WO FINDET MAN BAKTERIEN?

Transkript

1 Bakterien

2 WO FINDET MAN BAKTERIEN? In der Umgebung Im Mensch Saprophyt Normale Flora = Kommensalflora Organismen, die den Wirt besiedeln und sich von toten organischen Stoffen des Wirts ernähren ohne ihn zu schädigen Mitesser 2/54

3 WO GENAU? In der Umgebung: Erde Luft Wasser Lebensmittel 3/54

4 WO GENAU? Im gesunden Menschen Ja Mundflora Ohren Respirationstrakt Intestinaltrakt Genitaltrakt Haut... Nein Blut Cerebrospinalflüssigkeit (CSF) Urin (Katheterurin) Normale Flora Immer steril 4/54

5 BAKTERIELLE FLORA AM MENSCHEN 5/54

6 FORM KOKKEN STÄBCHEN KOKKOIDE STÄBCHEN 6/54

7 CHARAKTERISTISCHE ANORDNUNG KOKKEN Diplokokken Haufen Ketten STÄBCHEN 7/54

8 STRUKTUR Zytoplasmamembran Kapsel (fakultativ) Zellwand Ribosomen Zytoplasma Geißel (fakultativ) DNA 8/54

9 BEWEGLICHKEIT 1- Keine Geißel: unbewegliches Bakterium 2- Eine Geißel: lophotrich (Geißeln an einem Pol, monotrich, d.h. nur eine Geißel) bewegliches Bakterium Bewegung: z. B. Vibrio 3- Mehrere Geißeln: peritrich bewegliches Bakterium Bewegung: z.b. Proteus 9/54

10 NÄHRSTOFF - ANSPRÜCHE Grund-Ansprüche Synthese der verschiedenen Bestandteile des Bakteriums - C, N, O, H, Mineralien... Ansprüche bezügl. unterschiedlicher Zucker Energieansprüche des Bakteriums - Glucose, Lactose Wachstumsansprüche Für das Wachstum von anspruchsvollen Bakterien - Vitamine, Aminosäuren... 10/54

11 NÄHRMEDIEN a) Komplexe Zusätze Peptone und Tryptone. Enzymatisch durch Pepsin (Peptone) oder Trypsin (Tryptone) gespaltene Proteine aus der Sojabohne (Sojamehl) oder der Milch (Casein)z.B. Caseinpepton-Sojamehl-Agar (TSA) Zusammensetzung: Aminosäuren, Gemisch aus größeren und kleineren Peptiden. Konzentrierte Würze (z.b. für Pilznährböden) b) Wuchsfaktoren Aminosäuren Säurehydrolysat von Casein= Casaminoacids Zusammensetzung: Aminosäuren, keine Peptide Vitamine Hefeextrakt (Yeast extract) besonders reich an Vitaminen der B-Gruppe 11/54

12 NÄHRMEDIEN c) ph-wert Bakterien ca. ph 6,8-7,5 ( TSA ph 7,3) Pilze ca. ph 5,0 (Würzeagar) d) Bebrütungstemperaturen Bakterielle Verderbniserreger 30 ºC Bakterielle Krankheitserreger 37 ºC Hefen und Schimmelpilze ºC e) Feste Nährmedien Zusatz von Agar ca. 1,2% Halbfeste Medien (z.b. für Beweglichkeitsprüfung) ca. 0,8% 12/54

13 ANSPRÜCHE BEZÜGLICH DER ATMOSPHÄRE Sauerstoff erforderlich Geringerer Sauerstoffanteil erforderlich Kein Sauerstoff CO 2 erforderlich Aerobe Bakterien Mikroaerophile Bakterien Anaerobe Bakterien Capnophile Bakterien 13/54

14 VERMEHRUNG Teilung alle 20 min Bakterien wachsen also innerhalb von 24 h durch binäre Teilung zu Milliarden von Einzelzellen, die alle untereinander identisch sind, da sie aus einer Mutterzelle entstanden sind. Diese Zellansammlungen erscheinen auf festen Nährböden als eine Kolonie. 14/54

15 VERMEHRUNG 15/54

16 VERMEHRUNG 16/54

17 VERMEHRUNG Vermehrungsrate ist temperaturabhängig: Geschwindigkeit 4 ºC 37ºC 65 ºC Temperatur 17/54

18 VERMEHRUNG Optimale Wachstumstemperatur Minimum Optimum Maximum Psychrotrophisch -5 C 25 C 35 C Mesophil 15 C 20 C 30 C 37 C 40 C 43 C Thermophil > 25 C >45 C > 50 C 18/54

19 DIE VERSCHIEDENEN SCHRITTE DER BAKTERIOLOGISCHEN DIAGNOSTIK Materialabnahme Mikroskopische Untersuchung Kultur Identifikation 19/54

20 MIKROSKOPISCHE UNTERSUCHUNG Der Weg zur Identifizierung 20/54

21 MIKROSKOPISCHE UNTERSUCHUNG GRAMFÄRBUNG Die häufigste Färbemethode in der Bakteriologie Zur Klassifizierung der Bakterien Gram + Violett/ blau Gram - Rot 21/54

