Aspekte tropenmedizinischer ­Mikrobiologie

Thematisch eng verknüpft ist die Arbeit der LabGrp TropMed mit dem Tätigkeitsprofil der Tropenmedizinischen Infektionsepidemiologie (TropInfEpi), die einen weiteren im Kooperationsvertrag festgeschriebenen Auftrag abbildet. Aus gutem Grund wurde die Leitung der Tropenmedizinischen Infektionsepidemiologie an die Facharztkompetenz Mikrobiologie, Virologie und Infektionsepidemiologie gebunden, womit eine wechselseitige fachärztliche Vertretung wahrgenommen werden konnte. Die sich aus dem Kooperationsvertrag ergebenden infektionsepidemiologischen Aufträge und deren Abbildung im dienstpostenbezogenen Auftrag der TropInfEpi des Fb TropMed sind in Tabelle 2 zusammengefasst.

1. Ein Auftrag wird mit Leben erfüllt

Mit Aufstellung der LabGrp TropMed im Jahr 2006 begann die Zusammenarbeit auf dem Gebiet der tropenmedizinischen Mikrobiologie für die SpezTropMibi zunächst als integriertes Element in der zentralen Diagnostik des Nationalen Referenzzentrums für tropische Infektionserreger. Dies beinhaltete sowohl die Mitarbeit in der Spezialdiagnostik im Inland mit dem Ziel von Kompetenzerwerb, Training und fachlicher Inübunghaltung als auch die Einbeziehung in internationale Kooperationsprojekte des BNITM, zunächst im westafrikanischen Ghana. In Beteiligung an einer großen Studie zu Diarrhoe-Erregern im westafrikanischen Setting gelang dabei der Nachweis, dass bei Patienten im Hochendemiegebiet, mutmaßlich aufgrund von immunologischen Adaptationsprozessen, enteropathogene Erreger kaum relevante Symptome verursachen. Daraus leitet sich für den Sanitätsdienst direkt ab, dass bei der Interpretation mi­krobiologischer Befundergebnisse im tropischen Setting weiterhin ätiopathogenetischer Sachverstand erforderlich ist. Zudem boten diese Auslandskooperationen Gelegenheit zur Evaluation von verschiedenen PCR-Verfahren unter einfachen, klimatisch anspruchsvollen und einsatzähnlichen Bedingungen. Neben Verfahren, die aus dem Referenzzentrum übernommen und an die verlegefähige Ausstattung adaptiert wurden, konnte auch ein in-house-Assay zum Nachweis enteroinvasiver Bakterien evaluiert und als Diensterfindung angemeldet werden. Diese infektionsepidemiologisch-mikrobiologischen Projekte, die als Sonderforschungsvorhaben angemeldet und finanziert werden konnten, ermöglichten einen Grobüberblick der lokalen Verteilung von Enteropathogenen und konnten damit einen Beitrag zur Medical Information & Intelligence im prospektiven afrikanischen Einsatzraum liefern.

In enger Zusammenarbeit mit der Abteilung für Virologie gelang ferner die Einarbeitung von medizinisch technischem Assistenzpersonal (MTLA) in Arbeitsprozesse unter BSL-4-Bedingungen, um für die Arbeit mit BSL-4-Erregern auch unter Feldbedingungen gewappnet zu sein. Dies ermöglichte den Einsatz von eigenem erfahrenem Personal auch im Rahmen der HumHi Westafrika während des Ebola-Ausbruchs.

1.1. Vom Lehrling zum Partner

Während die ersten Jahre der SpezTropMibi vom Kompetenzerwerb über unmittelbare Mitarbeit beim zivilen Kooperationspartner geprägt waren, gelang im Verlauf die Etablierung einer partnerschaftlichen Arbeitsteilung mit eigener Profilschärfung. In diesem Rahmen erweiterte SpezTropMibi das Portfolio an experimentellen molekularen Diagnostikverfahren, die insbesondere zum Screening von Stuhlproben soldatischer Tropenrückkehrer zum Einsatz kommen. An weiteren Auslandskooperationen des BNITM, z. B. mit Madagaskar, beteiligte sich die SpezTropMibi in Amtshilfe nunmehr nicht mehr nur als Mitarbeiter, sondern als Partner auf Augenhöhe mit eigenständigen Projekt­anteilen, die sich weiter am dienstpostenbezogenen Auftrag „Evaluierung von diagnostischen Verfahren für den Einsatz in den Tropen“ orientierten.

