Bakterien

Mikrobiologie und Tragen
von Kontaktlinsen
98640-1S.PPT
Chemische Eigenschaften von
Mikroorganismen
• Nukleinsäuren
- DNA
- RNA
• Proteine
98640-2S.PPT
Physische Eigenschaften von
Mikroorganismen
• Eukaryotische oder prokaryotische Zelle
• Größe
<0.5mm (Viren)
1-2mm (Bakterien)
3-5mm (Pilze)
15-30mm (einige Protozoen)
98640-3S.PPT
Eukariot vs Prokariot
Eukaryotische Zellen
Prokaryotische Zellen
Nucleare Membran vorhanden
Keine nucleare Membran
Mehrere Chromosomen
Einzelnes Chromosom
Membrangebundene Organellen vorhanden
Keine Membrangebundenen Organellen
(Mitochondrien, Lysosomen)
vorhanden
Intrazelluläre degistive Vakuolen vorhanden
keine intrazellulären degistiven Vakuolen
Zellteilung durch Mitose
Zellteilung durch Binärspaltung
98640-4S.PPT
Bakterien: Zellteilung
(c)
(a)
Diplokokken
Sarcinae
Streptokokken
(d)
(b)
Staphylokokken
Tetrade
98640-5S.PPT
Bakterien: Stäbchen
(a)
einzelner Bazillus
(e)
(b)
(f)
Vibrios
Diplobazillus
Spirille
(c)
Streptobazillus
(g)
Spirochaete
(d)
Coccobazillus
98640-6S.PPT
(a)
x
x
Adsorption von umhüllten und nicht
umhüllten Viren an
Zellmembranrezeptoren
Invagination der Membran um
Vesikel zu formen. Vesikel
verschmelzen mit Lysosomen.
Adsorption vom umhülltem
Virus an zytoplasmatische
Membran
Fusion der viralen Hülle mit
der zytoplasmischen
Membran
(b)
(c)
x
Absorption eines Virus
ohne Hülle
Virus dringt direkt in Zytoplasma
ein
98640-7S.PPT
x
Lysosomale Vesikelfusion
bewirkt die Auflösung von
Nukleocapsid. Umhüllter Virus
hat die Hülle durch lysosomale
Enzyme verdaut.
Auflösung von Nucleocapsid
in das Zytoplasma. Virale
Hülle verbleibt in der
zytoplasmatischen Membran.
Gram Positiv
Gram Negativ
Staphylococcus aureus
Neisseria sp.
Propionibacterium sp.
Pseudomonas aeruginosa
98640-8S.PPT
Klassifikation von Bakterien:
Wachstumsbedingungen
• Atmosphärisch:
• Temperatur:
- aerob
- thermophil
- anaerob
- mesophil
- fakultativ anaerob
- psychrophil
- mikroaerophil
98640-9S.PPT
Bakterien und Erkrankungen:
Definitionen
• Infektion
• Kolonisation
• Asymptomatischer Transport
• Virulenz oder Pathogenität
98640-10S.PPT
Bakterien und Erkrankungen
• Durch direktes Eindringen ins Gewebe
• Durch Aktivierung des Immunsystems
- Toxin-/Enzymproduktion verursacht
direkte Gewebeschäden
- Lipopolysaccharide (LPS)
98640-11S.PPT
Bakterien und Erkrankungen
Virulenzfaktoren
• Adhäsion:
- Haare/Fasern
- Oberflächenadhäsine
- Biofilm
98640-12S.PPT
Bakterien und Erkrankungen
Virulenzfaktoren
• Invasion:
- Actinfilament-Reorganisation
- Scheinfüßchen-Anordnung
- Verschlingung der Bakterien in einem
phagozytären Vesikel
- Freisetzung aus dem Phagozyt
- Reproduktion im Zytoplasma des Wirts
98640-13S.PPT
Bakterien und Erkrankungen
Virulenzfaktoren
• Überleben und Beschaffung von Nährstoffen:
- Siderophore
- Oberflächenproteine die Eisen absondern
98640-14S.PPT
Bakterien und Erkrankungen
Virulenzfaktoren
• Umgehung des Immunsystems des Wirtes:
- Kapseln
- Überleben der Phagozytose
