Lyme-Borreliose-Tests verstehen: Ein vollständiger Patientenleitfaden zur Diagnose

Inhaltsverzeichnis

• Wichtige Punkte
• Warum die Erforschung der Lyme-Borreliose wichtig ist
• Der Erreger hinter der Lyme-Borreliose
• Im Inneren des Genoms: Ungewöhnliche Merkmale
• Die vielen Arten der Lyme-Bakterien
• Wie das Bakterium seinen Mantel wechselt
• Das gesamte Spektrum der Lyme-Borreliose
• Labordiagnostik: Der große Überblick
• Das Züchten der Bakterien: Kulturtechniken
• Welche Patientenproben können kultiviert werden?
• Einschränkungen dieser Forschung
• Was bedeutet dies für Patienten?
• Häufig gestellte Fragen
• Quelleninformationen

Wichtige Punkte

• Die Lyme-Borreliose wird durch Borrelia burgdorferi verursacht, ein Schraubenbakterium, das von Ixodes-Zecken übertragen wird; etwa 95 % der Fälle in den USA ereignen sich in 12 Bundesstaaten.
• Das Anzüchten des Bakteriums ist der stärkste Beweis für eine aktive Infektion, dauert jedoch bis zu 12 Wochen und erfordert spezielle Nährmedien sowie geschulte Mikroskopiker.
• Erythema migrans, der sich ausdehnende Hautausschlag mit mindestens 5 cm Durchmesser, tritt bei mindestens 80 % der Patienten mit objektiven Hinweisen auf und kann klinisch diagnostiziert werden.
• Bis zu 10 % der Patienten mit Lyme-Arthritis können trotz Antibiotikatherapie über Monate oder Jahre hinweg eine Gelenkentzündung aufweisen, was bei bestimmten HLA-DRB-Varianten häufiger vorkommt.
• Verschiedene Borrelia-Arten verursachen in Nordamerika, Europa und Asien Erkrankungen, was zu regionalen Unterschieden bei späten Manifestationen wie Arthritis oder Acrodermatitis chronica atrophicans führt.

Warum die Erforschung der Lyme-Borreliose wichtig ist

Lyme-Borreliose (LB) — der medizinische Begriff für Lyme-Borreliose — wird durch Zecken des Ixodes ricinus-Komplexes übertragen. Dies sind dieselben hartpanzrigen Zecken, die manchmal als Hirsezecken bezeichnet werden und im Waldgebiet Menschen befallen. Die Erkrankung wurde in den späten 1970er-Jahren in den Vereinigten Staaten erstmals als eigenständiges Krankheitsbild beschrieben.

Seit Beginn der öffentlichen Überwachung im Jahr 1982 wurden den US-Centers for Disease Control and Prevention (CDC) mehr als 200.000 Fälle gemeldet. Zwischen 1998 und 2001 wurden jährlich etwa 17.000 Fälle gemeldet. Im Jahr 2002 stieg diese Zahl auf 23.763 Fälle, was einer nationalen Inzidenz von 8,2 Fällen pro 100.000 Einwohnern entspricht.

Die Fälle sind geografisch stark konzentriert. Etwa 95 % aller Fälle treten in nur 12 Bundesstaaten auf: Connecticut, Delaware, Maine, Maryland, Massachusetts, Minnesota, New Hampshire, New Jersey, New York, Pennsylvania, Rhode Island und Wisconsin. Dieser Schwerpunkt liegt im nordöstlichen, mittleren atlantischen und nördlich-zentralen Teil des Landes.

Lyme-Borreliose ist nicht nur ein Problem Nordamerikas. Sie ist in vielen europäischen Ländern weit verbreitet und kommt auch im fernöstlichen Russland und in Teilen Asiens vor. Da die Erkrankung so häufig und geografisch so weit verbreitet ist, ist die Nachfrage nach zuverlässigen Labortests enorm. Allein in den Vereinigten Staaten werden jährlich schätzbar mehr als 2,7 Millionen Serumproben auf Antikörper gegen B. burgdorferi getestet.

Um dieser Nachfrage gerecht zu werden, haben Labore viele verschiedene Tests eingeführt. Einige erkennen das Bakterium direkt. Andere suchen nach den Antikörpern des Immunsystems unter Verwendung von Ganzzell-Lysaten (zerkleinertes bakteriellen Material), rekombinanten Antigenen (im Labor hergestellte Proteine) oder Peptid-Antigenen (kurze Proteinfragmente). Diese Tests sind Enzym-Immunoassays (EIA, ein Test, der eine Farbänderung zur Erkennung einer Reaktion nutzt). Dieser Überblick bewertet, wie diese Tests entwickelt wurden und wie gut sie funktionieren.

