Wehrmedizinische Monatsschrift

RISIKO ANTHRAX?

Milzbrandrisiko durch sporenkontaminierten Boden:
Eine wehrmedizinische Perspektive 1

Ernst-Jürgen Finkea, Hagen Frickmannb, Wolfgang Beyerc

a Früher Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr, München (1994–2007)

b Bundeswehrkrankenhaus Hamburg, Abteilung XXI – Mikrobiologie und Krankenhaushygiene

c Universität Hohenheim, Institut für Nutztierwissenschaften, Stuttgart

 

Erreger und Hauptvorkommen

Milzbrand ist eine natürlich vorkommende Infektionskrankheit aller warmblütigen Tiere, insbesondere wildlebender und domestizierter Pflanzenfresser. Fleisch- und Allesfresser sind wenig empfänglich und Aasfresser (einschließlich Vögel) nahezu resistent. Die Erkrankung wird durch Bacillus (B.) anthracis (Abbildung 1), einen Toxine bildenden Vertreter der Gruppe Bacillus cereussensu lato, verursacht und als Zoonose gelegentlich auch auf den Menschen übertragen.

Abb. 1: Links: Sporulation von Bacillus anthracis: vegetative Stäbchenformen und Sporen, Sporenfärbung (Foto dankenswerterweise überlassen von Dr. Peter Turnbull)
Rechts: B. anthracis in Schafblut, vegetative Form, Kapselfärbung mit Azur B (Foto: Dr. Beyer, Universität Stuttgart-Hohenheim)

Milzbrand kommt enzootisch und endemisch in einigen Ländern Asiens, Afrikas, Amerikas und Südeuropas vor, in denen auch Bundeswehrkontingente eingesetzt werden.

Bei ungünstigen Wachstumsbedingungen bildet B. anthracis Endosporen als infektiöse Dauerformen mit hoher Tenazität (Abbildung 1). Sie können, je nach Bodenbeschaffenheit und Klima, im Erdreich für Monate bis Jahrzehnte persistieren. Im ungünstigen Fall nehmen Wild- und Nutztiere erneut diese Sporen über Gras, Erde oder Wasser, möglicherweise auch durch Inhalation von sporenhaltigem Staub, auf und die Erregervermehrung beginnt erneut.

Nach der Infektion keimen die Sporen zu vegetativen Stadien des Erregers aus, die hämorrhagisch-nekrotische Gewebsentzündungen, Toxämie und gegebenenfalls eine Milzbrandsepsis auslösen. In hoch empfänglichen Tieren wie Schafen, Ziegen und Rindern endet Milzbrand als perakute Infektion gewöhnlich tödlich (Abbildung 2).

Abb. 2: Endstadium einer perakuten Milzbrandinfektion mit blutigen Exsudaten aus den Körperöffnungen (Fotos: Dr. Beyer, Universität Stuttgart-Hohenheim)

Damit gelangen große Mengen des Erregers über blutige Ausscheidungen, Organe und die Kadaver infizierter Tiere in den Boden, sporulieren erneut und halten auf diese Weise Milzbrandbodenherde aufrecht.

Erkrankung des Menschen

Infektionswege

Der Mensch infiziert sich bei direktem Kontakt, wie etwa beim Töten, Schlachten, Verwerten und Entsorgen kranker oder verendeter Tiere, sowie gelegentlich nach Verzehr ihrer ungenügend erhitzten infektiösen Organe. Häufig wird Milzbrand beim Umgang mit sporenhaltigen Fellen, Pelzen, Wolle, Haaren, Borsten, Knochen etc. milzbrandkranker Tiere und daraus gewonnenen Fertigprodukten übertragen. Boden und Gewässer auf dem Gelände von Abdeckereien, Tierverwertungsanlagen und Produktionsstätten können dann langfristig mit Sporen verseucht sein und ein potenzielles Infektionsrisiko darstellen. In ländlichen Gemeinden gegenwärtiger Endemiegebiete kann jederzeit Milzbrand insbesondere nach illegalem Schlachten kranker Tiere und unsachgemäßem Beseitigen ihrer Kadaver auftreten.

