Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie PDF
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Sebastian Suerbaum · Gerd-Dieter Burchard Stefan H. E. Kaufmann · Thomas F. Schulz Hrsg. Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie 8. Aufl age Springer-Lehrbuch Sebastian Suerbaum Gerd-Dieter Burchard Stefan H.E. Kaufmann Thomas F. Schulz (Hrsg.) Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie 8., überarbeitete und erweiterte Auflage Mit 652 Abbildungen 123 Herausgeber Sebastian Suerbaum Medizinische Hochschule Hannover Hannover Gerd-Dieter Burchard Sektion Tropenmedizin und Infektiologie Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf Hamburg Stefan H.E. Kaufmann Max Planck Institut für Infektionsbiologie Berlin Thomas F. Schulz Medizinische Hochschule Hannover Hannover ISBN 978-3-662-48677-1 978-3-662-48678-8 (eBook) DOI 10.1007/978-3-662-48678-8 Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; d etaillierte bibliog rafische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. Springer © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1991, 1994, 1999, 2001, 2005, 2009, 2012, 2016 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheber- rechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetz- gebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informationen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag, noch die Autoren oder die Herausgeber über- nehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Umschlaggestaltung: deblik Berlin Fotonachweis Umschlag: Staphylococcus lugdunensis und Streptococcus pyogenes auf Blutagar. © MHH/Sabine Waldmann, Hannover Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Springer ist Teil von Springer Nature Die eingetragene Gesellschaft ist Springer-Verlag GmbH Berlin, Heidelberg V Die Herausgeber und der Springer-Verlag danken den Begründern des Lehrbuchs der Medizinischen Mikrobiologie und Infektiologie Professor Helmut Hahn, Professor Dietrich Falke und Professor Paul Klein (†) VII Vorwort Rechtzeitig zu Semesterbeginn erscheint die 8. Auflage medizinischen Hintergründe und die klinische Relevanz dieses Lehrbuches. Gründe für eine Neubearbeitung ihrer Arbeiten informieren möchten. Die Herausgeber nach nur 4 Jahren gab es genug: Seit Dezember 2013 hoffen, dass das Lehrbuch auch bei diesen Wissenschaft- brachte eine mehr als 2 Jahre dauernde Ebolavirus-Epi- lerinnen und Wissenschaftlern auf gute Resonanz stoßen demie bisher ungekannten Ausmaßes die Gesundheits- wird. systeme der betroffenen Staaten, aber auch die Krisen- interventionskräfte weltweit agierender Hilfsorganisa- Die 1. Auflage dieses Lehrbuchs erschien im Jahr 1991 tionen an die Grenzen ihrer Belastbarkeit. Anfang 2016 unter der Herausgeberschaft von Helmut Hahn, Dietrich wurde die Öffentlichkeit auf die rasend schnelle Ausbrei- Falke und Paul Klein. Diese 8. Auflage ist die erste, bei tung des Zikavirus aufmerksam, das im dringenden Ver- der Helmut Hahn nicht mehr als Herausgeber mitge- dacht steht, für Tausende Fälle von Mikrozephalie bei wirkt hat. Auch wenn alle aktuellen Herausgeber bereits Neugeborenen verantwortlich zu sein. Globalisierungs- an früheren Auflagen des Buches mitgewirkt haben, folgen, z. B. Migration, Kriege und ein Dasein in Flücht- markiert das Ende der Herausgebertätigkeit von Helmut lingslagern sowie die Verelendung ganzer Landstriche, Hahn genau 25 Jahre nach der Erstveröffentlichung eine leisten der Verbreitung von Krankheitserregern Vor- Zäsur in der Geschichte des Lehrbuchs. Wir als Heraus- schub, und die nächste Seuche kommt bestimmt. Auch geber – ebenso wie die Leserinnen und Leser dieser und in den Industrieländern häufen sich mit der drastischen früherer Auflagen – sind Helmut Hahn als dem Begrün- Zunahme von Nosokomialinfektionen mit antibiotika- der dieses Lehrbuchs und als seinem wichtigster Ideen- resistenten Erregern die Probleme. geber und quirligen Schrittmacher zu großem Dank verpflichtet. Wir freuen uns, dass er für diese Auflage ein Die enorme Wichtigkeit der Identifizierung neuer