1 Einführung Allgemeine Mikrobiologie

Subzellulär, Einzeller, Mehrzeller

Bakterien = Prokaryonten

• Nukleoid - Genom der prokaryotischen Zelle

  • ringförmige, doppelhelikale DNA

  • keine Kernhülle

  • befindet sich im Zytoplasma

Wachstumskurve der Bakterien:

1. Lag Phase = Anlaufphase

2. Log Phase = Exponetielle Wachstumsphase

3. Stationäre Phase (Wachstum bremst ab)

   • durch Limitation der Nahrungsstoffe

   • Zunahme toxischer Stoffwechselprodukte

   • Gleichgewicht der Population

4. Absterbephase

   • Nährstoffe sinf erschöpft

• 1-10 µm

• Bakterien sind makroskopisch nicht sichtbar

• 1000 fache Vergrößerung (mit Immersionsöl)

• sichtbar im Lichtmikroskop

• Form und Stabilisierung des Bakteriums

• Verankerung von Pili und Geißeln

• Schutz vor chem. Noxen und Zerplatzen

  • zerplatzen - durch osmotischen Druck

• ZW bietet Angriffsfläche für verschiedene Antibiotika

• Gr+ → dicke Mureinschicht

  • blau/ violette Darstellung nach Färbung

  • Teichonsäuren in der ZW

• Gr- → dünne Mureinschicht in periplasmischem Raum

  • pink/ rote Darstellung nach Färbung

  • Äußere Phospholipidmembran (mit Murein durch Lipoproteine verankert)

  • Lipopolysaccharide = Endotoxin

= Dauerformen, die sich unter ungünstigen Bedingungen bilden (Überdauerungsform)

• Komprimierung lebensnotwendiger Organellen

• Bildung einer wenig durchlässigen Sporenwand

• Schutz vor Austrocknung und Umwelteinflüssen

• Umwandlung in die vegetative Form im menschlichen Wirt (Überdauerungsform)

• Negativdarstellung in klassischen Bakterienfärbungen

• = Virulenzfaktor

• Aufbau überwiegend aus Polysacchariden

• Koloniemorphologie: feucht, schleimig

• = Virulenzfaktor

• Schutz vor Phagozytose

• Schutz vor Austrocknung

• Induktion von spezifischen Antikörpern (Impfung!!)

• Verwendung zur Serotypisierung („Serovar“, „Serotyp“)

  • Identifizierung von versch. Bakterienarten

• Beispiele bekapselter Bakterien:

  • Haemophilus influenzae,

  • Pneumokokken,

  • Klebsiellen,

  • Pseudomonas,

  • Bacillus anthracis

Geißeln = Virulenzfaktor

• Rotieren der Geißeln → gerichtete Fortbewegung

• Aufbau: Strukturportein: Flagellin

• H Antigen

• monotrich

• lophotrich - mehrere an einem Pol

• polytrich

• Hauchartige Ausbreitung auf Agarplatten („H-Antigene“)

• meist 37°C

• neutral (Haut, Magen, Vagina <pH!)

• Obligat aerob = O2 abhängig

• Obligat anaerob = Energiegewinnung aus anaerober Glykolyse

  • Nur in Abwesenheit von O2, O2 ist toxisch

• Fakultativ anaerob = mit oder ohne O2

DIE MEISTEN HUMANPATHOGENEN BAKTERIEN WACHSEN FAKULTATIV ANAEROB

• Entw. des Immunsystems (Toleranzentw. gegenüber Normalflora)

• Kolonisationsresistenz (Verhinderung der Ansiedlung pathogener Bakterien)

  • z.B durch Bestzung von Lebensräumen und Erzeugung eines sauren pH Wertes

• Vitaminsynthese (z.B Vitamin K, VB12)

• Abbau von Nährstoffen im Darm (z.B Ballaststoffe)

• Quelle für endogene Infektionen

• Kapsel

• Begeißelung

• Sporenbildner

• Adhäsine (z.B Pili)

• Invasine

• Toxine

• = Faktoren die die Wirtsabwehr überwinden

z.B. staphylococcus aureus: Teil der Normalflora

Bestimmten Virulenzfaktoren -> pathogen

Ahäsionspili:

• Proteinhärchen 0.1-0.5 nm

• Funktion: Anheften an Epithelzellen d. Wirts

Sexualpili:

• geringe Anzahl, länger und dicker als Adhäsionspili

• Funktion:

  • Transfer von DNA (Konjugation)

  • Transfer von Plasmiden (extrachromosomale DNA)

= Enzyme die das Wrtsgewebe verdauen

• Hyaluronidase

• Kollagenase

• DNAse

• Lecithinase

• Lipase

• von Bakterien produziert und sezerniert

• oft Phagen (=Virus)-kodiert

• Wirkung auf Plasmamembran (Hämolysine)

