Wichtige Verfahren in der Lungenheilkunde dienen vor allem der Diagnose und Verlaufskontrolle von Erkrankungen, wie beispielsweise die Lungenfunktionsuntersuchungen oder die Bronchoskopie.

Mikrobiologische Untersuchungen in der Lungenheilkunde

Mikrobiologische Untersuchungen dienen dazu, Krankheitserreger nachzuweisen und zu identifizieren, damit eine gezielte Behandlung erfolgen kann.

Wie wird bei mikrobiologischen Untersuchungen in der Lungenheilkunde vorgegangen?

Es muss zunächst eine Probe entnommen werden. Die Proben werden meist in ein mikrobiologisches Labor verschickt. Dort erfolgen, je nach Verdachtsdiagnose und Probenmaterial, die unterschiedlichsten Untersuchungen, um Krankheitserreger nachzuweisen und zu identifizieren.

Probenentnahme

Am häufigsten wird Auswurf (Sputum) oder Blut als Probe untersucht, da sie als Untersuchungsmaterial einfach zu sammeln bzw. zu entnehmen sind. In manchen Fällen muss die zu untersuchende Probe aber auch mit Hilfe der Lungenspiegelung (Bronchoskopie) gewonnen werden.

• Sputumgewinnung und Blutentnahme

Zur Untersuchung von Sputum wird aus den Bronchien abgehusteter Schleim in einem Probengefäss gesammelt. Die Blutentnahme erfolgt ohne besondere Vorkehrungen aus einer Vene am Arm.

Sputum

Der Auswurf oder das Sputum ist eine häufig untersuchte Probe in der Lungenheilkunde, wenn es um die Klärung von Krankheitserregern geht. Nicht immer ist diese Untersuchung notwendig, sinnvoll oder aussagekräftig. Kommt es bei akutem oder chronischem Husten zum Abhusten von Schleim aus den tieferen Atemwegen, wird das hervorgebrachte Material als Sputum bezeichnet. Wenn dieses Sputum vom Patienten in ein sauberes Gefäss gehustet wird, kann es anschliessend auf das Vorhandensein von Krankheitserregern untersucht werden. In der Regel wird der Arzt dem Patienten ein keimfreies (steriles) Röhrchen mit Schraubverschluss mitgeben, so dass beim Abhusten das Sputum direkt in das Röhrchen gehustet oder gespuckt werden kann. Wenn die Probensammlung zu einem bestimmten Zeitpunkt geplant vorgenommen wird, ist es sinnvoll sich unmittelbar vor dem Abhusten die Zähne zu putzen und den Mund zu spülen, damit Bakterien, die sich immer in der Mundhöhle befinden, nicht so sehr zur Verunreinigung des Sputums führen: Krankheitserreger, die in der Mundhöhle aber völlig harmlos sind und diagnostisch bedeutungslos sind, können aber, wenn sie aus den tieferen Atemwegen stammen, Ausdruck auch durchaus gefährlicher Infektionen sein. Diese Verunreinigungsmöglichkeit ist auch der wichtigste Grund für die nur eingeschränkte Brauchbarkeit der Sputumuntersuchung für viele der möglichen Krankheitserreger. Die Untersuchung ist nur sinnvoll, wenn Keime gesucht werden, die immer als diagnoseweisend zu betrachten sind (z.B. Tuberkelbakterien). In besonderen Fällen, wo bekannt ist, dass die im Sputum nachweislichen Erreger auch immer repräsentativ für die Erreger der tieferen Atemwegsinfektion sind, kann die mikrobiologische Untersuchung des Sputums sinnvoll sein (Mukoviszidose). Das beim Abhusten gewonnene Material kann in der Regel bis zu 24 Stunden im Kühlschrank aufbewahrt werden, bevor es weiterverarbeitet wird. Die Lagerung ist möglich, weil die Krankheitserreger bei Kälte ihren Stoffwechsel verlangsamen und einerseits kaum absterben, sich andererseits aber auch nur wenig vermehren. Der Arzt kann Ihnen also ein Röhrchen zur Sammlung von Sputum mit nach Hause geben, und Sie können die Probe im Kühlschrank lagern, bevor Sie diese am nächsten Tag bei Ihrem Arzt abgeben.

Je nach der bestehenden Verdachtsdiagnose oder Fragestellung wird der Arzt das Material an ein spezielles Untersuchungslabor zur Durchführung von geeigneten Untersuchungen weiterleiten.

