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Bacteroides und Appendizitis

Bacteroides und Appendizitis Path. Microbiol. 42: 110 118 (1975) H. W erner, H. Kunstek-Santos, C. Schockemöhle und M. G ündürewa Institut für Medizinische Mikrobiologie und Immunologie der Universität Bonn. Bonn Bactcroidcs and Appendicitis Key Words. Appendicitis • Bacteroides fragilis ■ Bacteroides thetaiotaomicron ■ Bacteroides vulgatus Abstract. Bacteroides fragilis is frequently recovered from cases of appendicitis with perforation and from infections developing secondary to appendicitis. In order to assess the part played by B. fragilis in the aetiology of appendicitis, quantitative aerobic and anaerobic culture studies of the contents of 49 inflammated appendices were performed. Anaerobic gram-negative non-sporing rods were cultivated from 43 appendices in the range KkMOn/g. A total of 1,473 isolates was differentiated by biochemical methods, and 1,374 cultures were found to belong to the saccharolytic species of the genus Bacteroides (B. fragilis, B. thetaiotaomicron, B. vulgatus, B. distasonis etc.). B. fragilis was detected in 31 appendices; the species predominated in 18 samples. B. thetaiotaomicron, recovered from 27 samples, was prevalent in 4 appendices. In one sample. B. fragilis and B. thetaiotaomicron outnumbered the other appendicular bacteria. B. vulgatus was cultivated from 12 appendices, but did not once constitute the prevalent group. It has been previously shown that B. vulgatus (43% of intestinal isolates) and B. thetaiotaomicron predominate in the normal large bowel flora. On the other hand, approximately 80% of pyogenic Bacteroides strains belong to B. fragilis, B. theta­ iotaomicron accounting for 19% and B. vulgatus being virtually absent. From these striking differences in species distribution the conclusion was drawn that B. fragilis possesses the highest virulence for man. Species distribution within the 1,374 appendicular isolates of saccharolytic Bacteroides (percentages of 62, 19 and 4.3 for B. fragilis, B. thetaiotaomicron, and B. vulgatus, respectively) was very similar to that encountered in clinical specimens. From the results obtained it becomes evident that pyogenic Bacteroides, in particular B. fragilis, plays an important role in nearly 50% of cases of appendicitis. Received: March 12. 1975; accepted: March 18, 1975. W urner/K u nStek-Santos/S chocicemöhle/G ündürewa I I I Einleitung Seit dem ersten Bericht von V eillon und Zuber 113 ] aus dem Jahre 1898 wurden immer wieder anaerobe gramnegative Stäbchen der Bac- teroides-Gruppe, insbesondere B. fragilis, in appendizitischem Eiter, in Bauchdeckenabszessen nach Appendektomie und bei septikämischen Komplikationen der Wurmfortsatzentzündung nachgewiesen [5, 7, 11, 17, 18; weitere Literatur siehe 4. 12]. Allein in unserem Institut wurde B. fragilis von September 1970 bis Juli 1974 bei Wundheilungsstörungen und Abszessbildungen nach Appendektomie 18mal, und zwar überwie­ gend in Reinkultur, isoliert [5, 17]. Diese Befunde legen die Vermutung nahe, dass B. fragilis bzw. die be­ kanntlich ebenfalls pyogene Spezies B. thetaiotaomicron bereits bei der Genese der Appendizitis ursächlich beteiligt sind. Zur Lösung dieser E'rage wurden vergleichende bakteriologische und pathologisch-anatomi­ sche Untersuchungen an 49 operativ entfernten, akut bzw. chronisch ent­ zündeten Wurmfortsätzen eingeleitet. Über die Ergebnisse wird nachfol­ gend berichtet. Material und Methoden Appendizes Von den 49 appendektomierten Patienten waren 18 weiblichen und 31 männ­ lichen Geschlechts. Das Alter der Patienten betrug zwischen 3 und 70 Jahren. Die Appendizes wurden unmittelbar nach der Operation in zwei Stücke geteilt. Der für die patho-histologische Untersuchung vorgesehene Teil wurde in 3% For­ malin gegeben. Das zweite Stück - meist handelte es sich um das distale Ende - wurde bis zur bakteriologischen Untersuchung in der Tiefkühltruhe bei -20 C aufbewahrt. Bakteriologische Untersuchung Die bakteriologische Analyse bestand in der quantitativen aeroben und an­ aeroben Züchtung der im Inhalt der Appendizes vorhandenen Bakterienarten, in der Isolierung der anaeroben gramnegaliven sporenlosen Stäbchen und der bio­ chemischen Differenzierung der saccharolytischen Bacteroides-Arten. Die Appendixstücke wurden unter sterilen Kautelen geöffnet und aus dem Lu­ men jeweils 10 Ösen Untersuchungsmaterial (rund 100 mg) entnommen. Der meist eitrig-blutige, gelegentlich jedoch fäkulente Appendixinhalt wurde mit 0,03% Cy- steinchlorhydrat enthaltender Kochsalzlösung im Verhältnis 1:100 verdünnt und mit Glasperlen homogenisiert. Anschliessend wurden dezimale Verdünnungen bis 10-» hergestellt. Mit den Verdünnungen 10 - bis 10 » wurden jeweils 4 Nährböden be­ impft. Eine Endo- und eine Blutagarplatte wurden 1-2 Tage aerob bei 37 C be­ W hrnhr/K un§t i:k-Santos/S chocki:.m6hi.e/ G ündür!