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?!
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
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
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 [email protected], www.mykologie-experten.de
Prof. Dr. med. Pietro Nenoff