Musterseiten 007-010

7
2
Bakterien
Alexander Kirov
2.1
Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2
Pathogenitätsfaktoren . . . . . . . . 8
2.3
Vermehrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.4
Einteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Legionella pneumophila . . . . . . . . . . .
Die Gattung Helicobacter/
Campylobacter . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Durchfallerkrankungen . . . . . . . . . . . .
Escherichia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Salmonellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Vibrionen und Cholera . . . . . . . . . . . .
Yersinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Shigellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Wichtige gramnegative Stäbchenbakterien als Verursacher
nosokomialer Infektionen . . . . . . . . .
2.4.1 Bakterienformen . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.4.2 Gram-Färbung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.5
Physiologische Flora . . . . . . . . . . 10
2.5.1 Haut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.5.2 Mund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.5.3 Verdauungstrakt . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.5.4 Atemwege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.5.5 Harnwege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.5.6 Scheide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.6
Die humanmedizinisch
wichtigsten Bakterienarten . . . 12
2.6.1 Grampositive Kokken . . . . . . . . . . . . . 12
Staphylokokken . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Streptokokken . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.6.5 Spirochäten – schraubenförmige
Bakterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Treponema pallidum . . . . . . . . . . . . .
Leptospiren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Borrelien und Lyme-Borreliose . . . . . .
Erkrankungen durch Zeckenstich . . . .
40
42
43
44
45
47
49
51
52
52
52
54
55
57
2.6.6 Zellwandlose Bakterien . . . . . . . . . . . 58
Mykoplasmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.6.7 Chlamydien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Chlamydophila pneumoniae . . . . . . .
Chlamydia trachomatis . . . . . . . . . . .
Chlamydophila psittaci . . . . . . . . . . .
58
58
58
59
2.6.2 Gramnegative Kokken . . . . . . . . . . . . 20
Neisserien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.7
2.6.3 Grampositive Stäbchenbakterien . . . .
Corynebakterien . . . . . . . . . . . . . . . . .
Listerien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sporenbildner: Bacillus und
Clostridium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mykobakterien . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
24
25
2.7.1 Harnwege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
25
30
2.7.4 Wundabstriche . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.6.4 Gramnegative Stäbchenbakterien . . . 37
Bordetella pertussis und Keuchhusten 38
Hämophile Bakterien . . . . . . . . . . . . . 39
Bakteriologische
Diagnosemöglichkeiten . . . . . . . 59
2.7.2 Stuhl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.7.3 Sputum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.7.5 Blutkulturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.8
Antimikrobielle Therapie –
Antibiotika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
8
2 Bakterien
Bakterien (griech. = Stäbchen) sind mikroskopisch kleine, einzellige Lebewesen (Größe
meist 0,5−5 £ m). Früher wurden sie dem Pflanzenreich zugeordnet. Begriffswendungen wie
z. B. Bakterienflora stellen noch Relikte aus dieser Zeit dar. Heute sieht man die Bakterien
– neben Pflanzen und Tieren – als selbständige
Einheit an, da sie eine von Pflanzen und Tieren
abweichende Organisation der Zelle besitzen.
Die überwiegende Mehrzahl der Bakterien lebt
in freier Natur und erfüllt dort die unterschiedlichsten Aufgaben. Erwähnt sei die hervorragende Leistung im Rahmen der Trinkwasseraufbereitung. Eine zweite Gruppe von Bakterien
leistet dem Menschen in der pharmazeutischen
Industrie bei der Herstellung von Medikamenten (z. B. Insulin) große Dienste. Verursacher
von Infektionskrankheiten ist nur eine kleine,
aber leider bedeutungsvolle Gruppe von Bakterien.