- Wechselwirkungen mit Proteinen des Wirtes
- Veränderung der Oberflächenantigene
98640-15S.PPT
Chlamydien
• Kleiner intrazellulärer Parasit (als
bakterielle Spezies erkannt worden)
• Bei Gram-Färbung – erscheinen als kleine
(0.2-1mm) Gram-negative Bakterien
• Kann Proteine synthetisieren, DNA & RNA
98640-16S.PPT
Lebenszyklus von Chlamydien
• Grundkörper (GK) macht sich Wirtszelle zu eigen
• Organismus überlebt in Phagosom, und GK
verwandelt sich in Netzkörper (NK)
• NK ist eine intrazelluläre, nicht infektiöse
reproduzierende Art
• Phagosom vergrößert sich und formiert sich zu
Einschlusskörper (EK)
• Einige Netzkörper werden wieder zu Grundkörpern
• Wirtszelle geben GK an Lysis ab
98640-17S.PPT
Chlamydien und Augenkrankheiten
• Trachom
• Einschluss-Konjunktivitis
• Diagnose schwierig
98640-18S.PPT
Pilze: Arten
• Eukaryoten
• Einzeller – Fortpflanzung durch Sprossung
• Mehrzeller – zusammengesetzt aus Filamenten
(Hyphae)
• Dimorph – können Ein- oder Mehrzeller sein
98640-19S.PPT
Pilze: Klassifikation
Bezogen auf Sporenart und Form der
Sporenproduktion:
• Zygomycetes/Phycomycetes
• Ascomycetes
• Basidomycetes
• Deuteromyctes/Fungi Imperfecta
98640-20S.PPT
Pilze: Ausbreitung
• Sporen werden an Luft/Wasser abgegeben
• Sporen halten rauen Umgebungen stand,
aufgrund ihrer Oberflächenkomponenten
98640-21S.PPT
Pilze und Erkrankungen
• Bei einer Krankheit müssen die Pilze das
Gewebe durchdringen und aufkeimen
• Eine menschliche Erkrankung schließt eine
Infektion von verhorntem Gewebe ein
• Systemische Infektionen sind selten
- immungeschwächt
98640-22S.PPT
Viren: Beschreibung
• kleine azelluläre obligate Parasiten
• Ein subzellulärer Wirkstoff, bestehend aus einem
Nucleinsäurekern, umgeben von einer
Proteinschicht und manchmal ein äußeres
Protein mit Lipidhülle
• Ist auf Stoffwechselmechanismen eines lebenden
Wirtes angewiesen um sich fortzupflanzen
98640-23S.PPT
Viren: Lebenszyklus
• Extrazelluläre Form = Virion
- Doppel-/einzelsträngige DNA oder RNA
Molekül (Nucleocapsid) in einer
Proteinschicht oder einem Kapsid
• Intrazelluläre Form
• Differentiation anhand der
Nucleinsäurekapseln
98640-24S.PPT
Bakterien: Zellwände
GRAM-NEGATIVE
ZELLWAND
äußere Membran
Periplasmischer
Raum
Peptidoglycan
Zytoplasmische
Membran
98640-25S.PPT
GRAM-POSITIVE
ZELLWAND
Viren und menschliche Erkrankungen
•
•
•
•
•
•
•
Herpes-Gruppe
Röteln
Influenza
AIDS
Masern
Mumps
Pocken
98640-26S.PPT
•
•
•
•
•
•
•
Adenovirus
Papillom
Polio
Rhinovirus
Tollwut
Rotavirus
Hepatitis
Viren und Erkrankungen
Viren verursachen Krankheiten durch:
• Hemmung des Zellstoffwechsels und Synthese
• Beeinträchtigung der Abwehrkräfte des Wirtes,
wodurch es zu Infektionen durch andere
Organismen kommen kann
• Induzierte Tumorbildung
(onkogene Viren)
98640-27S.PPT
Onkogene Viren und Erkrankungen
Onkogene Viren verändern Zellen folgendermaßen:
• Virale Nucleinsäure wird Zellgenom zugeordnet,
somit lysiert die Zelle nicht
• Transformierte Zellen zeigen veränderte
Morphologie, Metabolismus, Wachstumsmuster und