1.2. Technische Innovationen

Aufgrund des unkomplizierten Transfers ins tropische Setting erfolgte neben der Adaptation der Multiplex-real-time-PCR des Nationalen Referenzzentrums auf enteropathogene Protozoen (Entamoeba histolytica, Giardia duodenalis, Cyclospora cayetanensis, Cryptosporidium parvum) im Rahmen einer Dissertation zügig die Etablierung einer Multiplex-real-time-PCR auf enteroinvasive bakterielle Dysenterieerreger (Salmonella spp., Shigella spp./enteroinvasive Escherichia coli, Campylobacter jejuni, Yersinia spp.).

Während der „Schweinegrippe“-(„neue“ H1N1-­Influenza)-Pandemie 2009 konnte die SpezTropMibi durch enge Vernetzung mit der Abteilung Virologie des BNITM innerhalb von drei Tagen eine leitlinienkonforme Influenza-real-time-­PCR Diagnostik am Fachbereich etablieren und vorübergehend über mehrere Monate bis zur Etablierung an den Laborabteilungen der ZInst­SanBw für die Bundeswehr sicherstellen. Zu­sätzlich erfolgte durch den Ltd. Hygieniker ISAF der Auftrag, die verlegefähige Plattform der SpezTropMibi ins Einsatzlazarett Mazar-e Sharif, Afghanistan, zu verlegen, um dort bei Kontingentwechsel auch im Einsatz eine gesicherte Diagnosestellung bei Verdachtsfällen zu ermöglichen. Aufgrund fehlender personeller Redundanzen konnte dieser Auftrag nur unter größter Anstrengung gemeistert werden.

Im weiteren Verlauf gelang es, das diagnostische real-time-PCR-Spektrum um Helminthen (Ascaris lumbricoides, Ancylostoma spp., Necator americanus, Stronglyloides stercoralis, afrikanische Schistosomen) zu erweitern. Derzeit erfolgt eine Evaluation kostengünstiger in-house PCR-Primer für häufige Erreger reiseassoziierter Durchfälle wie enteropathogene, ente­rotoxische und enteroaggregative Escherichia coli.

In Ergänzung zur PCR wurden auch Evaluationen mit anderen molekularen Schnelltestverfahren zum direkten Erregerdirektnachweis durchgeführt. Ein solches zeitsparendes molekulares Testverfahren ist die Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung, das die Identifizierung von Mikroorganismen von Kultur wie auch aus Probenmaterial ermöglicht. Die Evaluationen umfassten einerseits tropentypische Infektionserreger wie Leishmanien (Abb. 1), den Erreger der Melioidose Burkholderia pseudomallei, Histoplasma capsulatum und Entamoeba histolytica aber auch andere wichtige Erreger, die in tropischen Einsätzen häufig anzutreffen sind. Dazu gehören Diarrhoe-Erreger wie Salmonellen oder Erreger oberer Atemwegsinfekte wie Haemophilus influenzae, Erreger sexuell übertragbarer Erkrankungen wie Lymphogranuloma venereum-assoziierte Chlamydien aber auch klassische Haut- und Weichteilinfektionserreger wie Staphylococcus areus.

In Fällen, in denen sich die Erregerdifferenzierung technisch komplexer gestaltet, insbesondere hinsichtlich der Abgrenzung gegenüber apathogenen Umweltkeimen oder Kontaminanten, z. B. bei der Differenzierung von Burkholderia spp. und tropischen Pilzen, kamen auch sequenzbasierte Diagnostikverfahren zur Anwendung. Diese wurden auch bei komplexeren Probenmatrices wie Blut oder Formalin-fixiertem, paraffiniertem Gewebe experimentell zur Anwendung gebracht.