Erkrankte führen dann manchmal Kontakt mit Erde, Gras oder Feldfrüchten als Infektionsursache an, um keine Hygieneverstöße zugeben zu müssen. Bisher konnten – anders als bei Weidetieren – nur sehr selten menschliche Milzbrandfälle nach Kontakt zu Sporen von Milzbrandbodenherden oder belasteten Gewerbestandorten kausal-ätiologisch gesichert werden.

Krankheitsbild

Je nach Eintrittspforte des Erregers (Abbildung 3) kann sich die Infektion mit B. anthracis klinisch als Hautmilzbrand (ca. 95 % der Fälle), Inhalations- oder Darmmilzbrand (einschließlich oropharyngeale Form) manifestieren.

Abb. 3: Eintrittspforten des Milzbranderregers (Diaserie, Deutsches Hygienemuseum Dresden, ergänzt).
*Eintrag von Sporen über kontaminierte Stechwerkzeuge (blut­saugende Fliegen) oder Spritzen

Seit 2009 gehört der Injektionsmilzbrand zum klinischen Spektrum des Milzbrands. Es handelt sich um eine schwere phlegmonös-nekrotische Entzündung des subkutanen und Muskelgewebes nach paravenöser Injektion von mutmaßlich sporenkontaminiertem Heroin. Klinisch sind Fälle von Haut- und Injektionsmilzbrand auf den ersten Blick oft schwer zu diagnostizieren (Abbildung 4).

Abb. 4: Links: Hautmilzbrand am Hals (Foto: Dr. Lazak, Universität Stuttgart-Hohenheim)
Rechts: Hautmilzbrand am Zeigefinger, 5. und 13. Tag p. i. eines Soldaten 1. Weltkrieg
(Fotos: Kriegspathologische Sammlung der Militärärztlichen Akademie Berlin, 1945, vermisst, Sanitätsakademie der Bundeswehr, Militärgeschichtliche Lehrsammlung, keine Signatur).

Ähnliche Entzündungsprozesse finden sich auch bei Wundinfektionen mit grampositiven und -negativen Bakterien, die nach Verletzungen auf dem Gefechtsfeld zu beobachten sind. Sie werden durch Mikroorganismen der lokalen Bodenmikroflora hervorgerufen, die bei Schuss- und Splitterverletzungen (Abbildung 5) mit Erde, Pflanzen-, Geschossfragmenten und Kleidungsfetzen, Holz- und Gesteinssplittern in die Wunden gelangen.

Abb. 5: Gefechtsverletzungen im 1. Weltkrieg: mögliche Eintrittspforten für Wundinfektionserreger Links: Granatsplitterverletzung des rechten Handrückens
Rechts: Durchschüsse Infanteriegewehr, Ein- und Austrittsverletzungen
(Fotos: Kriegspathologische Sammlung der Militärärztlichen Akademie Berlin, 1945, vermisst, Sanitätsakademie der Bundeswehr, Militärgeschichtliche Lehrsammlung, keine Signatur)

Diagnostik

Allerdings ist ungewiss, ob und wie oft Milzbrandsporen in Milzbrandherden als Erreger von Haut- bzw. Wundinfektionen beteiligt sind. Bei allen Milzbrandmani­festationen kann sich eine Sepsis mit hämorrhagischer Meningitis (Abbildung 6) mit letalem Ausgang im Multiorganversagen entwickeln.

Abb. 6: Bacillus anthracis im Liquor bei Milzbrandmeningitis
(Foto: Kriegspathologische Sammlung der Militärärztlichen Akademie Berlin, 1945, vermisst, Sanitätsakademie der Bundeswehr, Militärgeschichtliche Lehrsammlung, keine Signatur).