22 GRAMFÄRBUNG Durchführung Präparat lufttrocknen Hitzefixierung (3x durch die Flamme ziehen) Kristallviolettlösung (ca. 1 min) Mit Leitungswasser abspülen Lugollösung (mind.1 min) Mit Leitungswasser abspülen Kurz mit Aceton-Alkohol entfärben Mit Leitungswasser abspülen Gegenfärben mit Safraninlösung (ca. 1 min) Mit Leitungswasser abspülen Trocknen, mit Immersionsöl und 100er Objektiv mikroskopieren 22/54

23 UNTERSCHIEDLICHE PERMEABILITÄT DER ZELLWÄNDE Gramfärbung DICKE Peptidoglycanschicht DÜNNE Peptidoglycanschicht Externe Membran ist alkoholdurchlässig GRAMPOSITIV GRAMNEGATIV 23/54

24 KULTUR 24/54

25 KULTUR Um Keime erfolgreich anzüchten zu können, ist es erforderlich, den Ansprüchen der Bakterien gerecht zu werden: Entsprechender Nährboden Korrekte Atmosphäre Korrekte Temperatur 25/54

26 KULTUR Auswahl des geeigneten Kulturmediums: Ist vom Bakterium, das detektiert werden soll, abhängig. Ist abhängig vom Material/der Probe Grundmedium?? Chromogenes Medium? Reichhaltiges Medium? Selektivmedium? 26/54

27 KULTUR Verschiedene Kulturmedien Grundmedium: minimales Nährstoffangebot Hochwertigeres Medium: Grundmedium + Blut, Wachstumsfaktoren Selektivmedien: Zusatz von Antibiotika oder anderen Substanzen Chromogene Medien: Zusatz von chromogenen Substraten welche zu farbigen Kolonien führen. Medien können sowohl hochwertig als auch selektiv, oder selektiv und chromogen sein... 27/54

28 KULTUR Wachstum auf einfachen Nährmedien Auf einer Agarplatte Bakterien, die auf eine Agarplatte gebracht werden, vermehren sich und bilden Kolonien, die mit bloßem Auge zu erkennen sind: die Kolonie = 1 Million Bakterien = 20 Generationen ZUR ISOLIERUNG 28/54

29 KULTUR Wachstum in Flüssignährmedien In der Bouillon Bakterien, die in eine Bouillon gegeben werden, vermehren sich und führen zu einer Trübung des Mediums (mit bloßem Auge sichtbar). Anreicherung Die Kultur in einer Bouillon allein, ergibt keine Aussage bezüglich monomikrobiellem und polymikrobiellem Wachstum. z. B.: Hirn-Herz-Bouillon, Trypcase-Soja-Bouillon... 29/54

30 KULTUR Wählen Sie die korrekte Temperatur Bakterien: 37 C (Nonfermenter 30 C) Pilze : 30 C Brutschrank? 30 C 37 C 30/54

31 KULTUR Wachstum bezüglich der Atmosphäre aerob Fakultativ anaerob anaerob capnophil 31/54

32 WACHSTUM ph Bakterien wachsen normalerweise bei ph 6-7 einige tolerieren niedrigere ph-werte ph 4-5 bei Lactobacillen andere tolerieren höhere ph-werte ph bei einigen Spezies der Bacillen und der Streptococcen Das Risiko bezüglich der Verderbnis von Lebensmitteln hängt mit dem Wachstums-pH des jeweiligen Bakteriums zusammen 32/54

33 KULTUR 1 - Strikt aerobe Keime Benötigen die Anwesenheit von Sauerstoff. Sie benötigen den Luftsauerstoff für ihre Energieproduktion: Atmung (oxidativer Metabolismus). - z. B.: Pseudomonas, Mycobacterien 2 - Fakultativ anaerobe Keime Sie wachsen mit oder ohne Luftsauerstoff. Den größten Teil ihrer Energieproduktion ziehen sie aus der Fermentation. - z. B.: Enterobacteriaceae 33/54

34 KULTUR 3 Strikte Anaerobier Können nur in der Abwesenheit von Luft wachsen. Sauerstoff ist für diese Art von Bakterien toxisch. Die gesamte produzierte Energie kommt aus der Fermentation (fermentativer Metabolismus). - z. B.: Fusobacterium, Eubacterium 4 - Microaerophile Bakterien Bevorzugen eine O2 - reduzierte Atmosphäre - z. B.: Campylobacter, Mycoplasma 5 - Capnophile Bakterien Einige Bakterien bevorzugen eine CO 2 - angereicherte Atmosphäre, für andere Bakterien wiederum ist dies grundsätzlich notwendig. - z. B.: Neisseria gonorrhoeae 34/54

35 KULTUR Wählen Sie die korrekte Atmosphäre Topf Aerobier Fakultative Anaerobier µ-aerophile Bakterien Anaerobier Capnophile Bakterien Kein Generator microaer Generator anaer Generator CO2 Generator 35/54