Aktuell arbeitet die TE SpezTropMibi an der Optimierung und Evaluation der robusten „loop-mediated amplification“ (LAMP) als potenziell feldtauglichem molekularem Diagnostikverfahren. Exemplarisch werden hier zunächst Malaria-assoziierte Plasmodien und Salmonellen als wichtige Ursachen von Fieber im tropischen Umfeld bearbeitet.

1.3. Vom Partner zum Ausbilder

Seit Aufstellung des FB TropMed ist die TE SpezTropMibi an der Gestaltung der einsatzvorbereitenden Lehrgänge beteiligt. Neben der Übernahme von Vorträgen wird im Rahmen eines Praktikums Handlungssicherheit bei der Mikroskopie von Protozoen mit Schwerpunkt auf Plasmodien, den Erregern der Malaria, vermittelt. Seit 2013 besteht ferner eine eigenständige Weiterbildungsermächtigung im Fach Mikrobiologie, Virologie und Infektiologie für insgesamt zwölf Monate. Diese Weiterbildungsoption eignet sich besonders für fachlich fortgeschrittene Weiterbildungsassistent(inn)en, die nach bereits erfolgter breiter routinediagnostischer Basisausbildung an den diagnostischen Instituten im Sanitätsdienst eine Ergänzung und Spezialisierung mit tropenmedizinischem Schwerpunkt anstreben.

1.4. Ausbildung in zivil-militärischer Kooperation

Die zivil-militärische Kooperation ermöglicht auf der Basis von Einzelabsprachen auch Aus- und Weiterbildungsrotationen für Assistenzärzt(inn)e(n) und medizinisch-technische Laborassistent(inn)en in den diagnostischen Laboren des BNITM. Bewährt hat sich dabei, die Aus- und Weiterbildungszeiträume hinreichend lang zu konzipieren, mindestens sechs Monate für MTLA und mindestens zwölf Monate für ärztliches Personal. Dadurch kann eine ausreichende Wissensvermittlung und -vertiefung sichergestellt werden.

1.5. Akademische Qualifikationsoptionen

Die breite Vernetzung im Rahmen der zivil-militärischen Zusammenarbeit und der vielfältige Auftrag der TE SpezTropMibi bieten mannigfaltige Optionen zur akademischen Weiterqualifikation. Beide bisherigen Leiter der SpezTropMibi habilitierten mit am FB TropMed durchgeführten Forschungsarbeiten. Damit wurde die Möglichkeit zur Durchführung und Betreuung von Promotionsarbeiten sowohl für Studenten als auch für „gediente“ Sanitätsoffiziere geschaffen. Zum Zeitpunkt der Manuskripterstellung wurden fünf medizinische Doktorand(inn)en durch die TE SpezTropMibi betreut.

2. Einsatzrelevanz

Der Auftrag der TE SpezTropMibi leitet sich aus den Erfordernissen für eine Einsatzarmee ab. Entsprechend wird regelmäßig in hoher Frequenz Personal und bei Bedarf Ausrüstung als Unterstützungsleistung für diagnostische Untersuchungen in den Einsatz verlegt. Dazu gehörte die Durchführung von molekularer Diagnostik während der „Schweinegrippe“-(„neue“ H1N1 Influenza)-Pandemie in Mazar-e Sharif, Afghanistan (ISAF), im Jahr 2009 und die Durchführung einer molekularen Surveillance von Diarrhoe-Erregern bei der Europäischen Trainingsmission EUTM im Koulikoro Training Camp (KTC), Mali, in den Jahren 2013 und 2014 (Abb. 2).

An der Dienststelle bietet die TE SpezTropMibi molekulare Stuhluntersuchungen mit in-house real-time PCR-Verfahren für soldatische Tropenrückkehrer in Ergänzung zu den Angeboten der diagnostischen Institute und Ressortforschungszentren des Sanitätsdienstes an.