-wa I 12 brütet. Eine Hefeextrakt-Cystein-Blutagarplatte und eine weitere Blutagarplatte wurden in Brewer-Anacrobiertöpfen 6-8 Tage bei 37 C bebrütet. Danaeh wurden in den einzelnen Verdünnungsstufen die makroskopisch voneinander unterscheid­ baren aerob bzw. anaerob gewachsenen Kolonien ausgezählt und in der üblichen Weise Keimzahlen pro Gramm Appendixinhalt ermittelt. Von den anaerob angewachsenen Primärkulturen aus den Verdünnungsstufen IO'2 bis 10 9 des Appendixinhaltes wurden möglichst bis zu 100 Bacteroides- verdächtige Kolonien abgeimpft. Dabei wurden pro Kolonie je eine aerobe und an­ aerobe Subkultur auf Schafblutagar bzw. Hefextrakt-Cystein-Blutagar angelegt. Von den ausschliesslich anaerob angewachsenen Subkulturen wurden erneut aerobe und anaerobe Abimpfungen angelegt; ausserdem wurde erstmalig ein Gram­ präparat angefertigt. Nach vergleichender Ablesung der aeroben und anaeroben Kulturen sowie mikroskopischer Prüfung der Grampräparate Hessen sich diejenigen Subkulturen bestimmen, die zu den anaeroben gramnegativen sporenlosen Stäbchen gehörten. Rosenowbouillonkulturen dieser Isolierungen wurden zunächst auf Röhr­ chen mit glukosehaltigcm Pepton-Hcfecxtrakt-Medium verimpft. Lediglich die sac- charolytischen Isolierungen wurden weiter differenziert, wobei insbesondere ihre Zugehörigkeit zu B. fragilis, B. thetaiotaomicron oder B. vulganis geprüft wurde [4. 12. 16], Zur Identifizierung der butyratpositiven Spezies B. splanclinicus 119] und Sphaeroptwrus necrophorus wurden in der üblichen Weise [ 15) gaschromato­ graphische Stoffwechseluntersuchungen durchgeführt. Die grampositiven Anaerobier wurden nicht weiter differenziert. Unter den aeroben gramnegativen Stäbchenbakterien wurden nur zahlenmässig vorherrschende laktosenegative Keime näher untersucht. Ergebnisse Histologisch wurden 14 Appendizes als akut, 9 als chronisch und 19 als phlegmonös entzündet eingestuft. Bei 7 gangränös veränderten Wurm­ fortsätzen war Perforation eingetreten. Fibrinös-eitrige bzw. phlegmonös­ eitrige Periappendizitis wurde bei insgesamt 16 Appendizes festgestellt. In quantitativer aerober und anaerober Kultur wurden im Inhalt der Wurmfortsätze zwischen lü:! und 10” Bakterien/g gezüchtet. In der Regel wurden nach anaerober Bebrütung die höheren Keimzahlen beobachtet. Fast ausnahmslos lagen mehrere Keimarten bzw. -gruppen vor. Lediglich in einer Appendix ( 6 , 30 Jahre) war B. fragilis in Reinkultur nachweisbar. Anaerobe gramnegative sporenlose Stäbchen wurden aus dem Inhalt von 43 Appendizes in Keimzahlen von 103— 1 ()B /g isoliert. Dabei wurden insgesamt 1473 reingezüchtete Abimpfungen kulturell-biochemisch ge­ prüft (Tab. I). In 31 Appendizes wurde B. fragilis allein oder in Assoziation mit an­ deren Bacteroides-Arten, in 27 Wurmfortsätzen B. thetaiotaomicron und Bacteroidcs und Appendizitis Tabelle I. lsolierungund Differenzierung anacrober gramnegativer Stäbchen aus dem Inhalt von 43 entzündlich veränderten Appendizes Keimgruppe bzw. Spezies Anzahl der Anzahl der Isolierungen Appendizes Anaerobe gramnegative Stäbchen 43 davon Bacteroides fragilis 852 31 B. thetaiotaomicron 262 58 12 B. vulgatus Sonstige saceharolytische Bacteroides-Anen 202 19 Asaccharolytische anaerobe gramnegative Stäbchen 91 17 Sphaerophorus necrophorus 8 Tabelle II. Zahlenmässiges Vorherrschen der pyogenen Bacteroides-Spezies in Abhängigkeit vom Appendizitisstadium Entzündungsstadium Anzahl der Appendizes mit Vorherrschen von II. fragilis1B. thetaiotaomicron anderen Keimen 1 akut 3 II 2 phlegmonös 11 8 3 gangränös-perforierend 4 4 chronisch 5 in 12 Appendizes B. vulgatus gefunden. Sonstige saceharolytische Bac­ teroides- Arten waren im Inhalt von 19 Wurmfortsätzen vorhanden. Die butyratpositive Spezies B. splanchnicus wurde in 7 Appendizes nachge­ wiesen. Mit kulturellen Keimzahlen von lOMOVg stellte B. fragilis im Inhalt von 18 Appendizes die zahlenmässig vorherrschende Spezies dar. Vier­ mal überwog B. thetaiotaomicron, nachweisbar in Mengen von 104- 10s/g, alle übrigen Keime. In einer weiteren Appendix hielten sich B. fragilis und B. thetaiotaomicron mit Keimzahlen von jeweils 2 x lOVg zahlenmässig die Waage. Die pyogenen saccharolytischen Bacteroides- Arten dominierten demnach in insgesamt 23 Appendizes (Tab. II). W er ni-.r/K un§tek-Santos/S chocki;möhle/ G ündüri;wa Mindestens 8 der verbleibenden 26 Appendizes enthielten ebenfalls Anaerobier als vorherrschende Keimgruppe (Imal B. splanchnicus und 7mal nicht näher identifizierte grampositive Spezies). In 15 Wurmfort­ sätzen überwogen laktosepositive Enterobakteriazeen, und in zwei wei­ teren Fällen wurden diese Keime in ungefähr gleicher Menge wie Sphaerophonis necrophorus bzw. anaerobe grampositive Kokken gefun­ den. Die akut-eitrig entzündete Appendix eines 16jährigen Patienten ent­ hielt überwiegend laktosenegative gramnegative Stäbchen der Spezies Yersinia enterocolilica. Diskussion Fast einhellig wird in neuerer Zeit eine intrakanalikulär-enterogene Entstehung der Appendizitis angenommen |1, 2, l()J. Die hämatogen­ metastatische Infektionstheorie hat dagegen kaum noch Anhänger [4. 