36 KULTUR Bakterielle Wachstumsphasen Bakt. Konz Zeit 24Hrs 48Hrs 36/54

37 VERMEHRUNGSRATE IST ZEITABHÄNGIG Tausende Bakterielles Wachstum in Abhängigkeit von der Zeit Std. 3 Std. 5 Std. 7 Std. 37/54

38 KULTUR Bakterielle Wachstumsphasen 1. Latente Phase Reduzierter Metabolismus: Adaptation der Bakterienpopulation an die neuen Kulturbedingungen. 2. Exponentielle Wachstumsphase Extrem aktives Bakterienwachstum. 3. Negative Wachstums- und statische Phase Keine Nährstoffe mehr im Medium vorhanden. Anreicherung von toxischen Stoffwechselprodukten im Medium. 4. Untergangsphase Autolyse der Bakterien 38/54

39 Identifizierung 39/54

40 IDENTIFIZIERUNG VON BAKTERIEN Unbedingt erforderlich ist: eine REINKULTUR (falls verschiedene Bakterien vorhanden sind) 1. Schritt: ISOLIERUNG Anlage des Untersuchungsmaterials auf entspr. Medien 1 Bakterium 1 Kolonie 40/54

41 IDENTIFIZIERUNG VON BAKTERIEN Isolierung mittels fraktioniertem «Drei-Ösen» Ausstrich /54

42 IDENTIFIZIERUNG VON BAKTERIEN Bakterienkulturen 42/54

43 ISOLIERUNG 43/54

44 IDENTIFIZIERUNG VON BAKTERIEN 2. Schritt: Identifizierung Bakterien werden folgendermaßen klassifiziert: Familie Genus Spezies - Beispiel: Staphylococcaceae Staphylococcus aureus - Beispiel: Enterobacteriaceae Escherichia coli S. aureus E. coli 44/54

45 IDENTIFIZIERUNG Mikroskopische Untersuchung Kokken oder Stäbchen Gruppencharakteristika Gram + oder Gram - Betrachtung der Kolonien auf der Agarplatte Größe, Farbe, Aussehen, Geruch (!) Hämolyseverhalten auf Blutagar (Streptococcus...) 45/54

46 IDENTIFIZIERUNG Hämolyseverhalten α-hämolyse: partielle Hämolyse grüne Zone unter und um die Kolonie Erythrozyten sind intakt, Abbau des Hämoglobins zu biliverdinähnlichen Verbindungen, Produktion von H 2 O 2 - z. B.: Pneumokokken β-hämolyse: vollständige Hämolyse klare Zone unter und um die Kolonie, Erythrozyten sind lysiert - z. B. : Streptokokken Gruppe A und B... γ-hämolyse: keine Hämolyse - z. B.: Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium 46/54

47 IDENTIFIZIERUNG VON BAKTERIEN Vororientierende Testergebnisse Morphologie Gramverhalten Katalase,Oxidase Definieren die Familie oder den Genus und ermöglichen so die korrekte Wahl des Identifizierungsstreifens Beispiele: Kokken, Gram +, Katalase - Streptococcaceae Stäbchen, Gram -, Oxidase - Enterobacteriaceae Kokken, Gram +, Katalase + Staphylococcaceae 47/54

48 IDENTIFIZIERUNG VON BAKTERIEN Vororientierende Tests Detektion der Respirationsenzyme Katalase: Spaltung von Wasserstoffperoxyd 2 H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 Katalase Oxidase: TMPD Oxidation von TMPD farblos Oxidase dunkelviolett (TMPD = N Tetra methyl - para - phenylen - diamin) 48/54

49 IDENTIFIZIERUNG VON BAKTERIEN Biochemische Tests Kohlenhydratmetabolismus Zuckerabbau durch Oxidation oder Fermentation: Glucose, Lactose, Saccharose, Arabinose... Proteinmetabolismus Proteine: Gelatine, Milch, Blut... Proteasen, Urease, Desaminasen, Decarboxylasen Lipidmetabolismus Lipase, Lecithinase... 49/54

50 IDENTIFIZIERUNG VON BAKTERIEN Anwendung Identifizierung mittels «Bunter Reihe» (Medien in Röhrchen) Identifizierungsstreifen z.b : API -Streifen ID 32 VITEK 2 -Karten 50/54

51 IDENTIFIZIERUNG VON BAKTERIEN Antigen-Charakteristika Immunologische Reaktion: Antigen Antikörper Antikörper, die an Latexpartikel gebunden sind, Objektträgeragglutinationen in Anwesenheit des korrespondierenden Antigens (Bakterium,...) Agglutination Latexpart.mit Antikörpern Bakterien Reinkulturen verwenden (- oder direkter Einsatz der Probe, testabhängig) 51/54

52 IDENTIFIZIERUNG VON BAKTERIEN Identifizierung auf chromogenen Medien Direkte Identifizierung der Bakterien auf der Agarplatte: Farbige Kolonien Für allgemeine Materialien (Begleitflora) Für die am häufigsten vorkommenden Bakterien - z. B.: chromid Coli, Ottaviani Agosti Agar, Campyfood-Agar 52/54

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