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Yersinia ist der Name einer Gattung von gramnegativen meist stabchenformigen Bakterien aus der Familie der Yersiniaceae welche sich unter fakultativ anaeroben Bedingungen vermehren Im Plural werden Vertreter der Gattung eingedeutscht auch als Yersinien bezeichnet Nach dem Code der Nomenklatur der Bakterien ist das grammatische Geschlecht des Gattungsnamens feminin Von medizinischer Bedeutung fur den Menschen sind die Arten Yersinia pestis Yersinia pseudotuberculosis und Yersinia enterocolitica weitere Yersinia Arten konnen bei Tieren Krankheiten verursachen Daneben gibt es auch Vertreter der Gattung die in der Umwelt z B in Gewassern und Boden zu finden sind und nicht pathogen krankheitserregend sind YersiniaZellen von Yersinia pestis im Fluoreszenz Mikroskop mit Fluoreszenz markiertem Antikorper gegen ein Kapsel AntigenSystematikDomane Bakterien Bacteria Abteilung ProteobacteriaKlasse GammaproteobacteriaOrdnung EnterobacteralesFamilie YersiniaceaeGattung YersiniaWissenschaftlicher NameYersiniavan Loghem 1944 Inhaltsverzeichnis 1 Etymologie 2 Merkmale 2 1 Erscheinungsbild 2 2 Wachstum und Stoffwechsel 2 3 Genetik 2 4 Pathogenitat 3 Nachweise 4 Vorkommen 5 Systematik 5 1 Aussere Systematik 5 2 Innere Systematik 6 Humanmedizinisch bedeutsame Arten 6 1 Yersinia enterocolitica 6 2 Yersinia pseudotuberculosis 6 3 Yersinia pestis 7 Meldepflicht 8 Einzelnachweise 9 WeblinksEtymologie BearbeitenDer Gattungsname wurde zu Ehren des Schweizer Bakteriologen Alexandre Emile Jean Yersin gewahlt Er forschte 1894 in Hongkong nach dem Erreger der Pest Es gelang ihm den Erreger aus befallenen Lymphknoten Bubonen von Pesttoten zu isolieren und die Krankheit auf Mause Ratten und Meerschweinchen zu ubertragen Zur gleichen Zeit forschte auch der japanische Bakteriologe Kitasato Shibasaburō in Hongkong nach dem Erreger und konnte ihn aus dem Blut isolieren Im weiteren Verlauf der Untersuchungen kam es zu einer Verunreinigung der Bakterienkulturen durch Pneumokokken Aus diesem Grund wird Yersin in vielen Literaturquellen als Entdecker genannt wahrend andere beiden Wissenschaftlern unabhangig voneinander die Entdeckung zuschreiben 1 Merkmale BearbeitenErscheinungsbild Bearbeiten nbsp Lichtmikroskopisches Bild von Yersinia enterocolitica nach Gram Farbung es sind zahlreiche rot angefarbte gramnegative Zellen zu erkennen Bei den Vertretern der Gattung Yersinia handelt es sich um gramnegative Bakterien sie bilden keine Uberdauerungsformen wie Endosporen Mehrere Arten sind durch Flagellen zur aktiven Bewegung fahig Die Begeisselung wird jedoch nur in einem bestimmten Temperaturbereich bei ihrer Kultivierung ausgebildet 2 Die Zellen von Yersinia Arten sind stabchenformig dabei variiert die Grosse so dass sie als pleomorphe Stabchen 3 oder kokkoide Stabchen 4 beschrieben werden Manche Yersinia Arten besitzen eine Kapsel die der Bakterienzellwand aufgelagert ist dies ist u a bei Yersinia pestis der Fall Innerhalb einer Art kann es Bakterienstamme geben die uber eine Kapsel verfugen wahrend sie bei anderen Stammen nicht auftritt Dies ist beispielsweise bei Y enterocolitica der Fall Die Kapsel wirkt als Antigen 5 Wachstum und Stoffwechsel Bearbeiten Die Zellen wachsen fakultativ anaerob sie konnen sich also auch vermehren wenn kein Sauerstoff vorhanden ist Sie sind