12]. Die Ätiologie dieser «häufigsten das Leben des Menschen bedrohen­ den Baucherkrankung» [10] ist jedoch immernoch unbekannt. An dem Problem, die appendizitidogenen Keime aus der artenreichen intestinalen Mikrobiozönose herauszufinden, sind zahlreiche ältere Unter­ suchungen methodologisch gescheitert: Bei Züchtungsversuchen wurden keine quantitativen Techniken angewendet; Verdünnungen des Ausgangs- materials [14] dienten lediglich der Verbesserung der Isolierung. Die Identität der histologisch in Appendizitisherden dargestcllten bzw. der in Kulturen von Appendixinhall isolierten Bakterien blieb stets zweifelhaft [2, 3, 9]. Die verschiedenen, letztlich sehr widersprüchlichen Lösungs­ versuche; Appendizitis gleich «polymikrobielle Infektion» [6, 14|, «endogene Infektion mit ortsansässiger Flora» [9], Streptokokkeninfekt [3], Enterokokkeninfekt [2] usw., ermangelten daher schlüssiger expe­ rimenteller Beweise. Einen neuen Ausgangspunkt für die Erforschung der Appendizitis­ ätiologie schuf Kauffmann ]8] in den vierziger Jahren durch die serologi­ sche Einteilung der Escherichia-coli-Gruppe. Da er bei Appendizitis- und Fäkalstämmen eine unterschiedliche Verteilung fand, schrieb er Angehö­ rigen der ersten 25 O-Gruppen die ausschlaggebende Rolle bei der Ent­ stehung der Appendizitis zu und deutete die Wurmfortsatzentzündung ganz allgemein als Coliinfekt. Das häufige Vorkommen von Anaerobiern der Spezies B. jragilis und B. thetaiotaomicron in monoinfiziertem appendizitischem und perityphli- Bacteroides und Appendizitis Tabelle III. Vorkommen der wichtigsten saccharolytischen Bacteroides-Anen in patho­ logischem Material, in Sluhiprobcn und im Inhalt entzündlich veränderter Appendizes Saccharolytische Prozentualer Anteil an Bacteroides- Art pyogenen fäkalen appendik ttlären saccharolytischen saccharolytischen saccharolytischen Bacteroides- Bacteroides- Bacteroides- Stämmen Isolierungcn Isolierungen II. fragilis 78 13 62 B. thetaiotaomicron 18.9 29 19 B. vulgatus 2,8 43 4.3 Sonstige Spezies1 0.3 15 14.7 Anzahl der Isolierungen 282 2 638 2 1374 1 B. distasonis, B. variabilis und andere. 2 Nach anderenorts veröffentlichten Untersuchungen [15-17], tischem Eiter, in Wundheilungsstörungen nach Appendektomie und bei septikämischen Komplikationen [4, 5, 11, 12, I7| zeigt jedoch, dass es sich bei der Colitheorie der Appendizitis nur um eine partielle Lösung des Problems handeln kann. Die Frage, ob die pyogenen saccharolytischen Bacteroides-Anen bereits bei der Entstehung früherer Appendizitissta­ dien ursächlich beteiligt sind, schien mit den modernen Methoden der Feindiagnostik nunmehr ebenfalls lösbar. Durch Untersuchungen unseres Arbeitskreises 115-18] ist der Nach­ weis erbracht worden, dass pyogene Bacteroides-Keime nicht die gleiche Speziesverteilung aufweisen wie fäkale saccharolytische Bacteroides- Stämme: während B. vulgatus die vorherrschende fäkale Spezies ist, kom­ men in pathologischem Material fast ausschliesslich B. fragilis und B. the- taiotaomicron (im Verhältnis 4:1) vor [15, 17], Falls im Inhalt entzünd­ lich veränderter Appendizes eine analoge pathologische Speziesverteilung vorläge, würde dies für die appendizitidogene Bedeutung bestimmter An­ gehöriger der Bacteroides-Gruppe sprechen. Dagegen würde eine in­ testinale bzw. fäkale Artenverteilung die Annahme eines Zusammenhangs zwischen Bacteroides und Appendizitisentstehung weitgehend widerlegen. W er ner/K unSt e k -Santos/S chockf.möhle/ G ündürewa I 16 Im Inhalt der 49 untersuchten akut, chronisch, phlegmonös bzw. gangränös entzündeten Appendizes waren anaerobe gramnegative Stäb­ chen 43mal oberhalb der Nachweisgrenze von I0Vg vorhanden (siehe «Ergebnisse» und Tab. I). Bei der biochemischen Differenzierung von 1473 Isolierungen erwiesen sich 1374 als saccharolytische Bacteroides- Kulturen. Angehörige der Spezies B. fragilis, die aus dem Inhalt von 31 Appendizes isoliert wurden, repräsentierten 62% dieses Kulturenmate­ rials (Tab. III). B. thetaiotaomicron war mit 19% der Isolierungen in gleicher Frequenz wie im pathologischen Material vertreten. Lediglich 4,3% der appendikulären Kulturen gehörten zu B. vulgatus. Insgesamt zeigte daher die ßwcfcro/Yfey-Speziesverteilung im Inhalt entzündlich ver­ änderter Wurmfortsätze eine starke Angleichung an pathologische Ver­ hältnisse (Tab. III). Da die pathogene Aktivität nichtektotoxinbildender Anaerobier unter anderem eine Funktion der Zellzahl ist, erscheint die appendizitidogene Bedeutung von B. fragilis bzw. B. thetaiotaomicron im Einzelfall näher belegt, wenn diese Spezies zahlenmässig vorherrschen. Dies traf für 23 Appendizes zu. Aus der Zusammenstellung in Tabelle II wird deutlich, dass B. fragilis/B. thetaiotaomicron in den phlegmonösen bzw. den gangränösen, zur Perforation führenden Stadien vergleichsweise häufig das zahlenmässige und damit wahrscheinlich auch das pathogenetische Übergewicht erhalten. Zusammenfassung Zur Klärung der Frage, ob Bacteroides fragilis b/.w. die ebenfalls pyogene Spe­ zies ß. thetaiotaomicron am Zustandekommen der Appendizitis ursächlich beteiligt sind, wurden 49 akut, chronisch, phlegmonös oder gangränös entzündete Wurm­ fortsätze auf ihren Gehalt an aeroben und anaeroben Bakterien unter besonderer Berücksichtigung der saccharolytischen Bacleroides-Ancn untersucht. In 31 Appendizes wurde ß. fragilis gefunden, und zwar 18mal als zahlenmässig vorherrschende Keimart. ß. thetaiotaomicron war 27mal nachweisbar und überwog im Inhalt von 4 Appendizes alle übrigen Keime an Zahl. In einer Appendix stellten B. fragilis und ß. thetaiotaomicron gemeinsam die quantitativ dominierende Keim­ gruppe dar. B. vulgatus, die fäkale Leitspezies der Bacteroides-Gruppe, lag ledig­ lich in 12 Appendizes vor. Die Speziesverteilung innerhalb der insgesamt 1374 sac- charolytischcn Bacteroides-Isolierungen zeigte mit dem hohen ß. fragilis-Anteil (62%) und der niedrigen ß. vulgatus-Quote (4,3%) ebenfalls eine starke Anglei­ chung an die Verhältnisse im pathologischen Material. Offenbar gewinnen ß. fra­ gilis/B. thetaiotaomicron im phlegmonösen Appendizitisstadium vergleichsweise häufig das zahlenmässige und möglicherweise auch pathogenetische Übergewicht. Bacteroides und Appendizitis 117 Dank Wir danken Herrn Prof. Dr. med. W. WESSEL, Chefarzt des Pathologischen In­ stituts der Städtischen Krankenanstalten Siegburg, und Herrn Prof. Dr. med. J. R uckes, Chefarzt der Abteilung für Pathologie der Krankenanstalten Düren, für die Überlassung der histologischen Befunde. Die Herren Dr. med. M. E delmann und R. W o l ff waren dankenswerterweise bei der Beschaffung des Operations- materials behilflich. Der med.-techn. Assistentin Frau C. Löhner danken wir für ihre Mitwirkung bei den bakteriologischen Untersuchungen. Literatur 1 Aschoff, L.: Die Wurmfortsatzentzündung. Eine pathologisch-histologische und pathogenetische Studie (Fischer. Jena 1908). 2 A schoff. L.: Der appendicitische Anfall seine Ätiologie und Pathogenese (Springer, Berlin 1930). 3 Feriz, H .: Appendizitis und Streptokokken. Dt. med. Wschr. 54: 1970-1971 (1928). 4 G ündürkwa, M.: Das quantitative Vorkommen der strikt anaeroben Spezies Bac- teroides fragUis und ß. tlietaiotaomicron in entzündlich veränderten Appendices. Ein Beitrag zur Frage der Appendizitis-Ätiologie; Inauguraldissertation Bonn (1974). 5 Haghou, M. E.: Darmnahe Eiterungsprozesse durch Bacteroides fragitis; Inaugural­ dissertation Bonn (1973). 6 H eyde, M.: Bakteriologische und experimentelle Untersuchungen zur Ätiologie der Wurmfortsatzentzündung (mit besonderer Berücksichtigung der anaeroben Bakterien). Beitr. klin. Chir. 76: 1-36 (1911). 7 H offmann, K. und G ierhake, F. W.: Postoperative Wundinfektionen durch Anacto- bier. Dt. med. Wschr. 93: 1888 1890 (1968). 8 K auffmann, F.: Die Coli-Theorie der Appendicitis. Schweiz. Z. Path. Bakt. / / : 533-569 (1948). 9 Löhr, W. und R assfeld, L.: Die Bakteriologie der Wurmfortsatzentzündung und der appendikulären Peritonitis (Thiemc, Leipzig 1931). 10 Mörl, F. K. und Stelzner, F.: Appendizitis; in D emlino Klinische Gastroenterolo­ gie, vol. I, pp. 379-385 (Thieme, Stuttgart 1973). 11 N ow a k. W.; M üller, H. und H errmann, B.: Postoperative Komplikationen nach Infektion mit Bacteroides fragUis. Dt. GcsundWes. 27: 682-685 (1972). 12 Schockemöhle, C. : Zum quantitativen Vorkommen saccharolylischer Bacteroides- Arten (ß. fragUis, B. tlietaiotaomicron u. a.) in entzündlich veränderten Appendices. Ein Beitrag zur Problematik der Appendizitis-Ätiologie; Inauguraldissertation Bonn (1975). 13 Veillon, A. et Z uber, A.: Recherches sur quelques microbes strictement anaérobies et leur rôle en pathologie. Archs Méd. exp. Anat. path. U): 517-545 (1898). 14 W einberg, M .; Prévôt, A. R .; D avesne, J. et R enard, C .: Recherches sur la bactério­ logie et la sérothérapie des appendicites aiguës. Annls Inst. Pasteur, Paris 42: 1167 -1241 (1928). W krni-r/K unStf.k-San 1 os/Schockemöhle/ G ündürkvva 15 W erner, H.: Experimentelle Infektionen durch Bakteioidazcen; in Handbuch der experimentellen Pharmakologie, vol. 16/11 B. pp. 185-229 (Springer, Berlin 1973). 