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P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Konsumentenbefragung in USA Have you ever heard of …… as a problem in food? P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG...

P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Konsumentenbefragung in USA Have you ever heard of …… as a problem in food? P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Gastrointestinale Infektionen E. coli others 5% 3% Shigella 17% Campylobacter 45% Salmonella 30% P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Campylobacter Infektionskette Kuhmilch Oberflächenwasser Trinkwasser Kolitis in einem Hund Ungegartes Geflügelfleisch Campylobacter jejuni: gram-negativ, mikroaerophil Entzündliche Durchfallerkrankung: Campylobacter Enteritis Schwere Komplikation: Guillain-Barré-Syndrom Überträger des Erregers sind Nutztiere, insbesondere Geflügel, seltener werden die Erreger über verschmutztes Trinkwasser übertragen. P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Campylobacteriosen und Salmonellosen Campylobacteriosen Salmonellosen P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Salmonellen Durchfallerreger: Salmonella enteritidis oder Salmonella typhimurium Meist spontan ausheilend Übertragung durch unsaubere Lebensmittel, Ausscheidungen, Oberflächenwasser, unhygienisch aufgetautes Geflügel, rohe Eier P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Haltbarmachung von Lebensmittel P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Einfluss der Temperatur auf die Lebensfähigkeit eines mesophilen Bakteriums Zeitspanne, nach welcher bei einer gegebenen Temperatur nur noch 10 % der ursprüng- lichen Population des Organismus lebensfähig sind Die dezimale Reduktionszeit wurde für gleichen Mesophilen bei drei unterschiedlichen Temperaturen bestimmt: 70 °C, D = 3 Min. 60 °C, D = 12 Min. 50 °C, D = 42 Min. P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Beziehung zwischen Abtötungsrate und Temperatur thermophiles Bakterium mesophiles Bakterium P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Der Autoklav Druckkessel mit Thermometer, Manometer, Kontroll- und Sicherheitsinstrumente Werden mit Wasser gefüllt und bei geöffnetem Ventil aufgeheizt: Wasser verdampft und vertreibt Luft aus dem Kessel Ventil wird geschlossen und bis zur vorgeschriebenen Temperatur aufgeheizt (Bildung eines Überdrucks) danach abkühlen P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Der Autoklav P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Begriffe P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Wirkungsmechanismen P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Desinfektionsmittel Alkohole Haut, Hände, kleinere Flächen Aldehyde Instrumente, Oberflächen, Raumbegasung Chlorhexidin Haut- und Schleimhautdesinfektion Ethylenoxid medizinische Geräte Stickstoffverbindungen Haut- und Schleimhäute Halogene (Chlor, Iod) Desinfektion von Wasser und Instrumenten (Chlor) Haut- und Schleimhäute (Iod) Phenole u. Phenolderivate Instrumente, Oberflächen, Raumbegasung Schwermetalle finden immer weniger Anwendung P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Biologische Sicherheitswerkbänke HEPA Sicherheitswerk- Sicherheitswerk- Filter bank der Klasse I: bank der Klasse II: Arbeitsschutz Arbeitsschutz Produktschutz Gebläse P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Physikalische Verfahren: Strahlung Kurzwellige UV- Strahlung: Dient speziell der Desinfektion großer Flächen bzw. ganzer Räume (z.B. UV Deckenlampen) Radioaktivität: Wird zur Sterilisierung von medizinischen Einwegmaterialien und von Nahrungsmitteln angewendet Bei entsprechend hoher Dosis tötet Gamma Strahlung (z.B. von 60Co) alle Organismen ab, ohne dass die Gegenstände selber radioaktiv würden Findet immer seltener Verwendung P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Strahlendosis Die dezimale Reduktionsdosis D10 Die Dosis (in Gray-Einheiten) schwankt von Organismus zu Organismus in signifikanter Weise P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Mikrobiologische Filter Struktur eines Tiefenfilters: Filtration von Flüssigkeiten Struktur eines Membranfilters: Vielfältige Anwendung durch verschiedene Größen und Porenweiten P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Membranfilter Kleine größere Flüssigkeitsmengen Flüssigkeitsmengen P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Membranfilter Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von Bakterien, die auf der Oberfläche von Filtern zurückgehalten wurden Aquatische Bakterien und Algen. Die Porenweite beträgt 5 µm. Leptospira interrogans. Das Bakterium hat einen Durchmesser von ungefähr 0,1 µm und eine Länge von bis zu 20 µm. Die Porenweite des Filters