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Es gibt nur eine relativ kleine Gruppe von Bakterien, die in jedem Fall in
der Lage ist, Krankheiten auszulösen. Sie können besonders bei
abwehrgeschwächten Patienten oder bei hoher Keimzahl Erkrankungen hervorrufen. |
Einteilung von Bakterien |
| Einteilung nach dem Färbeverhalten |
Traditionell werden Bakterien entsprechend ihrem Färbeverhalten in der so genannten Gramfärbung (Färbemethoden) eingeteilt in:
| | gramnegative Stäbchen und Kugeln (medizinisch: Kokken) | | | grampositive Stäbchen und Kokken | | | sonstige Bakterien wie Schrauben (medizinisch: Spirochäten) | | | obligat in der Zelle liegende (medizinisch: intrazelluläre) und zellwandlose Erreger | |
Einteilung nach Form und Struktur (Morphologische Einteilung) |
 | Grampositive Kokken in Haufen oder Trauben (Staphylokokken) |  | Grampositive Kokken gewunden in Ketten (Streptokokken) |  | Grampositive Kokken mit Kapsel (Pneumokokken) |  | Grampositive, keulenförmige, pleomorphe Stäbchen (Corynebakterien) |  | Gramnegative Stäbchen mit zugespitzten Enden (Fusobakterien) |  | Gramnegative, einfach gekrümmte Stäbchen (Vibrionen) |  | Gramnegative, semmelförmige Diplokokken (Neisserien) |  | Gramnegative, gerade Stäbchen mit abgerundeten Ecken (Kolibakterien) |  | Spiralig gekrümmte Stäbchen (Spirillen) und gramnegative, gekrümmte Stäbchen (Helicobacter) |  | Petriche Begeißelung |  | Lophotriche Begeißelung |  | Monotriche Begeißelung |  | Sporenbildende Zellen der Gattung Bacillus und Clostridium (Sporenfärbung) |  | Sporenbildung zentral, ohne Auftreibung der vegetativen Zelle |  | Sporenbildung terminal, ohne Auftreibung |  | Sporenbildung terminal, mit Auftreibung |  | Sporenbildung zentral, mit Auftreibung |  | Freie Sporen (Sporenfärbung) |
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| Einteilung nach aerob und anaerob |
| Je nachdem, ob die Erreger unter Sauerstoff (aerob) oder unter Sauerstoffabschluss (anaerob) gedeihen, wird folgende Einteilung vorgenommen: |
Aerobe Erreger, die gelegentlich auch anaerob gedeihen
| Gramnegative Stäbchen: | Entero-
bacteriaceen | Non-Fermenter | Vibrionaceae u. Verwandte | Kurzstäbchen | Escherichia coli
Klebsiella
Proteus
Enterobacter
Morganella
Citrobacter
Serratia
Providencia
Salmonella
Shigella
Yersinia | Pseudomonas
Stentotro-
phomonas
Burkholderia
Acinetobacter
Alcaligenes
Flavobacterium
Roseomonas
Methylbacterium | Vibrio
Aeromonas
Plesiomonas | Haemophilus
Legionella
Bordetella
Pasteurella
Kingella
Eikenella
Helicobacter
Campylobacter
Arcobacter
Brucella
Francisella
Bartonella
Actinobacillus
Calymno-
bacterium
Capnocytophaga | | Gramnegative Kokken | | Neisseria, Moraxella | | Grampositive Stäbchen | | Corynebacterium, Listeria, Bacillus, Mycobacterium, Nocardia, Rhodococcus, Oerskovia, Erysipelothrix | | Grampositive Kokken | Staphylococcus
Streptococcus
Enterococcus
Micrococcus | Leuconostoc
Pediococcus
Stomatococcus
Aerococcus | | Sonstige | | Spirochaeten | Obligat Intrazelluläre | Zellwandlose | Treponema
Borrelia
Leptospira
Spirillum | Chlamydia
Rickettsia
Coxiella
Ehrlichia | Mycoplasma
Ureaplasma |
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Obligate anaerobe Erreger
| Sporenbildner | grampositiv | Stäbchen | Clostridium
C. perfringens
C. tetani
C. difficile
C. botulinum | Nicht-
Sporenbildner | grampositiv | Stäbchen | Actinomyces
Eubacterium
Lactobacillus
Propionibacterium
Bifidobacterium | | Kokken | Peptostreptokokken
Peptokokken | | gramnegativ | Stäbchen | Bacteroides
Porphyromonas
Prevotella
Fusocacterium
Bilophila | | Kokken | Veillonella | | Spirochaeten | Treponema |
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Nachweismethoden bakterieller Infektionen |
Bakterien werden durch sogenannte mikrobiologische Untersuchungen nachgewiesen, wenn sich aus dem Resultat therapeutische, prognostische oder epidemiologische Konsequenzen ziehen lassen. Die Identifizierung des Erregers und bei Bedarf die Empfindlichkeitstestung für ein entsprechendes Medikament bilden die Grundlage einer rationellen Therapie.