Katalase positiv und Oxidase negativ 2 Die optimale Temperatur fur das Wachstum liegt bei 20 37 C 4 somit gehoren die Vertreter der Gattung Yersinia zu den mesophilen mittlere Temperaturen bevorzugenden Bakterien Die Temperatur bei der Kultivierung hat bei einigen Yersinia Arten Auswirkung auf die Zellmorphologie So bildet Y pestis bei 37 C eine Kapsel aus wahrend dies bei niedrigeren Temperaturen 28 30 C nicht geschieht 5 Y pseudotuberculosis zeigt nur eine Begeisselung falls die Temperatur bei der Kultivierung unter 30 C liegt 4 Ausserdem tolerieren mehrere Arten auch deutlich niedrigere Temperaturen und sind noch bei 4 C zur Vermehrung fahig z B Y enterocolitica 5 Yersinia betreibt einen chemoorganotrophen und heterotrophen Stoffwechsel sie benutzt organische Verbindungen als Energiequelle und ebenso zum Aufbau zelleigener Stoffe Der Stoffwechsel ist typisch fur die Vertreter der Enterobacteriaceae zu denen Yersinien einst gezahlt wurden unterschiedliche Substrate werden in einer Garung verwertet 2 So werden unter anderem die Kohlenhydrate Glucose und Arabinose fermentativ zu Sauren und anderen Produkten abgebaut Gas wird dabei nicht gebildet Lactose wird nicht abgebaut Hingegen wird der Zuckeralkohol Mannitol unter Saurebildung verwertet 6 Die meisten Yersinia Arten verfugen uber das Enzym Urease und konnen somit Harnstoff verwerten Weiterhin sind sie in der Lage Nitrat mit Hilfe des Enzyms Nitratreduktase NADH zu Nitrit zu reduzieren Sie verfugen jedoch nicht uber das Enzym Lysindecarboxylase LDC das die Abspaltung von Kohlenstoffdioxid CO2 bei der Aminosaure Lysin ermoglicht Schwefelwasserstoff H2S wird nicht gebildet ebenso wenig Indol der Indol Test ist negativ Der Voges Proskauer Test verlauft bei den meisten Arten negativ es wird kein Acetoin gebildet Weitere Stoffwechselreaktionen wie beispielsweise das Vorkommen des Enzyms Ornithindecarboxylase ODC oder die Verwertung verschiedener Kohlenhydrate und Zuckeralkohole z B Sorbitol unter Saurebildung konnen in einer Bunten Reihe gepruft werden um die Arten voneinander und von Vertretern der Familie der Enterobacteriaceae zu unterscheiden 2 6 Genetik Bearbeiten Der GC Gehalt der Anteil der Nukleinbasen Guanin und Cytosin in der Bakterien DNA liegt zwischen 46 und 50 Molprozent 2 Dies ist vergleichbar mit dem GC Gehalt in der DNA von Escherichia coli und anderer Enterobacteriaceae Seit 2001 gehort Yersinia pestis zu den sequenzierten Organismen das Genom des Bakteriums ist vollstandig bekannt Neben dem Bakterienchromosom umfasst es auch drei Plasmide 7 Bis 2014 wurde das Genom von elf weiteren Arten sequenziert in chronologischer Reihenfolge Y pseudotuberculosis 8 Y bercovieri 9 Y frederiksenii 10 Y intermedia 11 Y mollaretii 12 Y enterocolitica 13 Y aldovae 14 Y kristensenii 15 Y rohdei 16 Y ruckeri 17 und Y similis 18 Dabei wurden ein oder mehrere Plasmide bei Y enterocolitica 13 Y frederiksenii 10 Y pseudotuberculosis 8 Y ruckeri 17 und Y similis 18 gefunden Pathogenitat Bearbeiten Die Gattung Yersinia umfasst sowohl fur den Menschen oder fur Tiere pathogene krankheitserregende Arten wie auch Arten die apathogen sind Zu diesen gehoren beispielsweise Y aldovae und Y mollaretii sie werden durch die Biostoffverordnung in Verbindung mit der TRBA Technische Regeln fur Biologische Arbeitsstoffe 466 der Risikogruppe 1 zugeordnet Die