Chromosomenabnormalitäten
• Zellen bilden Tumoren bei Tiermodellen
98640-28S.PPT
Protozoen
• Einzeller
• Parasiten oder frei lebend
• Oft dualer Lebenszyklus
• Einige lösen Erkrankungen beim Menschen
aus
98640-29S.PPT
Protozoen:
Klassifikation
• Magistophora
• Sarcodina/Rhizopodia
• Sporozoa
• Ciliata
98640-30S.PPT
Mikrobiologie
Genereller Überblick
• Die meisten Mikroorganismen sind einzellige
Eukaryoten oder Prokaryoten
• Bakterien können nach ihrer Morphologie, ihrer
Gram-Färbung oder ihren
Wachstumsbedingungen klassifiziert werden
• Die meisten Bakterien, die menschliche
Erkrankungen auslösen sind mesophil
98640-31S.PPT
Mikrobiologie
Genereller Überblick
• Bakterien können differenziert werden über:
- biochemische Reaktionen
- Antibiotische Sensibilität
- Bakterielle Viren oder hemmende Proteine
- Ihre Antigenstruktur oder über Unterschiede
ihres Molekularniveaus
• Bakterien können über direkte Infektion oder
Entzündung Krankheiten auslösen
98640-32S.PPT
Mikrobiologie von Chlamydien
Zusammenfassung
Chlamydien:
• Sind kleine intrazelluläre Parasiten
• verursachen Trachom und
Einschluss-Keratokonjunktivitis
• Haben einen dualen Lebenszyklus
98640-33S.PPT
Mikrobiologie von Pilzen
Zusammenfassung
• Pilze sind Eukaryoten,
• Können einzellig, mehrzellig oder dimorph
sein, abhängig von den Umweltbedingungen
• Einteilung in 4 Gruppen, abhängig von ihrer
Fortpflanzung und ihrer Sporenbildung
• Pilze findet man in der Luft und am Boden,
sie verursachen nur selten menschliche
Krankheiten
98640-34S.PPT
Mikrobiologie von Viren
Zusammenfassung
• Viren sind kleine obligate intrazelluläre Parasiten
• Virion – verkapselter Nukleokapsid
• Dringen über Endozytose, Fusion oder
Membranpenetration ein
• Erkrankung durch:
- Direkte Gewebeschäden
- Unterdrückung der Abwehrkräfte des Wirtes
- Tumorbildung
98640-35S.PPT
Mikrobiologie von Protozoen
Zusammenfassung
Protozoen sind:
- Frei lebend oder Parasiten, mit
einem dualen Lebenszyklus
- Klassifizierung anhand ihrer
Motilität und Fortpflanzung
98640-36S.PPT
Externer okulärer Lebensraum
• Kaum Besiedlung der Augenvorderfläche
- Lider 60% aller Fälle
- Bindehaut 40% aller Fälle
• Hauptsächlich Gram-positive Arten
- Koagulase-negativ Staphylococci
- Corynebacterium spp.
- andere: Propionibacterium spp., S.aureus,
Micrococcus spp., Bacillus spp.
• Selten Gram-negative Organismen (<5%)
98640-37S.PPT
Externer okulärer Lebensraum
• Physiologische Veränderungen:
- Vorübergehender/dauerhafter Lebensraum
- Geographische regionale Schwankungen
- Veränderungen im Schlaf:
- Zuwachs an Gram-positiven Organismen
- Keine Änderung bei Gram-negativen
Organismen
98640-38S.PPT
Funktion der mucosalen Inhibitoren
• Vermitteln von mucosalen Abwehrkräften
• Verhindern eine Ansiedlung von
Krankheitserregern durch:
- biocompetition
- Produktion antimikrobieller Stoffe
- Produktion von Toxinen
98640-39S.PPT
Funktion der okulären Inhibitoren
• S.epidermidis und Corynebacterium sp.
