 90% aller Erkrankungen verantwortlich. 16 Serogruppen von L. pneumophila sind bekannt, wobei vor allem die Serogruppe 1 (Sg 1) aus Umwelt- und Patientenproben isoliert wird und für ca. 85% der Fälle von Legionärskrankheit verantwortlich ist. Die wesentlichen Unterschiede der Serogruppen liegen in den O-Antigenen innerhalb der Lipopolysaccharide der äußeren Membran (s. Kasten"Legionella pneumophila - ein ungewöhnliches Bakterium"). Zusätzlich sind verschiedene Membranproteine antigen. Unterscheiden lassen sich die Serogruppen mithilfe von monoklonalen Antikörpern, die an bestimmte Epitope der Bakterien binden. Dabei zeigt sich, dass Stämme, die mit dem spezifischen Antikörper MAb 3-1 reagieren, besonders häufig bei Erkrankten gefunden werden und ein hohes Virulenzpotenzial aufweisen.

Wie kommt es zur Infektion?

Für eine Infektion müssen bakterienhaltige Amöbenpartikel aus dem Biofilm von beispielsweise einer Warmwasserleitung in die Lunge gelangen, was überwiegend durch die Inhalation kontaminierter Aerosole oder in seltenen Fällen durch Aspiration kontaminierten Wassers passiert. Trinkt ein gesunder, immunkompetenter Mensch ohne Schluckstörungen mit Bakterien belastetes Wasser, besteht kaum Gefahr, an einer Legionellose zu erkranken. Im Zusammenhang mit diesem ungewöhnlichen Infektionsweg spricht man auch von dem „Dosis-Wirkungs-Paradox“: Zwischen der Legionella-Keimzahl im Wasser und einem Infektionsrisiko kann bisher keine sichere Korrelation hergestellt werden.

Gelangen die Legionellen jedoch in die Lunge, fühlen sie sich wie in einem Biofilm, und weil sie dort in der Regel keine Amöben zur Vermehrung finden, nehmen sie mit Makrophagen und eventuell auch Lungen-Epithelzellen vorlieb. Die von Makrophagen phagozytierten Legionellen entkommen der lysosomalen Verdauung und vermehren sich stattdessen intrazellulär im Phagosom, einer Art Vakuole (s. Kasten"Legionella pneumophila - ein ungewöhnliches Bakterium").

Durch den Befall mit virulenten Legionellen, die spezifische, schädigende Proteine bilden, und durch das Absterben der infizierten Zellen mit einer anschließenden Immunreaktion des Körpers kommt es zu den Krankheitssymptomen, die eventuell zum Tod führen.

Wie häufig sind Legionellosen?

Seit 1996 wird die Legionärskrankheit europaweit überwacht. Dafür wurde 2010 das European Legionnaires’ Disease Surveillance Network (ELDSNet) am European Centre for Disease Prevention and Control (ECDC) in Stockholm ins Leben gerufen. In Deutschland wurde die Legionellose mit Inkrafttreten des Infektionsschutzgesetzes (IfSG) am 1.1.2001 meldepflichtig. Seitdem registrierte das Robert Koch-Institut anfangs kontinuierlich steigende Fallzahlen der Legionärskrankheit, die sich in den letzten Jahren bei ca. 600 Erkrankungen pro Jahr stabilisiert haben; dabei liegt die Letalität deutlich unter 10% (Abb. 1).

Allerdings wird allgemein davon ausgegangen, dass die Dunkelziffer wesentlich höher liegt. Nach Schätzungen des Kompetenznetzwerkes für ambulant erworbene Pneumonien (CAPNETZ, www.capnetz.de) werden in Deutschland knapp 4% aller ambulant auftretenden Pneumonien durch Legionellen verursacht. Demnach gäbe es jährlich 15.000 bis 30.000 Fälle der Legionärskrankheit. Im Januar 2010 war es außerdem, ausgelöst durch ein kontaminiertes Nassrückkühlwerk einer Großklimaanlage im Stadtgebiet von Ulm und Neu-Ulm, zu einem lokalen Ausbruch mit 64 Legionellose-Fällen gekommen (Abb. 1).

Regelmäßig ist in den Sommer- und Herbstmonaten ein Anstieg der Erkrankungszahlen zu beobachten, der einerseits auf höhere Wassertemperaturen, andererseits auf vermehrte Freizeit- und Reiseaktivitäten zurückzuführen ist. Gefährdet sind in Deutschland vor allem Männer über 50 Jahre (Abb. 2), wobei der Grund für die erhöhte Inzidenz bei Männern nicht bekannt ist. Menschen mit geschwächtem Immunsystem, unter immunsupprimierender Therapie oder mit exzessivem Nicotin- und/oder Alkoholkonsum gehören zu den Risikogruppen.Deutschland liegt mit rund acht gemeldeten Erkrankungen pro einer Million Einwohner unter dem Durchschnitt Europas mit 12,4 Fällen pro einer Million Einwohner.

