Allgemeine BakteriologieAllgemeine Bakteriologie

Formen

Färbbarkeit

Lebensbedingungen

BakterienformenBakterienformen

Kokken (Kugeln)

Haufenförmig gelagert = Staphylokokken

BakterienformenBakterienformen

In Ketten gelagert = Streptokokken

BakterienformenBakterienformen

In Zweierform = Diplokokken

BakterienformenBakterienformen

Stäbchen, sie können dick,kurz,lang mit oder ohne Geißeln sein.

BakterienformenBakterienformen

Schrauben = Spirochäten

FärbemethodenFärbemethoden

Die Gram- Färbung ist die geläufige Routinefärbung

Sie erlaubt die Unterteilung der Bakterien in zwei große Gruppen

Grampositive Bakterien (blau)

Gramnegative Bakterien (rot)

GramfärbungGramfärbung

ResultatResultat

Die Färbung gibt Aufschluss über die Struktur der Zellwand

Grampositve Bakterien besitzen eine dicke Zellwand aus Peptidoglykan (aus bis zu 40 Schichten und einer Dicke von 15 - 80 nm)

Gramnegative Bakterien besitzen eine dünne Zellwand aus wenigen Schichten Peptidoglykan (mit einer Dicke von 10 - 20 nm)

ZellwandstrukturZellwandstruktur

Grampositive BakterienGrampositive Bakterien

Sie besitzen eine sehr dicke Zellwand und eine zytoplasmatische Membran mit PBP(Penicillinbindeproteine)

Sie besitzen Teichonsäuren und Lipoteichonsäuren, letztere sind wichtig bei der Interaktion der Bakterienzelle mit der Wirtszelle(z.B. Adhäsion der Bakterien an Epithelzellen).Sie lösen beim Menschen eine fieberhafte Reaktion aus und stellen somit ein exogenes Pyrogen dar.

Gramnegative BakterienGramnegative Bakterien

Sie besitzen eine dünne Zellwand aber eine zusätzliche Außenmembran (Lipiddoppelschicht) mit eingelagerten Porinen, sowie eine zytoplasmatische Membran.

Porine sind spezialisierte Proteinkanäle welche die Lipiddoppelschicht durchziehen und einen geregelten Stoffaustausch ermöglichen

Besonderheit, diese Kanäle sind bei dem Erreger Pseudomonas aeruginosa sehr eng und selbst für Betalaktamantibiotika schwer zu passieren

BakterienaufbauBakterienaufbau

BakterienaufbauBakterienaufbau

Bakterien sind Prokaryonten, sie besitzen keinen richtigen Zellkern.

Geißeln, sie dienen der Beweglichkeit.

Fimbrien, Pili sind notwendig für die Adhäsion an Schleimhautzellen.

Sexpili sind für den Transfer von Plasmiden notwendig.

Plasmide (extrachromosomale Gene) eine Bakterienzelle kann mehrere Kopien oder manchmal auch mehrere Plasmide besitzen.

Durch Konjugation, bei der sich zwei Bakterienzellen aneinander lagern, kann Plasmid- DNA übertragen werden. Sind auf diesen Plasmiden Informationen über Antibiotikaresistenzen vorhanden, so können sich diese innerhalb einer Spezies und auch auf andere Arten ausbreiten.

BakterienaufbauBakterienaufbau

Ribosomen, sie dienen der Proteinbiosynthese und unterscheiden sich deutlich von menschlichen Ribosomen. Die Bakterien besitzen 70 S Ribosomen mit 30 S und 50 S Untereinheiten, die menschliche Zelle besitzt 80 S Ribosomen mit 40 S und 60 S Untereinheiten.

Hierauf basiert die selektive Wirkung einiger Antibiotika(Aminoglykoside wirken auf die 30 S Untereinheiten).