können synergistisch auftreten, um
S.aureus in der Nasenschleimhaut zu
hemmen
• Propionibacterium sp. kann spezifische
lokale Immunabwehrkräfte verstärken
98640-40S.PPT
Mittleres Niveau der Besiedlung (Grad)
Einfluss des täglichen Tragens von
KL auf den okulären Lebensraum
(Stapleton et al., 1995)
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
Conjunctiva
Lid (p<0.0001)
0.2
0
0
2
4
6
8
Tragedauer (Monate)
98640-41S.PPT
10
12
Mittleres Niveau der Besiedlung (Grad)
Neophyten mit Extended Wear
(Stapleton et al., 1995)
1.6
(n=26)
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
Conjunctiva (p=ns)
Lid (p=ns)
0.2
0
0
2
4
6
8
Tragedauer (Monate)
98640-42S.PPT
10
12
Einfluss des Tragens von KL auf
den okulären Lebensraum
Bestimmung von Staphylococci:
• Am zahlreichsten bei Extended Wear = S.epidermidis
• Am zahlreichsten bei Daily Wear = S.capitis/S.warneri
• größte Häufigkeit bei DW/EW = S.capitis/S.warneri
• S.haemolyticus, S.lugdenesis, S.hyicus, S.schleferi,
S.intermedius, S. aureus selten
98640-43S.PPT
KL Lebensraum:
Asymptomatisches Tragen
• Kontaminierung der Linsen ist selten
• Am häufigsten vorkommende Organismen sind
CNS
• Gelegentlich S.aureus, Streptococcus spp.,
Propionibacterium spp.
• Selten Gram-negative Bakterien
• bezüglich der Häufigkeit kein Unterschied
zwischen DW & EW
98640-44S.PPT
KL Lebensraum:
Asymptomatisches Tragen
• Kontaminierung durch Handhabung
• Höhere Kontaminierungsrate je nach KL
Aufbewahrung
• Primäre Quellen:
- Haut, Luft, Tiere
• Gram-negative Bakterien aus Wasser/
geringer Grad der Umweltkontamination
98640-45S.PPT
Kontamination von KL Pflegeprodukten:
Asymptomatisches Tragen
• Kontamination des Behälters bei >80% der
Linsenträger
• CNS, ökologische und enterische Gram- Negative
meist assoziiert
• Ps. aeruginosa selten bei asymptomatischem
Tragen
• Acanthamoeba sp. in 7%
• Pilze bei 3-5%
• Geringer Zusammenhang zwischen Compliance
und Kontaminierung der Pflegeprodukte
98640-46S.PPT
KL Lebensraum:
KL induziertes akutes rotes Auge
• Hohe Anzahl an Gram-negativen Bakterien
die sich nur durch die KL erholen
- H.influenza, Ps.aeruginosa,
Serr.marcescens, Stenotrophomonas spp.
• Hornhaut wird nicht von Organismen
besiedelt
• Rolle des Endotoxins bei der Pathogenese
98640-47S.PPT
KL Lebensraum:
Sterile Infiltrate / CLPU
• CLPU verbunden mit okulären Transport
von Gram-positiven Bakterien va. S.aureus
• Toxinbedingt?
• Sterile Infiltrate verbunden mit bakterieller
Kontamination des Linsenbehälters
98640-48S.PPT
KL Lebensraum:
Hornhautinfektion
• Ursachen für KL bedingte Infektion
- Ps. aeruginosa vorherrschend
(60-70% nachgewiesene Kulturen)
- Andere; Serratia spp., Proteus spp.,
Moraxella spp., andere Pseudomonads
- Acanthamoeba spp. strongly verbunden
mit KL bedingten Infektionen
98640-49S.PPT
KL Lebensraum:
Hornhautinfektion - LCP
• Verursachender Organismus isoliert von
Pflegesystem oder KL
• KL & Behälterkontamination kann trotz
guter Compliance auftreten
98640-50S.PPT
KL Lebensraum:
Hornhautinfektion - Biofilm
• Biofilm ist definiert als:
- Funktionelle Vereinigung von
Mikroorganismen, angeordnet an
Grenzflächen, innerhalb der
exopolymeren Matrix
• Organismen in Biofilmen widersetzen sich
antimikrobiellen Mitteln durch:
- Physikalische Exklusion