16 W erner, H.: Differentiation and medical importance of saccharolytic intestinal Bacteroides. Arzneimittel-Forsch. 24: 340-343 (1974). 17 W erner, H.: Anaerobic infections in Europe; in Anaerobes in clinical medicine (Igakushoin, Tokyo, im Druck). 18 W erner. H. und Pulverer, G.: Häufigkeit und medizinische Bedeutung der eiter- erregenden Bacteroides- und Sphaerophoriis-Arten. Dt. med. Wschr. 96: 1325-1329 (1971). 19 W erner, H.; R intelen, G. und K unStek-S antos. H.: Eine neue buttersäurebildende Bacteroides-Art: B. splanchnicus n. sp. Zentbl. Bakt. ParasitKde. I. Abt. Orig. A 23i: 133-144 (1975). Prof. D r. H. W erner, Institut für Medizinische Mikrobiologie und Immunologie der Universität Bonn, Venusberg, D-53 Bonn I (BRD) http://www.deepdyve.com/assets/images/DeepDyve-Logo-lg.png Pathobiology Karger

Bacteroides und Appendizitis

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Publisher
Karger
Copyright
© 1975 S. Karger AG, Basel
ISSN
1015-2008
eISSN
1423-0291
DOI
10.1159/000162729
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Abstract

Path. Microbiol. 42: 110 118 (1975) H. W erner, H. Kunstek-Santos, C. Schockemöhle und M. G ündürewa Institut für Medizinische Mikrobiologie und Immunologie der Universität Bonn. Bonn Bactcroidcs and Appendicitis Key Words. Appendicitis • Bacteroides fragilis ■ Bacteroides thetaiotaomicron ■ Bacteroides vulgatus Abstract. Bacteroides fragilis is frequently recovered from cases of appendicitis with perforation and from infections developing secondary to appendicitis. In order to assess the part played by B. fragilis in the aetiology of appendicitis, quantitative aerobic and anaerobic culture studies of the contents of 49 inflammated appendices were performed. Anaerobic gram-negative non-sporing rods were cultivated from 43 appendices in the range KkMOn/g. A total of 1,473 isolates was differentiated by biochemical methods, and 1,374 cultures were found to belong to the saccharolytic species of the genus Bacteroides (B. fragilis, B. thetaiotaomicron, B. vulgatus, B. distasonis etc.). B. fragilis was detected in 31 appendices; the species predominated in 18 samples. B. thetaiotaomicron, recovered from 27 samples, was prevalent in 4 appendices. In one sample. B. fragilis and B. thetaiotaomicron outnumbered the other appendicular bacteria. B. vulgatus was cultivated from 12 appendices, but did not once constitute the prevalent group. It has been previously shown that B. vulgatus (43% of intestinal isolates) and B. thetaiotaomicron predominate in the normal large bowel flora. On the other hand, approximately 80% of pyogenic Bacteroides strains belong to B. fragilis, B. theta­ iotaomicron accounting for 19% and B. vulgatus being virtually absent. From these striking differences in species distribution the conclusion was drawn that B. fragilis possesses the highest virulence for man. Species distribution within the 1,374 appendicular isolates of saccharolytic Bacteroides (percentages of 62, 19 and 4.3 for B. fragilis, B. thetaiotaomicron, and B. vulgatus, respectively) was very similar to that encountered in clinical specimens. From the results obtained it becomes evident that pyogenic Bacteroides, in particular B. fragilis, plays an important role in nearly 50% of cases of appendicitis. Received: March 12. 1975; accepted: March 18, 1975. W urner/K u nStek-Santos/S chocicemöhle/G ündürewa I I I Einleitung Seit dem ersten Bericht von V eillon und Zuber 113 ] aus dem Jahre 1898 wurden immer wieder anaerobe gramnegative Stäbchen der Bac- teroides-Gruppe, insbesondere B. fragilis, in appendizitischem Eiter, in Bauchdeckenabszessen nach Appendektomie und bei septikämischen Komplikationen der Wurmfortsatzentzündung nachgewiesen [5, 7, 11, 17, 18; weitere Literatur siehe 4. 12]. Allein in unserem Institut wurde B. fragilis von September 1970 bis Juli 1974 bei Wundheilungsstörungen und Abszessbildungen nach Appendektomie 18mal, und zwar überwie­ gend in Reinkultur, isoliert [5, 17]. Diese Befunde legen die Vermutung nahe, dass B. fragilis bzw. die be­ kanntlich ebenfalls pyogene Spezies B. thetaiotaomicron bereits bei der Genese der Appendizitis ursächlich beteiligt sind. Zur Lösung dieser E'rage wurden vergleichende bakteriologische und pathologisch-anatomi­ sche Untersuchungen an 49 operativ entfernten, akut bzw. chronisch ent­ zündeten Wurmfortsätzen eingeleitet. Über die Ergebnisse wird nachfol­ gend berichtet. Material und Methoden Appendizes Von den 49 appendektomierten Patienten waren 18 weiblichen und 31 männ­ lichen Geschlechts. Das Alter der Patienten betrug zwischen 3 und 70 Jahren. Die Appendizes wurden