Aus diesem Grunde sind mikrobiologische Laboruntersuchungen erforderlich, um die Krankheit eindeutig zu identifizieren und kausal behandeln zu können. Unter Einsatzbedingungen dürfte zumeist kein BSL-3-Labor zur Spezialdiagnostik von B. anthracis bereitstehen. In diesem Falle kann der Erreger zumindest orientierend mikroskopisch und vorläufig mit Hilfe der PCR oder diverser kommerzieller Schnelltests (Lateral-Flow-Tests) im Rahmen von Ausbruchsuntersuchungen nachgewiesen werden (Abbildung 7).

Abb. 7: Orientierende und vorläufige Milzbranddiagnostik unter feldmäßigen Bedingungen.
(Fotos: oben links: Hautmilzbrand, dankenswerterweise überlassen von Prof. Dr. A. M. Aikimbajev, Almaty/Kasachstan; oben rechts: Milzbrand bei einem Zebra, Dr. Beyer).

Wehrmedizinische Aspekte von Milzbrand

Da Milzbrand seit den 1990er Jahren in Zentraleuropa nur noch sporadisch auftritt, erfährt diese Zoonose in der ärztlichen Aus- und Fortbildung nur noch marginale Aufmerksamkeit. Niedergelassene und klinisch tätige Ärzte sehen sich in ihrem Berufsleben selten bis nie mit Milzbrand konfrontiert. Daher wird die Krankheit im Frühstadium oft fehlgedeutet und nicht oder zu spät erkannt, wie im Falle der Inhalations- und Hautmilzbrandausbrüche nach einer havariebedingten Sporenverpuffung in Sverdlovsk (heute: Jekaterinburg) 1979 und beim Verarbeiten von sporenhaltigem Ziegenhaar in einer Schweizer Textilfabrik zwischen 1978 und 1981.

Dies ist auch wehrmedizinisch relevant. So könnten militärische Aktivitäten (Manöver- und Kampfhandlungen) und Erdarbeiten (Spezialpionierarbeiten) in Milzbrandbodenherden oder potenziell kontaminierten Gewerbestandorten neben Erde und Staub auch Sporen freisetzen und dadurch Milzbrandinfektionen auslösen. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass gemäß der Biostoffverordnung jeglicher gezielter Umgang mit B. anthracis als Erreger der Risikogruppe 3 strengen Sicherheits- und Schutzvorschriften unterliegt. Die Bau-, Abfallentsorgungs- und Abwasserbehandlungsbranchen gehen seit längerem von einem potenziellen Infektionsrisiko bei Exposition gegenüber sporenkontaminierten Böden und Gewässern im Bereich ehemaliger Gerbereien, Lederfabriken und Abdeckereien aus. In Deutschland gelten daher spezielle Biosicherheitsregeln im Tiefbau zum Schutz vor möglichen Infektionen durch Milzbrandsporen an derartigen Standorten. Diesen zufolge werden Bauträger vor dem Erschließen potenziell kontaminierter Flächen gewöhnlich durch die zuständigen Gesundheitsbehörden aufgefordert, den Boden vor Beginn der Erdarbeiten auf Milzbrandsporen analysieren zu lassen. Moderne molekulare Diagnostikverfahren erlauben es, geringste Sporenmengen/cm³ Boden festzustellen, die allerdings nicht notwendigerweise mit einer realistischen Infektionsgefährdung einhergehen. Dennoch sind im Fall positiver Sporennachweise Infektionsschutzmaßnahmen vorgeschrieben.