Nachwort geschrieben hat. Auch Dietrich Falke, der die- Krank heitserreger wurde vom Nobelkomitee zuletzt im ses Lehrbuch als Herausgeber und Autor vieler Kapitel Jahr 2008 durch die Verleihung des Nobelpreises für der Sektion Virologie lange Jahre maßgeblich geprägt Medizin an 3 Infektionsforscher anerkannt: Harald zur hat, scheidet in dieser 8. Auflage als Kapitelautor aus. Wir Hausen, Françoise Barré-Sinoussi und Luc Montagnier danken ihm für seine langjährige Mitarbeit an diesem erhielten den Preis für die Entdeckung krebserregender Lehrbuch und den Rat, den er seinen Nachfolgern im- Papillomviren und des Humanen Immundefizienzvirus mer zur Verfügung gestellt hat. – nur 3 Jahre nach der Verleihung des Nobelpreises an die Entdecker des »Magenbakteriums« Helicobacter Seit der 7. Auflage ist mit dem Infektiologen und Tropen- pylori und 103 Jahre nach der Ehrung Robert Kochs für mediziner Gerd-Dieter Burchard ein »echter Kliniker« die Entdeckung des Tuberkulose-Erregers. 2011 bedach- Mitglied des Herausgeberteams. Der an klinischen Syn- te das Nobelkomitee wieder die andere Seite des Wech- dromen orientierte letzte Teil des Lehrbuchs wurde unter selspiels: Jules Hoffmann, Bruce Beutler und Ralph seiner Führung praktisch vollständig neu geschrieben Steinman wurden für die Entdeckung zentraler moleku- und die inhaltliche Vernetzung dieses Teils mit den erre- larer und zellulärer Mechanismen der Infektabwehr aus- gerorientierten Kapiteln erheblich verstärkt. gezeichnet. Und im Jahr 2015 ging der Medizin-Nobel- preis an 3 Naturstoffforscher, William Campbell, Satoshi Unser Dank gebührt allen Autoren, den Mitarbeitern des Omura und Youyou Tu, die neue Therapien gegen Springer-Verlages, insbesondere Frau Christine Ströhla In fektionskrankheiten entwickelt haben – 76 Jahre nach und Frau Rose-Marie Doyon, Herrn Markus Pohlmann der Nobel-Würdigung Gerhard Domagks für die Ent- für das Fachlektorat sowie zahlreichen anderen Mitar- deckung der antibakteriellen Wirkung der Sulfonamide beiterinnen und Mitarbeitern, die auf der Danksagungs- und 70 Jahre nach der Nobel-Würdigung von Alexander seite aufgeführt sind. Ohne diese Unterstützung wäre Fleming, Ernst Boris Chain und Howard Walter Florey dieses Werk nicht zustande gekommen. für die Heilwirkung des Penicillins bei verschiedenen Infektionskrankheiten. S. Suerbaum, G.-D. Burchard, S. H. E. Kaufmann, T. F. Schulz Grundkenntnisse in Mikrobiologie, Immunologie und Hannover, Berlin und Hamburg, im Frühjahr 2016 Infektionslehre sind für Ärztinnen und Ärzte unabding- bar. Die Reaktionen der Leserschaft haben gezeigt, dass der Grundgedanke dieses Lehrbuches, in erster Linie ein Verständnis pathophysiologischer Zusammenhänge zu vermitteln, unverändert richtig ist. Infektionsbiologische Forschung hat sich nun auch in Deutschland an den naturwissenschaftlichen Fakultäten als wichtige Forschungsrichtung durchgesetzt. Deshalb ist dieses Buch nicht nur für Mediziner, sondern auch für forschende Infektionsbiologen gedacht, die sich über die Nachwort »Habent fata sua libelli« (Bücher haben ihre Schicksale): Das Lehrbuch, das mit dieser 8. Auflage nun in jüngere Dieses uralte Dictum bewahrheitet sich wiederum an Hände übergeht, war und ist bemüht, diesen kontinuier- dem vorliegenden Lehrbuch der Medizinischen Mikro- lichen Wandel begleitend abzubilden. biologie, das in Gestalt der hier vorgelegten 8. Auflage das erste Vierteljahrhundert seines Bestehens vollendet Mögen unsere Nachfolger getreu dem Imperativ handeln hat. Ursprünglich nicht vorhersehbar, musste in regel- »Bücher sind wie Kinder, man muss ständig an ihnen mäßiger Reihenfolge alle 3 Jahre eine Neuauflage er- arbeiten.