LebensbedingungenLebensbedingungen

Die meisten Bakterien bevorzugen einen neutralen pH-Wert• Aerobe Bakterien nutzen Sauerstoff als Akzeptor für Protonen• Anaerobier nutzen organische Stoffe (Pyruvat,Laktat) als Protonenakzeptor• Das Wachstumsoptimum pathogener Bakterien liegt bei 37 Grad Celsius• Die Reduplikationsgeschwindigkeit der schnellwüchsigen Bakterien beträgt unter günstigen Bedingungen ca. 20 Minuten

Spezielle BakteriologieSpezielle Bakteriologie

Pseudomonas (falsche Urkörperchen) gramnegative bewegliche aerobe Stäbchen

Sie haben eine Größe von 0,5- 5,0 μm

Sie werden unterteilt in

Pseudomonas aeruginosa und

Burkholderia cepacia

Spezielle BakteriologieSpezielle Bakteriologie

Pseudomonas aeruginosa• Er ist der Verursacher des blaugrünen Wundeiters• Seine Nährstoffansprüche sind sehr bescheiden deshalb ist es der typische Nass- oder Pfützenkeim• Er ist ein bedeutender Hospitalismuserreger

Spezielle BakteriologieSpezielle Bakteriologie

P.aeruginosa besitz eine Reihe unverwechselbarer Eigenschaften

Er wächst in Flüssigkeiten an der Oberfläche

Er hat einen eindringlich süßlich- aromatischen Geruch

Er bildet einen Farbstoff der die Nährlösung färbt (blaugrün)

Spezielle BakteriologieSpezielle Bakteriologie

Typische Krankheiten sind:- Otitis externa (Schwimmbadbesuch)- postoperative Wundinfektionen(typischer Eiter)- Infektionen der Respirationsorgane durch kontaminierte Inhalationsgeräte, Ultraschallvernebler, Klimaanlagen, Inkubatoren, Intubation u.ä.- Lungeninfekte bei CF, nicht selten mit Staph.aureus hartnäckige Harnwegsinfekte Endokarditiden und Septikämien bei Drogenabhängigen

PathogenitätPathogenität

P.aeruginosa, die Pathogenität dieses Erregers beruht auf das invasive Vorgehen mit ausgeprägten lokalen Entzündungen bis zur Sepsis und der Produktion von Endo- und Exotoxinen und zahlreichen Enzymen.

Er besitzt eine Schleimschicht aus Alginat die die Vertreibung von der Epitheloberfläche verhindert

Exotoxin A, führt zu Schäden in der Schleimhaut

Bei chronischer Besiedelung können bakterielle Produkte in der Schleimhaut eine immunologisch induzierte Entzündung verursachen

Burkholderia cepaciaBurkholderia cepacia

• Gramnegatives Stäbchen• mit polaren Geißeln• Vorkommen in fließenden Gewässern, Fluss-Sedimenten,

Verursacher der Zwiebelfäule• auch im Nasentrakt • opportunistischer Keim• Verursacher von nosokomialen Infektionen, nekrotisierenden

Pneumonien, Harnwegsinfekt, Enterocolitis, Meningitis, Wundinfektionen

• Fähigkeit zur Biofilmausbildung

Staphylococcus aureusStaphylococcus aureus

• grampositives Kugelbakterium (Micrococcacae) • Vorkommen: Hautflora, Nasennebenhöhlen, Mandeln, Vagina, Analregion• überlebt lange auf Kleidung, im Staub, in der Luft• typischer Eitererreger (Furunkel, Karbunkel)• verursacht auch tiefere systemische Prozesse (Endokarditis, Pneumonie, Otitis, Sepsis)• Reservoir in Nasennebenhöhlen bei 30% der Gesunden• endogene Infektion• bei CF-Patienten auch normale Hautflora und Kolonisation in den Nebenhöhlen, wandert in unteren Respirationstrakt ein • bei CF kann S. aureus eine chronische Lungeninfektion verursachen • 3 Phasen der Erkrankung: Kolonisation, Gewebsschädigung, Persistenz

S. aureusS. aureus - typischer Erreger von Furunkeln, - typischer Erreger von Furunkeln, WundinfektionenWundinfektionen

Staphylococcus aureusStaphylococcus aureus - Virulenzfaktoren - Virulenzfaktoren

Kolonisation/Infektion wird durch folgende Faktoren begünstigt: Störung der mukoziliären Clearance, Bindung an Mukusbestandteile vorangegangene Virusinfektion (RSV), Bindung an virusinfizierte Epithelzellen Ausbildung einer Zuckerkapsel (Phagozytose, Penetration erschwert) Ausbildung von SCV (small colony variant) Ausbildung von MRSA Beta-Lactam-AB Resistenz Gene

Wirkmechanismus der AntibiotikaWirkmechanismus der Antibiotika

WirkqualitätWirkqualität

Bakterizid; direkt tödlich für den Erreger, sie werden unterteilt in: - primär bakterizid, sie wirken auch gegen ruhende Keime (Aminoglykoside) - sekundär bakterizid, die nur bei proliferierenden Bakterienpopulationen zum Zuge kommen (Penicilline, Cephalosporine)

Bakteriostatisch; sie unterdrücken das Wachstum der Keimpopulation, sie hält nur so lange vor, wie eine ausreichende Konzentration des Wirkstoffes am Wirkort vorhanden ist.

