Ist Cholera nicht eine Infektionskrankheit der Klasse A? Warum sind die Fälle an der Universität Wuhan nicht gefährlich?

Sogar bei derselben Cholera wirken manche Stämme möglicherweise nur als „Abführmittel“, während andere Stämme „Millionen von Fans gewinnen“ können. Im Sommer ist es heiß und bei den hohen Temperaturen in der Luft sollten wir besonders darauf achten, ausreichend Flüssigkeit zu uns zu nehmen und Durchfall vorzubeugen.

Geschrieben von Li Qingchao (Shandong Normal University)

Anfang dieser Woche wurde im Internet bekannt, dass ein Student der Universität Wuhan an ansteckendem Durchfall litt und bei ihm Cholera diagnostiziert wurde. Cholera, bekannt als „Königin der Durchfallerkrankungen“, ist die häufigste Durchfallerkrankung weltweit. Es handelt sich um eine von nur zwei Infektionskrankheiten der Klasse A unter den in meinem Land gesetzlich vorgeschriebenen Infektionskrankheiten (die andere ist die Pest) und sie lässt die Menschen erschaudern. Diese akute Durchfallerkrankung kann unbehandelt innerhalb weniger Stunden zum Tod führen.

Seit sich die Cholera im 19. Jahrhundert vom Gangesdelta in Indien über die ganze Welt ausbreitete, sind Millionen von Menschen an ihr gestorben. Derzeit erkranken weltweit jährlich etwa 1,3 bis 4 Millionen Menschen an Cholera, was zu 21.000 bis 143.000 Todesfällen führt[1].

Abbildung 1: Die Pest ist auch als Schwarzer Tod bekannt, während Cholera auch als Blauer Tod bekannt ist. Cholerapatienten haben aufgrund schwerer Dehydration eine graublaue Haut. [2]

Warum war die offizielle Reaktion angesichts der Schwere der Cholera so gelassen? Am 12. Juli hob die Regierung die Ausgangssperre für Wohnheime auf[3]. Hatten sie keine Angst vor einer Epidemie? Dies beginnt mit Vibrio cholerae selbst.

Auf der Suche nach der Quelle des Chaos: Die Entdeckung von Vibrio cholerae

Der Begriff Cholera wurde bereits im 5. Jahrhundert v. Chr. auf Sanskrit erwähnt. Im Laufe der Geschichte herrschte bei den Menschen oft große Angst vor dieser Seuche, über die Ursachen der Cholera ist jedoch wenig bekannt. Bis Mitte des 19. Jahrhunderts, während der dritten weltweiten Cholera-Pandemie, glaubte man, Cholera werde durch „Miasma“ – schlechte Luft – verursacht.

Nun scheint diese Theorie sicherlich falsch zu sein, aber sie ist viel besser als die Erklärung der „Besessenheit durch einen bösen Geist“. Der erste historische Durchbruch im Verständnis der Cholera gelang dem britischen Arzt John Snow (1813–1858). Nach einer detaillierten Untersuchung des Choleraausbruchs in London, England, identifizierte Snow Wasser als Ursache der Cholera.

Abbildung 2: John Snow und die Karte, die er für seine Vermessung von 1854 verwendete. Die dicken schwarzen Linien in der rechten Abbildung stellen Cholerafälle dar, die sich in der Nähe einer Wasserpumpe konzentrieren. Quelle: Wikipedia

Snows Forschungen bestätigten, dass die Cholera-Epidemie durch verunreinigte Wasserquellen verursacht wurde. Nachfolgende Studien ergaben, dass Cholera eine durch Fäkalien und Mundraum übertragbare Krankheit ist. Diese Entdeckung lieferte eine theoretische Grundlage für die Vorbeugung von Cholera. Snows Forschung kann als ein bedeutendes Ereignis in der Geschichte der öffentlichen Gesundheit bezeichnet werden und er war auch ein Pionier der epidemiologischen Forschung. (Einzelheiten finden Sie unter „Er nutzte die Mathematik, um den Ursprung von Epidemien vorherzusagen, und wurde nach 30 Jahren der Ungerechtigkeit endlich anerkannt“)