unmittelbar nach der Operation in zwei Stücke geteilt. Der für die patho-histologische Untersuchung vorgesehene Teil wurde in 3% For­ malin gegeben. Das zweite Stück - meist handelte es sich um das distale Ende - wurde bis zur bakteriologischen Untersuchung in der Tiefkühltruhe bei -20 C aufbewahrt. Bakteriologische Untersuchung Die bakteriologische Analyse bestand in der quantitativen aeroben und an­ aeroben Züchtung der im Inhalt der Appendizes vorhandenen Bakterienarten, in der Isolierung der anaeroben gramnegaliven sporenlosen Stäbchen und der bio­ chemischen Differenzierung der saccharolytischen Bacteroides-Arten. Die Appendixstücke wurden unter sterilen Kautelen geöffnet und aus dem Lu­ men jeweils 10 Ösen Untersuchungsmaterial (rund 100 mg) entnommen. Der meist eitrig-blutige, gelegentlich jedoch fäkulente Appendixinhalt wurde mit 0,03% Cy- steinchlorhydrat enthaltender Kochsalzlösung im Verhältnis 1:100 verdünnt und mit Glasperlen homogenisiert. Anschliessend wurden dezimale Verdünnungen bis 10-» hergestellt. Mit den Verdünnungen 10 - bis 10 » wurden jeweils 4 Nährböden be­ impft. Eine Endo- und eine Blutagarplatte wurden 1-2 Tage aerob bei 37 C be­ W hrnhr/K un§t i:k-Santos/S chocki:.m6hi.e/ G ündür!-wa I 12 brütet. Eine Hefeextrakt-Cystein-Blutagarplatte und eine weitere Blutagarplatte wurden in Brewer-Anacrobiertöpfen 6-8 Tage bei 37 C bebrütet. Danaeh wurden in den einzelnen Verdünnungsstufen die makroskopisch voneinander unterscheid­ baren aerob bzw. anaerob gewachsenen Kolonien ausgezählt und in der üblichen Weise Keimzahlen pro Gramm Appendixinhalt ermittelt. Von den anaerob angewachsenen Primärkulturen aus den Verdünnungsstufen IO'2 bis 10 9 des Appendixinhaltes wurden möglichst bis zu 100 Bacteroides- verdächtige Kolonien abgeimpft. Dabei wurden pro Kolonie je eine aerobe und an­ aerobe Subkultur auf Schafblutagar bzw. Hefextrakt-Cystein-Blutagar angelegt. Von den ausschliesslich anaerob angewachsenen Subkulturen wurden erneut aerobe und anaerobe Abimpfungen angelegt; ausserdem wurde erstmalig ein Gram­ präparat angefertigt. Nach vergleichender Ablesung der aeroben und anaeroben Kulturen sowie mikroskopischer Prüfung der Grampräparate Hessen sich diejenigen Subkulturen bestimmen, die zu den anaeroben gramnegativen sporenlosen Stäbchen gehörten. Rosenowbouillonkulturen dieser Isolierungen wurden zunächst auf Röhr­ chen mit glukosehaltigcm Pepton-Hcfecxtrakt-Medium verimpft. Lediglich die sac- charolytischen Isolierungen wurden weiter differenziert, wobei insbesondere ihre Zugehörigkeit zu B. fragilis, B. thetaiotaomicron oder B. vulganis geprüft wurde [4. 12. 16], Zur Identifizierung der butyratpositiven Spezies B. splanclinicus 119] und Sphaeroptwrus necrophorus wurden in der üblichen Weise [ 15) gaschromato­ graphische Stoffwechseluntersuchungen durchgeführt. Die grampositiven Anaerobier wurden nicht weiter differenziert. Unter den aeroben gramnegativen Stäbchenbakterien wurden nur zahlenmässig vorherrschende laktosenegative Keime näher untersucht. Ergebnisse Histologisch wurden 14 Appendizes als akut, 9 als chronisch und 19 als phlegmonös entzündet eingestuft. Bei 7 gangränös veränderten Wurm­ fortsätzen war Perforation eingetreten. Fibrinös-eitrige bzw. phlegmonös­ eitrige Periappendizitis wurde bei insgesamt 16 Appendizes festgestellt. In quantitativer aerober und anaerober Kultur wurden im Inhalt der Wurmfortsätze zwischen lü:! und 10” Bakterien/g gezüchtet. In der Regel wurden nach anaerober Bebrütung die höheren Keimzahlen beobachtet. Fast ausnahmslos lagen mehrere Keimarten bzw. -gruppen vor. Lediglich in einer Appendix ( 6 , 30 Jahre) war B. fragilis in Reinkultur nachweisbar. Anaerobe gramnegative sporenlose Stäbchen wurden aus dem Inhalt von 43 Appendizes in Keimzahlen von 103— 1 ()B /g isoliert. Dabei wurden insgesamt 1473 reingezüchtete Abimpfungen kulturell-biochemisch ge­ prüft (Tab. I). In 31 Appendizes wurde B. fragilis allein oder in Assoziation mit an­ deren Bacteroides-Arten, in 27 Wurmfortsätzen B. thetaiotaomicron und Bacteroidcs und Appendizitis Tabelle I. lsolierungund Differenzierung anacrober gramnegativer Stäbchen aus dem Inhalt von 43 entzündlich veränderten Appendizes Keimgruppe bzw. Spezies Anzahl der Anzahl der Isolierungen Appendizes Anaerobe gramnegative Stäbchen 43 davon Bacteroides fragilis 852 31 B. thetaiotaomicron 262 58 12 B. vulgatus Sonstige saceharolytische Bacteroides-Anen 202 19 Asaccharolytische anaerobe gramnegative Stäbchen 91 17 Sphaerophorus necrophorus 8 Tabelle II. Zahlenmässiges Vorherrschen der pyogenen Bacteroides-Spezies in Abhängigkeit vom Appendizitisstadium Entzündungsstadium Anzahl der Appendizes mit Vorherrschen von II. fragilis1B. thetaiotaomicron anderen Keimen 1 akut 3 II 2 