Das Bakterium hinter der Lyme-Borreliose

Der Erreger, Borrelia burgdorferi, ist ein Spirochät — ein schraubenförmig (korkenzieherartig) geformtes Bakterium mit mehreren Endoflagellen (inneren peitschenartigen Schwänzen, die ihm das Schwimmen ermöglichen). Die Zellen sind mit 3 bis 10 lockeren Windungen konfiguriert und messen 10 bis 30 Mikrometer (µm) in der Länge und 0,2 bis 0,5 µm in der Breite.

Der Erreger wurde erstmals 1982 aus dem Vektorzecken Ixodes dammini, das jetzt als Ixodes scapularis umbenannt wurde, isoliert. Anschließend konnte er aus Hautbiopsien, Liquor cerebrospinalis (Liquor, die Flüssigkeit, die das Gehirn und das Rückenmark umgibt) und Blutproben gezüchtet werden. Diese Proben stammten von Patienten sowohl in den Vereinigten Staaten als auch in Europa.

Kultivierte B. burgdorferi-Organismen sind beweglich und schwimmen, wenn sie auf frisch präparierten Objektträgern platziert werden. Lebende Organismen können mit Dunkelfeld- oder Phasenkontrastmikroskopie sichtbar gemacht werden — Techniken, die dünne, transparente Objekte ohne Färbung erkennbar machen. Sie können auch unter einem Standard-Lichtmikroskop nach Färbung mit Silbersulfat-Färbungen oder mit fluoreszenzmikroskopischen Methoden erkannt werden.

Die Struktur des Bakteriums weist mehrere Schichten auf. Seine Ultrastruktur (feine innere Anatomie) umfasst:

• Eine äußere Schleimschicht (die S-Schicht genannt wird)
• Eine dreischichtige äußere Membran, die den periplasmatischen Raum (den Spalt zwischen der inneren und äußeren Membran) umgibt
• 7 bis 11 periplasmatische Flagellen innerhalb dieses Raums
• Ein innerstes Kompartiment, das als protoplasmatischer Zylinder bezeichnet wird

Im Inneren des Genoms: Ungewöhnliche Merkmale

B. burgdorferi war der erste Spirochät, dessen vollständiges Genom (sein gesamter Satz genetischer Anweisungen) sequenziert wurde. Das Genom des Referenzstamms B. burgdorferi sensu stricto B31 umfasst insgesamt 1.521.419 Basenpaare (bp) — die einzelnen „Buchstaben“ des genetischen Codes.

Dies teilt sich in ein lineares Chromosom von 910.725 bp mit einem G+C-Gehalt (ein Maß für die chemische Zusammensetzung der DNA) von 28,6 % sowie in 21 Plasmide — 9 zirkuläre und 12 lineare — mit einer kombinierten Größe von 610.694 bp. Plasmide sind kleine, separate DNA-Schleifen oder -Stränge, die außerhalb des Hauptchromosoms liegen.

Bei einem Vergleich dieses Genoms mit dem eines verwandten europäischen Stammes, Borrelia garinii PBi, stellten Forscher fest, dass der Großteil des Chromosoms konserviert ist: 92,7 % Identität in der DNA- und Aminosäuresequenz. Das Chromosom zusammen mit zwei linearen Plasmiden (lp54 und cp26), die etwa 860 Gene tragen, scheint das grundlegende genetische Inventar aller Lyme-Borrelia-Arten zu bilden. Nicht jeder Stamm von B. burgdorferi verfügt über den vollständigen Satz an Plasmiden, sodass die Gesamtgröße des Genoms zwischen Isolatvariiert.

Die Genomanalyse enthüllte mehrere Merkmale, die unter Bakterien ungewöhnlich sind:

• Ein lineares Chromosom und mehrere lineare sowie zirkuläre Plasmide
• Eine einzigartige Organisation der ribosomalen RNA-Gene: ein einzelnes 16S-rRNA-Gen (rrs) mit tandemartig wiederholten 23S- (rrl) und 5S- (rrf) rRNA-Genen
• Mehr als 150 Lipoprotein-kodierende Gene, die 4,9 % der chromosomalen Gene und 14,5 % der Plasmid-Gene ausmachen — deutlich höher als in jedem anderen zu diesem Zeitpunkt sequenzierten bakteriellen Genom
• Ein erheblicher Anteil an Plasmid-DNA, der sich in einem Zustand des evolutionären Verfalls zu befinden scheint
• Hinweise auf zahlreiche, möglicherweise recente DNA-Umstrukturierungen unter den Plasmid-Genen
• Ein Fehlen erkennbarer Gene für die Herstellung von Aminosäuren, Fettsäuren, Enzym-Cofaktoren und Nukleotiden

Das Bakterium besitzt zudem keine Gene für Enzyme des Citratzyklus (Teil der energieproduzierenden Maschinerie der Zelle) und für an der Elektronentransportkette beteiligte Verbindungen. Zusammen genommen deuten diese fehlenden Gene darauf hin, dass B. burgdorferi parasitisch veranlagt ist — es ist auf seinen Wirt für viele grundlegende Bausteine angewiesen, anstatt sie selbst herzustellen.