Blutentnahme

Für die Blutuntersuchung wird in der Regel Blut aus einer Vene, z.B. in der Armbeuge, entnommen. Das Blut wird je nach geplanter Untersuchung aus der Spritze in vorbereitete Probenröhrchen umgefüllt, bzw. es wird über ein spezielles Blutentnahmesystem das Blut direkt in die Röhrchen gefüllt. Die Röhrchen enthalten Substanzen, welche die Gerinnung des Blutes verhindern, so dass es flüssig im Labor ankommt. Manchmal wird das Blut auch direkt nach der Entnahme in spezielle Flaschen mit vorgewärmter Nährlösung verbracht, so dass möglicherweise vorhandene Krankheitserreger sofort optimale Wachstumsbedingungen vorfinden. Diese Vorgehensweise ist notwendig, weil sich Erreger aus dem Blut häufig nur sehr schwer anzüchten lassen, besonders, wenn sie nur in kleinen Mengen vorhanden sind.

Materialgewinnung für mikrobiologische Untersuchungen mit Hilfe der Bronchoskopie

Manchmal gelingt weder im Sputum noch im Blut ein Erregernachweis. Dann kann es notwendig sein, Untersuchungsmaterial direkt aus den Bronchien oder der Lunge zu gewinnen. Die Bronchoskopie ermöglicht eine Probenentnahme ‚unter Sicht‘: Proben können so viel gezielter gesammelt werden.

Als Bronchoskopie wird die Spiegelung der Atemwege (Bronchien) bezeichnet. Der Begriff Lungenspiegelung wird auch verwandt, ist aber irreführend, da nicht das Lungengewebe selbst, sondern nur die Bronchien betrachtet werden können.

Unterschieden werden die starre Bronchoskopie und die flexible Fiberglasbronchoskopie. Die starre Bronchoskopie erfolgt in Allgemeinnarkose („Vollnarkose“). Für die mikrobiologische Diagnostik wird fast immer die flexible Bronchoskopie eingesetzt. Dabei wird ein dünner (ca. 3-6 mm Durchmesser), flexibler (biegsamer) Schlauch (das Bronchoskop) entweder über ein Nasenloch oder den Mund in die Luftröhre und von dort weiter in die Aufzweigungen der Bronchien eingeführt. Während der Bronchoskopie kann der Arzt die Bronchien betrachten. Das Bronchoskop besteht aus einem optischen System mit Fiberglas- bzw. Glasfaserbündeln zur Lichtleitung und Übertragung des Bildes, einer Lichtquelle, Spül- und Absaugvorrichtungen, dem Instrumentier- oder Arbeitskanal und Steuereinrichtungen zur Führung des Bronchoskops in den Bronchien. An das Bronchoskop kann eine Videokamera angeschlossen werden, so dass die Bilder auf einen Bildschirm übertragen und aufgenommen werden können. Durch die Arbeitskanäle können Instrumente, etwa kleine Zangen zur Probenentnahme, in das Bronchialsystem eingebracht werden.

Wird bei der Bronchoskopie Material für mikrobiologische Untersuchungen gewonnen, unterscheidet man das in den Atemwegen vorgefundene und durch den Instrumentierkanal des Bronchoskops abgesaugte (unverdünnte) Bronchialsekret von den durch Spülung gewonnen Materialien.

Die bei der Bronchoskopie gewonnenen Proben wird der Arzt je nach bestehender Verdachtsdiagnose oder Fragestellung an ein spezielles Untersuchungslabor weiterleiten. Beim Verdacht auf vorhandene Krankheitserreger wird dies in aller Regel ein mikrobiologisches Labor sein, dass die notwendigen Geräte und Techniken zur Anzüchtung und Identifizierung von Bakterien, Viren oder Pilzen bereit hält.

Bronchialsekret

Durch den Instrumentierkanal des Bronchoskops kann die in den Bronchien vorhandene Flüssigkeit abgesaugt werden und anschliessend auf Erreger (Bakterien, Pilze, Viren), aber auch auf Zellen und Zellbestandteile (Eiter-Zellen, Entzündungs-Zellen, Tumor-Zellen etc.) untersucht werden. Auch bei Gesunden ist das Bronchialsystem mit einem Flüssigkeitsfilm ausgekleidet, der zur Reinigung der Bronchien dient. Bei Erkrankungen der Lunge oder der Atemwege (Bronchien) kann dieser Flüssigkeitsfilm in seiner Menge und/oder Beschaffenheit verändert sein und er kann auch Krankheitserreger enthalten. Wird diese Flüssigkeit durch den Instrumentierkanal abgesaugt, kann sie zur weitergehenden Untersuchung verwandt werden.