Die mikroskopische Untersuchung von Proben wie Blut, Stuhl, Harn und anderen Körperflüssigkeiten dient der ersten Suche nach Bakterien - bis zum Erhalt der sogenannten Kulturergebnisse bzw. der Einteilung eventuell vorhandener Bakterien anhand ihrer Form und ihres Verhaltens bei einer Färbung.
Zur genaueren Beurteilung der Gestalt ungefärbter, lebender Bakterien, hauptsächlich im Urin, hat sich die Phasenkontrastmikroskopie, eine spezielle Art des Lichtmikroskopie, bewährt. |
Färbemethoden
Es kommen verschiedene Färbemethoden zur Anwendung. Bakterien können in der so genannten Einfachfärbung mit Methylenblau oder der Differentialfärbung nach Gram oder Ziehl-Neelson direkt mikroskopisch nachgewiesen werden. Anhand der Anfärbbarkeit des Erregers können Aussagen über den Wandaufbau getroffen werden. Zum Nachweis von in Zellen liegenden Bakterien oder einzelner Bakterien im Eiter wird meist eine spezielle Färbemethode, die Fluoreszenzfärbung mit Acridinorange, verwendet. |
Agglutinations-Tests
Gruber und Durham entdeckten 1896, dass Bakterien durch Seren von Tieren, denen die entsprechende Bakterienart injiziert worden waren, zusammengeballt werden. Darauf aufbauend, konnten tierische Antiseren hergestellt werden, um unbekannte Bakterien zu identifizieren. Die Gruber-Reaktion wird meist als sogenannte Objektträger-Agglutination durchgeführt und dient zur Identifizierung der Antigenstruktur von Salmonellen, Shigellen, Listerien und anderen Bakterien. Antigene sind Substanzen, die von einem lebenden Organismus als fremd erkannt werden, und eine spezifische Immunantwort auslösen.
Zum direkten Nachweis bestimmter Staphylokokken oder verschiedener Gruppen von Streptokokken, Salmonellen etc. werden sogenannte Antikörper eingesetzt, die gegen die Zelloberfläche gerichtet sind. Antikörper sind spezielle Eiweißkörper, die als mögliche Antwort des Immunsystems nach Kontakt des Organismus mit fremden Eiweißkörpern gebildet werden. Bei einer Reaktion bilden sich Zellklumpen (medizinisch: Agglutinate). Über einer so genannten schwarzen Platte sieht man bei positiver Reaktion - das heißt, wenn Bakterien vorhanden sind - kleine Verklumpungen, während das Feld bei negativer Reaktion keinerlei Klumpenbildung zeigt.