Die vielen Arten der Lyme-Bakterien

Elf Borrelia-Arten innerhalb des B. burgdorferi sensu-lato-Komplexes (die breitere Gruppe verwandter Lyme-Bakterien) wurden weltweit beschrieben. Sie sind nicht gleichmäßig verteilt.

• Nordamerika: drei Arten — B. burgdorferi sensu stricto, Borrelia andersonii und Borrelia bissettii
• Europa: fünf Arten — B. burgdorferi sensu stricto, B. garinii, Borrelia afzelii, Borrelia valaisiana und Borrelia lusitaniae
• Asien (China, Japan, Korea): sieben Arten — B. garinii, B. afzelii, B. valaisiana, Borrelia japonica, Borrelia tanukii, Borrelia turdi und Borrelia sinica

Nicht alle dieser Arten machen Menschen krank. In Europa sind mindestens drei als pathogen (krankheitsverursachend) für den Menschen bekannt: B. burgdorferi sensu stricto, B. garinii und B. afzelii. In den Vereinigten Staaten ist B. burgdorferi sensu stricto die einzige Art, von der bekannt ist, dass sie menschliche Infektionen verursacht.

Innerhalb von B. burgdorferi sensu stricto haben Forscher mehrere Subtypen identifiziert. Studien haben spezifische Subtypen mit der hämatogenen Dissemination (Ausbreitung der Bakterien durch den Blutstrom) und dem Eindringen in Gewebe bei Patienten sowie bei experimentell infizierten Tieren in Verbindung gebracht.

In Asien wurden nur B. garinii und B. afzelii eindeutig als menschliche Erreger bestätigt. Studien an Patienten und Labortieren deuten darauf hin, dass auch B. bissettii, B. valaisiana und B. lusitaniae in der Lage sein könnten, Krankheiten zu verursachen, doch ihre Fähigkeit, den Menschen zu infizieren, ist nicht gut belegt.

Genetische Vergleiche zeigen, dass diese Arten eng verwandt sind, mit hochkonservierten Genordnungen auf dem Chromosom und ähnlichen Plasmidprofilen. Neuere Studien haben jedoch eine bedeutende genetische Heterogenität (Variation) zwischen Isolaten sowohl in den Vereinigten Staaten als auch in Europa dokumentiert. Eine große Anzahl von B. burgdorferi sensu-lato-Gensequenzen ist nun in GenBank, der öffentlichen Datenbank des National Center for Biotechnology Information, verfügbar, darunter fla, vlsE, bmpA und dbpA sowie Gene für 16S-rRNA und die äußeren Oberflächenproteine A und C.

Wie das Bakterium seinen Mantel wechselt

B. burgdorferi sensu lato exprimieren je nach Aufenthaltsort unterschiedliche Oberflächenproteine – eine Überlebensstrategie zur Anpassung an verschiedene Umgebungen in Zecken und Säugetieren. Dies ist für die Diagnose von enormer Bedeutung.

Wenn sich das Spirochät im Mitteldarm ungesättigter Zecken aufhält, zeigt es OspA, aber nicht OspC. Während der Blutmahlzeit einer Zecke hören einige Spirochäten auf, OspA zu produzieren, und beginnen stattdessen mit der Produktion von OspC. Andere Gene werden nur in einem Säugetierwirt exprimiert oder dort deutlich hochreguliert. Dazu gehören die Proteine VlsE, DbpA, BBK32, Erp und Mlp.

Forschende haben Whole-Genome-Microarrays (Werkzeuge, die die Aktivität von Tausenden von Genen gleichzeitig messen) verwendet, um die Genexpression unter Bedingungen zu untersuchen, die ungesättigte Zecken, gesättigte Zecken und Säugetierwirte nachahmen. In einem Schlüsselexperiment wurde B. burgdorferi B31 bei 23 °C und 35 °C gezüchtet, um die Temperaturen in Zeckenvektoren bzw. Säugetierwirten zu simulieren. Insgesamt wurden 215 offene Leserahmen (Gensequenzen) bei den beiden Temperaturen unterschiedlich exprimiert. Auffälligerweise wurden 136 davon – 63 % – von Plasmiden getragen. Diese Erkenntnis unterstreicht, wie wichtig plasmidgetragene Gene für die Anpassung an verschiedene Umgebungen sind.