meisten Spezies werden der Risikogruppe 2 zugeordnet werden also als pathogen eingestuft hierzu gehoren z B die Zoonoseerreger Y enterocolitica Y frederiksenii und Y pseudotuberculosis Einzig Y pestis wird der Risikogruppe 3 zugeordnet 19 deren Kennzeichen ist dass die verursachte Infektionskrankheit ernstere Folgen hat Eine Besonderheit der Yersinia Arten ist dass sie zahlreiche Proteine sezernieren also aus der Zelle an die Umgebung abgeben Diese Proteine werden als YOP englisch Yersinia outer protein aussere Proteine von Yersinia oder YOPs bzw Yops im Plural bezeichnet Sie haben bei den pathogenen Arten die Wirkung als Virulenzfaktoren da sie beispielsweise antiphagozytare Eigenschaften aufweisen d h die Phagozytose im Rahmen der Immunabwehr verhindern Die Gene die fur diese Proteine codieren befinden sich auf einem Plasmid Apathogenen Arten oder Stammen fehlt dieses Plasmid 5 Verschiedene pathogene Yersinia Arten bilden Siderophore Dabei handelt es sich um niedermolekulare Verbindungen die Eisen III Ionen durch Komplexierung binden und dadurch die Eisenzufuhr der Bakterien fordern Ein bekannter Vertreter ist das als Yersiniabactin Ybt bezeichnete Siderophor das bei Y pestis Y pseudotuberculosis und einigen Stammen von Y enterocolitica zu finden ist Die Wirkungsweise als Virulenzfaktor ist noch nicht abschliessend geklart Jedoch fuhrt die gestorte Biosynthese des Yersiniabactins bei den betroffenen Stammen zu einer deutlichen Virulenzminderung Ausserdem ist die Exprimierung der ybt Gene bei Bakterien erhoht die Zellen von Saugetieren infiziert haben im Vergleich zu den Bakterien die in einem Nahrmedium kultiviert werden Bei Y pseudotuberculosis wurden noch weitere Siderophore entdeckt die als Pseudochelin Pch und Yersiniachelin Ych bezeichnet werden und ebenfalls im Genom anderer Yersinia Arten codiert sind Allerdings konnte dort die Exprimierung eines funktionsfahigen Siderophors noch nicht nachgewiesen werden 20 Nachweise Bearbeiten nbsp Kolonien von Yersinia pseudotuberculosis auf MacConkey Agar mit negativem Ergebnis fur den Lactose Abbau Bei den Proben kann es sich um klinisches Material z B Blut Sputum Stuhl oder aus den Lymphknoten abgesaugtes Sekret bei Beulenpest das Lymphknotenaspirat bzw Bubonenaspirat 4 oder um Lebensmittel Wasser oder andere Proben aus der Umwelt handeln die moglicherweise Yersinien enthalten Bei letzteren ist meist eine Anreicherung der Bakterien erforderlich dazu wird eine flussige Nahrbouillon verwendet die Pepton Sorbit und Gallensalze enthalt sie wird auch als PSBB englisch fur Peptone Sorbitol Bile Broth abgekurzt 6 Fur die Kultivierung sind prinzipiell alle Nahrmedien geeignet die als Selektivmedien fur Enterobacteriaceae verwendet werden beispielsweise MacConkey Agar oder Eosin Methylen Blau Agar Ebenso kann Blutagar benutzt werden wobei es dort zu keiner Hamolyse kommt 5 Es steht auch ein Yersinia Selektivmedium zur Verfugung das nach drei der darin enthaltenen Komponenten als Cefsulodin Irgasan Novobiocin Agar CIN Agar bezeichnet wird 6 Es ist zu beachten dass Tatigkeiten mit Y pestis bei denen der Krankheitserreger vermehrt wird nur in einem Labor der Schutzstufe 3 durchgefuhrt werden durfen Mit den auf den Nahrmedien gewachsenen Kolonien wird dann eine Bunte Reihe durchgefuhrt um die Art zu identifizieren siehe Wachstum und Stoffwechsel 5 