Mikrobiologie Erlangen Sommersemester 2010

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Grundbegriffe Infektiologie

Kontamination

 äußerl. Verunreinigung m. Erregern von:
   Untersuchungsproben
   Gegenstände
   Umwelt

Kolonisation

 Besiedlung m. Mikroorganismen:
   Haut
   Schleimhaut
   kein Eindringen ins Gewebe
   phys.:
     Standortflora
     Anflugflora
   path.:
     Fremdbesiedlung
     Sekundärbesiedlung

Infektion

 Eindringen v. Mikroorganismen
 Ansiedlung v. M.
 Vermehrung v. M.
 Immunreaktion d. Wirts
 latent:
   Erreger "verstecken sich"
   Herpes simplex
 symptomatisch
 asymptomatisch
 primär
 sekundär:
   ↑Wirts-Disposition

Infektionskrankheit

 Infektion
            +
 subj. Symptome (schwächer diagnoserelevant)
            +
 obj. klin. Zeichen:
   verifizierbar
   stark diagnoserelevant

Pathogenität

 Fähigkeit z. Krankeitserzeugung
 Spezieseigenschaft
 apathogen
 fakultativ path.:
   Infekt. bei infektionsbegünstigenden Faktoren
   Erreger oft Teil d. phys. Kolonisationsflora
 obligat path.:
   Infekt. unabh. von Abwehrlage des Individuums mögl.
   Erreger nicht Teil der phys. Kolonisationsflora
 auf Wirtsspektrum bezogen

Virulenz

 "Giftigkeit"
 Grad d. krankheitserzeugenden Eigenschaft
 Stammeigenschaft
 avirulent
 niedrig/hoch virulent
 individuelle Ausprägung
 Virulenzfaktoren:
   Toxine
   Adhäsionsmermale
     - Pili
   Phagozytoseschutz
 auf Wirtsspektrum bezogen

Epidemie

 tardiv vs. explosiv

Vektoren

 Parasiten:
   Zecken
   Fliegen
   Mücken
   Milben
   Flöhe
   Wanzen

Disposition

 Empfänglichkeit/Anfälligkeit f. Infektion
 erbliche Prädisposition
 Unterkühlung
 Erschöpfung
 Fehlernährung
 Grundkrankheiten

Infektiologie - Epidemiologie

Morbidität

   Zahl d. Kranken einer Krankheit, bezogen auf Population

Mortalität

   Zahl der Verstobenen an einer Krankheit, bez. auf Popul.

Letalität

   Zahl d. Verst. an einer Krankheit, bezogen auf Erkrankten

Prävalenz

   Zahl d. Erkrankten zu einem Zeitpkt. / in einem Zeitintervall

Inzidenz

   Zahl der Neuerkrankten zu einem Zeitpkt. / in einem Zeitintvervall

Endemie

   Häufung einer Krankheit
     zeitl. unbegrenzt
     örtl. begrenzt

Epidemie

   Häufung einer Krankheit
     zeitl. unbegrenzt
     örtl. unbegrenzt

Bakterienzellwand

gram-pos.

 Zellwand dick
 Kapsel optional

gram-neg.

 Zellwand dünn
 + äußere Membran
   Adhäsionsstrukturen
 Lipopolysaccharid
   edotoxines Pyrogen
   Virulenzfaktor
   Lipid A
   Core (Kernpolysaccharid)
   O-spezif. Polysacch.-Seitenkette

Mureinschicht

 Peptidoglykan
 Angriffspkt. Medikamente
   b-Laktamantiobiotika
   Penicillin
   Zellwandzerstörung

Relevanz

 Anfärbbarkeit
 Antibiotika-Angriffspkt.
 Virulenzfaktoren
   LPS (Lipopolysaccharid)
   LTS (Lipoteichonsäure)
   TS  (Teichonsäure)
 Exoskelett
   mech. Schutz
   osmot. Resistenz
 Permeabilitätsbarriere

Bakterienkapsel

Polysaccharide

Phagozytose-Schutz:

 ↓Opsonierung

begrenzte Immunogenität (Alter!)

Kapselserotypen:

 Inhomogenität d. Kapsel
 Vielfalt

Bakterienzellwand

gram-pos.

   Zellwand dick
   Kapsel optional

gram-neg.