- Phänotypische Veränderungen
98640-51S.PPT
KL Lebensraum:
Hornhautinfektion - Linsenbehälter
(McLaughlin-Borlace et al., 1998)
• Biofilm Bildung auf KL & Behältern bei bakteriellen &
amöbischen Infektionen:
- 17/20 der Behälter vs 11/20 der KL
- Größere Biofilmdichte in Aufbewahrungsbehältern
98640-52S.PPT
Okulärer und KL Lebensraum
Zusammenfassung
• Lider und Bindehaut normalerweise spärlich
von Gram positiven Bakterien besiedelt
• Gram negative Organismen selten isoliert
• Schleimhäute können Abwehr anpassen
98640-53S.PPT
Okulärer und KL Lebensraum
Zusammenfassung
Einige Beweise dass der Lebensraum durch das
Tragen von KL verändert wird
• DW bewirkt eine höhere Anzahl an normalen
Bioinhibitoren
• EW zerstört den normalen Lebensraum. Erhöhte
Anzahl an:
- Sterilen Kulturen
- gram negativen Erregern
98640-54S.PPT
Okulärer und KL Lebensraum
Zusammenfassung
• Linse selten kontaminiert
• CNS häufigste Gruppe der Linsenkontaminanten;
- S.epidermidis & S.capitis/S.warneri
am häufigsten isoliert
• Entzündung:KL Besiedelung durch gram negative Bakterien
• Infektion: Gram negative Bakerien & Akanthamöben
vorherrschend bei KL Infektionen
• Ursächliche Organismen oft isoliert von KL oder KL Behälter
98640-55S.PPT
Okulärer und KL Lebensraum
Zusammenfassung
• Mögliche Rolle des Biofilms bei der Pathogenese
von Infektionen & Kontaminierung der Behälter
auch bei guter Compliance
• Test von Pflegemitteln zur CE Lizensierung
erforderlich
98640-56S.PPT
Bakterien
Zytoplasmamembran
Mesosom
zytoplasmatische
Einschlüsse
Geißeln
Zellwand
Pili (Fimbrien)
Zytoplasma
Kapsel
Septum
Nucleares Material
98640-57S.PPT
Bakterien
Morphologie
• Stäbchen
• Cocci (Sphären)
98640-58S.PPT
Klassifikation von Bakterien:
antigenisch
stereotypische, antigenische Deteminanten:
• Hülle
• Geißeln
• Kapsel
98640-59S.PPT
Klassifikation von Bakterien
Nukleinsäuren
RNA und DNA
Nuklearmembran
keine
Externe Zellwand
Ja (meistens), rigides Peptidoglycan
Antibiotische Sensibilität
Ja
Replikation / Reproduktion
Innerhalb und außerhalb der Wirtszelle
durch binäre Spaltung
98640-60S.PPT
Mikroorganismen
• Bakterien
- Chlamydien
• Pilze
• Viren
• Protozoen
98640-61S.PPT
Viren: Klassifikation
Nukleinsären
RNA oder DNA
Nuklearmembran
Nein
Externe Zellwand
Nein
Antibiotische Sensibilität
Nein
Replikation / Reproduktion
Innerhalb der Wirtszelle
98640-62S.PPT
Pilze: Klassifikation
Nukleinsäuren
RNA und DNA
Nuklearmembran
Ja
Externe Zellwand
Ja, rigides Chitin
Antibiotische Sensibilität
Nein
Replikation / Reproduktion
Innerhalb und außerhalb der
Wirtszelle durch binäre Spaltung und
geschlechtlich
98640-63S.PPT
Protozoen: Klassifikation
Nukleinsäuren
RNA und DNA
Nuklearmembran
Ja
Externe Zellwand
Nein
Antibiotische Sensibilität
manche
Replikation / Reproduktion
Innerhalb und außerhalb der
Wirtszelle durch binäre Spaltung
und geschlechtlich
98640-64S.PPT
Gram positive Bakterien
Sind unter anderem:
• Staphylococcus
• Streptococcus
• Pneumococcus
• Bacillus
• Corynebacterium
• Clostridium
98640-65S.PPT
Gram negative Bakterien
Sind unter anderem:
• Pseudomonas
• Haemophilus
• Escherichia
• Neisseria
• Moraxella
• Shigella
• Salmonella
98640-66S.PPT
Pilze
Sind unter anderem:
• Candida albicans
• Aspergillus
• Fusarium
• Histoplasma
• Trichophyton
98640-67S.PPT
Mikroorganismen: Identifikation