Ein darauf basierendes Schnellbestimmungssystem im Miniaturformat Analytical Profile Index zur Bestimmung von Bakterien aus den Familien Enterobacteriaceae ist kommerziell verfugbar 21 Bei Y enterocolitica ist diese Vorgehensweise nicht ausreichend da andere Yersinia Arten sich durch die biochemischen Merkmale der Bunten Reihe nicht von ihr unterscheiden lassen 6 Hier ist die Zuordnung zu den Serotypen mittels eines Agglutinationstests sinnvoll Dabei wird ein polyvalentes O spezifisches Antiserum eingesetzt das mit Probematerial welches O Antigene von Y enterocolitica enthalt zur Agglutination fuhrt 5 Der Nachweis von Yersinia Arten kann auch durch serologische Verfahren erfolgen die auf der Antigen Antikorper Reaktion basieren Aus klinischen Proben kann der Nachweis fur Antikorper erfolgen die gegen die YOPs gebildet wurden Dazu wird das ELISA Verfahren quantitativer Nachweis oder ein Western Blot durchgefuhrt 5 Im Weiteren ist eine Schnellanalytik mittels MALDI TOF MS in Kombination mit entsprechender Chemometrik moglich 22 Vorkommen BearbeitenYersinia Arten sind ubiquitar verbreitet sie wurden im Boden Wasser Tieren Lebensmitteln und im Falle der pathogenen Arten auch bei infizierten Menschen gefunden 6 Das Habitat von Y aldovae ist das Wasser 14 Y bercovieri wurde hauptsachlich bei Patienten mit Durchfall Erkrankungen gefunden weiterhin in ungegarten Lebensmitteln sowie Umweltproben 9 Y enterocolitica ist in Gewassern beheimatet 13 und auch im Tierreich weit verbreitet 4 Sie ist im Darm von Saugetieren zu finden seltener bei Insekten und Amphibien Im Hinblick auf die Ubertragung durch Lebensmittel ist Schweinefleisch von grosser Bedeutung 5 Y frederiksenii wurde aus Susswasser Abwasser und Boden isoliert weiterhin gehoren Wildtiere und domestizierte Tiere zu ihrem Habitat und sie wurde in Lebensmitteln sowie bei kranken und gesunden Menschen gefunden 10 Ahnliches gilt fur Y intermedia die aus Susswasser und darin lebenden Tieren Wildtieren und domestizierten Tieren Lebensmitteln sowie gesunden und kranken Menschen Erkrankungen des Verdauungstraktes isoliert wurde 11 Auch Y kristensenii wurde aus Proben aus der Umwelt aus Lebensmitteln Tieren sowie kranken und gesunden Menschen isoliert 15 Ahnliches gilt fur Y mollaretii 12 Fur Y pestis ist seit der Aufklarung der Infektionsquellen und Infektionswege der Pest bekannt dass sie bei Nagetieren wie der Hausratte zu finden ist und uber Flohe als Vektoren verbreitet wird 5 Y pseudotuberculosis ist in Gewassern beheimatet und verursacht bei vielen Tierarten und dem Menschen eine Gastroenteritis 8 Y rohdei wurde aus den Fazes von Hunden und Menschen isoliert und ist in Gewassern beheimatet 16 Y ruckeri wurde aus der Regenbogenforelle Oncorhynchus mykiss isoliert bei der sie die Krankheit enteric red mouth disease verursacht die wirtschaftlichen Schaden in der Aquakultur der Lachsfische verursacht 17 Das Habitat von Y similis sind Boden 18 Systematik BearbeitenAussere Systematik Bearbeiten Die Gattung Yersinia zahlt inzwischen nicht mehr zur Familie der Enterobacteriaceae sondern zu den Yersiniaceae in der Ordnung der Enterobacteriales die der Klasse der Gammaproteobacteria angehort Innere Systematik Bearbeiten Die Typusart der Gattung ist Yersinia pestis die 1896 von Lehmann und Neumann als Bacterium pestis erstbeschrieben wurde Die Gattung