Mykoplasmen (Mycoplasma pulmonis) und Mykoplasmose bei Ratten

Bei Mykoplasmen handelt es sich um ein bei Heimtier-Ratten sehr verbreitetes Bakterium. Während das Vorkommen (Prävalenz) von Mycoplasma pulmonis in Laborbeständen rückgängig ist und 2009 auf 3,6% geschätzt wurde (Mähler & Köhl 2009((Mähler M1, Köhl W. (2009), A serological survey to evaluate contemporary prevalence of viral agents and Mycoplasma pulmonis in laboratory mice and rats in western Europe. Lab Anim (NY). 2009 May;38(5):161-5. doi: 10.1038/laban0509-161.))), ist davon auszugehen, dass die Verbreitung bei als Heimtier gehaltenen Ratten sehr hoch ist. Einige Schätzungen gehen davon aus, dass im Grunde alle Heimtierbestände von dem bei Ratten am häufigsten vorkommenden Stamm Mycoplasma pulmonis befallen sind. In einer Studie von 2017 kommen Piasecki et al. auch zu deutlich höheren Prävalenzen((Piasecki T., Chrzastek K. & Kasprzykowska U. (2017), Mycoplasma pulmonis of Rodents as a Possible Human Pathogen. Vector Borne Zoonotic Dis. 2017 Jul;17(7):475-477. doi: 10.1089/vbz.2016.2104. Epub 2017 Apr 27.)) als Mähler & Köhl. In ihrer Stichprobe wiesen 49,56% der Laborratten und sogar 70,49% der Heimtier-Ratten den Erreger Mycoplasma pulmonis auf. Cassell et al. (1979)(( Cassell GH, Lindsey JR, Baker HJ, Davis JK (1979) Mycoplasmal and rickettsial diseases. In: Baker HJ, Lindsey JR, Weisbroth SH (eds) The laboratory rat, vol I. Academic, New York, chap 10)) berichten darüber hinaus, dass in bis zu 40% der Urogentialtrakte von konventionell aufgezogenen Ratten des LEW-Stammes Mycoplasma pulmonis gefunden wurde.

Die Übertragung von M. pulmonis erfolgt meist schon intrauterin, also während der Tragzeit, durch direkten Kontakt oder über Aerosole in Form einer Tröpfcheninfektion (Hill, 1972((Hill, A. (1972), Transmission of Mycoplasma pulmonis between rats, Laboratory Animals {1972) 6,331-336)) Lindsey et al., 1982((Lindsey, J.R., Cassell, G.H., Davidson, M.K., 1982. Mycoplasma and other bacterial diseases of the respiratory system In: Foster, H.L. Small, J.D. Fox, J.G. (Eds.), The Mouse in Biomedical Research, vol. 2. Academic Press, New York. pp.)). M. pulmonis ist sehr empfindlich gegenüber den Umweltbedingungen außerhalb des Wirtes, insbesondere gegenüber Austrocknung (Vogelzang, 1975((Vogelzang AA. (1975), The survival of Mycoplasma pulmonis in drinking water and in other materials. Z Versuchstierkd. 1975;17(5-6):240-6))). Auch wenn Mycoplasma pulmonis wirtsspezifisch ist, konnte ein unspezifischer Befall beim Menschen nachgewiesen werden, so dass anzunehmen ist, dass die Übertragung auch durch den Menschen erfolgen kann (Ferreira et al. 2008 ((Ferreira JB, Yamaguti M, Marques LM, Oliveira RC, Neto RL, Buzinhani M, Timenetsky J. (2008), Detection of Mycoplasma pulmonis in laboratory rats and technicians, Zoonoses Public Health. 2008 Jun;55(5):229-34)). In wie weit M. pulmonis längere Zeit im menschlichen Organismus überleben kann und in wie fern eine Infektion ausgelöst werden kann, ist allerdings noch nicht klar.

Mykoplasmen (von altgriechisch μύκης mýkēs „Pilz“ sowie πλάσμα plásma „das Geformte“) sind sehr kleine, selbständig vermehrungsfähige Bakterien aus der Klasse der Mollicutes (von lat. mollis „weich“ und cutis „Haut“, „die Weichhäutigen“), der Ordnung der Mycoplasmatales, der Familie der Mycoplasmatacea. Sie sind gramnegativ und im Gegensatz zu allen anderen Bakterien fehlt ihnen eine Zellwand. Sie leben aerob bis fakultativ anaerob bei pH 7,8, 37°C und 95% Luftfeuchtigkeit und sind von vielgestaltiger (pleomorpher), veränderlicher, bläschenförmiger Gestalt.