Was ist die Ursache der Cholera? Fast zur gleichen Zeit, als Snow seine epidemiologische Untersuchung durchführte, führte der italienische Arzt Filippo Pacini (1812-1883) Autopsien an Choleraopfern durch und fand in deren Kot und Darmschleimhaut zahlreiche kommaförmige Bakterien. Pasini gelang es jedoch nicht, das Bakterium zu isolieren, und er konnte auch nicht nachweisen, dass es einen Zusammenhang zwischen dem neuen Bakterium und der Cholera gibt.

Dreißig Jahre später, in den 1880er Jahren, entdeckte auch der deutsche Biologe Robert Koch (1843–1901) dieses kommaförmige Bakterium bei seinen Cholera-Studien und erhielt eine Reinkultur (ein Kulturmedium, das nur einen Mikroorganismus enthält) dieses Bakteriums. Koch glaubte, dass dies der Erreger der Cholera sei. Eine Infektion der Tiere mit diesem kommaförmigen Bakterium löste jedoch keine choleraähnliche Erkrankung aus. Seine Bemühungen, den Zusammenhang zwischen Bakterien und Krankheiten durch die von ihm geschaffenen „Koch-Postulate“ nachzuweisen, scheiterten!

Später wurde spekuliert, dass dies daran liegen könnte, dass die damals verwendeten Versuchstiere bereits eine Immunität gegen die kommaähnlichen Bakterien entwickelt hatten.

Abbildung 3: Filippo Pasini (links) und Koch (Mitte), die Entdecker von Vibrio cholerae. Ersteres war mehr als 30 Jahre älter als Letzteres und der endgültige Name „Vibrio cholerae“ wurde auf Grundlage von Ersterem bestimmt. Vibrio cholerae (rechts) ähnelt einem Komma mit einem langen Schwanz. Quelle: Wikipedia

Vibrio cholerae ist ein hochbewegliches, kommaförmiges gramnegatives Bakterium mit einer Länge von 1,3 Mikrometern und einem Durchmesser von 0,3 Mikrometern. Seine durchschnittliche Schwimmgeschwindigkeit erreicht 75,4 Mikrometer pro Sekunde, was einem 1,8 Meter großen Athleten entspricht, der mehr als 100 Meter pro Sekunde läuft (im Verhältnis zur Körperlänge berechnet).

Cholera wird durch das Bakterium Vibrio cholerae verursacht. Tatsächlich verlaufen die meisten mit Vibrio cholerae infizierten Menschen jedoch asymptomatisch oder weisen nur leichte Symptome auf, und nur die beiden Serotypen von Vibrio cholerae, O1 und O139, können große Epidemien auslösen. Sie müssen also nicht in Panik geraten, wenn Sie das Wort „Cholera“ sehen, Sie sollten jedoch die Virulenz der Bakterien bedenken.

Bericht über den Umgang mit einem Cholera-Fall an der Universität Wuhan Choleratoxin – die Killerwaffe des Terroristen

Unter Virulenz versteht man die Fähigkeit eines Krankheitserregers, dem Wirt Schaden zuzufügen, also seine Pathogenität. Bakterien können auf fünf Arten Krankheiten verursachen: Adhäsion (Bindung an den Wirt oder die Zelloberfläche), Kolonisierung (Vermehrung an einem bestimmten Ort), Invasion (Eindringen in den Körper oder in die Zellen), Immunsuppression (Verhinderung der Selbstbeseitigung des Immunsystems des Wirts) und Toxine (toxische Substanzen).