3. Gewachsene Zusammenarbeit mit der Tropischen Infektionsepidemiologie

Die diagnostischen Untersuchungen der TE SpezTropMibi kamen und kommen den Auswertungen der TE TropInfEpi – unter Beachtung der Anonymität und von ethischen Grundsätzen – unmittelbar zugute. So konnte gezeigt werden, dass soldatische Einsatzrückkehrer aus einem Einsatz in den Tropen insbesondere Infektionen mit Giardia lamblia und Schistosomen – wenn auch zu geringen bis moderaten Prozentsätzen – ins Heimatland importieren. Ein ähnliches Verteilungsmuster findet sich aktuell auch bei nach Deutschland kommenden Migranten aus Endemiegebieten. In Amtshilfe für den Senat Gesundheit der Freien und Hansestadt Hamburg führte der FB TropMed klinische und mikrobiologische Untersuchungen bei „unbegleiteten minderjährigen Flüchtlingen“ durch.

In einer konzertierten Maßnahme der TE SpezTropMibi und der TE TropInfEpi gelang in den Jahren 2013 und 2014 die Durchführung einer Surveillance von Diarrhoe-Erregern bei europäischen Soldaten im Rahmen von EUTM Mali. Während von der TE SpezTropMibi die molekulare Diagnostik im KTC realisiert wurde, unterstützte die TE TropInfEpi bei Erfassung und Auswertung der Ergebnisse. Der hohe Anteil Diar­rhoe-assoziierter Escherichia coli (enteropathogen, enterotoxisch und enteroaggregativ) bestätigte die von den Truppenärzten in ­Koulikoro mit guten Erfolgen gepflegte Praxis, Diar­rhoe-Episoden mit kurzen Antibiotika-Therapien zu kurieren.

Ferner unterstützte die TE SpezTropMibi die TE TropInfEpi bei der Erfassung und Quantifizierung von Kolonisierungen mit atypisch resistenten / multiresistenten Erregern bei Rückkehrern aus tropischen Einsätzen. Das sich hier abzeichnende Bild legt nahe, dass im tropischen Einsatz mit hohen Besiedlungsraten des Darms gerechnet werden muss, wie für Diarrhoe-Patienten im Rahmen von EUTM Mali gezeigt werden konnte. Mehrere Monate nach Einsatzrückkehr ähnelte die nachweisbare Besiedlungshäufigkeit mit resistenten Erregern in Stuhlproben jedoch der in Deutschland, was eine Rekonstitution der Darmflora nach Rückkehr nahelegt.

Diese Erkenntnisse aus Einsatzgebieten, deren Gesundheitssyteme oft nur lückenhafte Daten zur Infektionsepidemiologie beitragen können und als „weiße Flecken“ entsprechender WHO-­Karten auftauchen, werden direkt der fachlich vorgesetzten Fachabteilung KdoSanDstBw UA VI vorgelegt und tragen unmittelbar als Bausteine der Medical information & intelligence zur „Force Health Protection“, also Gesundheitsvorbeugung und -erhaltung, bei.

4. Breite Vernetzung zur Sicherstellung der Ergebnisqualität

Neben der Kooperation mit dem BNITM pflegt die TE SpezTropMibi eine kollegiale Zusammenarbeit mit anderen universitären und nicht-universitären Forschungseinrichtungen, darunter – neben den diagnostischen Instituten und Ressortforschungszentren des Sanitätsdiensts - die Universitätsklinik Hamburg-Eppendorf und die Universitätsmedizin von Göttingen und Rostock. Im Rahmen dieser Kooperationen gelang auch die Vertrautmachung mit und Anwendung von Techniken, die der TE SpezTropMibi selbst derzeit am Standort noch nicht zur Verfügung stehen. Dazu gehören diagnostische Untersuchungen mittels Massenspektrometrie (MALDI-TOF-MS) oder „Sequenzierung der nächsten Generation“ (NGS), aber auch die Erregertypisierung mittels rep-PCR und Pulsfeldgelelektrophorese im Rahmen des dienstpostenbezogenen Auftrags und von Sonderforschungsprojekten.