• Gegenwart von Mikroorganismen bei
Krankheiten
• Hilfe bei der Auswahl therapeutischer Mittel
• Kollektionsmethoden
• Art der Proben
98640-68S.PPT
Proben für Kulturen
• Abstriche
• Flüssigkeiten
- Exsudate
- Exkremente
• Gewebe
• Volumen
• Transport zum Labor
98640-69S.PPT
Mikrobiologische Untersuchung
• Makroskopische Beobachtungen
• Mikroskopische Untersuchungen
• Kulturen
• Nachweis von Antigenen oder Gensequenz
98640-70S.PPT
Untersuchung von Kulturen
• Schnelltests
• Inkubation
- kurzfristig
- langwierig
• Tests zur antibiotischen Sensibilität
98640-71S.PPT
Mikrobiologische Befunde
• Interpretation nötig
- Art der Organismen
- Zustand des Patienten
- Optimierte Therapie
98640-72S.PPT
Kulturen von Mikroorganismen
• Stabiles Nährmedium
- Blutagar
- Schkoladenagar
• Flüssiges Medium
- Thioglycollate Broth
98640-73S.PPT
Identifikation von Bakterien anhand von
Zelleigenschaften
• Gram Reaktion
• Zellmorphologie und Anordnung
• Wachstum unter verschiedenen
Bedingungen
- aerob
- anaerob
• Wachstumsvorraussetzungen
98640-74S.PPT
Identifikation von Bakterien anhand von
biochemischen Eigenschaften
• Fähigkeit Enzyme zu produzieren
• Fähigkeit Zucker zu metabolisieren
- oxidativ
- fermentativ
• Fähigkeit Wachstumssubstrate
zunutzen
- Glukose
- Laktose
- Sucrose
98640-75S.PPT
Vireninvasion
(a)
x
Adsorption des umhüllten
oder nicht umhüllten Virus
an die Rezeptoren der
Zellmembran
x
x
Einstülpung der
Membran zur Bildung
von Vesikeln. Vesikel
verschmelzt mit
Lysosom
98640-76S.PPT
Lysosomale
Vesikelfusion bewirkt
Freisetzung von
Nukleokapsid.
Umhüllter Virus hat die
Hülle durch ein
lysosomales Enzym
verdaut.
Vireninvasion
(b)
Adsorption des
umhüllten Virus an
zytoplasmatische
Membran
(c)
Fusion der viralen
Hülle mit der
zytoplasmatischen
Membran
x
Absorption des
nicht umhüllten
Virus
Virus geht direkt in
das Zytoplasma
98640-77S.PPT
Freigabe des
Nukleokapsid in das
Zytoplasma. Virale
Hülle verbleibt in der
zytoplasmatischen
Membran
Abkürzungen
• cfu
colony forming units – koloniebildende Einheiten KBE
• DNA
DeoxyriboNucleic Acid - Desoxyribonukleinsäure
• LCP
Lens Care Products – KL Pflegeprodukte
• mm
Mikrometer (m–6)
• nm
Nanometer (m–9)
• RNA
RiboNucleic Acid - Ribonukleinsäure
• sp.
species (Singular)
• spp.
species (Plural)
98640-78S.PPT
Zusammenfassung: Mikrobiologie und
Tragen von KL
• Gram-positive Organismen kommen in geringer
Anzahl auf der normalen Augenvorderfläche vor
• Es gibt einige Beweise dafür, dass der okuläre
Lebensraum durch Hydrogele verändert wird
(DW/EW), jedoch sind die Folgen unbekannt
• Bei asymptomatischen KL Trägern ist eine
Kontamination der KL selten
• Vereinzelte Fälle der Kontamination spiegeln den
normalen Lebensraum wieder
98640-79S.PPT
Zusammenfassung: Mikrobiologie und
Tragen von KL
• KL bedingte Entzündungen können in Folge
von KL Besiedlung von Gram-negativen
Arten (CLARE) oder okulärem Transport
von Gram-positiven Arten (CLPU)
• KL bedingte mikrobielle Keratitis ist
überwiegend bakteriell, mit Ps. aeruginosa
der häufigste korneale Erreger
98640-80S.PPT
KL Lebensraum:
Rolle des Biofilms
Rolle des bakteriellen Biofilms:
• Erklärt unerwartete Beständigkeit der
Organismen in KL Behältern
• Kann bei der Pathogenese von
Infektionen eine Rolle spielen
98640-81S.PPT