In bisher bekannten Fällen einer akzidentiellen oder absichtlichen Kontamination mit Milzbrandsporen mussten betroffene Bereiche zeit- und kostenaufwändig desinfiziert und freigemessen werden, um sie wieder nutzen zu können. Das trifft beispielsweise auf die oben erwähnte Havarie in einer militärischen Produktionsstätte für Milzbrandsporen im April 1979 in Sverdlovsk zu, bei der ein Sporenaerosol in die Atmosphäre gelangte und Milzbrand in der Bevölkerung und in Tierbeständen verursachte. Damals musste eine große Zahl verendeter Rinder in Massengräbern entsorgt werden. Im Jahr 2010 gab es erstmals den Plan, in der Nähe eines solchen Milzbrandgrabs eine Wohnsiedlung zu errichten (https://worldnews-today.com/world-news/russia-in-danger-of-re-releasing- deadly-anthrax-spores-leaked-from-lab-in-1979/). Das zuständige Gericht untersagte das Vorhaben mit der Begründung, dass eine menschliche Infektion durch Kontakt mit kontaminierter Erde möglich sei. Diese Entscheidung folgte den Biosicherheitsvorschriften der Russischen Föderation, die gleichermaßen noch in einigen ehemaligen GUS-Staaten gültig sind. Darin ist festgelegt, dass Milzbrandbodenherde und stationäre, in Bezug auf Milzbrand risikobehaftete Siedlungen zu registrieren, zu überwachen und Erdbewegungen an diesen Orten zu untersagen sind.

Sicherheitspolitische Aspekte

Milzbrand spielt nach wie vor sicherheitspolitisch (vgl. B-Waffen-Übereinkommen) und militärisch eine Rolle, da Sporen von B. anthracis schon einmal als biologischer Kampfstoff in früheren B-Waffen-Programmen produziert, munitioniert und getestet wurden. Anfang der 2000er Jahre geriet der Erreger wegen der Milzbrandbriefanschläge in den USA in den Fokus des öffentlichen Gesundheitsdienstes, des Bevölkerungsschutzes und des medizinischen B-Schutzes der Bundeswehr. In letzter Zeit war das Interesse am Milzbrand zwar vergleichsweise gering, könnte aber wegen wachsender geopolitischer Spannungen wieder steigen.

Milzbrandrisiko für militärisches Personal

Angesichts dessen stellt sich die Frage: Wie wahrscheinlich ist das Milzbrandrisiko für militärisches Personal, das von einer Exposition (Kontakt, Verletzung, Inhalation) mit Sporen aus dem Boden endemischer Einsatzgebiete oder von gewerblich, akzidenziell bzw. artifiziell kontaminierten Flächen ausgeht.

In dem diesem Beitrag zugrundeliegenden Review (https://doi.org/10.1556/1886.2020.00008) gingen die Autoren dieser Frage nach. Dazu wurden Sanitäts- und Veterinärberichte, Publikationen zur sanitätsdienstlichen Versorgung in Kriegen und militärischen Konflikten seit 1870/71, einschlägige Fach- und Lehrbücher sowie Informationen befreundeter Sanitätsdienste und deutscher Behörden ausgewertet, die für den Infektions-, Arbeits- und Tierseuchenschutz zuständig sind.

In Kriegen und militärischen Konflikten im Zeitraum von 1866 bis 2019 wurden keine Wundinfektionen durch bodengebundene Milzbrandsporen registriert. Dies trifft auch auf Grabenkämpfe des 1. und 2. Weltkriegs in hoch endemischen Milzbrandgebieten zu, in denen Soldaten der Bodenmikroflora durch Erdkontakt, Staub und direkte Gewebeeinbringung infolge von Verletzung ausgesetzt waren.

Im 1. Weltkrieg kam es zwar insbesondere an der Ostfront in deutschen Militärtierbeständen zu mehreren Milzbrandausbrüchen, aber nur zu acht Erkrankungen im Feld- und Ersatzheer. Insgesamt war der Anteil der erfassten Milzbrandfälle bei Militärangehörigen in den untersuchten Armeen an der Gesamtzahl der Patienten mit übertragbaren Krankheiten äußerst gering (Tabelle 1). Die Humaninfektionen wurden stets durch Kontakt mit sporenhaltigen tierischen Produkten (Pelzkappen, Felle, Rasierpinsel) oder Genuss ungenügend gegarten Fleisches kranker Tiere verursacht.

Tab. 1: Milzbrand in ausgewählten militärischen Konflikten (Quellen: siehe Review und Ergänzungen unter Legende).

Im 2. Weltkrieg und in den Kriegen der Folgezeit spielte Milzbrand sowohl bei den eingesetzten Tieren als auch beim Militärpersonal keine Rolle mehr.