wurde 1944 durch van Loghem etabliert 23 Folgende Arten und Unterarten Subspezies sind bekannt Stand 2014 23 Yersinia aldovae Bercovier et al 1984 Yersinia aleksiciae Sprague amp Neubauer 2005 Durch die Untersuchung von phanotypisch abweichenden Stammen von Y kristensenii wurde entdeckt dass diese eine eigene Spezies darstellen 24 Yersinia bercovieri Wauters et al 1988 Yersinia enterocolitica Schleifstein amp Coleman 1939 Frederiksen 1964 Yersinia enterocolitica subsp enterocolitica Schleifstein amp Coleman 1939 Neubauer et al 2000 Yersinia enterocolitica subsp palearctica Neubauer et al 2000 Yersinia entomophaga Hurst et al 2011 Yersinia frederiksenii Ursing et al 1981 Yersinia intermedia Brenner et al 1981 Yersinia kristensenii Bercovier et al 1981 Yersinia massiliensis Merhej et al 2008 Yersinia mollaretii Wauters et al 1988 Yersinia nurmii Murros Kontiainen et al 2011 Yersinia pekkanenii Murros Kontiainen et al 2011 Yersinia pestis Lehmann amp Neumann 1896 van Loghem 1944 Yersinia pseudotuberculosis Pfeiffer 1889 Smith amp Thal 1965 Yersinia rohdei Aleksic et al 1987 Yersinia ruckeri Ewing et al 1978 Yersinia similis Sprague et al 2008Dabei sind mehrere Arten so nahe mit Y enterocolitica verwandt dass sie anhand ihrer phanotypischen Merkmale kaum voneinander zu unterscheiden sind und teilweise fruher in Untergruppen ohne taxonomische Rangstufe gefuhrt wurden Dazu gehoren Y aldovae 14 Y aleksiciae 24 Y bercovieri 9 Y frederiksenii 10 Y kristensenii 15 und Y mollaretii 12 Y intermedia stellt aufgrund der biochemischen Eigenschaften ein Zwischenglied lateinisch intermedia zwischen Y enterocolitica und Y pseudotuberculosis dar 11 Wahrend Y similis lat similis ahnlich in den biochemischen Merkmalen Y pseudotuberculosis so sehr ahnelt dass sie durch eine Bunte Reihe nicht zu unterscheiden sind 18 Durch Untersuchung mehrerer Haushaltsgene von Y pestis und Vergleich mit verwandten Arten wurde gezeigt dass der Pesterreger als Klon von Y pseudotuberculosis abstammt Die Entwicklung begann vor 1 500 bis 20 000 Jahren im Hinblick auf die Evolution ein kurzer Zeitraum 25 Humanmedizinisch bedeutsame Arten BearbeitenUnter dem Begriff Yersiniose werden die Erkrankungen durch Yersinia enterocolitica und Yersinia pseudotuberculosis zusammengefasst Yersinia enterocolitica Bearbeiten Hauptartikel Yersinia enterocolitica Yersinia enterocolitica ist der Erreger einer fieberhaften Darmentzundung Enterocolitis oder Enteritis 5 als Folge einer Nahrungsmittelinfektion 2 Haufig treten Begleiterscheinungen wie ein ausgedehntes Erythema nodosum eine Yersinia Arthritis oder die Reaktive Arthritis ReA auch Reiter Krankheit genannt mit Ekzemen der Handinnenflachen und der Fusssohlen auf 5 Yersinia pseudotuberculosis Bearbeiten Hauptartikel Yersinia pseudotuberculosis Yersinia pseudotuberculosis ist ein Stabchenbakterium das sich durch eine peritriche Begeisselung auszeichnet Die Geisseln werden jedoch nur ausgebildet falls die Temperatur bei der Kultivierung unter 30 C liegt Y pseudotuberculosis verursacht eine Erkrankung mit tuberkuloseahnlichen Symptomen bei Nagetieren Rodentiose Hasenartigen Hundeartigen und Vogeln Paarhufer konnen Durchfallerkrankungen mit Abmagerung und Gelbsucht entwickeln Beim Menschen zeigt sich klinisch eine Lymphadenitis mesenterialis die schwer von einer Appendizitis zu unterscheiden