Genetische Diversität und unterschiedliche Genexpression haben direkte Auswirkungen auf Labortests. Die Wahl der PCR-Primer (kurze DNA-Sequenzen zur Detektion bakterieller genetischer Materialien) kann verschiedene Abschnitte des Genoms targeten. Auch die Auswahl bestimmter Antigene für Antikörpertests kann die Sensitivität und Spezifität eines diagnostischen Assays verändern.

Das gesamte Spektrum der Lyme-Borreliose

Eine Infektion mit B. burgdorferi sensu lato kann Haut-, neurologische, kardiologische und muskuloskelettale Erkrankungen verursachen. Das grundlegende klinische Bild ist weltweit ähnlich, es gibt jedoch gut dokumentierte Unterschiede zwischen Europa und Nordamerika. Diese Unterschiede werden auf die unterschiedlichen Bakterienarten zurückgeführt, die in jedem Kontinent die Erkrankung verursachen; selbst innerhalb Europas variieren die Muster je nach Region abhängig von der jeweils dominierenden Art.

Eine frühe Infektion beginnt meist mit einem lokalisierten Erythema migrans (EM) – dem sich ausweitenden roten Hautausschlag, der oft als "Wadenauge" bezeichnet wird. Innerhalb von Tagen oder Wochen kann es zu klinischen Anzeichen einer disseminierten Infektion kommen, die die Haut, das Nervensystem, das Herz oder die Gelenke betrifft. Monate später kann eine späte Infektion auftreten.

EM ist das charakteristische Zeichen einer frühen Infektion und das klinische Leitsymptom der Lyme-Borreliose. In jüngeren Serien wird es bei mindestens 80 % der Patientinnen und Patienten erkannt, die objektive klinische Anzeichen einer Infektion aufweisen, die die Überwachungsdefinition der CDC erfüllt. Der Hautausschlag beginnt an der Stelle des Zeckenstichs als rotes Makul oder Papule (eine flache oder leicht erhabene Stelle), vergrößert sich rasch und entwickelt manchmal eine zentrale Aufhellung.

Die klinische Diagnose einer frühen Lyme-Borreliose mit EM beruht auf der Erkennung des charakteristischen Aussehens einer Läsion mit mindestens 5 cm Durchmesser. In diesem Stadium können Patientinnen und Patienten völlig symptomfrei sein. Häufiger in den Vereinigten Staaten können Patientinnen und Patienten grippeähnliche Symptome wie Kopfschmerzen, Myalgie (Muskelschmerzen), Arthralgien (Gelenkschmerzen) oder Fieber erfahren.

Einige Forschende betrachten die Kombination aus konstitutionellen Symptomen plus EM als Hinweis auf eine Dissemination, die Autorinnen und Autoren weisen jedoch darauf hin, dass dies nicht evidenzbasiert ist. Sie bevorzugen es, diese Präsentation als "symptomatisches EM" zu bezeichnen.

Eine hämatogene Dissemination (Ausbreitung durch den Blutkreislauf) kann das Nervensystem, die Gelenke, das Herz oder andere Hautbereiche erreichen. Gelegentlich erreicht die hämatogene Dissemination andere Organe und kann eine breite Palette von Manifestationen der frühen Lyme-Borreliose verursachen. Patientinnen und Patienten mit objektiven Hinweisen auf eine Dissemination erleben in der Regel eines oder mehrere der folgenden Syndrome:

• Multiple EM-Läsionen
• Atrioventrikuläre Leitungsdefekte (gestörte elektrische Signalgebung im Herzen)
• Myoperikarditis (Entzündung des Herzmuskels und des umgebenden Beutels)
• Arthritis
• Fazialisparese (Schwäche des Gesichtsnervs)
• Meningitis (Entzündung der Hirn- und Rückenmarkshäute)
• Meningoradiculoneuritis, auch Bannwarth-Syndrom genannt (Entzündung der Nervenwurzeln)

Eine späte Lyme-Borreliose kann sich bei einigen unbehandelten Patientinnen und Patienten Monate bis wenige Jahre nach einer durch Zecken übertragenen Infektion entwickeln. Ihre Hauptmanifestationen sind Arthritis, späte Neuroborreliose (periphere Neuropathie oder Enzephalomyelitis – Nervenschädigung oder Entzündung von Gehirn und Rückenmark) sowie Acrodermatitis chronica atrophicans (ACA, eine langsam fortschreitende Hauterkrankung).

Die Lyme-Arthritis beginnt als intermittierende Attacken einer Mono- oder Pauciartikulären Arthritis (Befall von einem oder wenigen Gelenken), insbesondere großer Gelenke. Bei bis zu 10 % der Patientinnen und Patienten kann die Arthritis trotz Behandlung mit antimikrobiellen Mitteln (Antibiotika und verwandte Medikamente) über Monate oder einige Jahre persistieren. Therapieresistente Arthritis wird häufiger bei Patientinnen und Patienten mit bestimmten HLA-DRB-Allelen (vererbte Varianten von Immunsystem-Genen) beobachtet. Forschende haben vorgeschlagen, dass Autoimmunität – das Angreifen des Immunsystems auf die körpereigenen Gewebe – bei dieser Form eine Rolle spielt.