Eine weitere Methode um die Reaktionen besser erkennen zu können, ist die Verstärkung der Verklumpung durch so genannte formalinfixierte Staphylococcus aureus. Diese tragen an ihrer Hülle eine große Menge des so genannten Protein A. Das Protein A bindet an Antikörper und verstärkt die Reaktion. Teilweise ist dem Test Farbe zum noch besseren Ablesen zugemischt. |
Kapsel-Quell-Reaktionen
Antikörper können bei bekapselten Bakterienarten mit der Kapselsubstanz reagieren, was unter dem Mikroskop als sogenannte Kapselquelle erscheint. Gebräuchlich ist dieses Verfahren zur Typisierung von Pneumokokken, Klebsiella spezies und Haemophilus Influenza. |
Komplement-Bindungs-Reaktion
Der Test wurde 1901 von Bordet und Gengu entwickelt. Die Komplement-Bindungs-Reaktion (KBR) gehört zu den ersten serologischen Testmethoden, die in der mikrobiologischen Immunologie entwickelt wurden. Die KBR dient zum Aufzeigen von Antikörpern im Serum. Das Serum des Patienten wird zu dem gesuchten Antigen des Erregers gegeben. Zum Nachweis werden antikörperbeladene rote Blutkörperchen (medizinisch: Erythrozyten) verwendet. Sind viele Antikörper im Serum oder in der Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit (medizinisch: Liquor) des Patienten vorhanden, werden die antikörperbeladenen roten Blutkörperchen nicht aufgelöst (medizinisch: hämolysiert). Dies wird als positive Reaktion bezeichnet. Sind keine Antikörper vorhanden, so werden die roten Blutkörperchen aufgelöst. |
Fluoreszenzmikroskopie
Bei dieser Methode wird das zu untersuchende Material auf einem Objektträger fixiert. Zur Verstärkung der Nachweisgrenze werden Antikörper mit sogenannten gebundenen fluoreszierenden Farbstoffen eingesetzt. Im direkten Fluoreszenztest bindet ein Antikörper mit dem Farbstoff (meistens Fluoreszeinisithiocyanat [FITC]) direkt an die Bakterienhülle. Nach einem Waschschritt kann der Erreger direkt im Fluoreszenzmikroskop nachgewiesen werden. Beim indirekten Fluoreszenztest (IFT) bindet ein primärer Antikörper an der Bakterienhülle. Nach einem Waschschritt wird ein zweiter, sekundärer Antikörper, der mit dem Farbstoff fixiert ist, hinzugegeben. Diese Antikörper können mehrfach an den primären Antikörpern binden und so die Empfindlichkeit (medizinisch: Sensitivität) des Tests erhöhen. Nach einem weiteren Waschschritt werden die Erreger fluoreszenzmikroskopisch nachgewiesen. Durch Anregung des Fluoreszenzfarbstoffes im blauen bis UV-Bereich des Lichtes erscheinen die Erreger je nach Fluoreszenzfarbstoff leuchtend gelb, grün oder rot. Mit dieser Methode können das Antigen oder spezifische Eiweißkörper (medizinisch: Immunglobuline, IgG, IgA und IgM-Antikörper) nachgewiesen werden. |
Enzymimmunoassay
Enzymimmunoassay (EIA oder ELISA) ist eine immunologische Methode zum Nachweis von viralen, bakteriellen oder Parasitenantigenen sowie von deren Antikörpern. Beim Antigennachweis wird ein korrespondierender Antikörper, beim Antikörpernachweis wird das gesuchte Bakterienantigen an spezielle Substanzen, z.B. an Polysterol, gebunden. Enthält das Patientenserum das gesuchte Antigen oder den Antikörper, so binden diese. Nach der Zugabe von verschiedenen speziellen Stoffen, wird durch chemische Reaktionen ein Farbstoff umgesetzt. Die Intensität des Farbstoffes entspricht dann der Antigen- oder Antikörpermenge. |
Radioimmunoassay |
| Wegen der Problematik im Umgang mit radioaktivem Material werden Radioimmunoassays immer weniger in der Routine eingesetzt. Es gibt verschiedene Verfahren, die ähnlich des EIA funktionieren. Statt der Farbstoffintensität entspricht hier die gemessene Radioaktivität der nachgewiesenen Antikörpermenge. |