   Zellwand dünn
   + äußere Membran
     Adhäsionsstrukturen
   Lipopolysaccharid
     edotoxines Pyrogen
     Virulenzfaktor
     Lipid A
     Core (Kernpolysaccharid)
     O-spezif. Polysacch.-Seitenkette

Mureinschicht

   Peptidoglykan
   Angriffspkt. für Medikamente
     b-Laktamantiobiotika
     Penicillin
     Zellwandzerstörung

Geißeln + Pili

Pili

   äußere Membran
   Proteinfäden
     Mikrofibrillen
   DNA-Transfer
     Konjugations-/Sexpili
   auch: "Fimbrien"

Flagellum

   "Geißel"
   lang
   mehrere Fibrillen
   Beweglichkeit
     Propellerfkt.
   monotrich
     eine Flagelle
   lophotrich
     "Geißelbüschel"
   peritrich
     viele Flagellen
       gleichmäßig verteilt

Bakterielle Sporen

"Endosporen" "Core"

   DNA
   RNA
   Ribosomen
   Enzyme
   ...

Sporulation

   z.B. bei Energiemangel [GTP]

Umweltresistenz Germination

   Übergang in vegetative Form

Aminoglykoride:

 Makrolide: Antibiotika mit Angriffsort an Ribosomen

Diagnost. Methoden der Bakteriologie

Erregernachweis

   Mikroskopie
   Antigennachweis
     Agglutination
   Nukleinsäuren
     DNA
     RNA
   Kultur
     Anzucht
   spezif. Immunantwort
     Antikörper
     T-Zellen

Erregerbestimmung/-typisierung

   biochemisch
   serologisch
   molekular
     16S rRNA
   proteinchemisch
     Massenspektromie
   (Lysotypie durch Bakteriophagen)
     selten
     aufwändig

Morphologie Bakterien

Kokken

   "Kugeln/Beeren"
   Staphylok.
     Haufen
     Traubenform
   Streptok.
     Kettenform
   Diplok.
     in Paaren

Stäbchen

   plump
   kurz
   lang
   filiform
     fadenförmig
   fusiform
     spindelförmig
   Corynebakt.
   Vibrionen
   Fusobakt.

spiralig

   Spirochäten
     flexibel
   Schraubenbakt.
     starr

Bakterienwachstum

Nährmedium

   Universal-
   Spezial-
   Selektiv-
   Elektiv-

Temperatur

   37°C
   28°C
   4°C

pH

   neutral
   <4,5 letal

Sauerstoff

   aerob
   anaerob
     fakultativ
     obligat

Kulturverhalten auf bluthaltigem Festagar

Hämolyse!

Vergrünung

   a-Hämolyse
   Streptococcus pneumoniae

vollständig

   β-Hämolyse
   Staphylococcus aureus
   Einzelkolonie
     Hämolysehof

Farbstoffbildung

Abwehrsystem d. Bakt.

 grün
   Pyoverdin
 braun
   Pyomelanin
 graugrün
   Pyozyanin
 rot
   Pyorubin

Bakt.-Wachstum: Kultur

Anzucht

  Mischkultur
     Subkultur
   Reinkultur
     Differenzierung
       biochemisch
       serologisch
       molekular
       proteinchemisch
     Antibiogramm

Bakt.-Genetik

versch. DNA-Formen

   Speicherung genet. Information

bakt. "Chromosom"

   Kernäquivalent
   eigentl. bakt. DNA

Plasmide

   extrachromos. DNA
   fakultativ

Bakteriophagen

   Viren, die Bakterien angreifen
   Prophage
   lytischer Zyklus
   hoch spezif.

Transformation

Aufnahme isol./ausgeschiedener DNA

   DNA = frei/nackt

inkompetente Bakt.-Zelle

kompetente Bakt.-Zelle

   Aufnahme v. Plasmid-DNA
     Weitergabe v. Antibiotikaresistenz

Transduktion

"Überführen" chromos./extrachromos. DNA eines Wirtsbakt. oder eines anderen durch Phagen

 Befall einer neuen Wirtszelle (Rezipient)

 Integration v. Teilen des Donor-Wirtszellengenoms

Konjugation

Übertragung v. DNA v. Donor auf Akzeptor

   durch "Paarung"
     Sexpilus
     F-Faktor
 vorwiegend gram-neg.