ist und daher auch als Pseudoappendizitis bezeichnet wird 4 Yersinia pestis Bearbeiten Hauptartikel Yersinia pestis Yersinia pestis ist der Erreger der Pest Es handelt sich um ein unbewegliches Stabchen ohne Geisseln mit der Fahigkeit zur Harnstoffspaltung 4 Bei der Infektion mit Y pestis sind verschiedene mikrobielle Toxine und Virulenzfaktoren die das Bakterium bildet von Bedeutung Meist kommt es zur lymphogenen Streuung der Yersinien klinisch erkennbar an charakteristischen blauschwarzen druckschmerzhaften Beulen Bubonen Kommt es zur Streuung in die Blutbahn resultiert eine Sepsis bei einer Streuung in die Lunge eine sekundare Lungenpest mit hochinfektiosem Sputum Die Krankheit endet als primare Lungenpest unbehandelt fast immer todlich die Letalitat der Bubonenpest wird mit 50 60 angegeben Die Diagnose der Pest erfolgt durch den Nachweis des Erregers im Bubonenaspirat Sputum oder Blut Dabei wird die Mikroskopie der klinischen Proben und Nachweismethoden nach Kultivierung der Bakterien eingesetzt 4 Meldepflicht BearbeitenIn Deutschland ist der direkte oder indirekte Nachweis von Yersinia pestis sowie von darmpathogenen Yersinia spp namentlich meldepflichtig nach 7 des Infektionsschutzgesetzes soweit der Nachweis auf eine akute Infektion hinweist In der Schweiz ist der positive und negative laboranalytische Befund zu Yersinia pestis meldepflichtig und zwar nach dem Epidemiengesetz EpG in Verbindung mit der Epidemienverordnung und Anhang 3 der Verordnung des EDI uber die Meldung von Beobachtungen ubertragbarer Krankheiten des Menschen Einzelnachweise Bearbeiten D J Bibel T H Chen Diagnosis of plaque an analysis of the Yersin Kitasato controversy In Bacteriological reviews Band 40 Nr 3 September 1976 S 633 651 ISSN 0005 3678 PMID 10879 PMC 413974 freier Volltext Review a b c d e f Michael T Madigan John M Martinko Jack Parker Brock Mikrobiologie Deutsche Ubersetzung herausgegeben von Werner Goebel 1 Auflage Spektrum Akademischer Verlag GmbH Heidelberg Berlin 2000 ISBN 3 8274 0566 1 S 531 534 Worterbuch Redaktion des Verlages Hrsg Pschyrembel Klinisches Worterbuch 259 Auflage Walter de Gruyter Berlin 2002 ISBN 3 11 016522 8 S 1803 a b c d e f g h Herbert Hof Rudiger Dorries Duale Reihe Medizinische Mikrobiologie 3 Auflage Thieme Verlag Stuttgart 2005 ISBN 978 3 13 125313 2 S 390 395 a b c d e f g h i j k l Helmut Hahn Stefan H E Kaufmann Thomas F Schulz Sebastian Suerbaum Hrsg Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie 6 Auflage Springer Verlag Heidelberg 2009 ISBN 978 3 540 46359 7 S 262 268 a b c d e f Stephen D Weagant Peter Feng Bacteriological Analytical Manual chapter 8 Yersinia enterocolitica and other Yersinia species In Website der Food and Drug Administration 28 April 2014 abgerufen am 25 Mai 2014 J Parkhill B W Wren u a Genome sequence of Yersinia pestis the causative agent of plague In Nature Band 413 Nr 6855 Oktober 2001 S 523 527 ISSN 0028 0836 doi 10 1038 35097083 PMID 11586360 a b c Yersinia pseudotuberculosis In Webseite Genome des National Center for Biotechnology Information NCBI Abgerufen am 25 Mai 2014 a b c Yersinia bercovieri In Webseite Genome des NCBI Abgerufen am 25 Mai 2014 a b c d Yersinia frederiksenii In Webseite Genome des NCBI Abgerufen am 25 Mai 2014 a b c Yersinia intermedia In Webseite 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