Introductie Bacteriën en Diagnostiek

ZSO Introductie Bacteriën en Diagnostiek

• De student kan de belangrijkste verwekkers van veel voorkomende en ernstige huidinfecties noemen.
• De student kan van deze verwekkers benoemen tot welke groep bacteriën ze behoren (Gram-positief/Gram-negatief, kokken/staven).
• De student kan uitleggen waar de Gramkleuring op gebaseerd is.
• De student kan op basis van microscopie met behulp van kleuring en morfologie in combinatie met een ziektebeeld een indicatie geven welke bacterie de meest waarschijnlijke verwekker iskan uitleggen wat het verschil is tussen commensale en pathogene bacteriën.
• De student kan uitleggen wat het verschil is tussen commensale en pathogene bacteriën.

Vriend of Vijand: Commensale en Pathogene Bacteriën

• Commensalisme is de aanwezigheid van micro-organismen die zich vermenigvuldigen in de gastheer zonder schade of reactie.
• De commensale bacteriële flora in het lichaam beschermt tegen indringers en produceert enzymen voor de afbraak van onverteerbare polysachariden, aanmaak van B-vitaminen en vitamine K.
• Bacteriële infectie wordt veroorzaakt door bacteriën die al in het lichaam aanwezig zijn (commensaal die pathogeen wordt) of door bacteriën van iets/iemand anders.
• Voorbeelden van bacteriële infecties zijn steenpuisten en blaasontstekingen.

Bacteriecel versus Dierlijke Cel

• Bacteriën zijn prokaryoten en hebben geen celkern, maar wel een celwand.
• Dierlijke cellen zijn eukaryoten en hebben wel een celkern, maar geen celwand.

Bacterievormen

• Bacteriën worden ingedeeld op basis van vorm en celwand.
• Vormen zijn bolletjes (kokken), staafjes (bacilli), spiralen (spirillum/spirochete) en koffieboon.
• Hoeveelheid kan alleen (mono), twee (diplo) of meerdere zijn.
• Bij meerdere geldt ook kijken of ze in ketting (strepto) of trosvorm (staphylo) liggen.

Gram Positief of Negatief

• Het verschil tussen Gram positief en negatief wordt bepaald door het verschil in celwand en hoe de kleuringen eraan blijven kleven.
• Gram-positieve bacteriën hebben een dikke peptidoglycaanlaag bovenop een monoderm.
• Gramnegatieve bacteriën hebben een dunne peptidoglycaanwand tussen twee didermen in.
• LPS zit zowel in Gram+ als Gram- bacteriën en is een toxisch component voor de mens.

Gramkleuring Proces

• Gramkleuring behelst de volgende stappen:
  • Crystal violet kleurt beide typen bacteriën paars.
  • Jodium zorgt dat de kleuring minder oplosbaar wordt en aan de celwand blijft kleven.
  • Alcohol wast de kleuring van de Gram- celwand.
  • Safranine zorgt voor een tegenkleuring zodat de kleuring aan de Gram- celwand blijft kleven.
• Gram+ bacteriën zijn paars en Gram- bacteriën zijn rood na een volledige gramkleuring.
• Gram-bacteriën houden crystal violet niet goed vast door een dunnere peptidoglycaanlaag en een membraan er bovenop, waardoor ze ook resistenter en sneller resistent worden.
• Gram+ bacteriën nemen ook de rode/roze kleuring op maar dit is niet te zien door de donkere paarse kleuring.

1.3.2 Bacteriën

• Bacteriën zijn eencellige prokaryoten zonder kernmembraan of organellen.
• Het genetisch materiaal van bacteriën bestaat uit een circulair, dubbelstrengs DNA-molecuul dat vrij in het cytoplasma ligt als een nucleoïd.
• Bacteriën kunnen plasmiden bevatten, kleine circulaire DNA-moleculen met genen voor antibioticaresistentie of virulentiefactoren.
• Het cytoplasma van bacteriën bevat ribosomen (70S-type, kleiner dan eukaryote ribosomen) en soms korrels met reservestoffen zoals glycogeen of polyfosfaten.
• Bacteriën hebben geen membraan-gebonden organellen zoals mitochondriën of een endoplasmatisch reticulum.
• Sommige bacteriën hebben flagellen, lange draadvormige structuren waarmee ze kunnen bewegen.
• Pili of fimbriae zijn korte, haarachtige structuren die helpen bij hechting aan oppervlakken of gastheercellen.
• Sommige bacteriën, zoals Bacillus en Clostridium, kunnen sporen vormen bij ongunstige omstandigheden en zijn zeer resistent tegen hitte, straling en chemicaliën.

Virulentiefactoren en Toxinen

• Endotoxinen (zoals lipopolysacharide bij gramnegatieve bacteriën) komen vrij bij celdood en zijn onderdeel van de bacterie.
• Exotoxinen zijn oplosbare eiwitten die door bacteriën worden uitgescheiden en cellen kunnen beschadigen.
• Toxische werking kan berusten op interactie met membranen (lysis en celdood), interruptie van eiwitsynthese, verhoging van intracellulaire cyclisch AMP-concentratie of onderbreking van zenuwgeleiding.