Milzbrand im zivilen Bereich

Ein weiterer Aspekt der Arbeit ergab sich aus Berichten über sporadische Erkrankungen an Haut- und Inhalationsmilzbrand bei Garten-, Ernte- und Erdarbeiten in Milzbrandbodenherden und beim Verarbeiten importierter Tierhaare und -wolle aus Endemiegebieten. Auch in diesen Fällen hatten die Sporen ihren Ursprung nicht im Boden, sondern in infektiösen Organen oder Geweben milzbrandkranker Tiere, daraus hergestellten Produkten bzw. damit kontaminierten Gegenständen.

Ausgehend von den Erkenntnissen aus dem Infektionsgeschehen in Kriegen und im Frieden kann die Wahrscheinlichkeit einer Humaninfektion aufgrund der Übertragung von Milzbrandsporen aus dem Boden als minimal eingeschätzt werden, zumindest was natürliche, nicht artifiziell waffenfähig gemachte Milzbrandsporen angeht. Hypothesen zu den Ursachen der relativ geringen Anzahl von Milzbrandnachweisen beim Menschen werden im Zusatzmaterial des diesem Beitrag zugrundeliegenden Reviews (https://doi.org/10.1556/1886.2020.00008) diskutiert.

Fazit

Aus wehrmedizinischer Sicht ist festzustellen, dass Klimawandel, damit verbundene Veränderungen des Ökosystems und menschliche Tätigkeiten jederzeit alte Milzbrandherde aktivieren oder neue schaffen können. Mögliche Gesundheitsrisiken sind somit in endemischen Regionen nicht auszuschließen und die Einsatzkräfte darauf entsprechend vorzubereiten und zu belehren. Folglich gilt es, vor der Auswahl von Standorten für militärische Kontingente Milzbrandbodenherde und die epizootische und epidemische Lage aufzuklären und zu überwachen sowie das Wissen des Sanitätspersonals über Milzbrand aufzufrischen. Dazu eignen sich insbesondere die „ Anthrax Guidelines“ der WHO (4. Auflage, 2008, in: http://www.who.int/csr/resources/publicat ) als derzeit umfassendste Informationsquelle.

Im Einsatz sollten die erforderlichen diagnostischen Kapazitäten bereitgestellt werden, um gegebenenfalls Milzbrandausbrüche in Tierbeständen, in der lokalen Bevölkerung oder bei Militärangehörigen frühzeitig aufklären zu können.

Biologische Waffen, für die auch Milzbrandsporen missbraucht werden können, haben nach wie vor Bedeutung, wie NATO-Generalsekretär Jens Stoltenberg in einem Interview mit der Berliner Zeitung am 29. Dezember 2020 betonte ( https://www.berliner-zeitung.de/politik-gesellschaft/stoltenberg-die-bedrohungen-sind-noch-besorgniserregender-geworden-li .128848 ). Umso wichtiger wird damit die Fähigkeit des Sanitätsdienstes zur sicheren und schnellen Diagnostik, einschließlich der genetischen Identifizierung des Erregers im Falle des Auftretens einer Milzbrandinfektion im Einsatz.

Für die Verfasser

Oberstarzt a. D. Dr. Ernst-Jürgen Finke

Glashütter Straße 45 c, 01309 Dresden

E-Mail: ejf@vodafonemail.de


1 Dieser Beitrag ist eine Kurzzusammenfassung des im Jahre 2020 veröffentlichen Artikels „Finke EJ, Beyer W, Loderstädt U, Frickmann H: Review: The risk of contracting anthrax from spore-contaminated soil – A military medical perspective. Eur J Microbiol Immunol (Bp) 2020; 10: 29–63.” Für weiterführende Informationen und Quellenangaben wird auf die Option der Lektüre des unter „open access“ (https://doi.org/10.1556/1886.2020.00008) verfügbaren vollständigen Artikels sowie seines „supplementary material“-Anhangs verwiesen.