Abbildung 4: Grundlegende Prozesse, durch die Bakterien in ihren Wirten Krankheiten verursachen. Jeder Faktor, der Bakterien dabei hilft, den oben genannten Prozess abzuschließen, kann als Virulenzfaktor bezeichnet werden. [4]

Bei schweren, tödlich verlaufenden Cholera-Fällen kommt es als Durchfall zu sehr flüssigem Stuhlgang in Form von „Reiswasser“. Unbehandelte Cholerapatienten können täglich 10 bis 20 Liter Reiswasserkot produzieren. Bei dieser Rate verliert ein 80 kg schwerer Mann innerhalb von vier bis fünf Tagen seine gesamte Flüssigkeit. Was macht die hochpathogene Cholera so virulent?

Abbildung 5: Bei derselben Cholera wirken manche Stämme möglicherweise nur als „Abführmittel“, während andere Stämme „Millionen von Fans gewinnen“ können. Bildquelle: Cover der französischen Zeitschrift Le Petti Journal im Jahr 1912.

Dieses Problem wurde erst Mitte des 20. Jahrhunderts vom indischen Wissenschaftler Sambhu Nath De (1915-1985) gelöst: Er entdeckte das Choleratoxin (CTX). Sambhu Nath De entwickelte ein Tiermodell zur Untersuchung von Durchfallerkrankungen mittels Ileumschlingenligatur bei Kaninchen. Kurz gesagt besteht die Methode darin, bei einem Kaninchen, das gefastet und seinen Darm entleert hat, ein langes Ileum zu finden und dieses dann mit mehreren Ileumschlingen abzubinden, wodurch das Ileum des Kaninchens in mehrere unverbundene Segmente unterteilt wird. In jedes abgetrennte Ileumsegment werden dann Bakterien injiziert, die Durchfall verursachen können. Wenn diese Bakterien Durchfall verursachen können, gibt die Darmwand große Mengen Flüssigkeit in die Darmhöhle ab. Diese Flüssigkeiten sammeln sich aufgrund der Verstopfung der Ileumschleifen in den entsprechenden Ileumsegmenten. Auf diese Weise kann durch Vergleich der angesammelten Flüssigkeitsmenge die Fähigkeit von Bakterien, Durchfall zu verursachen, erkannt werden. Darüber hinaus injizierte er auch den Überstand der Vibrio cholerae-Kultur (die Flüssigkeit nach dem Entfernen der Bakterien) in das Kaninchen-Ileum-Ligatur-Modell und stellte fest, dass die Flüssigkeit ohne Vibrio cholerae ebenfalls schweren Durchfall verursachen konnte.

Dieses Experiment bewies, dass Vibrio cholerae bestimmte Substanzen freisetzen kann, die schweren Durchfall verursachen. Bei dieser Substanz handelt es sich um Choleratoxin (CTX). Spätere Studien bewiesen, dass es sich beim Choleratoxin um ein Protein handelt. Menschen können Choleratoxin als Antigen verwenden, um Impfstoffe zur Vorbeugung von Cholera herzustellen. Die Verwendung von Choleratoxin als Impfstoff beweist auch, dass der Hauptvirulenzfaktor der Cholera das Choleratoxin ist. Solange das Choleratoxin neutralisiert werden kann, wird es Vibrio cholerae schwer haben, schwere Erkrankungen hervorzurufen.

Abbildung 6: Die Struktur des Choleratoxins, analysiert vom indischen Wissenschaftler Sambhana und später

