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Naturwissenschaften

Schule und Cystische Fibrose (CF) / Mukoviszidose

 

Mögliche Risiken im naturwissenschaftlichen Unterricht

Informationen für Lehrkräfte

Verfasser: Wilhelm Bremer, Schnatgang 67, 49080 Osnabrück

Fax: 01212 514360786             E-mail:  WilhelmBremer@web.de

 

Molekulargenetische Grundlage des Krankheitsbildes

 

Das Krankheitsbild CF wird verursacht durch eine Mutation im CFTR-Gen auf Chromosom 7, die dazu führt, dass das CFTR-Protein nicht korrekt hergestellt werden kann.  Dieses Protein bildet in der Zellmembran einen Kanal für Chlorid-Ionen und ist darüber hinaus an der Regulierung weiterer Transportvorgänge an der Zellmembran beteiligt.  Defektes oder fehlendes CFTR-Protein führt insbesondere in den Epithelzellen der Atemwege, aber auch in den Ausführungsgängen der Bauchspeicheldrüse und im Darm zu krankhaften Veränderungen.

 

Variabilität des Krankheitsbildes

 

Man kennt mittlerweile über 900 verschiedene Mutationen, die mit unterschiedlicher Häufigkeit im CFTR-Gen vorkommen können und dann unterschiedlich schwere Krankheitserscheinungen verursachen.  Es gibt jedoch noch weitere genetisch gesteuerte Unterschiede im Stoffwechsel der betroffenen Personen, z.B. im Immunsystem, die zum Teil erheblichen Einfluss haben auf das Erscheinungsbild und den Verlauf der Krankheit.  Insofern präsentiert sich die Cystische Fibrose bei jedem einzelnen Menschen mit CF individuell verschieden.  Es gibt einerseits Kinder, die unter schweren Beeinträchtigungen leiden, andererseits Erwachsene, die ein weitgehend „normales“ Leben führen.

 

Besiedlung der Atemwege mit opportunistischen Krankheitserregern

 

Was jedoch bei fast allen von CF Betroffenen gleich ist, das ist die hohe Anfälligkeit für bakterielle Infektionen der Atemwege, deren Ursache noch nicht eindeutig geklärt ist.  Neben den Erregern, die mehr oder weniger häufig auch in der Normalbevölkerung bei Atemwegserkrankungen vorkommen, findet man bei Menschen mit CF vor allem drei problematische Keime, die eigentlich untypisch sind für Atemwegsinfektionen:  Staphylokokkus aureus, Pseudomonas aeruginosa und Burkholderia cepacia.  Alle drei können bei Menschen mit CF schwere akute Krankheitsschübe auslösen, vor allem aber können sie die Atemwege dauerhaft besiedeln und langfristig schwere Schäden verursachen. 

 

Staphylokokkus aureus:  Ein Opportunist

 

Der Keim ist vor allem in den Ausführungsgängen der Nase und von dort ausgehend auf der Haut zu finden.  Er verursacht mehr oder weniger schwere eitrige Entzündungen auf vorgeschädigter Haut oder Schleimhaut.  Staphylokokkkus aureus in den Atemwegen kann normalerweise relativ gut mit oralen Antibiotika bekämpft werden.  Die meisten Menschen mit CF müssen diese Antibiotika häufig, über lange Zeiträume und hoch dosiert einnehmen.

Pseudomonas aeruginosa:  Ein weit verbreiteter Keim

 

Pseudomonas aeruginosa ist ein Wasserkeim.  Er ist in der Natur und in der technischen Umwelt mit hoher Wahrscheinlichkeit überall dort zu finden, wo Wasser längere Zeit oder dauernd stehen bleibt.

Für den naturwissenschaftlichen Unterricht besonders von Bedeutung sind hier also die Abläufe der Waschbecken, in denen Wasser als Geruchsverschluss ständig steht, sowie Wasser, das für Zwecke des Chemie- oder Biologieunterrichts aus Teichen oder ähnlichen Quellen entnommen wird.