2.1
Aufbau
Bakterien besitzen im Gegensatz zu Pflanzen
und Tieren keinen Zellkern. Die Erbinformation besteht aus einer doppelsträngigen DNA
(Desoxyribonukleinsäure). Das so genannte
Kernäquivalent befindet sich neben den anderen Zellbestandteilen und -strukturen (Wasser,
RNA [Ribonukleinsäure], Proteine, Enzyme,
Stoffwechselprodukte, Ribosomen u. a.) im
Zellwand
Kernäquivalent
Abb. 2-1
Zellmembran
Zytoplasma
Bakterienschema
Geißel
Zytoplasma (Abb. 2-1). Dieses wird von einer
Zellmembran umgeben, die unter anderem
für den Stofftransport von innen nach außen
entscheidend ist. Eine starre Zellwand bestimmt die Form, schützt das Bakterium vor
äußeren Einflüssen und wirkt als Antigen. Die
Struktur der Zellwand ist sehr kompliziert und
nicht bei allen Bakterien identisch. Nur wenige
Bakterienarten sind zellwandlos (z. B. Mykoplasmen).
Manche Arten besitzen Fortbewegungsorgane,
die Geißeln. Sie sind einzeln, in Büscheln oder
am ganzen Bakterienleib angeordnet.
2.2
Pathogenitätsfaktoren
Unter Pathogenitätsfaktoren versteht man
genetisch bedingte Eigenschaften der Bakterien, die eine Infektionskrankheit beim Wirt (z. B.
Mensch) auslösen können.
Es gilt die Regel: Je mehr Pathogenitätsfaktoren
eine Bakterienart besitzt, desto komplizierter
wird der Krankheitsverlauf und desto schwieriger die Therapie. Hier müssen jedoch die
individuellen Voraussetzungen des Patienten
berücksichtigt werden (Alter, Grunderkrankungen, Immunschwäche u. v. m.). Folgende Pathogenitätsfaktoren sind bekannt:
Kapsel: Bei einigen Bakterienarten befindet sich außerhalb der Zellwand noch eine
schleimige Schicht. Diese verhindert, dass
unsere Abwehrzellen die Bakterien erkennen, und bietet diesen somit einen Schutz
vor Phagozytose.
Pili: Bei vielen gramnegativen Bakterien
(s. unten) findet man Pili. Dies sind Eiweißfäden auf der Zelloberfläche, die nach
Eindringen der Erreger in den menschlichen
Körper der Anheftung an Wirtsstrukturen
dienen (z. B. an Schleimhäute des Atem-,
Gastrointestinal- oder Urogenitaltrakts).
Toxine: Toxine sind Bakterienprodukte, die
den Wirtsorganismus schädigen. Werden
2.4 Einteilung
Toxine von den Bakterien als Stoffwechselprodukt nach außen abgegeben, so spricht
man von Exotoxinen (z. B. Tetanustoxin).
Werden sie erst bei Zerfall von Bakterien
(nach Antibiotikatherapie) frei, spricht man
von Endotoxinen.
Enzyme: Hierunter versteht man katalytisch wirksame Eiweißstoffe, die ein Bakterium produziert, um Substanzen des Wirtes zu spalten. Hierdurch werden einerseits
Nährstoffquellen für Bakterien erschlossen,
andererseits können sie ein Schutz vor Abwehrstrukturen des Wirtes sein. Einige wichtige Beispiele:
– Hyaluronidasen: Zersetzen von Gewebe;
Ausbreitung in Wirtsstrukturen
– Hämolysine: Auflösen von Erythrozyten
– Proteasen: Spaltung von Wirtsproteinen
– Koagulase: Verklumpung von Plasma
– Fibrinolysine: Auflösen von Fibrin
2.3
Vermehrung
In der Regel vermehrt sich die Bakterienzelle
durch Zweiteilung. Aus einer Mutterzelle entstehen zwei Tochterzellen. Die Geschwindigkeit
dieses Teilungsvorgangs ist stark von der Bakterienart und vom Umgebungsmilieu abhängig.
Diese Generationszeit beträgt zum Beispiel
bei Escherichia coli (E. coli) – gute Umweltbedingungen vorausgesetzt – nur 20 Minuten,
beim Tuberkuloseerreger (Mycobacterium tuberculosis) jedoch ca. 20 Stunden.