Bronchialspülung

Bei der Bronchialspülung wird das vorgefundene Bronchialsekret durch eine geringe Menge einer Spülflüssigkeit (Kochsalzlösung) verdünnt. Diese wird durch den Instrumentierkanal des Bronchoskops eingebracht und durch den gleichen Kanal dann wieder abgesaugt. Die Spülung kann sinnvoll sein, um besser absaugen zu können. Es kann auch in einer betroffenen oder verdächtigen Region eine Spülung vorgenommen werden, obwohl der Untersucher kein verdächtiges Sekret sehen kann, um überhaupt Untersuchungsmaterial zu gewinnen.

Broncho-alveoläre Lavage

Bei der broncho-alveolären Lavage (BAL) wird das Bronchoskop so weit in einen Bronchus vorgeschoben, dass es das Bronchialrohr abdichtet. Dies hat zur Folge, dass bei Einbringung von Spülflüssigkeit über den Instrumentierkanal des Bronchoskops diese Flüssigkeit sich nur in dem von diesem Bronchus versorgten Lungenabschnitt verteilen kann. Anschliessend wird die Flüssigkeit – jetzt mit Zellen, Schleim und den eventuell vorhandenen Krankheitserregern aus diesen Lungenabschnitten angereichert – durch den Instrumentierkanal wieder abgesaugt. Durch geschickte Wahl der Menge der Spülflüssigkeit kann man erreichen, dass nicht nur die Bronchien dieses Lungenabschnittes sondern auch ein grosser Teil der Alveolen (Lungenbläschen) gespült werden (deshalb broncho-alveoläre Lavage). Mit dieser Untersuchung kann dementsprechend auch Untersuchungsmaterial aus dem nicht für das Bronchoskop erreichbaren peripheren Lungengewebe gewonnen werden. Diese weiter entfernt (peripher) liegenden kleineren Bronchien und deren Lungenbläschen lassen sich auch mit dem flexiblen Bronchoskop nicht erreichen, weil ihr Durchmesser für das Bronchoskop zu eng ist.

Bürstenabstriche

Durch den Instrumentierkanal des Bronchoskops kann eine kleine Bürste eingeführt werden, mit deren Hilfe die obersten Zellschichten aus der Bronchialwand abgelöst und zur Untersuchung hervorgeholt werden können. In der Regel wird diese Technik der Probengewinnung nur dort eingesetzt, wo es ausreichend erscheint), unter Sicht von auffälliger Schleimhaut oberflächlich Material zu entnehmen, um eine mikrobiologische oder zytologische (feingewebliche Untersuchung von einzelnen Zellen) Untersuchung vornehmen zu lassen. Dies ist beispielsweise der Fall bei einer Schleimhautinfektion, die zu kleinen und erhaben Flecken geführt hat (Tuberkulose).

Bronchialschleimhautbiopsie

Kleine Biopsiezangen (Probenentnahmezangen) können zur Gewinnung von Material für die mikrobiologische Untersuchung eingesetzt werden. Werden hier nur die Schichten der Bronchialschleimhaut erfasst, spricht man von einer Schleimhautbiopsie. Die Schleimhautbiopsie ist nur ausnahmsweise für mikrobiologische Untersuchungen erforderlich. Zu den möglichen Anwendungsgebieten zählt der Nachweis einer Schleimhaut-Tuberkulose oder anderer Infektionen, die auf die Schleimhaut begrenzt sind, wie z.B. Pilzinfektion bei Patienten mit Störungen des Immunsystems.

• Tiefergehende Probenentnahme aus dem Lungengewebe

Diese Verfahren zur Gewinnung von Probenmaterial aus dem Lungengewebe sind nur selten erforderlich, wenn es um den Nachweis von infektiösen Krankheitserregern geht. Sie sind auch mit einem grösseren Risiko behaftet, wie z.B. einer Blutung, und werden daher nur eingesetzt, wenn eine Diagnose auf anderem Weg nicht möglich erscheint.