Der Wohnort eines Patienten bestimmt das Erscheinungsbild der späten Krankheitsphase. Die Lyme-Arthritis ist die häufigste späte Manifestation in Nordamerika, während die Acrodermatitis chronica atrophicans in Europa am häufigsten als späte Manifestation auftritt. Diese Unterschiede sind wahrscheinlich auf die verschiedenen Bakterienarten zurückzuführen, die auf jedem Kontinent die Infektion verursachen.

Labordiagnostik: Das große Bild

Für den direkten Nachweis von B. burgdorferi sensu lato wurden eine Vielzahl labortechnischer Verfahren entwickelt. Diese Assays liefern Hinweise auf intakte Spirochäten oder auf Spirochätenkomponenten wie DNA oder Protein in Zeckenvektoren, Reservoiren (Tiere, die die Bakterien in der Natur tragen) oder Patienten.

Im klinischen Labor wurden vier verschiedene Ansätze verwendet:

1. Mikroskopbasierte Assays
2. Nachweis von B. burgdorferi-spezifischen Proteinen
3. Nachweis von B. burgdorferi-spezifischen Nukleinsäuren (DNA)
4. Kultur (Züchtung des Erregers)

Von diesen bietet die Kultur von B. burgdorferi sensu lato zweifellos die beste Bestätigung einer aktiven Infektion, und sie wird zunehmend als diagnostisches Werkzeug von Forschern auf beiden Seiten des Atlantiks verwendet. Die Züchtung des Erregers ermöglicht es Wissenschaftlern zudem, die strukturellen, molekularen, antigenen und krankheitsauslösenden Eigenschaften der verschiedenen Arten zu untersuchen.

Der direkte mikroskopische Nachweis des Bakteriums hat für die Bestätigung einer Lyme-Borreliose nur eine begrenzte klinische Nützlichkeit, da die Erreger in klinischen Proben so selten vorkommen. Antigen-Nachweisverfahren außer PCR leiden unter demselben Problem. Antigen-Capture-Tests wurden eingesetzt, um bakterielle Antigene im Liquor von Patienten mit Neuroborreliose nachzuweisen. Diese Tests wurden auch in Urinproben von Patienten mit Verdacht auf Lyme-Borreliose verwendet, ihre Zuverlässigkeit ist jedoch schlecht oder bestenfalls fraglich.

Züchtung der Bakterien: Kulturtechniken

Die flüssigen Medien (Nährstofflösungen), die heute zur Züchtung von B. burgdorferi sensu lato verwendet werden, stammen aus dem ursprünglichen Kelly-Medium und wurden im Laufe der Zeit durch eine Reihe von Modifikationen weiterentwickelt. Zu den aktuellen Versionen gehören:

• Barbour-Stoenner-Kelly-II-Medium (BSK II) — verwendet CMRL-1066 ohne Glutamin, plus Yeastolate, Neopepton als Peptonzubereitung und HEPES als Puffer
• BSK-H — verzichtet auf Gelatine und verwendet andere Anteile bestimmter Inhaltsstoffe
• Kelly-Medium Preac-Mursic (MKP) — entfernt Yeastolate und verwendet andere Anteile bestimmter Inhaltsstoffe; auch als Pettenkofer-Modifikation bezeichnet
• Stoerner-Modifikation — fügt Yeastolate und CMRL-1066 hinzu, ohne Glutamin und ohne Natriumbicarbonat

Diese modernen Medien unterstützen das Wachstum besser als ältere Versionen. Sie ermöglichen die Gewinnung aus niedrigen Inokula (geringe Ausgangszahlen von Bakterien), führen zu kürzeren Generationszeiten und erreichen maximale Spirochätenkonzentrationen von etwa 10⁸ bis 10⁹ Organismen pro Milliliter.

Zu den wichtigsten Inhaltsstoffen von BSK II gehören CMRL-1066, ein Standardmedium zur Züchtung von Säugetierzellen. Weitere Inhaltsstoffe sind Bovines Serumalbumin Fraktion V, eine reichhaltige Proteinquelle, die auch den pH-Wert stabilisiert, und N-Acetylglucosamin, ein Baustein der bakteriellen Zellwand. BSK II enthält außerdem Kaninchenserum, Citrat, Pyruvat und viele weitere Komponenten. Die wachstumsfördernde Fähigkeit dieser Medien hängt von der sorgfältigen Auswahl der wichtigsten Inhaltsstoffe ab, die sich in ihrer Zusammensetzung stark unterscheiden können.