Western-Blot-Technik
Bei dieser Methode werden so genannte Protein-Antigene von z. B. Bakterien oder Viren durch Gleichstrom (medizinisch: Elektrophorese) aufgetrennt. Die getrennten Proteine werden dann durch Elektrotransfer auf eine Filtermembran übertragen und in Teststreifen geschnitten. Der Teststreifen wird mit Patientenserum überschichtet und in einen Wärmeschrank gegeben. Haben sich Antikörper an den Teststreifen gebunden, so kann ein zweiter, speziell markierter Antikörper an diese binden. Nach Zugabe einer weiteren Substanz wird wiederum ein Farbstoff umgesetzt. Anhand des Teststreifenmusters kann die Diagnose gestellt werden. Dieser Test wird als Bestätigungstest für Borreliosen, Hepatitis C-Infektionen und HIV-Infektionen eingesetzt. |
Widal-Reaktion
Kurz nach der Entdeckung der Bakterienagglutination durch Gruber und Durham fand Widal, dass diese Reaktion umgekehrt verwendbar ist. Das Serum eines Patienten mit Typhusverdacht kann bei durchgemachter Typhusreaktion durch Zugabe von Typhusbakterien die Bakterienaufschwemmung zur Verklumpung bringen. Für diese Reaktion sind abgetötete Aufschwemmungen (medizinisch: Suspensionen) der jeweiligen Bakterienart geeignet. Mit dieser Reaktion können neben Antikörpern gegen Körperantigene (medizinisch: O-Antigene) auch Antikörper gegen Bakteriengeißeln (medizinisch: H-Antigene) und Kapselantigene (medizinisch: H-Antigene) nachgewiesen werden. |
Radiale Immundiffusion
Ein spezielles Gel (medizinisch: Agar) wird mit Antikörpern versetzt und in eine Schale gegossen. Aus dem erstarrten Gel werden Löcher ausgestanzt, in die z. B. das Serum des Patienten gefüllt wird. Liegt im Serum der gesuchte Antikörper vor, so bilden sich kreisförmige Höfe um die Löcher, deren Durchmesser bei Standardisierung des Verfahrens auch zur quantitativen Bestimmung eingesetzt werden kann. |
Nachweis erregerspezifischer Nukleinsäuren
Als neuere Untersuchungsverfahren können erregerspezifische Nukleinsäuren mit mehreren Methoden (so genannte Gensonden der Polymerase-Kettenreaktion und der Restriktionsfragment-Analyse) nachgewiesen werden.
Bei dem Gensondenverfahren (Hybridisierung) werden Doppelstränge der Erbsubstanz Desoxyrebonukleinsäure (DNS oder DNA) in Einzelstränge gespalten. An die spezifischen Basen der DNS-Einzelstränge kann sich eine komplementierende Nukleinsäuresequenz binden, sofern es sich um die gesuchte DNS-Sequenz handelt. Der komplementäre Nukleinsäurestrang ist mit einer Gensonde markiert, die wiederum über eine Enzymreaktion den Nachweis erlaubt.
Die Polymerase-Kettenreaktion ist ein hoch empfindliches Verfahren zum Nachweis spezifischer Nukleinsäureabschnitte. Mit ihr können noch Spuren von DNS nachgewiesen werden. In einem ersten Schritt wird der DNS-Doppelstrang durch Hitze getrennt. Ein sogenannter Primer bindet an die spezifische Startsequenz der DNS und von dort wird die DNS abgeschrieben, so dass ein Gegenstrang mit Hilfe einer sogenannten TAQ-Polymerase (aus den thermophilen Bakterium Thermos aquaticus) neu abgeschrieben wird. Die beiden so entstehenden Doppelstränge werden in einem zweiten Zyklus wieder durch Hitze getrennt und die Reaktion wird ein weiteres Mal durchgeführt. Nach 20- bis 40facher Wiederholung hat man mit dieser Methode Millionen bis Milliarden DNA-Abschnitte synthetisiert. Diese können elektrophoretisch oder mit Gensonden nachgewiesen werden. |
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