« In diesem Sinne wünscht Ihnen in Vertretung scheinen, Beweis für den raschen Wissensfortschritt auf des ursprünglichen Herausgeberteams weiterhin viel dem Gebiet der Medizinischen Mikrobiologie und Erfolg! Infektionslehre, eines in kontinuierlicher Ausdehnung befindlichen Feldes von ungebrochener Aktualität. Ihr Helmut Hahn Das durch die Aufteilung des Faches in Forschung und Lehre auf verschiedene Disziplinen entstandene Bedürf- nis der Leserschaft nach einer zusammenhängenden Darstellung des gesamten Fachgebietes dürfte zur Be- liebtheit des Lehrbuches maßgeblich beigetragen haben. Pathogene Mikroorganismen erweisen sich als Hydra, die in immer neuen Erscheinungsformen und unter E insatz immer aufs neue überraschender molekularer Mechanismen den Menschen mit neuen Herausforde- rungen konfrontiert, und mit gutem Grund wurde der Nobelpreis für Medizin oder Physiologie für das Jahr 2015 an drei Mikrobiologen vergeben. IX Danksagung Sebastian Suerbaum Stefan H. E. Kaufmann Ich danke meiner Mitarbeiterin Frau Sabine Waldmann Ich danke Frau Souraya Sibaei für ausgezeichnete Sekre- herzlich für die Herstellung der Titelabbildung für diese tariatshilfe und Frau Diane Schad für die Erstellung der Auflage des Lehrbuchs. Herrn Prof. Timo Ulrichs danke exzellenten Grafiken für die Immunologie-Kapitel. Auch ich wie schon bei den vergangenen Auflagen herzlich für möchte ich die Gelegenheit nutzen, allen Mitarbeiterin- die Entwicklung der meisten Schemazeichnungen in Zu- nen und Mitarbeitern des Springer-Verlags herzlich für sammenarbeit mit den Autoren. Den Mitarbeiterinnen ihre professionelle Begleitung der Neuauflage des Buchs und Mitarbeitern des Springer-Verlags möchte ich an zu danken. dieser Stelle ebenfalls sehr herzlich im Namen aller Herausgeber für die gute Zusammenarbeit danken, be- Thomas F. Schulz sonders Frau Christine Ströhla, der für das Buch zu- Ich danke Prof. Gerlich, Gießen, für hilfreiche Kommen- ständigen Senior-Editorin, die die Entstehung dieser tare zum Kapitel Hepatitisviren, Herrn Prof. Falke für Aus gabe mit großem Interesse und wichtigen Ideen die langjährige prägende Betreuung der Sektion Virolo- be gleitet hat, und Frau Rose-Marie Doyon, die als Pro- gie dieses Buchs sowie die Überlassung von Bildmaterial, jektmanagerin die zentrale Ansprechstelle für alle am Strichzeichnungen, Krankheitsabbildungen und Texten Projekt beteiligten Herausgeber und Autoren war. Eben- aus früheren Auflagen dieses Lehrbuchs. Ferner danke falls danken wir Herrn Dipl.-Biol. Markus Pohlmann ich Dr. Gelderblom, Berlin, für die Überlassung elek- (IQ Verlagsbüro) für die redaktionelle Bearbeitung der tronenmikroskopischer Aufnahmen, Prof. Lawrence Kapitel und Frau Corinna Pracht, die die Endphase der Young, Birmingham, für immunhistologische Darstel- Produktion dieser Auflage seitens des Springer-Verlags lungen von EBV, LMP1 und LMP2 in Morbus-Hodgkin- begleitet hat. Prof. H. Karch, Prof. M. Hornef und ich Gewebeschnitten, Dr. Tina Ganzenmüller, Hannover, für danken Prof. Johannes Müthing für kritische Durchsicht die Zusammenstellung von Western-Blots, der Leitung und Korrektur von Kapitel 28. Alle Herausgeber danken der Haut- und der Augenklinik des Klinikums der außerdem herzlich der B. Braun-Stiftung in Melsungen Johannes-Gutenberg-Universität Mainz für Abbildun- und ihrem Vorstandsvorsitzenden, Herrn Prof. Dr. Dr. gen von Infektionskrankheiten, Herrn Prof. T. Werfel, Dr. h. c. Michael Ungethüm, die durch ihre großzügige Klinik für Dermatologie der Medizinischen Hochschule Unterstützung für die 7. Auflage die Umgestaltung des Hannover, für die Überlassung von Bildmaterial, Herrn Layouts mit durchgehend 4-farbigen Abbildungen und Dr. Nermuth, London, für die elektronenmikroskopi- einer stark erhöhten Anzahl von Farbfotos ermöglicht sche Aufnahme mit der Schrägbedampfung von Adeno- haben. viren und Herrn Prof. Dr. W. Stögmann, Wien, für 2 Ab- bildungen von Virus exanthemen. Gerd-Dieter Burchard Ich danke den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Springer-Verlags für die gute Zusammenarbeit und stän- dige Unterstützung. Die Herausgeber Sebastian Suerbaum 1962 geboren. Studium der Medizin in Bochum, Wien und an der Harvard Medical School. 1988 Promotion. Assistenzarzt am Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin in Hamburg, danach am Institut für Medizinische Mikrobiologie und Immunologie in Bochum. 1991–1993 Postdoc am Institut Pasteur, Paris. 