Mehrere Arten von Mycoplasmen können bei Ratten auftreten (M. pulmonis, M. neurolyticum, M. collis, M. muris, M. alvi, M. arthritidis), allerdings ist Mycoplasma pulmonis am weitesten verbreitet.

M. pulmonis siedelt sich beim Wirt im Nasenrachenraum und im Mittelohr (Davidson et al., 1981 ((Davidson, M.K., Lindsey, J.R., Brown, M.B., Schoeb, T.R., Cassell, G.H. (1981), Detection of Mycoplasma Pulmonis in naturally infected and experimentally infected rats: A comparison of methods, J. Clin. Microbiol., 14, 646-655))) vor allem in der luminalen (inneren) Oberfläche des Epithels der Atemwege an. Der Befall nimmt von proximal zu distal (d.h. vom Rumpf zur Körperperipherie) ab. Unter idealen Bedingungen ist M. pulmonis kommensalisch, d.h. für den befallenen Wirt entstehen keine Nachteile (Cassell, 1982((Cassell, G. H. (1982). The pathogenic potential of mycoplasmas. Rev. Infect. Dis., 4(Suppl.), S18–S34.))). Eine Infektion mit Mykoplasma pulmonis verläuft daher wie bei vielen autochthonen Pathogenen von Ratten und Mäusen meist ohne klinische Symptome und bleibt vor allem im frühen Stadium oft unbemerkt. Meist zeigen sich Symptome erst einige Zeit nach der Infektion, wenn bereits Gewebeveränderungen vorliegen. So erkranken Tier oft erst im Alter von 1 bis 1,5 Jahren ((Prof. Dr. Michael Fehr, Dr. Lutz Sassenburg, Prof. Dr. Peernel Zwart (2014) Krankheiten der Heimtiere. Schlütersche)). Nachdem die Bakterien sich am Epithel der Atemwege festgesetzt haben, produzieren sie Wasserstoffperoxid als Abfallprodukt des Glycerol-Stoffwechsels, was zur Schädigung des Gewebes führt. Des Weiteren produzieren sie ein Mitogen (Zellteilung anregendes Protein), was das Wachstum der Zellen im Lymphgewebe, das für die Produktion von Lymphozyten zuständig ist, anregt. Folge ist eine chronische Entzündung der Atemwege (Razin & Barille 1985((RAZIN, S. & BARILE, M. F. (editors) (1985). The Mycoplasmas, vol. 4, Mycoplasma Pathogenicity. Orlando, Fla. : Academic Press.))). Das umfasst Schnupfen (Rhinitis), Mittelohrentzündungen (Otitis media), Kehlkopfentzündungen (Laryngitis), Luftröhrenentzündungen (Tracheitis), Bronchitis, Ausweitung der Bronchien (Bronchiektasie), Abzesse in der Lunge sowie Entzündungen der Lungenbläschen (Alveolitis) (Lindsey et al., 1978((Lindsey, J. R., G. H. Cassell, and H. J. Baker. 1978. b. Diseases due to mycoplasmas and rickettsias. Pp. 1481-1550 in Pathology of Laboratory Animals, vol. II, K. Benirschke, editor; , F. M. Garner, editor; , and T. C. Jones, editor. , eds. New York: Springer-Verlag.)), 1982((Lindsey, J. R., G. H. Cassell, J. K. Davis, and M. K. Davidson. 1982. Mycoplasmal and other bacterial diseases of the respiratory system. Pp. 21-41 in The Mouse in Biomedical Research. Vol. II, H. L. Foster, editor; , J. D. Small, editor; , and J. G. Fox, editor. , eds. New York: Academic Press.))).