Therapie der Legionellosen

Bei Patienten mit Legionärskrankheit müssen Antibiotika angewendet werden, die gut in die Zelle aufgenommen werden. Als Mittel der Wahl wird Levofloxacin in maximaler Dosierung eingesetzt, wobei Immunkompetente fünf bis zehn Tage, abwehrgeschwächte Patienten bis zu drei Wochen lang behandelt werden sollten. Alternativ zu Levofloxacin können neuere Makrolidantibiotika wie Azithromycin oder Clarithromycin angewendet werden.

Bei Patienten mit Pontiac-Fieber ist keine antibiotische Therapie erforderlich.

Mögliche Infektionswege

Hinsichtlich der Infektionsorte unterteilt das RKI die aufgetretenen Erkrankungen in vier Kategorien:

1. Nosokomiale Erkrankungen, die während eines Aufenthaltes in einer medizinischen Einrichtung (Krankenhaus, Kurklinik, Rehabilitationseinrichtung) erworben wurden.

2. Erkrankungen, die im Zusammenhang mit dem Aufenthalt in einer Pflegeeinrichtung (Seniorenheim, Behindertenheim) stehen.

3. Reise-assoziierte Erkrankungen, die im Zusammenhang mit den Unterkünften (Hotel, Pension, Campingplatz, Kreuzfahrtschiff u.a.) aufgetreten sind, sowie

4. ambulant erworbene Erkrankungen (community acquired), bei denen der Infektionsort im privaten oder beruflichen Umfeld des Erkrankten zu suchen ist.

Gemäß den Meldedaten, die dem RKI vorliegen, erfolgen Legionellen-Infektionen überwiegend im privaten oder beruflichen Umfeld, an zweiter Stelle auf Reisen (Abb. 3). Nosokomiale Erkrankungen haben nur einen Anteil von 3,6%. Allerdings gehen gerade diese Fälle sehr viel häufiger fatal aus: Die Letalität der gesundheitlich angeschlagenen Patienten, die im Krankenhaus noch zusätzlich eine Legionellose bekommen, liegt bei 18,3% (Abb. 4).

Anpassung der Trinkwasserverordnung

Legionellen können sich vor allem in großen Wassersystemen mit umfangreichen Rohrleitungen, in denen sich Ablagerungen bilden können, vermehren. Seit 2001 müssen Eigentümer und Betreiber einer Trinkwasser-Installation,

• die eine Großanlage zur Trinkwassererwärmung betreiben und
• Trinkwasser im Rahmen einer gewerblichen oder öffentlichen Tätigkeit abgeben und
• Duschen oder ähnliche Einrichtungen vorhalten, in denen es zu einer Vernebelung des Trinkwassers kommt,

ihre Installation regelmäßig auf einen Befall des Trinkwassers mit Legionellen testen lassen.

Großanlagen (z.B. in Wohngebäuden, Hotels, Krankenhäusern) sind definiert über einen Warmwasserspeicher mit 400 Litern oder mehr Fassungsvolumen oder mit mindestens einer Rohrleitung, die ein Volumen von mehr als drei Litern zwischen Trinkwassererwärmer und Entnahmestelle aufweist. Ein- und Zweifamilienhäuser zählen nicht dazu.

Seit 2011 ist festgelegt, dass ab einer Keimbelastung des Wassers von 100 koloniebildenden Einheiten (KBE) Legionellen in 100 ml Wasser zum einen das Gesundheitsamt und zum anderen die Verbraucher unterrichtet werden müssen. Die erste Trinkwasseruntersuchung muss bis 31. Dezember 2013 abgeschlossen sein. Danach müssen Einrichtungen mit Trinkwasserabgaben an die Öffentlichkeit jährlich, Anlagen mit nicht-öffentlicher Trinkwasserabgabe – wie z.B. in Mietshäusern – mindestens alle drei Jahre untersucht werden. Nur akkreditierte Laboratorien dürfen Trinkwasserproben entnehmen und untersuchen, wobei pro Trinkwasseranlage drei Probeentnahmestellen vorhanden sein müssen. Das Nichtbeachten dieser Regelung gilt als Ordnungswidrigkeit, die mit einer Geldbuße von bis zu 25.000 Euro oder in bestimmten Fällen mit Freiheitsstrafen von bis zu zwei Jahren geahndet werden kann.

Wer sich weiter darüber informieren will, sei auf eine Stellungnahme des Umweltbundesamtes verwiesen:

www.umweltbundesamt.de/publikationen/fpdf-l/3983.pdf.