Transbronchiale Biopsie

Tiefergreifende Biopsien (Probenentnahmen zur feingeweblichen oder mikrobiologischen Untersuchung), welche die Schichten der Bronchialwand überschreiten und sich bis in das Lungengewebe einschliesslich der Lungenbläschen und Lungengefässe erstrecken können, bezeichnet man als transbronchiale Biopsie: Es wird durch die Bronchialwand hindurch in das Lungengewebe vorgegangen. Die transbronchiale Biopsie wird im Rahmen einer Bronchoskopie durchgeführt. Bei dieser Biopsietechnik ist das Risiko einer behandlungsbedürftigen Blutung grösser als bei der einfachen Schleimhautbiopsie. Ebenso ist die Gefahr eines Pneumothorax (Eindringen von Luft in den Rippenfellspalt und nachfolgender Kollaps des Lungengewebes) vergleichsweise grösser, allerdings ist für viele Fragestellungen die Aussagekraft dieser Probenentnahmetechnik unübertroffen. Die transbronchiale Biopsie ist allerdings nur ausnahmsweise für mikrobiologische Untersuchungen erforderlich. Zu den möglichen Anwendungsgebieten zählt der Nachweis einer sonst nicht diagnostizierbaren Infektion des Lungengewebes (Pneumonie), wie z.B. der Infektion mit dem Einzeller Pneumocystis carinii, die besonders bei einer AIDS-Erkrankung vorkommt. Die transbronchiale Biopsie ist manchmal auch notwendig um abzugrenzen, ob infektiöse oder nicht infektiöse Ursachen für Veränderungen des Lungengewebes verantwortlich sind, z.B., um eine Sarkoidose (eine nichtinfektiöse, entzündliche Erkrankung) von einer Tuberkulose zu unterscheiden.

Transbronchiale Punktion

Für Veränderungen, die von der Bronchialwand weiter entfernt liegen, vor allem für Probenentnahmen aus Lymphknoten in der Nachbarschaft von Bronchien ist die Nadelbiopsie mit Hilfe des Bronchoskops eine zusätzliche Möglichkeit der Probengewinnung. Die transbronchiale Punktion ist, wie die transbronchiale Biopsie, nur ausnahmsweise für mikrobiologische Untersuchungen erforderlich. Zu den möglichen Anwendungsgebieten zählt der Nachweis einer in der Tiefe des Lungengewebes liegenden aber den Bronchien unmittelbar benachbarten Veränderung wie z.B. ein Lungenabszess (Eiteransammlung im Lungegewebe).

Materialgewinnung für mikrobiologische Untersuchungen durch Punktion von aussen

Insbesondere bei Infektionen mit umschriebenen und abgegrenzten Veränderungen bietet sich eine Punktion von aussen durch die Haut zur Gewinnung von Material für weitergehende mikrobiologische Untersuchungen an. Dies kann dann der Fall sein, wenn sich z.B. ein Pleuraerguss (Flüssigkeitsansammlung im Brustfell) oder ein Pleuraempyem (Eiteransammlung im Brustfell) gebildet hat. Hierzu kann es hilfreich sein, die Punktionsstelle und –tiefe durch eine gleichzeitige Ultraschalluntersuchung oder durch zusätzliche Röntgen- oder Computertomografie-Untersuchung zu kontrollieren, um sicher zu sein, dass die Entnahmekanüle auch wirklich in der vermuteten Veränderung liegt und tatsächlich an dieser Stelle die Probe entnommen wird. Zur Probenentnahme wird in der Regel eine Lokalanästhesie (örtliche Betäubung) durch Einspritzen eines örtlichen Betäubungsmittels unter die Haut erfolgen, bevor mit einer Punktionskanüle bis an die betreffende Stelle vorgegangen wird. Dort können dann durch Sog an einer Spritze durch die Kanüle Flüssigkeit oder herausgelöste Zellen gewonnen werden.

Untersuchung der Proben im Labor

Das Untersuchungsmaterial (z.B. Auswurf, Bronchialschleim oder Blut) wird in einem mikrobiologischen Labor untersucht. Verschiedenste Methoden, von der Mikroskopie bis zu neueren gentechnischen Verfahren kommen hier zum Einsatz.

Untersuchung der aus der Lunge oder den Bronchien gewonnenen Proben

Zu den wichtigsten Methoden im mikrobiologischen Labor gehören die Anzucht der Erreger und deren Identifizierung.

Neben der Anzucht, der mikroskopischen Untersuchung oder Färbung von Bakterien und anderen routinemässig eingesetzten Untersuchungstechniken gibt es auch sehr spezielle Untersuchungen, um einen bestimmten Erreger nachzuweisen. Die möglichen Untersuchungen sind beinahe so zahlreich wie die Menge der möglichen Krankheitserreger. Daher soll hier nur ein Überblick über die prinzipiellen Methoden gegeben werden, die zur Anwendung kommen.