Die beobachtbaren Symptome sind unspezifisch und umfassen Ausschnupfen, rasselnde Atemgeräusche, Hyperventilation, Gewichtsverlust, zusammengekauerte Haltung, aufgeplustertes Fell, mangelnde Aktivität, Schiefhaltung des Kopfes sowie verstärkte Porphyrin-Ansammlung an der Nase und den Augen. (Lindsey et al. 1971 ((Lindsey, J. R., H. J. Baker, R. G. Overcash, G. H. Cassell, and C. E. Hunt. 1971. Murine chronic respiratory disease. Significance as a research complication and experimental production with Mycoplasma pulmonis . Am. J. Pathol. 64:675-716)), 1982((Lindsey, J. R., G. H. Cassell, J. K. Davis, and M. K. Davidson. 1982. Mycoplasmal and other bacterial diseases of the respiratory system. Pp. 21-41 in The Mouse in Biomedical Research. Vol. II, H. L. Foster, editor; , J. D. Small, editor; , and J. G. Fox, editor. , eds. New York: Academic Press.))). ((National Research Council (US) Committee on Infectious Diseases of Mice and Rats. Washington (DC): National Academies Press (US); 1991))

Diese durch M. pulmonis ausgelöste Erkrankung wird als Murine respiratorische Mykoplasmose (MRM) bezeichnet. Sie variiert stark und ist in ihrer Ausprägung von vielen Faktoren abhängig. (Lindsey et al. 1985 ((Lindsey, J. R., M. K. Davidson, T. R. Schoeb, and G. H. Cassell. 1985. a. Murine mycoplasmal infections. Chapt. 5, pp. 91-121, in Complications of Viral and Mycoplasma Infections in Rodents to Toxicology Research and Testing. T. E. Hamm, Jr., editor. , ed. Washington, D.C.: Hemisphere Press.)), 1986 ((Lindsey, J. R., M. K. Davidson, T. R. Schoeb, and G. H. Cassell. 1986.. Murine mycoplasmal infections. Pp. 91-121 in Complications of Viral and Mycoplasmal Infections in Rodents to Toxicology Research and Testing, T. E. Hamm, Jr., editor. , ed. Washington, D.C.: Hemisphere Press.))). Eine Ammoniak-Konzentration von 19 µg/liter Luft oder mehr (Broderson et al., 1976((Broderson JR, Lindsey JR, Crawford JE. (1976), The role of environmental ammonia in respiratory mycoplasmosis of rats. Am J Pathol. 1976 Oct;85(1):115-30.)) Saito et al. 1982((Saito, M., K. Nakayama, T. Muto, and M. Nakagawa. 1982. Effects of gaseous ammonia onMycoplasma pulmonis infection in mice and rats. Exp. Anim. 31:203-206.)); Schoeb et al., 1982((T. R., Davidson, M. K., and Lindsey, J. R. (1982). Intracage ammonia promotes growth of Mycoplasma pulmonis in the respiratory tract of rats. Infect. Immun. 38, 212–217.))), eine gleichzeitige Infektion mit dem Sendai-Virus (Howard et al., 1978((Howard CJ, Stott EJ, Taylor G. The effect of pneumonia induced in mice with Mycoplasma pulmonis on resistance to subsequent bacterial infection and the effect of a respiratory infection with Sendai virus on the resistance of mice to Mycoplasma pulmonis. J Gen Microbiol. 1978 Nov;109(1):79–87.)); Saito et al. 1981((Saito, M., et al., Synergistic effect of Sendai virus on Mycoplasma pulmonis infection in mice. Nippon Juigaku Zasshi. 1981. 43(1): 43-50 pp.))) oder eine Sialodacryoadenitis Virus Infektion (Schoeb & Lindsey 1987((Schoeb, T. R., and J. R. Lindsey. 1987. Exacerbation of murine respiratory mycoplasmosis by sialodacryoadenitis virus infection in gnotobiotic F344 rats. Vet. Pathol. 24:392-399. ))) fördern MRM indem sie das Wachstum von M. pulmonis in den Atemwegen verstärken. Weitere Faktoren, die eine MRM beeinflussen, sind: Infektion mit dem CAR Bakterium, Verabreichung von Hexamethylphosphoramid (Overcash et al. 1976 ((Overcash, R. G., J. R. Lindsey, G. H. Cassell, and H. J. Baker. 1976. Enhancement of natural and experimental respiratory mycoplasmosis in rats by hexamethylphosphoramide. Am. J. Pathol. 82:171-189.)); Lee & Trochimowicz 1982((Lee, K. P., and H. J. Trochimowicz. 1982. a. Pulmonary response to inhaled hexamethylphosphoramide in rats. Toxicol. Appl. Pharmacol. 62:90-103))) oder Cyclophosphamid (Singer et al., 1972), Vitamin A oder E Mangel (Tvedten et al.1973((Tvedten, H. W., C. K. Whitehair, and R. F. Langham. 1973. Influence of vitamins A and E on gnotobiotic and conventionally maintained rats exposed to Mycoplasma pulmonis . J. Am. Vet. Med. Assoc. 163:605-612. ))); Einatmung von Tabakrauch (Wynder et al. 1968((Wynder, E. L., K. T. Taguchi, V. Baden, and D. Hoffman. 1968. Tobacco carcinogenesis. IX. Effect of cigarette smoke on respiratory tract of mice after passive inhalation. Cancer 21:134-153.))); genetisch verankerte Anfälligkeit des Wirtes [z.B. sind Ratten des LEW-Stammes anfälliger als F344 Ratten (Davis and Cassell, 1982((Davis, J. K., and G. H. Cassell. 1982. Murine respiratory mycoplasmosis in LEW and F344 rats: Strain differences in lesion severity. Vet. Pathol. 19:280-293.)); Davis et al. 1982((Davis, J. K., R. B. Thorp, P. A. Maddox, M. B. Brown, and G. H. Cassell. 1982. Murine respiratory mycoplasmosis in F344 and LEW rats: Evolution of lesions and lung lymphoid cell populations. Infect. Immun.36:720-729)))] sowie die Virulenz des M. pulmonis Stammes (Lindsey et al. 1971((Lindsey, J. R., H. J. Baker, R. G. Overcash, G. H. Cassell, and C. E. Hunt. 1971. Murine chronic respiratory disease. Significance as a research complication and experimental production with Mycoplasma pulmonis . Am. J. Pathol. 64:675-716. )); Whittlestone et al., 1972((Whittlestone, P., R. M. Lemcke, and R. J. Olds. 1972. Respiratory disease in a colony of rats. II. Isolation of Mycoplasma pulmonis from the natural disease, and the experimental disease induced with a cloned culture of this organism. J. Hyg. 70:387-407.)); Howard and Taylor, 1979((Howard, C. J., and G. Taylor. 1979. Variation in the virulence of strains of Mycoplasma pulmonis related to susceptibility to killing by macrophages in vivo. J. Gen. Microbiol. 114:289-294.)); Davidson et al., 1988((Davidson, M. K., J. R. Lindsey, R. F. Parker, J. G. Tully, and G. H. Cassell. 1988. a. Differences in virulence for mice among strains of Mycoplasma pulmonis . Infect. Immun. 56:2156-2162.))).