5. Perspektiven und Verortung in der Diagnostiklandschaft des Sanitätsdiensts

Die TE SpezTropMibi ist als kleine aber hochspezialisierte Einheit mit unmittelbarer räumlicher Anbindung an das Nationale Referenzzentrum für tropische Infektionserreger (BNITM Hamburg) eine wertvolle und „kostengünstige“ Ergänzung zum Spektrum der diagnostischen Institute und Ressortforschungszentren im Sanitätsdienst. Die zivil-militärische Zusammenarbeit ermöglicht über gewachsene vertrauensvolle Kooperationen niederschwelligen Zugang zu Know-how und wertvollen Probenmaterialien, die für die im Rahmen des dienstpostenbezogenen Auftrags der TE SpezTropMibi durchgeführten Evaluationen erforderlich sind. Die Ergebnisse der Evaluationsarbeit der TE SpezTropMibi kommen den diagnostischen Instituten des Sanitätsdiensts zugute. Evaluierte Techniken wurden und werden bei Bedarf kurzfristig in die dortigen Routinespektren implementiert. Demgegenüber ist eine eigenständige (Notfall-)Diagnostik im Auftrag der TE SpezTropMibi nicht vorgesehen und entsprechend auch mit den personellen und materiellen Ressourcen gegenwärtig nicht abbildbar. Sie bleibt auf die den soldatischen Tropenrückkehrern angebotenen oben genannten Verfahren beschränkt.

So liegt der Tätigkeitsschwerpunkt der TE SpezTrop­Mibi in den Bereichen Evaluation, Weiterentwicklung und Beratung, während die breite diagnostische Implementierung den ressourcenstarken diagnostischen Instituten und Ressortforschungszentren vorbehalten bleibt. Bestehende diesbezügliche Zusammenarbeit wird gepflegt und kontinuierlich ausgebaut.

Des Weiteren kommt der TE SpezTropMibi eine wichtige Funktion in der Aus-, Fort- und Weiterbildung zu, sei es durch direkte Betreuung von Aus- und Weiterzubildenden oder durch die Beteiligung an den Lehrgängen des FB TropMed und anderer Dienststellen. Zudem tragen Präsentationen und Vorträge auf nationalen und internationalen Kongressen und Konferenzen zur Schärfung des Profils des Sanitätsdiensts bei.

6. Fazit

Seit ihrer Aufstellung vor inzwischen mehr als 10 Jahren arbeitet die TE SpezTropMibi in engem Schulterschluss mit den zivilen Kolleg(inn)en des Nationalen Referenzzentrums für tropische Infektionserreger an der Implementierung, Evaluation und Optimierung von Infektionsdi­agnostik für den tropischen Einsatz. Durch die enge und unmittelbare Vernetzung mit der TE TropInfEpi können zudem Daten gewonnen und ausgewertet werden, die in Risikobewertungen und Managementstrategien einfließen. Im Rahmen von Lehre, Aus-, Fort- und Weiterbildung leistet die TE SpezTropMibi Beiträge zur Wissensvermittlung auf dem Gebiet tropischer sowie in den Tropen vorkommender Infektionskrankheiten einschließlich ihrer Diagnostik und ihres Managements. In allen genannten Funktionen ist die TE SpezTropMibi eine Ergänzung und Unterstützung sowohl der klinischen Tropenmediziner als auch der ressourcenstarken diagnostischen Institute sowie Ressortforschungszentren des Sanitätsdiensts. 

Anschrift für die Verfasser:

Oberfeldarzt Priv.-Doz. Dr. Hagen Frickmann
Facharzt für Mikrobiologie, ­Virologie und Infektionsepidemiologie
Stellv. Ltr. FB TropMed / Ltr. LabGrp TropMed
Fachbereich Tropenmedizin am Bernhard Nocht Institut
Bundeswehrkrankenhaus Hamburg
Bernhard Nocht Straße 74
20359 Hamburg
E-Mail: Frickmann@bnitm.de

Datum: 26.02.2018

Quelle: Wehrmedizin und Wehrpharmazie 4/2017