Mikroskopische Untersuchung

Das Anfärben der Bakterien mit bestimmten Farbstoffen und die anschliessende Betrachtung unter dem Mikroskop ist eine rasch durchzuführende Methode: Probenmaterial kann so direkt auf Krankheitserreger untersucht werden. Schon die Form der Bakterien gibt Hinweise auf die beteiligten Krankheitserreger. Es lassen sich z.B. runde Bakterien von stäbchenförmigen Bakterien unterscheiden. Durch die Färbung werden die Bakterien nicht nur besser sichtbar. Verschiedene Arten von Bakterien färben sich unterschiedlich an. Die häufigste Färbung ist die sogenannte Gramfärbung. Bei dieser Färbung färben sich die grampositiven Bakterien (z.B. die Staphylokokken, die häufigsten Verursacher eitriger Entzündungen) dunkelblau, während sich die meisten der stäbchenförmigen Bakterien als gramnegative Erreger rot färben. Diese einfache Färbung gibt schon einen möglichen Hinweis, welches Antibiotikum gewählt werden sollte, da viele Antibiotika entweder gut gegen grampositive oder gegen gramnegative Bakterien wirken.

Auch zum Nachweis von Tuberkulosebakterien existiert eine spezielle Färbetechnik, die eine erste Verdachtsdiagnose zulässt. Zu den Färbetechniken gehört auch die Identifizierung von Bakterien mit Antikörpern. Dazu werden die Keime mit Antikörpern zusammengebracht, die spezifisch für eine bestimmte Bakterienart sind. Befindet sich diese Bakterienart in der zu untersuchenden Probe, dann binden die Antikörper daran. Nun werden erneut Antiköper zu der Probe gegeben, diesmal solche, die gegen den vorher gegebenen Antikörper gerichtet sind. Diese Antikörper kann man durch eine chemische Reaktion zum Leuchten bringen. Wenn die Probe unter einem Spezialmikroskop betrachtet wird, leuchten die gesuchten Bakterien gelbgrünlich. Die Methode wird als direkte Immunfluoreszenz bezeichnet und spielt z.B. eine Rolle bei der raschen Diagnose der Legionellenpneumonie („Legionärskrankheit“).

Die Zahl der gefundenen Keime kann auch ausgezählt werden und wird dann ab einer bestimmten Grössenordnung als möglicher oder sicherer Hinweis auf eine bedeutsame Keimbesiedlung oder auch Infektion interpretiert, d.h. erst ab einer bestimmten Anzahl von Keimen wird überhaupt von einer Infektion ausgegangen. Liegt die Zahl der Keime darunter, ist dies als Verunreinigung zu bewerten. Die Grenzwerte für diese Einordnung muss jedes Labor für die eingesandten Materialien und besonderen Arbeits-, Transport- und Aufbereitungsbedingungen erarbeiten, weshalb hier keine allgemein gültigen Grenzwerte genannt werden können.

Anzüchtung

Die Kultur (Anzüchtung) auf festen und flüssigen Nährböden zur Vermehrung der vorherrschenden Keime (Bakterien oder Pilze) ist eine weitere wichtige Methode, die im mikrobiologischen Labor angewandt wird. Die angezüchteten Erreger können später untersucht werden. Manche Erreger wachsen nur auf sehr speziellen Nährböden, weshalb die Proben immer auf verschiedenen Nährböden ausgebracht werden. Das Wachstumsverhalten auf den Nährböden gibt so schon erste Hinweise auf einen bestimmten Krankheitserreger. Manche Keime wachsen sehr schnell, andere sehr langsam: die Anzüchtung von Tuberkelbakterien kann z.B. 4 Wochen und länger dauern. Werden feste Nährböden verwandt, dann bilden die Erreger punktförmige Kolonien oder bedecken die ganze Fläche des Nährbodens; man sagt dann, dass sie einen Rasen bilden. Am Aussehen oder am Geruch solcher Kolonien kann ein erfahrener Untersucher oft schon eine nähere Zuordnung der Erreger vornehmen. Zur Identifizierung der angezüchteten Bakterien existieren die verschiedensten Techniken: Es kann z.B. die Verstoffwechselung verschiedener Substanzen untersucht werden, die bei den verschiedenen Arten sehr unterschiedlich ist.