Eine Infektion des Urogenitaltraktes mit M. pulmonis kann zu Unfruchtbarkeit, Infektion der Welpen, niedrigem Geburtsgewicht, Resorption von Föten sowie Totgeburten führen ((https://www.criver.com/sites/default/files/resources/MycoplasmapulmonisTechnicalSheet.pdf))

Die Diagnose einer Mykoplasmose erfolgt meist über die klinischen Symptome, da ein Nachweis über einen Abstrich aus der Nasenschleimhaut aufwendig ist. Im besten Fall sollten mehrere Abstriche genommen werden, um die Isolationsrate zu erhöhen (Davidson et al., 1981).Eine mikrobiologische Untersuchung sollte dann Tests auf verschiedene bakterielle, virale oder histopathologische Ursachen umfassen. Das Testverfahren des Wahl sollte ein sogenannter ELISA-Test sein (enzyme-linked immuno sorbent assay). ELISA kann mit Hilfe einer enzymvermittelten Reaktion die Wechselwirkung von Antigen (z. B. Krankheitserreger) und Antikörper (Immunglobuline) nachweisen. Allerdings können mit ELISA subklinischen Infektionen mit M. pulmonis oft nicht nachgewiesen werden. Alternativ ist eine in vitro Isolation von Mycoplasmen in einer Kultur möglich. Allerdings ist dieses Verfahren arbeits- und zeitaufwendig sowie sensibel gegenüber bakterieller Verunreinigung. Möglich ist auch eine Diagnose durch PCR Assay (Polymerase Chain Reaction Assay), wobei DNA oder RNA des Bakteriums im Blut oder Gewebe nachgewiesen wird. In der Diagnostik von Heimtier-Ratten spielen diese Verfahren aufgrund des damit verbundenen Aufwandes allerdings fast keine Rolle. Einen sicheren Aufschluss über eine Mykoplasmeninfektion bietet dann nur die Untersuchung von Gewebeproben nach dem Tod des Tieres.