Bei Wasserproben, die im Unterricht untersucht werden, ist eine Übertragung auf die Atemwege von Menschen mit CF in erster Linie möglich auf dem Umweg über die Hände.  In solchen Situationen sollten Menschen mit CF und ihre Lehrer bzw. Lehrerinnen sich des Risikos einer Verkeimung bewusst sein und evtl. je nach Situation besondere hygienische Maßnahmen vorsehen, z.B. Handschuhe oder Händedesinfektion, mindestens jedoch gründliches Waschen der Hände.

Besondere Vorsicht ist natürlich geboten, wenn solche Proben über längere Zeit ruhig gestanden haben oder gar erhöhten Temperaturen ausgesetzt waren.  Für Bakterienkulturen sind die Sicherheitsbestimmungen strikt anzuwenden (vollkommen geschlossene Gefäße, anschließende Entsorgung der Gefäße samt Kultur).  Das gilt übrigens auch für den Umgang mit Pilzen, da gerade bei Menschen, die mit Antibiotika behandelt werden, das Risiko für Pilzinfektionen (besonders bronchopulmonale Aspergillose) stark erhöht ist.

 

Das Problem der Abflüsse stellt sich für Menschen mit CF im Prinzip in allen Lebenssituationen:  Das Leitungswasser selbst ist zwar meistens frei von Pseudomonaden, aber wenn es abläuft, steigen aus dem möglicherweise verkeimten Abfluss Aerosole auf, die dann ebenfalls verkeimt sind und sowohl eingeatmet werden können als auch die Hände verkeimen.  In vielen naturwissenschaftlichen Fachräumen ist dies ein besonders großes Problem:  Erstens werden die Abflüsse an Schülerarbeitstischen oft wochen- oder monatelang nicht benutzt, das Wasser im Abfluss steht entsprechend lange still und bietet damit Mikroorganismen sehr gute Vermehrungsmöglichkeiten.  Zweitens werden diese Abflüsse oft von den Kindern vermüllt, ein ständiger Eintrag von Nährstoffen und weiteren Mikroorganismen findet statt.  Drittens schießt bei diesen Anlagen oft das Wasser mit scharfem Strahl direkt in den Abfluss, und damit entsteht besonders viel Aerosol.  Die Kinder mit CF selbst sowie ihre Lehrer und Lehrerinnen sollten über diese Problematik unterrichtet sein und entsprechende Vorsichtsmaßnahmen treffen:  Händehygiene sowie Abstand zu derartigen Aerosolquellen bzw. vielleicht auch Verzicht auf deren Benutzung. 

 

Natürlich ist auch Wasser aus Aquarien möglicherweise stark mit Pseudomonaden belastet.  Beim Umgang mit Aquarien und dem Wasser oder Pflanzenteilen aus Aquarien muss bei CF auf angemessene Händehygiene geachtet werden.  Aerosole sollten nicht eingeatmet werden.

 

Pseudomonas aeruginosa:  Ein besonders heimtückischer Keim

 

Pseudomonas aeruginosa verursacht in den Atemwegen von Menschen mit CF zunächst meistens keine schweren Krankheitszeichen.  Er erzeugt jedoch nach einigen Monaten einen „Biofilm“ aus Alginat, in dem er dann praktisch unangreifbar ist, sowohl für die körpereigene Abwehr als auch für Antibiotika.  In chronisch mit Pseudomonas besiedelten Atemwegen versucht das Immunsystem ständig vor allem mit Hilfe der „neutrophilen Granulozyten“ die Eindringlinge zu zerstören.  Das gelingt ihm nicht, statt dessen zerstören die aggressiven Substanzen, die durch den Einstrom der Neutrophile in das Lungengewebe freigesetzt werden (z.B. Proteasen, Radikale) allmählich die Lunge selbst.  Dieser Vorgang lässt sich nur verlangsamen durch vierteljährliche Therapie mit intravenös verabreichten Antibiotika über einen Zeitraum von jeweils mindestens zwei Wochen, mit der die Wucht der Immunantwort reduziert werden kann.  Für die Betroffenen bedeutet das eine erhebliche Belastung und Verschlechterung ihrer Lebensqualität neben einer ständigen Verschlechterung der Lungenfunktion.  Es ist daher im Interesse der Betroffenen, die Besiedlung der Atemwege mit Pseudomonas aeruginosa so lange wie möglich zu vermeiden.  Dazu ist die Identifizierung besonders risikanter Situationen wichtig, denn nur dann kann man sich angemessen schützen.