DNA-Transposon

genet. Insertionselemt

   mobil
   "Insertionssegment" (IS)
 β-Laktamase

Taxonomie

Klassifikation

   Lebewesen

Domänen

   Bacteria
   Arachaea
   Eucaryota

Abteilung

   "divisio"
   Protobacteria
   Firmicutes
     "starke Haut"
     gram pos.
   Actinobacteria

Stamm

   "phylum"

Klasse

   Bacilli

Ordnung

   "ordo"
   Bacillales

Familie

   "familia"
   Staphylococcaceae

Gattung

   "genus"
   Staphylococcus

Art

   "species"
   staph. aureus

Typ

   Varietät

Isolat

   "Stamm"

Antiinfektiva

Virostatika

   Viren

Antibiotika

   Bakt.
   biolog. Herkunft (früher)
     Bakt.
     Pilze
   "gegen andere Mikroorg. wirksam" (früher)
     Penicilline
     Cephalosporine

Antimykotika

   Pilze

Antiparasitäre Mittel

   Protozoen
     tier. Einzeller

Antihelmetika

   Würmer

Antimikrobielle Chemotherapie

"Abtötung od. Hemmung d. Vermehrungg d. Mikroorg."

   möglichst ohne Schädigung d. Makroorg.

Prinzip der selektiven Toxizität

== Therapeutische Breite ==

"Chemotherap. Index" (P. Ehrlich)

Abstand zw. therap. u. let. Dosis

Antibiotika-Einteilung

nach Wirkungsspektrum:

Breitspektrumantibiot.

   kalkulierte Initialtherapie
     keine "Blindtherapie"!
   Infektion
     schwer
     lebensbedrohlich
   z.B. Carbaneme

Schmalspektrumant.

   gezielte Therapie
   nach Diagnostik
   nach Testung
   z.B. Penicillin G

Reserveant.

   ausgewählte Situationen
     resistenter Erreger
   Linezolid
   Vancomycin

Bakteriostase/Bakteriozidie

Bakteriostase

   Wachstumshemmung
   Tetrazyklin
   Makrolide

prim. Bakterizidie

   Abtötung v. Bakterien
     proliferierend
     nicht prolif.
   Aminoglykoside

sek. Bakterizidie

   Abtötung v Bakterien
     nur prolif.
   β-Laktame

Antibiot.-Resistenz

natürliche

   "prim."
   genet. bedingt
     chrom. Resistenz
       Spontanmutationsrate: 10^-6
       Rearrangements großer DNA-Segmente
         Inversion
         Insertion
         Deletion
         Transposition
     übertragene Resistenz
       Plasmoid-codiert
         Konjugation
           schnell!
       Transformation
       Transduktion
   "a priori"
     nicht induziert

erworbene

   "sek."
   unter Therapie
   Selektion resistenter Mutanten
 one step mutation
   Makrolide
   Clindamycin
   INH
   Rifampicin
   Streptomycin
 multiple step mutation
   AG
   Tetracyclin
   β-Laktame
 Mechanismen
   veränderliche A.-Resistenz
   inakt. Enzyme
   ↑ Efflux d. A.
   ↓ Permeabilität
     ↓ Porine
   Stoffwechselumstellung
     salvage pathway
 Ursachen
   hoher A.-verbrauch
   A. i. Tiermast/Nahrung
   irrat. A.-Therapie/-Prophylaxe
   Langzeitdarmdekontamination
   mangelnde Compliance
 

Nebenbemerkungen

   jede A.-Gabe führt zu Resistenzentw. v. Darmbakt.
     z.B. E. coli
   Rückkehr zu Ausgangssit.
     innerh. 2 Wochen nach Absetzen
   Pesistenz v. resist. Keimen mögl.
     in niedriger Keimzahl

Min. Hemmkonz. (MHK)

 Konz. (mg/l) eines Antib., d. unter stand. Bed. 18 (+/- 2) Std. Wachstum d. Erregers gerade noch hemmt
 Min. bakterizide Konz.
   niedr. A.-Konz., die >99,9% eines def. Inokulums eines Bakt.-Stamms abtötet
 in vivo: 4fache MHK, damit Antib. effektiv ist

Methoden d. Antib.-Empfindlichkeitstestung

"Resistenztestung"

"Antibiogramm"

Reihenverdünnungsmethoden

   Röhrchenverdünnungstest
     Bouillon
   Agardilutionstest

Diffusionsmethoden

   Agardiffus.-test
     semiquant.
   E-Test
     quant.