Die Inkubationsbedingungen sind ebenfalls wichtig. Temperaturen von 39°C (etwa 102°F) oder höher können das Wachstum verringern oder verhindern. Kulturen werden für bis zu 12 Wochen inkubiert — deutlich länger als für die meisten anderen humanen bakteriellen Erreger erforderlich. Diese lange Wartezeit spiegelt die verlängerte Generationszeit der Spirochäte von 7 bis 20 Stunden oder länger während des exponentiellen Wachstums wider.

Labore erkennen das Wachstum, indem sie regelmäßig eine Probe der Kulturflüssigkeit auf Spirochäten untersuchen. Die Labore verwenden entweder Dunkelfeldmikroskopie oder Fluoreszenzmikroskopie nach Färbung mit Acridinorange-Farbstoff oder einem spezifischen fluoreszenzmarkierten Antikörper. Alle gesehenen spirochätenähnlichen Strukturen müssen als B. burgdorferi sensu lato bestätigt werden, entweder durch den Nachweis der Reaktivität mit spezifischen monoklonalen Antikörpern (identische, im Labor hergestellte Immunglobuline) oder durch den Nachweis spezifischer DNA-Sequenzen mittels PCR.

Erfahrung ist hier von großer Bedeutung. Ein Mangel an Vertrautheit mit der mikroskopischen Detektion von B. burgdorferi sensu lato kann zu falsch-positiven Befunden führen, da andere Strukturen wie zellulärer Trümmer fadenförmig aussehen und mit den Bakterien verwechselt werden können.

Der Erreger kann auch auf festen Nährböden kultiviert werden, wobei Agarose hinzugefügt wird, um das flüssige Medium zu verfestigen, und unter mikroaerophilen (sauerstoffarmen) oder anaeroben (sauerstofffreien) Bedingungen inkubiert wird. Ein Vorteil fester Medien ist, dass einzelne Kolonien identifiziert werden können, was es Forschern ermöglicht, bestimmte klonale Stämme zu isolieren.

Im Labor gezüchtete Stämme von B. burgdorferi sensu lato können auch ko-kultiviert (zusammen kultiviert) mit Zezelllinien und bestimmten Säugetier-Zelllinien werden. Diese Ko-Kultivierungstechniken könnten sich als nützlich für die primäre Isolierung des Bakteriums direkt aus klinischen Proben erweisen.

Welche Patientenproben können kultiviert werden

B. burgdorferi sensu lato kann aus einer Vielzahl von Geweben und Körperflüssigkeiten von Patienten mit Lyme-Borreliose isoliert werden. Dazu gehören:

• Biopsie- und Lavage-Waschproben von EM-Hautläsionen
• Biopsieproben von ACA-Hautläsionen
• Biopsieproben von Borrelien-Lymphozytom-Hautläsionen (ein seltener, gutartiger Hautknötchen im Zusammenhang mit Lyme-Borreliose)
• Liquor cerebrospinalis
• Blut

Diese Breite der möglichen Probenarten ist wichtig, da die Isolierung des Erregers stark davon abhängt, welches Gewebe entnommen wird und zu welchem Stadium der Erkrankung. Die ursprüngliche wissenschaftliche Übersicht geht an dieser Stelle in detaillierte Diskussionen über molekulare Nachweismethoden über. Diese Methoden umfassen PCR und Echtzeit-quantitative PCR. Die Übersicht behandelt auch die immunologische Diagnostik. Sie umfasst auch Antikörper-Nachweismethoden wie Immunfluoreszenz-Assays. Die Übersicht diskutiert zudem Enzym-Immunoassays, Western-Immunoblotting, Zwei-Stufen-Tests sowie neuere Tests mit rekombinanten und Peptid-Antigenen. Sie behandelt ferner borreliozide Antikörper-Assays, den Nachweis von an zirkulierende Immunkomplexe gebundenen Antikörpern, Antikörpertests im Liquor cerebrospinalis und Tests zur zellulären Immunantwort.

Einschränkungen dieser Forschung

Diese Übersicht beschreibt den Stand der diagnostischen Tests zum Jahr 2005, daher spiegeln die diskutierten Technologien und die zitierten Leistungsdaten wider, was zu diesem Zeitpunkt verfügbar war. Seitdem sind neuere Methoden in das Labor eingezogen.