phlegmonös 11 8 3 gangränös-perforierend 4 4 chronisch 5 in 12 Appendizes B. vulgatus gefunden. Sonstige saceharolytische Bac­ teroides- Arten waren im Inhalt von 19 Wurmfortsätzen vorhanden. Die butyratpositive Spezies B. splanchnicus wurde in 7 Appendizes nachge­ wiesen. Mit kulturellen Keimzahlen von lOMOVg stellte B. fragilis im Inhalt von 18 Appendizes die zahlenmässig vorherrschende Spezies dar. Vier­ mal überwog B. thetaiotaomicron, nachweisbar in Mengen von 104- 10s/g, alle übrigen Keime. In einer weiteren Appendix hielten sich B. fragilis und B. thetaiotaomicron mit Keimzahlen von jeweils 2 x lOVg zahlenmässig die Waage. Die pyogenen saccharolytischen Bacteroides- Arten dominierten demnach in insgesamt 23 Appendizes (Tab. II). W er ni-.r/K un§tek-Santos/S chocki;möhle/ G ündüri;wa Mindestens 8 der verbleibenden 26 Appendizes enthielten ebenfalls Anaerobier als vorherrschende Keimgruppe (Imal B. splanchnicus und 7mal nicht näher identifizierte grampositive Spezies). In 15 Wurmfort­ sätzen überwogen laktosepositive Enterobakteriazeen, und in zwei wei­ teren Fällen wurden diese Keime in ungefähr gleicher Menge wie Sphaerophonis necrophorus bzw. anaerobe grampositive Kokken gefun­ den. Die akut-eitrig entzündete Appendix eines 16jährigen Patienten ent­ hielt überwiegend laktosenegative gramnegative Stäbchen der Spezies Yersinia enterocolilica. Diskussion Fast einhellig wird in neuerer Zeit eine intrakanalikulär-enterogene Entstehung der Appendizitis angenommen |1, 2, l()J. Die hämatogen­ metastatische Infektionstheorie hat dagegen kaum noch Anhänger [4. 12]. Die Ätiologie dieser «häufigsten das Leben des Menschen bedrohen­ den Baucherkrankung» [10] ist jedoch immernoch unbekannt. An dem Problem, die appendizitidogenen Keime aus der artenreichen intestinalen Mikrobiozönose herauszufinden, sind zahlreiche ältere Unter­ suchungen methodologisch gescheitert: Bei Züchtungsversuchen wurden keine quantitativen Techniken angewendet; Verdünnungen des Ausgangs- materials [14] dienten lediglich der Verbesserung der Isolierung. Die Identität der histologisch in Appendizitisherden dargestcllten bzw. der in Kulturen von Appendixinhall isolierten Bakterien blieb stets zweifelhaft [2, 3, 9]. Die verschiedenen, letztlich sehr widersprüchlichen Lösungs­ versuche; Appendizitis gleich «polymikrobielle Infektion» [6, 14|, «endogene Infektion mit ortsansässiger Flora» [9], Streptokokkeninfekt [3], Enterokokkeninfekt [2] usw., ermangelten daher schlüssiger expe­ rimenteller Beweise. Einen neuen Ausgangspunkt für die Erforschung der Appendizitis­ ätiologie schuf Kauffmann ]8] in den vierziger Jahren durch die serologi­ sche Einteilung der Escherichia-coli-Gruppe. Da er bei Appendizitis- und Fäkalstämmen eine unterschiedliche Verteilung fand, schrieb er Angehö­ rigen der ersten 25 O-Gruppen die ausschlaggebende Rolle bei der Ent­ stehung der Appendizitis zu und deutete die Wurmfortsatzentzündung ganz allgemein als Coliinfekt. Das häufige Vorkommen von Anaerobiern der Spezies B. jragilis und B. thetaiotaomicron in monoinfiziertem appendizitischem und perityphli- Bacteroides und Appendizitis Tabelle III. Vorkommen der wichtigsten saccharolytischen Bacteroides-Anen in patho­ logischem Material, in Sluhiprobcn und im Inhalt entzündlich veränderter Appendizes Saccharolytische Prozentualer Anteil an Bacteroides- Art pyogenen fäkalen appendik ttlären saccharolytischen saccharolytischen saccharolytischen Bacteroides- Bacteroides- Bacteroides- Stämmen Isolierungcn Isolierungen II. fragilis 78 13 62 B. thetaiotaomicron 18.9 29 19 B. vulgatus 2,8 43 4.3 Sonstige Spezies1 0.3 15 14.7 Anzahl der Isolierungen 282 2 638 2 1374 1 B. distasonis, B. variabilis und andere. 2 Nach anderenorts veröffentlichten Untersuchungen [15-17], tischem Eiter, in Wundheilungsstörungen nach Appendektomie und bei septikämischen Komplikationen [4, 5, 11, 12, I7| zeigt jedoch, dass es sich bei der Colitheorie der Appendizitis nur um eine partielle Lösung des Problems handeln kann. Die Frage, ob die pyogenen saccharolytischen Bacteroides-Anen bereits bei der Entstehung früherer Appendizitissta­ dien ursächlich beteiligt sind, schien mit den modernen Methoden der Feindiagnostik nunmehr ebenfalls lösbar. Durch Untersuchungen unseres Arbeitskreises 115-18] ist der Nach­ weis erbracht worden, dass pyogene Bacteroides-Keime nicht die gleiche Speziesverteilung aufweisen wie fäkale saccharolytische Bacteroides- Stämme: während B. vulgatus die vorherrschende fäkale Spezies ist, kom­ men in pathologischem Material fast ausschliesslich B. fragilis und B. the- taiotaomicron (im Verhältnis 4:1) vor [15, 17], Falls im Inhalt entzünd­ lich veränderter Appendizes eine analoge pathologische Speziesverteilung vorläge, würde dies für die