Indeling van Bacteriën

• Bacteriën kunnen ingedeeld worden op basis van celvorm en, ligging, celwand en Grankleuring, en metabole eigenschappen.
• Celvormen kunnen kokken of staven zijn.
• Kokken liggen in ketens (bijv. Streptococcus pyogenes), trosjes (bijv. Staphylococcus aureus) of paren (bijv. Neisseria meningitidis).
• Spiraalvormige bacteriën zijn spirocheten (flexibel, bijv. Treponema pallidum) of spirillen (stijf, bijv. Helicobacter pylori).

Grampositieve en Gramnegatieve Bacteriën

• Grampositieve bacteriën hebben een dikke peptidoglycaanlaag en kleuren paars bij Gramkleuring (bijv. Staphylococcus aureus).
• Gramnegatieve bacteriën hebben een dunne peptidoglycaanlaag met een buitenmembraan met lipopolysachariden (LPS) en kleuren rood bij Gramkleuring (bijv. Escherichia coli).
• Metabole eigenschappen zijn chemo-heterotroof.
• Heterotroof: gebruiken organische verbindingen als koolstofbron.
• Autotroof: krijgen al hun koolstof uit C1-verbindingen als CO2 en CH4.
• Chemotroof: verkrijgen hun energie uit chemische verbindingen.
• Aerobe bacteriën groeien alleen in aanwezigheid van zuurstof.
• Anaerobe bacteriën groeien alleen zonder zuurstof.
• Facultatief anaerobe bacteriën kunnen zowel met als zonder zuurstof groeien (bijv. E. coli en S. aureus).
• Strikt anaerobe bacteriën vormen het grootste deel van de darmflora en hebben geen verweer tegen de giftige werking van zuurstof en de van zuurstof afgeleide metabolieten. en breken suikers af zonder zuurstof door gisting.

Groeisnelheid van Bacteriën

• De groeisnelheid van bacteriën hangt af van de bacteriesoort, de chemische samenstelling van het milieu/medium en de temperatuur.

Bijzondere Bacteriesoorten

• Mycobacteriën: Zeer langzaam groeiende, strikt aerobe bacteriën met lipiden en wasachtige stoffen in de celwand, waardoor Gram-kleuring moeilijk is.
• Chlamidae en rickettsiae: Obligaat intracellulair groeiende bacteriën die enkele essentiële metabole processen missen.
• Mycoplasmasoorten: Kleinste bacteriesoort en er ontbreekt een celwand (geen peptidoglycaan).

Diagnostiek van Infectieziekten: Klinische Benadering

• De diagnostiek begint met anamnese en lichamelijk onderzoek.
• Belangrijke vragen bij de anamnese omvatten voorgeschiedenis, klachtenpatroon en contact met andere zieken, recent reizen of blootstelling aan dieren/oppervlaktewater.
• Bij lichamelijk onderzoek wordt gelet op algemene toestand, bloeddruk, hartslag, ademhaling en temperatuur.
• Koorts kan leiden tot een relatieve bradycardie (aanwijzing voor bepaalde infectieziekten) of te lage lichaamstemperatuur (sepsis).
• Specifieke infecties kunnen worden herkend door huid- of slijmvliesafwijkingen, orgaanpalpatie en controle van nekstijfheid bij verdenking op meningitis.

Ziektebeloop in de Tijd

• Het verloop van een infectieziekte kan sterk variëren.
• Self-limiting diseases ontstaan acuut en gaan binnen enkele dagen/weken weer over (de ziekteverwekker wordt dan geklaard).
• Persisterende infecties kenmerken zich door een de patiënt die na de eerste fase geen klachten meer heeft, maar de ziekteverwekker verdwijnt niet uit het lichaam.

Diagnostiek in het Microbiologisch Laboratorium

• Het doel van laboratoriumonderzoek is de vaststelling van de verwekker en zijn gevoeligheid voor antibiotica.
• Voor veel alledaagse infecties is laboratoriumonderzoek niet nodig, maar bij ernstige infecties zoals meningitis of malaria is snelle diagnostiek cruciaal.
• De kwaliteit van het ingezonden materiaal is van groot belang; slechte monsters kunnen tot foutieve resultaten leiden.
• Transport moet snel en correct gebeuren, vooral bij gevoelige micro-organismen zoals virussen en anaerobe bacteriën.

Methoden van Microbiologische Diagnostiek

• Identificatie van een pathogeen micro-organisme in het laboratorium kan op verschillende manieren gebeuren door:
  • Directe detectie in patiëntenmateriaal door middel van elektronenmicroscopie of kleurtechnieken (Gramkleuring, Ziehl-Neelsen-kleuring voor mycobacteriën en immunofluorescentie).
  • Ziehl-Neelsen herkent mycobacteriën (zuurvast) en Geimsa parasieten in bloed.
• Directe tests hebben als grote voordeel hun snelheid; een resultaat is binnen minuten tot een paar uur beschikbaar.
• Directe tests hebben als nadeel dat Sensitiviteit is veel lager vergeleken met andere benaderingen en Hoge eisen voor de kwaliteit van het afgenomen materiaal.