Choleratoxin ist ein Hexamer, das aus einer A-Enzymuntereinheit und fünf B-Rezeptorbindungsuntereinheiten besteht und als AB5 geschrieben werden kann. Teil A ist die „größte Quelle des Chaos“, während B als „Anführer“ für A fungiert, der in die Zelle eindringt. Die Rezeptorbindungsuntereinheit B kann die Tür zum Eindringen in die Zelle öffnen, indem sie an Komponenten auf der Oberfläche menschlicher Darmzellen bindet (hauptsächlich Ganglioside, aber auch andere Glykane sind möglich). Sobald das Choleratoxin in die Zelle eindringt, beginnt die Enzymuntereinheit A verheerende Schäden anzurichten. Einfach ausgedrückt kann die Enzymuntereinheit A einen starken Anstieg des Steady-State-Signalmolekülspiegels in der Zelle verursachen (durch Bindung an Arf6, was letztendlich dazu führt, dass die Adenylatcyclase weiterarbeitet und große Mengen cAMP produziert), wodurch die Chloridionenkanäle auf der Zelloberfläche ungehindert „Chlorid freisetzen“ (unter der Stimulation des cAMP-Signalwegs wird der Chloridionenkanal CFTR abnormal aktiviert). Der normale Unterschied der Ionenkonzentrationen innerhalb und außerhalb der Zellmembran ist gestört. Während überschüssige Chloridionen außerhalb der Zellen freigesetzt werden, werden auch Wasser-, Kalium- und Natriumionen gezwungen, in den Darm ausgeschieden zu werden, was zu einem großen Verlust an Wasser und anorganischen Salzionen führt. Kurz gesagt: Das Choleratoxin kann in die Darmzellen eindringen, die Klappe öffnen und bei den Menschen Durchfall und Seelenverlust verursachen.

Ironischerweise ist Vibrio cholerae nicht deshalb mit Choleratoxin gesegnet, weil es von Gott begünstigt wird, sondern weil es „krank“ ist. Man hat herausgefunden, dass das Gen, das für das Choleratoxin CTX kodiert, nicht zur Cholera gehört, sondern zu einem Bakteriophagen CTXφ. Sie wissen, Bakteriophagen sind die natürlichen Feinde von Bakterien.

Der CTXφ-Phage wurde erstmals 1996 entdeckt und ist ein lysogener filamentöser einzelsträngiger DNA-Phage, der Vibrio cholerae infizieren kann. Die sogenannte Lysogenität bedeutet, dass der Phage nach der Infektion der Bakterien nicht zur Lyse der Bakterien führt, sondern in einen Zustand übergeht, in dem er den Phagen trägt. Auf diese Weise erhielt Vibrio cholerae das Gen, das für das Choleratoxin kodiert. Hier gilt tatsächlich: „Wir haben keine Gewehre oder Kanonen, also wird der Feind sie für uns herstellen.“ Noch erstaunlicher ist, dass Vibrio cholerae, die Bakteriophagen in sich tragen, auch Bakteriophagen freisetzen können, wodurch andere Vibrio cholerae mit Bakteriophagen infiziert werden und die Fähigkeit erlangen, Choleratoxine zu produzieren. Mit dem Bakteriophagen CTXφ infizierter Vibrio cholerae ist wie ein Terrorist, der eine mächtige Waffe in die Hände bekommen hat. Seine Kampfkraft erhöht sich sofort und Menschen, die mit dem Bakteriophagen CTXφ von Vibrio cholerae infiziert sind, werden leiden.

Abbildung 7: Der CTXφ-Phage infiziert Vibrio cholerae und ermöglicht ihm die Sekretion von Choleratoxin. Vibrio cholerae, das nicht hochgiftig ist (oben links), erwirbt das CTX-Gen, nachdem es mit dem CTXφ-Phagen (die dünne rote Linie im oberen linken Kreis) infiziert wurde, wodurch es in der Lage ist, Choleratoxin zu exprimieren (unten links) und eine höhere Fähigkeit besitzt, zu infizieren und Krankheiten zu verursachen. [5]

An diesem Punkt sollte jeder verstehen, dass die an der Universität Wuhan entdeckten Cholerafälle zwar mit Vibrio cholerae infiziert waren, einem Serotyp, der große Epidemien auslösen kann, dieser jedoch kein Choleratoxin in sich trägt, sodass die Gefahr und der Schaden, die von ihm ausgehen, begrenzt sind. Worauf wir wirklich achten sollten, ist das Durchfallsymptom selbst.