• Wirkung auf intrazelluläre Moleküle (A-B Toxin)

z.B. Botulinumtoxin

• a Hämolyse

  • H2O2-Bildung führt zur Oxidation von Fe2+ im Hämoglobin der Schafserythrozyten (Methämoglobin)

  • → grünlicher Hämolysehof

  • = keine Haemolysine

  • z.B. Oralstreptokokken, Enterokokken, Pneumokokken

• ß Hämolyse

  • vollständiger Abbau des Hämoglobins der Erythrozyten durch Hämolysine

  • → klarer Hämolysehof

  • Beispiele: Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes

Blutagarplatte: Schafsblut-haltiger Nähragar

Kann eine Gram negative Sepsis verursachen

• Sterilisation

• Träger, Ausscheider

• Infektion

NACH der Infektion

• lebenslange Immunität (z.B Masern)

• zeitweilige Immunität (z.B. Salmonellen)

• keine Immunität (z.B Tetanus)

• stille Feiung

(z.B. immunsuppressive Therapie, Tumorerkrankung, Diabetes, hohes Alter)

= weiße Blutkörperchen, die eingedrungene fremdstoffe z.B Bakterien unschädlichen machen können durch Phagozytose

• Neutrophile Granulozyten

• Monozyten, Makrophagen

• dendritische Zellen

• NETS bestehen aus: extrazellulärer DNA und granulären Verdauungsenzymen von neutrophilen Granulozyten

• Funktion: binden Bakterien und limierten deren Ausbreitung

• Vorläuferzelle: myeloische Stammzelle

• Monozyten zirkulieren im peripheren Blut

• Monozyten wandern ins Gewebe ein = Makrophagen

• Funktion: Erkennung, Phagozytose und Abtötung von Mikroorganismen

→ Bindung, Aufnahme und Verdauung von Bakterien

1. Passive Immunisierung

2. Aktive Impfung

   1. Lebendimpfstoffe

   2. Totimpfstoffe (+/- Adjuvans)

      • Protein

      • Toxoid

      • Polysaccharid

      • Konjugatimpfstoff

• Ausbildung körpereigener sehr effektiver Immunität

• Lang andauernde Immunität

• kein sofortiger Schutz (Beginn nach ca. 7-10d)

• Lebendimpfung

  • enthält vermehrungsfähige abgeschwächte Krankheitserreger

  • aktiv aber attenuiert

• Totimpfung

  • enthält inaktivierte Erreger o. Bestandteile von Erregern

  • Protein, Toxoid, Polysaccharid, Konjugatimpfstoff

1. Aktivierung von B-Zellen

2. Unterstützung durch T-Helfer Zellen

3. Entwicklung langlebiger Gedächtniszellen

4. rasche Antikörperproduktion und Schutz nach Exposition mit dem Erreger

1. Protein

2. Toxoid

3. Polysaccharid

4. Konjugatimpfstoff

Einfluss bakterieller Anatomie: z.B Inhibition der bakteriellen Zellwandsynthese

• Peptidoglykan Schicht (= Murein) besteht aus:

  • NAG (N-Acetyl-Glucosamin)

  • NAM (N-Acetyl-Muraminsäure

• NAG und NAM sind glykosisch verbunden zu langen Ketten verbunden

  • durch Glykosidasen

• NAG/NAM Ketten sind untereinander verkettet durch Transpeptidasen

  • = Penicillin-bindendes Protein = PBP

  • → Molekülgitter

    
    

• β-Lactame inhibieren PBPs

• Glycopeptide behindern Peptidasen und Glykosidasen sterisch.

= gezielte Therapie, kalkulierte Therapie, Interventionstherapie

Weitere Indikationen:

• antiinfektive Chemoprophylaxe bei hochgradiger Immundefizienz

• Malariaprophylaxe

• Postexpositionsprophylaxe (PEP) nach Nadelstichverletzung (Hepatitis, HIV)

• Präexpositionsprophylaxe (PrEP) vor ungeschützten Sexualkontakten

• aktive oder passive Immunisierung

Primäre Resistenz = natürliche Resistenz, Zielstruktur ist nicht vorhanden

z.B. Antibiotikum das bei einer bestimmten Gattung oder Spezies eine Wirkungslücke besitzt

Jeder Einsatz von Antibiotika fördert die Bildung von Resistenzen:

1. Selektionsdruck

   • Empfindliche Bakterien werden abgetötet

   • die resistenten jedoch überleben und vermehren sich weiter

2. weitere Resistenzmechanismen:

1. MHK = Minimale Hemmkonzentration

   • = niedrigste Konzentration einer antibakteriellen Substanz (μg/ml), bei der das Wachstum einer Reinkultur des untersuchten Bakterienstammes gehemmt wird

2. MBK = Minimale bakterizide Konzentration

   • = diejenige Konzentration einer antibakteriellen Substanz (μg/ml), bei der in einer definierten Zeit 99,9% der Keime abgetötet werden (nur sinnvoll für bakterizide Substanzen).

= automatisches Mikrodilutionsverfahren