Antibiotika Antibiotika

bakteriostatisch wirkende AB: Tetracycline Makrolide Sulfonamide Chloramphenicol Fusidinsäure

bakterizid wirkende AB: Penicilline Cephalosporine Fosfomycin Aminoglykoside Chinolone (Gyrasehemmer) Glycopeptide

WirkungsweiseWirkungsweise

Störung der Zellwandsynthese

- keine Quervernetzung des Mureins(Peptidoglykans)

- enzymatische Zerstörung des Mureins

- Lyse der Zelle aufgrund des hohen osmotischen Druckes, bedingt durch die fehlerhafte Zellwand

Betalaktamantibiotika: Peniciline, Cephalosporine, Carbapeneme, Monobactame

Glykopeptidantibiotikum: Vancomycin

WirkweiseWirkweise

Störung der bakteriellen Proteinsynthese:

Tetracycline

Makrolide

Clindamycin

Aminoglykoside

WirkweiseWirkweise

Störung der bakteriellen DNA- Struktur:

Chinolone(Gyrase Hemmer)

Nitroimidazole

Rifampicin

WirkweiseWirkweise

Störung der bakteriellen Folsäuresynthese:

Sulfonamide

Trimethoprim

ResistenzResistenz

Eine Bakterienresistenz liegt vor, wenn Bakterien in Anwesenheit therapeutisch relevanter Konzentrationen eines Antibiotikums ihre Vermehrung nicht einstellen.

Ursachen für ResistenzenUrsachen für Resistenzen

Natürliche Resistenzen:

natürliche,genetisch fixierte Eigenschaften des Bakteriums bieten keinen Angriffspunkt für das Antibiotikum

z.B. Penicillin G wirkt nicht auf Gramnegative Bakterien, weil die Substanz die äußere Membran nicht überwinden kann

Persister: in jeder Bakterienpopulation existieren gegen das Antibiotikum unempfindliche Individuen. Sie vermehren sich unter Antibiose aufgrund ihres Selektionsvorteils und werden dann zum Problem

Ursachen der ResistenzUrsachen der Resistenz

Erworbene (übertragene,sekundäre) Resistenzen:

Hier spielt der Austausch genetischen Materials zwischen einzelnen Bakterienzellen via Plasmide eine wichtige Rolle. Auf diese Weise können Keime Mehrfachresistenzen ausbilden

Ursachen der ResistenzUrsachen der Resistenz

Induzierte Resistenz:

Alle gramnegativen Stäbchen besitzen eine chromosomal kodierte Information für eine Betalaktamase (Enzym das den Ring der Betalaktamantibiotika spaltet).

Unter einer Therapie mit solchen Stoffen, wenn diese z.B. unzureichend dosiert sind, können empfindliche Keime daraufhin ihr Verhalten (Resistenz) ändern.

ResistenzmechanismenResistenzmechanismen

Die vier wichtigsten Mechanismen sind:- Produktion antibiotikaabbauender Enzyme- Ausbildung antibiotikaunempfindlicher Zielstrukturen- Abriegelung der Zelle (Permeabilitätsbarriere)

- Mechanismen eingedrungene Antibiotika sofort wieder

aus der Zelle herauszubefördern (aktiver Efflux)

Antibiogramm/ResistenztestungAntibiogramm/Resistenztestung

Kalkulierte Therapie: sie basiert auf Erfahrungen, oft werden Antibiotikakombinationen eingesetzt

Gezielte Therapie: sie beruht auf einer klaren Diagnose und einem Antibiogramm. Hierzu wird die minimale Hemmkonzentration(MHK) im Nährmedium ermittelt. Die Bestimmung der MHK ergibt das exakte Maß für die Empfindlichkeit eines Erregers gegenüber einem bestimmten Präperat.

Antibiogramm/ResistenztestungAntibiogramm/Resistenztestung

Diese exakten Werte kommen aber unter artefiziellen Bedingungen zustande. Für die praktische Beurteilung des Wertes eines Antibiotikums ist nicht allein die MHK, sondern die Tatsache wichtig, ob im Serum eines Menschen überhaupt ausreichende Wirkspiegel erreicht werden können.