Die hierdurch bedingten unterschiedlichen
Wachstumszeiten beeinflussen damit auch den
Zeitpunkt des Sichtbarwerdens als Kolonie auf
festen Nährböden. Geht man davon aus, dass
für eine Koloniebildung 45 Generationen notwendig sind, braucht E. coli ca. 15 Stunden
(20 Min * 45 Gen.), während M. tuberculosis ca.
37 Tage (!) (20 Std. * 45 Gen.) benötigt. Der Befund einer anschließenden Resistenztestung des
angezüchteten Stammes wird bei der Tuberkulosediagnostik daher nicht wie gewohnt nach
9
24 bis 48 Stunden, sondern in der Regel erst
nach 6 bis 8 Wochen zu erwarten sein.
2.4
Einteilung
Als praktisch und sinnvoll hat sich für Bakterien die Einteilung nach folgenden Kriterien erwiesen:
Form und Anfärbeverhalten (Gram-Färbung)
Wachstumsbedingungen im Labor hinsichtlich optimaler Temperatur und Umgebungsmilieu (Sauerstoffverträglichkeit)
Kolonieaussehen und Verhalten auf Nährböden
biochemische Leistungsmerkmale (z. B. Abbauvermögen von verschiedenen Zuckerarten)
Oberflächeneigenschaften gegenüber speziellen Antikörpern (Serotypie)
Verhalten gegenüber Antibiotika (Resistotypie)
Sporenbildung (Ausbildung von umweltresistenten Dauerformen)
Lysotypie-Eigenschaften (hochspezifisches
Vermögen bestimmter Viren [Bakteriophagen], eine Infektion oder sogar das Abtöten
des zu untersuchenden Bakterienstamms
auszulösen)
Im Folgenden gehen wir kurz auf die ersten beiden Differenzierungsmerkmale ein.
2.4.1
Bakterienformen
Man unterscheidet im Wesentlichen drei Bakterienformen (Abb. 2-2, S. 10):
Kokken (= Kugelbakterien)
stäbchenförmige Bakterien
schraubenförmige Bakterien (Spirochäten)
10
2 Bakterien
Staphylokokken
(= Haufenkokken)
Streptokokken
(= Kettenkokken)
Diplokokken
(= Doppelkokken)
Stäbchen
Abb. 2-3 Grampositive Kokken, hier Staphylokokken, traubenförmige Anordnung (mit freundlicher
Genehmigung von Prof. Braun, Esslingen)
Schraubenformen
Abb. 2-2 Verschiedene Bakterienformen
2.4.2
Gram-Färbung
Bakterien unterscheiden sich von ihrem Zellwandaufbau voneinander. So gibt es Bakterien
mit einer dünneren und solche mit einer dickeren Zellwand inklusive einer so genannten
Mureinschicht. Dieser Sachverhalt wird bei
einem relativ einfachen Färbetest sichtbar, der
bereits 1884 von dem dänischen Mikrobiologen
H.C.I. Gram zufällig entdeckt wurde. Bakterien, die nach dieser Färbung dunkelblau erscheinen, werden grampositiv (Abb. 2-3), solche, die sich rot anfärben lassen, gramnegativ
benannt (Abb. 2-4). Dieser Test wird in jedem
bakteriologisch ausgerichteten Labor durchgeführt.
Das Anfärbeverhalten ist von großer Wichtigkeit für die Artdiagnose eines Erregers
und u. a. auch von großer Bedeutung für die richtige
Auswahl eines Antibiotikums für einen an einer Infektionskrankheit leidenden Patienten.
Abb. 2-4 Gramnegative Stäbchen, hier E. coli (mit
freundlicher Genehmigung von Prof. Braun, Esslingen)
2.5
Physiologische Flora
Bevor wir die wichtigsten humanpathogenen
Bakterienarten besprechen, wenden wir uns der
physiologischen Bakterienflora zu.
Unter der physiologischen Bakterienflora versteht man Bakterien, mit denen wir
in einer Art Symbiose zusammenleben und die
einem gesunden Menschen normalerweise nicht
schaden, sondern teilweise sogar von Nutzen sind.