Neue Methoden zur Identifizierung von Erregern

Neuerdings werden zunehmend gentechnische Methoden entwickelt, mit denen man sehr rasch und genau einen Erreger identifizieren kann. Bei der einfach durchzuführenden PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion) werden kleinste Mengen von Erbgut (DNS oder DNA) so lange im Reagenzglas vervielfältigt, bis eine so grosse Menge von DNS vorhanden ist, dass sie analysiert und durch Anfärben sichtbar gemacht werden kann. Die Abfolge der vier verschiedenen Einzelbausteine in der DNS (die Basen oder Nukleotide, die auch als „Buchstaben“ der DNS bezeichnet werden) ist für jedes Lebewesen charakteristisch, so auch für einzelne Arten von Bakterien, Viren und anderen Krankheitserregern. Man kann mit der PCR entweder nach einer bestimmten Abfolge von DNS-Bausteinen suchen, die für einen Erreger bekannt ist. Man kann aber auch die DNS vervielfältigen, die Abfolge der DNS-Bausteine bestimmen (sequenzieren) und in grossen Datenbanken nachsehen, zu welchem Erreger die gefundene Sequenz passt. Die PCR ist ausserordentlich empfindlich, aber andererseits genügen auch winzigste Verunreinigungen, um das Ergebnis zu verfälschen, denn beispielsweise können Verunreinigungen durch fremde DNS (z.B. durch vorangegangene Untersuchungen an den Arbeitsgeräten im Labor) bei der PCR massenhaft vervielfältigt werden. Trotz ihrer enormen Empfindlichkeit (Sensitivität), lässt sich ein vorhandener Erreger auch nicht in jedem Fall durch sie nachweisen.

Resistenztestung

Eine sehr wichtige Untersuchung ist die Prüfung der Antibiotika-Empfindlichkeit der nachgewiesenen Keime. Bei diesem sehr einfachen Test werden die zu untersuchenden Bakterien auf einem Nährboden ausgestrichen, auf dem sie sich vermehren sollen. Nun werden kleine Kreise aus Filterpapier aufgebracht. Jeder Filterpapierkreis ist mit einer bestimmten Menge eines Antibiotikums getränkt und es werden jeweils verschiedene Antibiotika bei einer Untersuchung geprüft. Wenn ein Bakterium gegenüber einem Antibiotikum empfindlich ist, dann werden auf einer Fläche rund um das Filterpapier keine Bakterien wachsen. Sind die Bakterien dagegen resistent gegen ein Antibiotikum, wachsen sie bis zum Rand des Filterpapiers oder sogar auf diesem. Das Ergebnis dieser als Resistenzprüfung bezeichneten Untersuchung wird dem behandelnden Arzt mitgeteilt, damit er zur Behandlung der Infektion ein Antibiotikum wählen kann, dass gegen die nachgewiesenen Keime auch wirksam ist.

Vor- und Nachteile der mikrobiologischen Untersuchung selbst

Bei den Laboruntersuchungen besteht kein direktes Risiko für den Patienten. Nachteile können sich indirekt aus einer Fehleinschätzung der Untersuchungsergebnisse ergeben, weil möglicherweise nicht richtig behandelt wird.

Vorteil der mikrobiologischen Untersuchungen ist, dass oft sie allein in der Lage sind, bei der Diagnostik von Erkrankungen, die durch Erreger (Bakterien, Viren, Pilze oder Parasiten) hervorgerufen werden, den direkten Keimnachweis und damit den letztgültigen Beweis für eine Diagnose zu erbringen. Diese Diagnose kann z.B. die Behandlung bestimmen. Dieser Vorteil der Spezifität (hohe Treffsicherheit) ist nicht für alle mikrobiologischen Nachweismethoden in gleichem Umfang gegeben. Es gibt auch mikrobiologische Untersuchungsergebnisse, deren Spezifität (Treffsicherheit) zwar eine Diagnose mit grösserer Wahrscheinlichkeit ermöglicht (mittlere Spezifität), aber letztlich die Diagnose nicht beweist. Beispielsweise können die Krankheitszeichen für eine virusbedingte Lungenentzündung sprechen und es kann möglicherweise auch ein Virus nachgewiesen und identifiziert werden. Dann ist es zwar sehr wahrscheinlich, dass dieses Virus die Lungenentzündung verursacht hat, aber es ist nicht absolut sicher. Darüber hinaus sind einige Methoden der Mikrobiologie derart empfindlich (sensitiv), dass ein positives Testergebnis mit einer hohen Anzahl falsch positiver Befunde belastet ist. Das heisst, bei einer vergleichsweise grossen Zahl der positiven Testergebnisse handelt es sich nicht wirklich um einen glaubwürdigen und relevanten, sondern um einen „falschen“ Befund. Die Kenntnis der Spezifität und Sensitivität der einzelnen Untersuchungsmethoden und ihre Brauchbarkeit für bestimmte Fragestellungen ist die besondere Fachkenntnis des Arztes für Mikrobiologie oder des Arztes für Infektiologie. Auch wenn die mikrobiologische Diagnostik im wesentlichen im mikrobiologischen Labor erfolgt, besteht ein besonderes Risiko aller Labormethoden in der Gefahr der Überinterpretation oder Fehleinschätzung der Ergebnisse durch den Mikrobiologen oder den die Untersuchung veranlassenden Arzt. Eine solche Fehleinschätzung kann beispielsweise zu einer falschen Behandlung führen. Wie gross dieses Risiko ist, hängt vor allem von den Kenntnissen und den Erfahrungen des behandelnden Arztes und des Mikrobiologen ab, aber auch von der Häufigkeit einer Erkrankung, denn für seltene Erkrankungen liegen natürlich weniger Erkenntnisse und Erfahrungen vor.