Ein Held ist drei Urinstößen nicht gewachsen

Wovor hat ein Held Angst? Ein guter Mann hat Angst vor einem Penny, zwei Fäusten, drei Blasen und vier Händen. Die dritte Art von Durchfall ist „Diarrhoe“, eine sehr häufige Erkrankung. Weltweit gibt es jährlich etwa 170 bis 5 Milliarden Fälle von Durchfall[6], besonders häufig kommt er in Entwicklungsländern vor. Durchfall ist keine Kleinigkeit. Jedes Jahr sterben 1,6 Millionen Menschen an schwerem Durchfall (Daten von 2017)[7]. Wenn ein mutiger Mann es nicht besiegen kann, kann das Kind es natürlich nicht ertragen. Durchfallerkrankungen stellen eine große Gefahr für die Gesundheit von Säuglingen und Kleinkindern dar und sind die zweithäufigste Ursache für Kindersterblichkeit weltweit. Jedes Jahr sterben mehr als 500.000 Kinder unter fünf Jahren an Durchfall[8].

Die strenge Definition von Durchfall bezieht sich auf mindestens drei flüssige oder wässrige Stuhlgänge pro Tag (bei Babys, die ausschließlich gestillt oder mit der Flasche gefüttert werden, ist es normal, dass sie weichen, ungeformten Stuhlgang haben, aber kein Wasser). Je nach klinischen Symptomen kann es in drei Kategorien unterteilt werden: Wässriger Durchfall, der mehrere Stunden oder Tage anhält, wird als akuter wässriger Durchfall bezeichnet, beispielsweise bei Cholera; akuter Durchfall mit Blut wird als akuter blutiger Durchfall bezeichnet, auch als Ruhr bekannt; Durchfall, der 14 Tage oder länger anhält, wird als anhaltender Durchfall bezeichnet. Die Hauptursache für Durchfallschäden sind Elektrolytstörungen und Dehydration, die durch den Verlust großer Wassermengen in kurzer Zeit verursacht werden und sehr gefährlich sind. Das Hauptproblem bei chronischem Durchfall ist der Nährstoffverlust, der zu Unterernährung und Entwicklungsverzögerungen führen kann.

Tipps: Dehydration

Dehydration ist ein Zustand, bei dem der menschliche Körper übermäßig viel Wasser verliert. Der menschliche Körper kann einen Wasserverlust von 3–5 % tolerieren (leichte Dehydration), aber mehr als 5 % können zu Müdigkeit und Schwindel führen (mäßige Dehydration), mehr als 10 % können zu starkem Unwohlsein führen (schwere Dehydration) und ein Wasserverlust von mehr als 15–25 % kann lebensbedrohlich sein[9]. Es gibt viele Gründe für Dehydration, wie etwa heißes Wetter, übermäßige körperliche Betätigung, die zu Schwitzen und Dehydration führt, Erbrechen und Durchfall, die Flüssigkeitsverlust und Dehydration verursachen, Diuretika, Arzneimittelwirkungen und Krankheitseffekte usw. Die wichtigsten Anzeichen für Dehydration sind Kopfschmerzen, Müdigkeit, allgemeines Unwohlsein, Reizbarkeit, Oligurie usw. Bei schwerer Dehydration können eingesunkene Augen, Tränenverlust, Oligurie, schlechte Hautelastizität und sogar Bewusstlosigkeit auftreten.

Abbildung 8: Anzeichen von Dehydration bei Säuglingen. Babys leiden aufgrund von Durchfall häufig unter Dehydrierung. Wenn die oben genannte Situation eintritt, müssen sie rechtzeitig mit Wasser aufgefüllt oder behandelt werden. [10]

Wenn Sie übermäßiges Schwitzen, Erbrechen, Durchfall oder einen anderen Wasserverlust feststellen, sollten Sie sofort Wasser trinken. In schweren Fällen sollten Sie eine orale Elektrolyt-Rehydratation oder eine intravenöse Infusion erhalten, um den Körperflüssigkeitshaushalt wieder aufzufüllen. An dieser Stelle möchte ich insbesondere unsere älteren Freunde daran erinnern, dass ihr Durstgefühl mit zunehmendem Alter schwächer wird und sie sich daher angewöhnen sollten, Wasser zu trinken, auch wenn sie keinen Durst verspüren.