Burkholderia cepacia im Biologieunterricht

 

Burkholderia cepacia ist ein Bodenbakterium, das vor allem an unterirdischen Pflanzenteilen vorkommt.  Zuerst entdeckt wurde es in faulen Stellen an Zwiebeln.  Bei CF kann es die Atemwege dauerhaft besiedeln und sehr schwerwiegende Verschlechterungen des Krankheitsbildes hervorrufen.  Als Bodenbakterium besitzt es eine hohe natürliche Resistenz gegen fast alle Antibiotika, ist also sehr schwer zu bekämpfen.

Auch hier gilt, dass alle Beteiligten auf gute Händehygiene der Person mit CF achten müssen, um eine Infektion zu vermeiden.  Gründliches Händewaschen reicht hier meistens aus; die Schule muss jedoch geeignete Einrichtungen dafür bereitstellen.  Die Lehrerinnen und Lehrer sollten darauf achten, dass sie den Kindern für hygienische Zwecke genügend Zeit zur Verfügung stellen.

 

Luftbelastungen im Chemieunterricht

 

Eine durch CF vorgeschädigte Lunge ist besonders verwundbar durch aggressive Gase oder  Stäube, die möglicherweise im Chemieunterricht entstehen könnten.  Hier sollten die Lehrerinnen und Lehrer besonders darauf achten, dass sie die Belastungen durch geeignete Maßnahmen gering halten.  Das ist zwar ohnehin durch die Richtlinien für die Sicherheit im naturwissenschaftlichen Unterricht vorgeschrieben, wird aber aus den verschiedensten Gründen nicht immer verwirklicht.  Neben einem verantwortungsbewussten Unterricht, der besondere Belastungen und Gefährdungen vermeidet, spielt hier auch das eigene Verhalten des Kindes mit CF eine Rolle:  Vorsicht im Umgang mit aggressiven Gasen und durch Schwebteilchen verschmutzter Luft.

 

Die Rolle von Kindern mit CF in der Schule

 

Wie andere Menschen auch, möchten Kinder mit CF nicht gerne mit ihrer besonderen Problematik in der Öffentlichkeit stehen.  Das gilt auch für die Schulklasse.  Lehrerinnen und Lehrer sollten es vermeiden, Schülerinnen und Schüler mit CF öffentlich auf ihre Erkrankung oder besondere Risiken hin anzusprechen, es sei denn, dies wäre vorher miteinander abgesprochen.  Viele Kinder mit CF fallen gar nicht durch besondere Probleme auf und möchten deshalb auch nicht, dass ihre Krankheit von anderen Personen thematisiert wird.  Sie möchten auch keine Sonderrolle spielen, sondern wie alle anderen ganz „normal“ am schulischen Leben teilnehmen.  Bei sehr vielen ist dies auch uneingeschränkt möglich.  Bei den anderen, die schon im Kindesalter größere Probleme im Alltag haben, wird man ebenfalls versuchen, sie so wenig wie möglich zu isolieren oder gar zu stigmatisieren.  Hier wären dann allerdings Einzelgespräche erforderlich, in denen der Rahmen des Möglichen geklärt werden müsste.

Die meisten Kinder mit CF wissen sehr genau selbst, wo spezielle Risiken für sie liegen und versuchen sich mit ihrem Verhalten unauffällig darauf einzustellen.  Für Lehrerinnen und Lehrer ist wichtig, dass sie die Kinder nicht unwissentlich zu Handlungen veranlassen, die diesen als riskant erscheinen und bei denen sie sich deshalb im Hintergrund halten möchten.  Sie sollten im Gegenteil die Möglichkeiten und Freiräume dafür schaffen und die Kinder in ihrem Verhalten unauffällig unterstützen.  Natürlich ist es sinnvoll, den Kindern bzw. ihren Eltern über die Problematik aktiv Gespräche anzubieten, in denen Unsicherheiten und Befürchtungen auf beiden Seiten geklärt werden können.

 

 

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