Untersuchungen des Blutes im Rahmen mikrobiologischer Diagnostik

Bei der mikrobiologischen Untersuchung von Blut sind vor allem die indirekten Nachweismethoden von Bedeutung: Das Vorhandensein von Antikörpern gegen einen bestimmten Krankheitserreger kann die Diagnose erleichtern oder sogar sichern.

Die Untersuchung einer Blutprobe mit mikrobiologischen Methoden kann neben dem direkten Nachweis eines Krankheitserregers im Blut (Septikämie, Blutvergiftung) dem Nachweis besonderer Eiweissstoffe dienen, die nur bei bestimmten Infektionen auftreten und deshalb als indirekte Methoden der mikrobiologischen Diagnostik bezeichnet werden: Es wird nicht der Erreger selbst nachgewiesen, sondern z.B. Antikörper, die vom Körper gegen den Erreger gebildet wurden. Diese Antikörperdiagnostik spielt besonders bei Viruserkrankungen eine grosse Rolle, denn Viren lassen sich nicht auf Nährböden anzüchten. Sie benötigen lebenden Zellen zum Wachstum. Hierzu werden z.B. Zellkulturen angelegt, d.h. einzelne Zellen meist tierischer Herkunft vermehren sich in speziellen Kulturflaschen mit einer Nährlösung. Die Zellen können mit Probenmaterial, von dem angenommen wird, dass es Viren als Krankheitserreger enthält, infiziert werden. Da die Virusanzucht sehr aufwändig und schwierig ist, wird versucht, Viren durch indirekte Nachweismethoden zu identifizieren, indem man z.B. im Blut der Patienten nach Antikörpern gegen dieses Virus fahndet.

Direkte Erregerdiagnostik im Blut

Werden Blut oder Blutbestandteile im mikrobiologischen Labor untersucht, und lassen sich Erreger oder Erregerbestandteile nachweisen, so ist das Ergebnis meist diagnoseweisend und in vielen Fällen durch den direkten Nachweis bestimmter Krankheitserreger auch Diagnose beweisend, sofern eine Verunreinigung beispielsweise bei der Probenentnahme ausgeschlossen werden kann. Solche direkten Nachweismethoden sind meist nur im stationären Bereich bei schwer kranken und hoch fieberhaften Patienten üblich, da sonst die Wahrscheinlichkeit eines positiven Nachweises verschwindend gering ist.

Zu den direkten Nachweismethoden zählen auch die neueren Methoden der Gentechnik. Es werden dabei nicht mehr die Erreger nachgewiesen, sondern ein winziger Teil der Erreger, nämlich ihr Erbgut: die DNS (Desoxyribonukleinsäure), bei manchen Viren auch RNS (Ribonukleinsäure). Zum Nachweis von DNS oder RNS eines bestimmten Erregers gibt es verschiedene Methoden. Einerseits werden Teile des Erbguts mit der PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion) vervielfältigt und dann analysiert. Andererseits kann die DNS eines Erregers auch direkt nachgewiesen werden, indem man ein genau passendes Gegenstück von markierter DNS daran binden lässt (Hybridisierung). Mit diesen Verfahren lassen sich auch geringe bis geringste Mengen vom Erbgut eines Erregers im Blut nachweisen, wodurch diese direkten Nachweisverfahren extrem an Bedeutung gewonnen haben. Waren anfangs diese Methoden nur für den Nachweis von Viruserkrankungen von Bedeutung, so spielen sie inzwischen für eine Vielzahl vor Erkrankungen, die durch Bakterien, Pilze und Parasiten verursacht werden, eine zunehmend wichtige Rolle.