Außerdem gibt das Arbeitsblatt W 551 des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches e.V. (DVGW) genauere Tipps für „Technische Maßnahmen zur Verminderung des Legionellenwachstums; Planung, Errichtung, Betrieb und Sanierung von Trinkwasser-Installationen“.

Ein großer Aufwand!

Die Änderung der Trinkwasserverordnung führte zu großen Diskussionen. Gesundheitsämter und Labors sahen sich einer Flut von Proben gegenüber. Immerhin wurde Ende 2012 die Verordnung dahingehend gelockert, dass beispielsweise Mietshäuser nur alle drei Jahre geprüft und nur Keimbelastungen mit über 100 KBE pro 100 ml Wasser an das Gesundheitsamt gemeldet werden müssen. Über die anschließend nötigen Maßnahmen zur Sanierung einer kontaminierten Anlage und gegebenenfalls das Aussprechen eines „Duschverbots“ für die Bewohner entscheidet von Fall zu Fall das Gesundheitsamt.

In Warstein wurde ein kontaminiertes Rückkühlwerk für die Legionellose-Fälle verantwortlich gemacht. Außerdem waren das Klärbecken der kommunalen Anlage und auch das Vorklärbecken der Warsteiner Brauerei kontaminiert. Es stellt sich hier natürlich die Frage, ob solche Anlagen auch regelmäßig auf Befall mit Legionellen getestet werden.

Interessant ist in diesem Zusammenhang eine Datenanalyse, die an einem vom Stadtgesundheitsamt Frankfurt a.M. in den Jahren 2004 bis 2006 durchgeführten Projekt vorgenommen wurde. Damals wurden die Trinkwasserinstallationen von 1003 „öffentlichen“ Gebäuden chemisch und mikrobiologisch untersucht und detaillierten technischen Prüfungen unterzogen. Im Nachgang wurden die Daten von 413 Gebäuden hinsichtlich einer Kontamination mit Legionellen analysiert, wobei nicht zwischen den Legionella-Spezies unterschieden wurde. Es zeigte sich eine gewisse Korrelation zwischen mangelhaften Zuständen der Anlage und einer erhöhten Keimzahl. Allerdings zeigte sich auch, dass nur ein geringer Anteil der untersuchten Gebäude so stark belastet war, dass das Gesundheitsamt hätte einschreiten müssen (Abb. 5).

Fazit

Ob die Umsetzung der neuen Trinkwasserverordnung signifikante Auswirkungen auf die Anzahl der Legionellosefälle in Deutschland haben wird, werden wir erst in einigen Jahren sehen können. Die Festlegung des Grenzwertes auf 100 KBE pro 100 ml Wasser war mehr oder weniger willkürlich, denn es ist offensichtlich unbekannt, ob dieser Wert eine epidemiologische Relevanz hat.

Sicherlich wichtig ist eine regelmäßige Kontrolle auf Legionellen in Krankenhäusern und Pflegeheimen, wo sich Personen mit einem erhöhten Erkrankungsrisiko aufhalten. Zudem könnte es sinnvoll sein, die Ursachen der (jährlich 15.000 bis 30.000) ungeklärten Pneumoniefälle zu analysieren und dafür mehr Proben von betroffenen Patienten auf Legionellose zu untersuchen. Damit könnten vielleicht auch Rückschlüsse auf die Hauptinfektionsquellen gezogen werden.

Legionellen sind sicherlich eine nicht zu unterschätzende Gefahr für die Bevölkerung, zumal immer mehr Bürger mit Immunsuppressiva behandelt werden. Es gibt noch einiges über ihre Lebensweise und auch über mögliche Infektionsquellen zu erforschen, und sie müssen öfter als Verursacher einer Pneumonie in Betracht gezogen werden. Wir dürfen gespannt sein, wie viele Reisewarnungen noch ausgesprochen werden müssen, bis die Vorsichtsmaßnahmen greifen.

Literatur

Winn Jr WC. Legionnaires Disease: Historical Perspective. Clin Microbiol Rev 1988; 1: 60–81.

Lück C. Legionella pneumophila – Genetische Diversität von Patienten- und Umweltisolaten. Bundesgesundheitsblatt 2011; 54: 693–698.

RKI Epidemiologisches Bulletin 50/2012.

RKI Ratgeber für Ärzte „Legionellose“, Februar 2013.

Hentschel W, Heudorf U. Allgemein anerkannte Regeln der Technik und Legionellen im Trinkwasser – Untersuchungsergebnisse aus Frankfurt am Main. Bundesgesundheitsblatt 2011; 54: 717–723.

Hubber A, Roy CR. Modulation of Host Cell Function by Legionella pneumophila Type IV Effectors. Annu Rev Cell Dev Biol 2010; 26: 261–283.

Isberg RR, et al. The Legionella pneumophila replication vacuole: making a cosy niche inside host cells. Nat Rev Microbiol 2009; 7: 13–24.