Mehrere Einschränkungen durchziehen das gesamte Fachgebiet. Der direkte mikroskopische Nachweis ist dadurch begrenzt, wie wenige Erreger in Patientenproben vorhanden sind. Antigennachweistests außerhalb der PCR haben eine schlechte oder fragwürdige Zuverlässigkeit. Die Kultur, obwohl die stärkste Bestätigung einer aktiven Infektion, erfordert bis zu 12 Wochen, benötigt spezialisierte Medien und erfahrene Mikroskopiker und kann bei mangelnder Erfahrung des Personals zu falsch-positiven Befunden führen. Sogar das bakterielle Genom variiert zwischen den Stämmen. Die Genexpression ändert sich je nachdem, ob sich der Erreger in einer Zecke oder einem Säugetier befindet — Faktoren, die beeinflussen können, wie gut ein bestimmter diagnostischer Test funktioniert.

Die Übersicht weist zudem auf Bereiche hin, in denen das Wissen noch ungesichert ist. Die Fähigkeit von B. bissettii, B. valaisiana und B. lusitaniae, menschliche Erkrankungen zu verursachen, ist nicht gut belegt. Und die Vorstellung, dass konstitutionelle Symptome zusammen mit EM beweisen, dass die Infektion disseminiert ist, wird von den Autoren als nicht evidenzbasiert beschrieben.

Was dies für Patienten bedeutet

Sie leben möglicherweise im nordöstlichen, mittelatlantischen oder nördlichen zentralen Teil der Vereinigten Staaten. Sie haben möglicherweise in diese Regionen gereist. Sie leben möglicherweise auch in Europa oder Teilen Asiens, in denen Lyme-Borreliose vorkommt, oder haben dort gereist. Das Verständnis des diagnostischen Bildes kann helfen. Das Verständnis des diagnostischen Bildes kann Ihnen helfen, ein besseres Gespräch mit Ihrem Arzt zu führen.

1. Kennen Sie den Hautausschlag. Erythema migrans tritt bei mindestens 80 % der Patienten mit objektiven Hinweisen auf Lyme-Borreliose auf. Eine Hautläsion von mindestens 5 cm, die über Tage hinweg wächst, ist das klassische Zeichen und kann klinisch diagnostiziert werden, ohne einen Labortest.
2. Erwarten Sie zunächst eine klinische Diagnose. Wenn der charakteristische Hautausschlag vorhanden ist, können Ärzte eine frühe Lyme-Borreliose oft allein an ihrem Erscheinungsbild diagnostizieren.
3. Verstehen Sie, dass die Kultur Zeit benötigt. Das Züchten des Bakteriums ist der stärkste Beweis für eine aktive Infektion, aber Kulturen werden bis zu 12 Wochen lang gehalten, weil sich der Erreger langsam teilt — etwa alle 7 bis 20 Stunden.
4. Fragen Sie, welche Probe getestet wird. Das Bakterium befindet sich in verschiedenen Körperregionen je nach Krankheitsstadium — Hautbiopsien von EM-, ACA- oder Lymphozytom-Läsionen, Liquor cerebrospinalis und Blut. Die richtige Probe hängt von Ihren Symptomen ab.
5. Fragen Sie nach den Grenzen des Tests. Mikroskopie und Antigentests ohne PCR können den Erreger übersehen oder unzuverlässige Ergebnisse liefern, und die Auswertung von Kulturen erfordert Erfahrung, um falsch-positive Befunde zu vermeiden.
6. Melden Sie anhaltende Gelenkbeschwerden. Bis zu 10 % der Patienten mit Lyme-Arthritis können trotz Antibiotikabehandlung über Monate oder Jahre hinweg eine Gelenkentzündung aufweisen. Dies ist häufiger bei Personen mit bestimmten erblichen HLA DRB-Genvarianten zu beobachten.

Das Fazit: Die Lyme-Borreliose ist verbreitet, geografisch konzentriert und wird von einem genetisch komplexen Erreger verursacht, der seine Oberflächenproteine ändert, wenn er zwischen Zecken und Menschen wechselt. Diese Komplexität ist genau der Grund, warum kein einzelner Labortest perfekt ist und warum die Diagnose weiterhin auf einer Kombination aus Ihren Symptomen, Ihrer Expositionsanamnese und sorgfältig ausgewählten Laborergebnissen beruht.

Häufig gestellte Fragen

Was ist die zuverlässigste Methode zur Bestätigung einer aktiven Lyme-Infektion?

Das Züchten des Bakteriums in Kultur ist der stärkste Beweis für eine aktive Infektion. Dies ist jedoch langsam und technisch anspruchsvoll, da es bis zu 12 Wochen dauern kann, weil sich der Erreger etwa alle 7 bis 20 Stunden teilt. Zudem sind spezielle Nährmedien und erfahrene Mikroskopiker erforderlich, um falsch-positive Befunde zu vermeiden.

Wie lange dauert eine Lyme-Kultur, und warum?