1994 Facharzt für Mikrobiologie, Virologie und Infektions- epidemiologie. 1995 Habilitation. 1999–2003 C3-Professor am Institut für Hygiene und Mikro- biologie der Universität Würzburg, seit 2003 C4-Professor und Direktor des Instituts für Medi- zinische Mikrobiologie und Krankenhaushygiene der Medizinischen Hochschule Hannover. 1996 Gerhard Hess-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft. 2007 Eva und Klaus Grohe- Preis der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften. Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina. Wissenschaftliche Arbeitsgebiete: Pathogenese, Populationsgenetik, Genomik und molekulare Epidemiologie bakterieller Infektionserreger, i nsbesondere Helicobacter pylori(cid:17) Gerd-Dieter Burchard 1948 geboren. Studium der Medizin in Hamburg. Facharzt für Innere Medizin, Tropenmedizin, Infektiologie. 1983 Aufenthalt in Hôpital Albert Schweizer, Lambaréné, Gabun; 1987 am Weiz- mann-Institut, Rehovot, Israel; 1988–1992 Oberarzt an der Klinischen Abteilung des Bernhard- Nocht-Instituts für Tropenmedizin; 1993–1995 Oberarzt und stellvertretender Institutsdirektor am Institut für Tropenmedizin der Universität Tübingen; 1996–1999 Arzt-Wissenschaftler am Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin in Hamburg, Abteilung für Medizinische Grundla- genforschung, Auslandsaufenthalte in Senegal, Guinea und Ghana; 2000–2002 Leiter der Ambu- lanz im Institut für Tropenmedizin, Berlin, und stellvertretender Institutsdirektor, 2003–2005 Leiter der Klinischen Abteilung des Bernhard-Nocht-Instituts für Tropenmedizin, Hamburg, 2006–2013 Leiter der Sektion Tropenmedizin und Infektiologie, 1. Medizinische Klinik, Univer- sitätsklinik Hamburg-Eppendorf; jetzt Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin. 2005–2009 und seit 2014 Vorsitzender der Deutschen Gesellschaft für Tropenmedizin und Internationale Gesundheit (DTG); seit 1994 außerordentliches Mitglied der Arzneimittelkommission. Wissen- schaftliche Arbeitsgebiete: Klinische Tropenmedizin. XI Die Herausgeber Stefan H. E. Kaufmann 1948 geboren, Studium der Biologie in Mainz, Promotion summa cum laude 1977. 1981 Habilita- tion in Immunologie und Mikrobiologie. 1976–1988 wissenschaftlicher Mitarbeiter in Bochum, Berlin, Freiburg. 1987–1991 Professor für Medizinische Mikrobiologie und Immunologie am Uni- versitätsklinikum Ulm; 1991–1998 Direktor der dortigen Abteilung Immunologie. Seit 1993 Gründungsdirektor und Wissenschaftliches Mitglied am Max-Planck-Institut für Infektionsbiolo- gie, Berlin, und Leiter der Abteilung Immunologie. Professor für Mikrobiologie und Immunologie an der Charité, Berlin. Gastprofessor an der Medizinischen Fakultät der Tongji Universität, Shanghai, und am Peking Union Medical College, Beijing, China. Honorarprofessor der Univer- sidad Peruana Cayetano Heredia, Lima, Peru. Ehrendoktor der Universität Marseille; Fellow des Royal College of Physicians of Edinburgh. Früherer Präsident und Ehrenmitglied der Deutschen Gesellschaft für Immunologie, früherer Präsident der European Federation of Immunological Societies (EFIS) und der International Union of Immunological Societies (IUIS). Wissenschaftliche Arbeitsgebiete: Immunologie und Pathologie von bakteriellen Infektionen, neue Impfstoff- strategien sowie diagnostische und prognostische Biosignaturen von Infektionskrankheiten und Impfungen. Thomas F. Schulz 1953 geboren. Studium der Medizin in Mainz, Montpellier und London. 1980 Promotion. Assistenzarzt Innere Medizin und Medizinische Mikrobiologie in Mainz und Innsbruck. Habilita- tion 1986. EMBO Fellow und Clinical Research Scientist am Institute of Cancer Research, London 1988–1995. Facharzt Medizinische Mikrobiologie und Infektionsepidemiologie 1990. Full Profes- sor im Dept. Medical Microbiology der Universität Liverpool 1995–2000. Seit 2000 Professor für Virologie und Leiter des Instituts für Virologie der Medizinischen Hochschule Hannover. 2003 Fellow of the Royal College of Pathologists (FRCPath). 1997–2003 Editor des Journals of General Virology.
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