beträgt 0,2 µm. P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Antibiotika P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Anti-mikrobielle Agenzien P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Anti-mikrobielle Agenzien P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Anti-mikrobielle Agenzien P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Antibiotika Empfindlichkeit minimale inhibitorische Konzentration (MIK): Verdünnungsreihe des Antibiotikums in Kulturmedium Jedes Kulturröhrchen wird beimpft Inkubation Wachstum (erkennbar an der Trübung) ist in Röhrchen feststellbar, in denen die Antibiotikakonzentrationen unterhalb der MIK liegt P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Agar Diffusionstest Messung der antibiotischen Aktivität: Agar-Diffusionstest zur Abschätzung der Antibiotika- empfindlichkeit P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Antibiotische Substanzen Salvarsan “heilendes Arsen”: arsenhaltige Verbindung Das erste nützliche, antimikrobiell wirksame chemotherapeutischen Stoffe (Paul Ehrlich) Salvarsan wurde im frühen 20. Jahrhundert zur Behandlung der Syphilis eingesetzt Frühsyphilis Stadium I: nach 2-3 Wochen, Auftreten von Knötchen/Geschwüren, Lokalinfektion Stadium II: nach 9-10 Wochen, grippeähnliche Symptome Spätsyphilis Stadium III: nach 3-4 Jahren, Befall innerer Organe, Lymphknoten Stadium IV: nach 10-20 Jahre, Befall von Hirnhäute, Nervenstränge Demenz, Ataxien, Sprachstörungen P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Arten von Antibiotika Klasse Einige Untergruppen Beispiel Kohlenhydrathaltige Verbindungen Zucker Aminoglycoside Streptomycin C-Glycoside Vancomycin Makrozyklische Lactone Macrolidantibiotika Erythromycin Chinone Tetracycline Tetracyclin Aminosäure- und Peptid-Analoga Beta-Lactamantibiotika Penicillin Stickstoff-heterozyklische Verbindungen Nucleosidantibiotika Polyoxine Sauerstoff-heterozyklische Verbindungen Polyetherantibiotika Monensin Alizyklische Derivate Cycloalkanderivate Cycloheximid Aromatische Verbindungen Benzolderivat Chloramphenicol Aromatische Ether Novobiocin Aliphatische Verbindungen Phosphorhaltige Fosfomycin Verbindungen Chinolone Fluor-4-Chinolone Ciprofloxacin Oxazolidinone Zyklische Lactone 2-Oxazolidinon P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Wirkungsweise der antimikrobiell wirksamen chemotherapeutischen Hauptwirkstoffe P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Anti-mikrobielles Wirkungsspektrum P A R I S - L O D R O N Beta-Lactamantibiotika: Penicillin und Ampicillin UNIVERSITY SALZBURG Alexander Flemming Lactam-Ring wird von D-Alanin- Transpeptidase gebunden, das für die Quervernetzung der Peptidoglykane in den bakteriellen Zellwänden gram- positiver Bakterien zuständig ist. P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG β-Lactamasen Hydrolyse bla (beta-lactamase) Gen ist meist Plasmid-kodiert Wird häufig als Selektionsmarker in der Gentechnik benutzt P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Penicillin, Ampicillin P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Wege der Inaktivierung von Antibiotika Orte, an denen Antibiotika durch Enzyme angegriffen werden, die von Genen auf R- Plasmiden kodiert werden: Phosphorylierung Adenylierung Spaltung Acetylierung P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Ndm1 im Jahr 2011 Ndm1: New Delhi metallo-beta-lactamase Carbapenemasen: β-Lactamasen, die neben Penicillinen und Cephalosporinen auch Carbapeneme spalten können hauptsächlich in Indien und Pakistan in den Enterobakterien Escherichia coli und Klebsiella pneumoniae Resistent gegen fast alle bekannten Antibiotika (Ausnahmen Tigecyclin und Colistin) Tigecyclin: umgeht zwei wichtige Resistenzmechanismen: die Effluxpumpe und ribosomale Schutzmechanismen Colistin: Schädigung der äußeren Membran (Permeabilität) auf gramnegative Bakterien P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Ciprofloxacin Ciprofloxacin, ein Chinolon-Antibiotikum. ist gut löslich und erreicht im Blut und im Gewebe klinisch verwertbare therapeutische Konzentrationen Harnwegsinfektionen und Milzbrand, der von penicillin-resistenten Bacillus anthracis-Stämmen verursacht wird Hemmt die bakterielle Gyrase (Replikation) P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Kanamycin lagert sich an die 30S-Untereinheit der Ribosomen an und hemmt damit die bakterielle Proteinsynthese Inaktivierung von Kanamycin durch Phosphorylierung, Adenylierung oder Acetylierung P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Erythromycin hemmt den durch den Elongationsfaktor EF-G katalysierten Vorgang der Translokation bei der Translation und somit die Proteinbiosynthese Resistenz durch Veränderungen an den bakteriellen Ribosomen