Abbildung 9: Anhand der Farbe des Urins lässt sich feststellen, ob der Körper dehydriert ist. [11]

Es gibt viele Ursachen für Durchfall. Die Hauptfaktoren sind die folgenden:

Infizieren. Virale, bakterielle oder parasitäre Infektionen können Durchfall verursachen. Durch eine Infektion verursachter Durchfall wird als Gastroenteritis bezeichnet. Zu den häufigsten Erregern viraler Diarrhö zählen Rotaviren, Adenoviren und Noroviren, und zu den häufigsten Erregern bakterieller Diarrhö zählen Vibrio cholerae, Shigella, Salmonellen, pathogene Escherichia coli usw. Zu den Hauptrisikofaktoren für Durchfallinfektionen zählen verunreinigte Nahrungsmittel und Wasser sowie mangelnde Hygiene und schlechte persönliche Hygienegewohnheiten.

Schlechter Ernährungszustand. Eine ausreichende Ernährung ist für die Gesundheit und Krankheitsvorbeugung sehr wichtig, insbesondere für Säuglinge und Kleinkinder, deren Immunsystem noch nicht vollständig entwickelt ist. Unter Mangelernährung ist die Entwicklung des menschlichen Immunsystems beeinträchtigt, die Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten ist gering und der Körper ist anfällig für Infektionen, die Durchfall verursachen. Durchfall wiederum führt zu Nährstoffverlusten und somit zu einem Teufelskreis. Unter anderem stehen Zink- und Vitamin-A-Mangel in engem Zusammenhang mit dem häufigen Auftreten von Durchfall.

Die wirtschaftliche Rückständigkeit ist eine wichtige Ursache für die oben genannten Gründe. Todesfälle durch Durchfall kommen vor allem in wirtschaftlich unterentwickelten Gebieten wie Afrika südlich der Sahara sowie in Südasien und Südostasien vor. Durch die Verbesserung der Hygiene und Ernährung infolge sozioökonomischer Entwicklung können Morbidität und Mortalität durch Durchfall gesenkt werden.

Nach der Gründung des Neuen China waren die Prävention und Bekämpfung der Cholera sehr wirksam. Es besteht kein Grund zur Panik wegen der Cholerafälle. Wir sollten darauf achten, auf Lebensmittel- und Wasserhygiene zu achten und ausreichend Flüssigkeit zu uns zu nehmen (insbesondere bei dem derzeit heißen Wetter).

Zusammenfassen:

Es gibt viele Serotypen von Vibrio cholerae, aber nur O1 und O139 haben das Potenzial, eine Pandemie auszulösen.

Im Allgemeinen kann nur der Choleratoxinträger Vibrio cholerae tödlichen Durchfall verursachen.

Durchfall ist gefährlich, da schwerer Durchfall zu einer tödlichen Dehydration führen kann.

Durch das Erkennen einer Dehydration und eine sofortige Rehydratation können die lebensbedrohlichen Auswirkungen von Durchfall erheblich verringert werden.

Verweise

[1] https://www.who.int/zh/news-room/fact-sheets/detail/cholera

[2] The Sick Rose: Disease and the Art of Medical Illustration, von Richard Barnett

[3] http://news.hnr.cn/shxw/article/1/1546995940000223234

[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Dehydration

[5] https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/CTX%CF%86_Bacteriophage

[6] https://en.wikipedia.org/wiki/Diarrhea

[7] https://ourworldindata.org/diarrheal-diseases

[8] https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/diarrhoeal-disease

[9] https://medical-dictionary.thefreedictionary.com/dehydration

[10] Miller-Keane Enzyklopädie und Wörterbuch der Medizin, Krankenpflege und verwandten Gesundheitsberufe, Siebte Ausgabe. 2003

[11] https://en.wikipedia.org/wiki/Dehydration

Produziert von: Science Popularization China-Starry Sky Project

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