Der Aufbau von mykoplasmenfreien Rattenbeständen ist sehr aufwendig und nur unter extremen Laborbedingungen machbar. Dazu ist es notwendig, die Tiere in einem Labor zu halten, das über zahlreiche Schutzbarrieren verfügt. Die Tiere müssen wiederholt mit Hilfe eines ELISA-Tests negativ auf M. pulmonis getestet sein, Mütter müssen über Monate mit Antibiotika behandelt werden, um den Mykoplasmenbefall gering zu halten und Babies müssen durch Kaiserschnitt entbunden und dann separiert aufgezogen werden. Für jeden Wurf muss es einen eigenen isolierten Tank geben und die Plazenta der Mütter muss auf Mycoplasmen untersucht werden. Wenn ein mykoplasmenfreier Bestand etabliert wurde, müssen sorgfältige Vorkehrungen getroffen werden, um eine Eintragung von M. pulmonis zu verhindern. Dazu gehört eine Abschottung der Bestände nach außen sowie besondere Hygienevorkehrungen bei den Mitarbeitern im Labor, die z.B. privat keinen Kontakt zu Ratten haben dürfen.

Selbst unter Laborbedingungen ist der Aufbau und Erhalt von Stämmen, die frei von M. pulmonis sind, äußerst schwierig. In der Heimtierhaltung dürfte das Vorhaben, so einen Bestand aufzubauen, zum Scheitern verurteilt sein, die die aufwändigen Testverfahren und absolute Isolation der Tiere nicht durchführbar wären.

Eine Möglichkeit, Bestände vor dem Befall mit M. pulmonis zu schützen, ist eine Impfung, die sich in Studien bereits als effektiv erwiesen hat, aber aus Kostengründen nicht in großem Umfang und vor allem nicht für den Heimtierhalter verfügbar ist (Cassell & Davis 1978((Cassell, G.H. & Davis, J.K.(1978), Protective effect of vaccination against Mycoplasma pulmonis respiratory disease in rats. Infect. Immun. July 1978 21 no. 69.75)).

Da Mykoplasmen über keine Zellwand verfügen, sind Antibiotika, die die Zellwandsynthese hemmen wie z.B. Penicillin oder Cephalosporin ihnen gegenüber wirkungslos. Stattdessen greift man zu Antibiotika, die die mRNA Translation hemmen wie z.B. Aminoglycoside (Gentamycin, Amikacin), Makrolide (z.B. Azithromycin, Erythromycin) oder Tetrazykline (Doxycyclin, Minocyclin) sowie Antibiotika, die bakterielle Enzyme hemmen wie Fluroquinolone (z.B. Enrofloxacin = Baytril) zurück. Allerdings ist selbst mit einer antibiotischen Behandlung oft keine vollständige Beseitigung des Befalls mit Mykoplasmen möglich.

Zur Behandlung von Ratten mit früher oder leichter Atemwegsinfektion mit Verdacht auf Mycoplasmen empfiehlt Dr. Michael Hutchinson, DVM; Animal General, Cranberry Township, PA basierend auf seiner Erfahrung und der aktuellen Literatur folgende Dosierung:

Enrofloxacin (Baytril) 15 mg/kg, alle 12 Stunden, oral für 10 bis 30 Tage
oder
Doxycycline 5 mg/kg, ale 12 Stunden, oral für 10 bis 30 Tage

Wenn es innerhalb eines angemessenen Zeitraums keine Verbesserung gibt, Enrofloxacin und Doycycline zusammen geben für 10 bis 30 Tage.

Wenn dies immer noch keine Verbesserung bewirkt, sollte eine Verneblung hinzugefügt werden:

Verneblung für 15 Minuten, 2-3 mal pro Tag für 14 Tage:

• 8 mL sterile Salzlösung
• 0.5mL Gentocin injectable 100 mg/mL
• 0.5mL Albuterol 0.083% Inhalation 

(übrig gebliebene Lösung kann für 3 Tage gekühlt gelagert werden)

Wenn die Lunge stärker betroffen ist und die Verneblung von Antibiotika nicht ausreicht, sollte Dexamethsone zugefügt werden:

Dexmethason at 0.5 mg/lb (entspricht ca. 1 mg/kg) wie folgt:

• 0.5 mg/lb (entspricht ca. 1 mg/kg) BID injeziert oder oral für 3 Tage
• 0.5 mg/lb (entspricht ca. 1 mg/kg) SID für 3 Tage
• 0.25 mg/lb (entspricht ca. 0,5 mg/kg)  SID für 3 Tage
• 0.25 mg/lb (entspricht ca. 0,5 mg/kg) oral jeden 2. Tag, dreimal hintereinander.

Quelle: Ratmedication Guide

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