durch eine Methylase P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Tetracyclin Verhindert die Anlagerung von Aminoacyl-tRNA an die mRNA in der 30-S- Untereinheit des Bakterien-Ribosoms. Dadurch wird die Translation und letztlich die Proteinbiosynthese gestoppt Resistenz z.B. durch aktiven Export des Antibiotikums aus der resistenten Zelle durch einen membranständigen Proton-Tetracyclin-Antiporter P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Klinisch wichtige Antibiotika P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Das Auftreten von Bakterien, die resistent gegen antimikrobielle Wirkstoffe sind antibiotikaresistente Bakterien aus Seit 1990 wird Penicillin wegen der Patienten mit Durchfall zunehmenden Medikamenten- resistenz der Erreger nicht mehr zur Behandlung der Gonorrhoe empfohlen P A R I S - L O D R O N methicillinresistente Staphylococcus aureus: MRSA UNIVERSITY SALZBURG Abwehrmechanismen gegen Antibiotika wie Methicillin bzw. Oxacillin schwer zu behandeln Staphylococcus aureus kommt regelmäßig auf der Haut gesunder Menschen vor, kann jedoch auch in den Körper eindringen und dort Infektionen verursachen MRSA stellt für gesunde Personen keine Gefahr dar MRSA-Träger sollten innige Berührungskontakte vermeiden bei Kontaktpersonen mit offenen Wunden oder Hautekzemen im Umgang mit Personen des häuslichen Milieus, die beruflich Pflegedienste am Patienten in einem Krankenhaus ausüben P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG methicillinresistente Staphylococcus aureus: MRSA P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Faktoren für den antibiotischen Therapieerfolg 1. In vitro Aktivität des Antibiotikums 2. Immunstatus des Patienten Es bleiben auch nach einer Antibiotikatherapie einige Bakterien übrig, die vom Immunsystem beseitigt werden müssen 3. Infektionslokalisierung Je nach Ort der Infektion (z.B. Gehirn) kann das Antibiotikum besser oder schlechter eindringen P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Nebenwirkungen Biologische Nebenwirkungen: Soor, andere Infektionen Pseudomembranöse Kolitis (Überwucherung von Clostridien) Herxheimer Reaktion Aber: Antibiotika sind die Medikamente, die die meisten Andere Nebenwirkungen: Leben gerettet haben und auch heute noch Leben retten Allergische Reaktionen Toxische Wirkungen P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Isolierung und Identifizierung von Pathogenen P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Probenentnahme der oberen Atemwege Rachenabstrich Nasenhöhlen- Nasenabstrich abstrich P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Mikrobiologische Kultur Eosin/Methylenblau (EMB) Agarplatte Lactose- Lactose- fermentierer Nichtfermentierer (Escherichia (Pseudomonas coli) aeruginosa) Zur Isolierung pathogener Enterobacteriaceae, insbesondere Salmonellen und Shigellen und zur Identifizierung von Candida albicans Eosin Y und Methylenblau-Farbstoffe begrenzen das Wachstum von grampositiven Bakterien Coliforme Bakterien (laktosespaltende Enterobakterien fäkalen Ursprungs) produzieren blauschwarze Kolonien, Salmonella- und Shigella-Kolonien sind farblos oder durchsichtig bernsteinfarben, E. coli-Kolonien sind durch schnelle Lactose- Fermentierung meist grün-metallisch P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Bunte Reihen Spezie 1 Spezie 2 Spezie 3 Spezie 4 Bestimmung von Bakterien durch bestimmte Enzymaktivitäten, Substrat , Gasbildungen, etc. P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Serologische Methoden in der Bakteriologie Nachweis Erreger-spezifischer Antikörper Infektionsdiagnostik Immunstatus Nachweis Erreger-spezifischer Antigene Kulturen (Erregertypisierung) Direkt im Untersuchungsmaterial P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG ELISA Test P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG EIA (Enzyme Immunoassay ) Testprinzip P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Western Blot P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Bakteriologisch-serologische Diagnostik PRO: Einfache Probengewinnung Möglichkeit der gleichzeitigen Durchführung vieler Tests Standardisierte und automatisierbare Methoden vorhanden Rasche Befunderstellung Sinnvoll, wenn direkter Erregernachweis schwierig oder nicht mehr möglich P A R I S - L O D R O N UNIVERSITY SALZBURG Bakteriologisch-serologische Diagnostik CONTRA: Ergebnisinterpretation wesentlich schwieriger als in der Virologie Bakterien sind komplexe Organismen und induzieren eine vielfältige Immunantwort Einzelwerte oft schwierig zu interpretieren Teilweise nur wenige aussagekräftige Studien vorhanden Publizierte Daten vielfach mit nicht erhältlichen „in-house“ Tests erarbeitet Kommerziell erhältliche Tests oft unzureichend definiert und validiert