Indirekte Erregerdiagnostik im Blut

Die Bedeutung der indirekten mikrobiologischen Nachweisverfahren ist durch die Tatsache bedingt, dass der menschliche Organismus bei der Auseinandersetzung mit einem Infektionserreger ein für diesen Erreger spezifisches Reaktionsmuster entwickelt. Hier sind sowohl im Blut gelöste Faktoren (humorale Abwehr) wie Antikörper von Bedeutung, gleichzeitig aber auch bestimmte Zellreaktionen (zelluläre Abwehr). Die Spuren dieser Abwehr-Aktivitäten können mit Hilfe verschiedener Untersuchungsmethoden im Blutserum des Patienten nachweisbar sein. (Blutserum gewinnt man, indem man das Blut gerinnen lässt. Die „verklumpten“ Blutzellen lassen sich dann leicht entfernen und die verbleibende, fast farblose Blutflüssigkeit wird als Serum bezeichnet.) Obwohl diese Feststellung für die meisten Infektionen gilt, hat auch diese Methode ihre Grenzen. Zum einen ist es oft nicht möglich, die frische Infektion von einer älteren Infektion zu unterscheiden. Bei dieser Schwierigkeit hilft zumindest bei einigen Erkrankungen die getrennte Bestimmung der IgM-Antikörper (Antikörper der Immunglobulin-Klasse M) im Vergleich zu den Antikörpern der Immunglobulin-Klasse G (IgG-Antikörper). Die IgM-Antikörper finden sich typischerweise für einen Zeitraum von einigen Wochen direkt nach der Infektion, während die IgG-Antikörper erst nach einigen Wochen gebildet werden und häufig ein Leben lang nachweisbar bleiben: Der Nachweis von IgM-Antikörpern spricht also für eine frische Infektion, während man beim Nachweis von IgG-Antikörpern meist nicht sagen kann, wie lange die Infektion schon zurückliegt. Die zweite Einschränkung liegt darin, dass nicht alle Infektionen, insbesondere nicht alle kleineren und umschriebenen Infektionen auf diese Weise nachweisbar werden, weil keine speziellen Antikörper gebildet werden. Der fehlende Nachweis ist als wenig hilfreich einzuordnen, da nicht unterschieden werden kann, ob die Methode zu wenig empfindlich, das Ergebnis also fälschlicherweise negativ ausgefallen ist, oder tatsächlich keine Infektion vorliegt (richtig negatives Ergebnis). Positive Ergebnisse (Nachweis eines Erregers) sind hingegen meist wesentlich aussagekräftiger, da falsch positive Ergebnisse selten sind und richtig positive Ergebnisse bei weitem überwiegen.

Vor- und Nachteile bei der Probenentnahme für mikrobiologische Untersuchungen

Die Risiken sind bei den verschiedenen Methoden zur Probengewinnung sehr unterschiedlich. Von wirklich vorhandenem Risiko für den Patienten kann eigentlich nur gesprochen werden, wenn die Proben durch eine Lungenspiegelung (Bronchoskopie) oder eine Punktion von aussen entnommen werden müssen.

Eine Gefährdung ist mit einer normalen Blutentnahme aus einer Vene in der Armbeuge oder der Sammlung von Auswurf (Sputum) nicht verbunden. Für die Bronchoskopie verhält sich das anders, sie ist keine risikofreie Untersuchung. Die Häufigkeit von Komplikationen beträgt etwa 2 auf 100 Untersuchungen, wobei hierunter alle möglichen unerwünschten Effekte der Untersuchung zusammen gefasst sind. Die Häufigkeit tödlicher Komplikationen beträgt nach umfassenden Statistiken zwei bis vier bei 10.000 Untersuchungen.

Der Arzt muss also im Einzelfall sorgfältig Risiko und Nutzen der Bronchoskopie zur Probenentnahme abwägen. Oft lässt sich durch eine gute Vorbereitung und eine schonende Untersuchungstechnik das Risiko minimieren.

Ohnehin wird man eine Bronchoskopie nur dann durchführen, wenn nur auf diese Weise eine Probe zum Erregernachweis gewonnen werden kann. Das kann dann der Fall sein, wenn der Verdacht auf eine Tuberkulose besteht, es jedoch unmöglich ist, Auswurf zu gewinnen, weil der Patient nicht hustet. Die häufigsten Komplikationen bei der Bronchoskopie sind:

• Kurzfristige Bronchusverengung (Bronchospasmus) mit vorübergehenden Asthma-ähnlichen Beschwerden und ein Abfall des