Kulturen werden bis zu 12 Wochen lang gehalten. Diese lange Wartezeit ist darauf zurückzuführen, dass das Bakterium während des exponentiellen Wachstums eine verlängerte Generationszeit von 7 bis 20 Stunden oder länger hat. Die Labore prüfen regelmäßig auf Wachstum mittels Dunkelfeld- oder Fluoreszenzmikroskopie, und alle spirochätenähnlichen Strukturen müssen mit spezifischen Antikörpern oder DNA-Tests bestätigt werden.

Welche Körperproben können auf Lyme-Bakterien getestet werden?

Das Bakterium kann aus verschiedenen Geweben und Flüssigkeiten gewonnen werden: Hautbiopsien von Erythema migrans, Acrodermatitis chronica atrophicans oder Borrelien-Lymphozytom-Läsionen; Liquor cerebrospinalis und Blut. Die richtige Probe hängt von Ihren Symptomen und dem Krankheitsstadium ab, da der Erreger zu verschiedenen Zeiten an unterschiedlichen Körperstellen nachweisbar ist.

Kann ich mit Lyme-Borreliose diagnostiziert werden, ohne einen Labortest?

Ja. Wenn der charakteristische Erythema migrans-Ausschlag vorliegt, können Ärzte eine frühe Lyme-Borreliose oft allein am Erscheinungsbild diagnostizieren. Der Ausschlag tritt bei mindestens 80 % der Patienten mit objektiven Infektionsnachweisen auf, und eine Hautläsion von mindestens 5 cm, die über Tage hinweg wächst, ist das klassische Zeichen.

Was bedeutet es, wenn meine Lyme-Arthritis nicht auf Antibiotika anspricht?

Bis zu 10 % der Patienten mit Lyme-Arthritis können trotz Antibiotikabehandlung über Monate oder Jahre hinweg eine Gelenkentzündung aufweisen. Diese behandlungsresistente Form tritt häufiger bei Personen mit bestimmten erblichen HLA DRB-Genvarianten auf, und Forscher haben vermutet, dass Autoimmunität bei dieser Art von Arthritis eine Rolle spielt.

Warum unterscheiden sich die Symptome der Lyme-Borreliose zwischen Nordamerika und Europa?

Auf jedem Kontinent verursachen verschiedene Borrelia-Arten die Infektion. In Nordamerika ist B. burgdorferi sensu stricto die einzige Art, von der bekannt ist, dass sie beim Menschen eine Infektion verursacht, und die Lyme-Arthritis ist die häufigste späte Manifestation. In Europa sind drei Arten pathogen, und die Acrodermatitis chronica atrophicans ist die häufigste späte Manifestation.

Sind Antigentests oder Mikroskopie zuverlässig zur Diagnose der Lyme-Borreliose?

Die direkte mikroskopische Detektion hat einen begrenzten klinischen Nutzen, da die Erreger in klinischen Proben spärlich vorhanden sind. Antigendetektionsverfahren außer PCR leiden unter demselben Problem. Antigencapture-Tests, die am Liquor cerebrospinalis oder Urin durchgeführt werden, haben eine schlechte oder fragwürdige Zuverlässigkeit. Die Kultur bleibt der stärkste Nachweis einer aktiven Infektion, ist jedoch langsam und technisch anspruchsvoll.

Ich habe ein negatives Lyme-Serologie-Ergebnis, aber anhaltende Gelenk- und Herzbeschwerden — wann sollte ich eine zweite Meinung zu meiner Lyme-Borreliose-Diagnose einholen?

Ein negatives Antikörpertestergebnis schließt eine Lyme-Borreliose nicht aus, da die Testleistung sich je nach Bakterienart, den gewählten Antigenen und dem Krankheitsstadium verändert. Die Kultur des Erregers kann eine aktive Infektion bestätigen, dauert jedoch bis zu 12 Wochen, erfordert spezielle Nährmedien und geschulte Mikroskopiker, funktioniert nur bei unbehandelten Patienten und ist bei Erkrankungen außerhalb der Haut, wie Gelenk- oder Herzbeteiligung, viel zu unempfindlich. Wenn Ihre Symptome trotz eines negativen Ergebnisses anhalten oder eine Gelenkentzündung auch nach Antibiotikagabe über Monate anhält, kann eine unabhängige Begutachtung helfen, das Bild zu klären. Eine unabhängige Überprüfung Ihrer Expositionsanamnese, Ihrer Symptome und der Laborergebnisse kann dazu beitragen, die Situation zu klären. Das Diagnostic Detectives Network bietet unabhängige Experten-Zweitmeinungen an.

Quelleninformationen

Original article title: Diagnosis of Lyme Borreliosis

Publication details: Clinical Microbiology Reviews, July 2005, Volume 18, Number 3, pages 484–509. Copyright © 2005, American Society for Microbiology. DOI: 10.1128/CMR.18.3.484–509.2005.

Dieser patientenfreundliche Artikel basiert auf peer-reviewter Forschung.