appendizitidogene Bedeutung bestimmter An­ gehöriger der Bacteroides-Gruppe sprechen. Dagegen würde eine in­ testinale bzw. fäkale Artenverteilung die Annahme eines Zusammenhangs zwischen Bacteroides und Appendizitisentstehung weitgehend widerlegen. W er ner/K unSt e k -Santos/S chockf.möhle/ G ündürewa I 16 Im Inhalt der 49 untersuchten akut, chronisch, phlegmonös bzw. gangränös entzündeten Appendizes waren anaerobe gramnegative Stäb­ chen 43mal oberhalb der Nachweisgrenze von I0Vg vorhanden (siehe «Ergebnisse» und Tab. I). Bei der biochemischen Differenzierung von 1473 Isolierungen erwiesen sich 1374 als saccharolytische Bacteroides- Kulturen. Angehörige der Spezies B. fragilis, die aus dem Inhalt von 31 Appendizes isoliert wurden, repräsentierten 62% dieses Kulturenmate­ rials (Tab. III). B. thetaiotaomicron war mit 19% der Isolierungen in gleicher Frequenz wie im pathologischen Material vertreten. Lediglich 4,3% der appendikulären Kulturen gehörten zu B. vulgatus. Insgesamt zeigte daher die ßwcfcro/Yfey-Speziesverteilung im Inhalt entzündlich ver­ änderter Wurmfortsätze eine starke Angleichung an pathologische Ver­ hältnisse (Tab. III). Da die pathogene Aktivität nichtektotoxinbildender Anaerobier unter anderem eine Funktion der Zellzahl ist, erscheint die appendizitidogene Bedeutung von B. fragilis bzw. B. thetaiotaomicron im Einzelfall näher belegt, wenn diese Spezies zahlenmässig vorherrschen. Dies traf für 23 Appendizes zu. Aus der Zusammenstellung in Tabelle II wird deutlich, dass B. fragilis/B. thetaiotaomicron in den phlegmonösen bzw. den gangränösen, zur Perforation führenden Stadien vergleichsweise häufig das zahlenmässige und damit wahrscheinlich auch das pathogenetische Übergewicht erhalten. Zusammenfassung Zur Klärung der Frage, ob Bacteroides fragilis b/.w. die ebenfalls pyogene Spe­ zies ß. thetaiotaomicron am Zustandekommen der Appendizitis ursächlich beteiligt sind, wurden 49 akut, chronisch, phlegmonös oder gangränös entzündete Wurm­ fortsätze auf ihren Gehalt an aeroben und anaeroben Bakterien unter besonderer Berücksichtigung der saccharolytischen Bacleroides-Ancn untersucht. In 31 Appendizes wurde ß. fragilis gefunden, und zwar 18mal als zahlenmässig vorherrschende Keimart. ß. thetaiotaomicron war 27mal nachweisbar und überwog im Inhalt von 4 Appendizes alle übrigen Keime an Zahl. In einer Appendix stellten B. fragilis und ß. thetaiotaomicron gemeinsam die quantitativ dominierende Keim­ gruppe dar. B. vulgatus, die fäkale Leitspezies der Bacteroides-Gruppe, lag ledig­ lich in 12 Appendizes vor. Die Speziesverteilung innerhalb der insgesamt 1374 sac- charolytischcn Bacteroides-Isolierungen zeigte mit dem hohen ß. fragilis-Anteil (62%) und der niedrigen ß. vulgatus-Quote (4,3%) ebenfalls eine starke Anglei­ chung an die Verhältnisse im pathologischen Material. Offenbar gewinnen ß. fra­ gilis/B. thetaiotaomicron im phlegmonösen Appendizitisstadium vergleichsweise häufig das zahlenmässige und möglicherweise auch pathogenetische Übergewicht. Bacteroides und Appendizitis 117 Dank Wir danken Herrn Prof. Dr. med. W. WESSEL, Chefarzt des Pathologischen In­ stituts der Städtischen Krankenanstalten Siegburg, und Herrn Prof. Dr. med. J. R uckes, Chefarzt der Abteilung für Pathologie der Krankenanstalten Düren, für die Überlassung der histologischen Befunde. Die Herren Dr. med. M. E delmann und R. W o l ff waren dankenswerterweise bei der Beschaffung des Operations- materials behilflich. Der med.-techn. Assistentin Frau C. Löhner danken wir für ihre Mitwirkung bei den bakteriologischen Untersuchungen. Literatur 1 Aschoff, L.: Die Wurmfortsatzentzündung. Eine pathologisch-histologische und pathogenetische Studie (Fischer. Jena 1908). 2 A schoff. L.: Der appendicitische Anfall seine Ätiologie und Pathogenese (Springer, Berlin 1930). 3 Feriz, H .: Appendizitis und Streptokokken. Dt. med. Wschr. 54: 1970-1971 (1928). 4 G ündürkwa, M.: Das quantitative Vorkommen der strikt anaeroben Spezies Bac- teroides fragUis und ß. tlietaiotaomicron in entzündlich veränderten Appendices. Ein Beitrag zur Frage der Appendizitis-Ätiologie; Inauguraldissertation Bonn (1974). 5 Haghou, M. E.: Darmnahe Eiterungsprozesse durch Bacteroides fragitis; Inaugural­ dissertation Bonn (1973). 6 H eyde, M.: Bakteriologische und experimentelle Untersuchungen zur Ätiologie der Wurmfortsatzentzündung (mit besonderer Berücksichtigung der anaeroben Bakterien). Beitr. klin. Chir. 76: 1-36 (1911). 7 H offmann, K. und G ierhake, F. 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Journal

Pathobiology – Karger

Published: Jan 1, 1975

Keywords: Appendicitis; Bacteroides fragilis; Bacteroides thetaiotaomicron; Bacteroides vulgatus

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