Weitere gramnegative Bakterien und ihre Krankheiten
Wichtige gramnegative Gattungen von den Enterobakterien bis zu den obligat intrazellulären Chlamydien, mit ihren Merkmalen, Übertragungswegen und typischen Krankheiten.
Das Wichtigste in Kürze
- Gramnegative Bakterien besitzen eine äußere Membran als Zellwandbestandteil; zu ihnen gehören die Enterobakterien (Salmonella, Shigella, E. coli), Vibrio, Pseudomonas, Legionella, Neisseria, Bordetella und Acetobacter.
- Nitrosomonas, Nitrobacter und Rhizobium sind apathogen, Campylobacter und Helicobacter enthalten humanpathogene Arten.
- Salmonellen sind peritrich begeißelt, fakultativ anaerob, bilden Endotoxine und können Typhus auslösen.
- Vibrio cholerae ist ein monopolar begeißeltes, gekrümmtes Stäbchen ohne Sporen; das Choleratoxin aktiviert \(G_s\) dauerhaft, cAMP steigt und \(\ce{Cl-}\) und Wasser strömen ins Darmlumen.
- Pseudomonas aeruginosa ist ein nosokomialer Erreger von Pneumonien, Wund- und Harnwegsinfekten; Legionella verursacht nach Einatmen von Aerosolen eine Pneumonie.
- Chlamydien und Rickettsien vermehren sich obligat intrazellulär; die Lyme-Borreliose überträgt in Mitteleuropa die Zecke Ixodes ricinus.
Worum es geht
Viele bedeutende Krankheitserreger sind gramnegativ, von Salmonellen über Vibrio cholerae bis zu Legionellen. Wer ihre Merkmale kennt, kann Erreger und Krankheiten sicher zuordnen. Die Einheit schließt an Escherichia coli an.
Gattungen im Überblick
Gramnegative Bakterien besitzen eine dünne Mureinschicht und darüber eine äußere Membran. Ihren Bau erklärt die Einheit zur gramnegativen Zellwand. Hier zählt nur die Zuordnung: Alle Gattungen dieser Seite tragen diese Membran, also auch Legionella, Neisseria, Pseudomonas, Salmonella und Vibrio. Die äußere Membran ist Teil der Zellwand. Pseudomonas aeruginosa hat also eine Zellwand, nur ist sie anders gebaut als bei grampositiven Bakterien.
Eine große Gruppe bilden die Enterobakterien (Enterobacteriaceae). Das sind gramnegative, fakultativ anaerobe Stäbchen, die Glucose vergären und oft im Darm von Mensch und Tier leben. Anders als Pseudomonas und Vibrio sind sie oxidase-negativ. Die meisten sind peritrich begeißelt, Shigella ist unbeweglich. Zu ihnen gehören Escherichia coli, Salmonella und Shigella.
Viele gramnegative Gattungen sind harmlos. Nitrosomonas und Nitrobacter sind Bodenbakterien der Nitrifikation, Rhizobium lebt in Wurzelknöllchen und fixiert Stickstoff. Diese drei Gattungen enthalten keine Humanpathogene. Campylobacter und Helicobacter dagegen schon.
| Gattung | Form | Bedeutung |
|---|---|---|
| Salmonella, Shigella (Enterobakterien) | Stäbchen | Typhus, Enteritis, Ruhr |
| Vibrio | gekrümmtes Stäbchen | Cholera |
| Pseudomonas | Stäbchen | Krankenhausinfektionen |
| Legionella | Stäbchen | Pneumonie |
| Bordetella | kurzes Stäbchen | Keuchhusten |
| Neisseria | Diplokokken | Gonorrhö, Meningitis |
| Campylobacter, Helicobacter | gekrümmte Stäbchen | Enteritis, Gastritis, Magenulkus |
| Acetobacter (Essigsäurebakterien) | Stäbchen | Essigherstellung, apathogen |
| Nitrosomonas, Nitrobacter, Rhizobium | Stäbchen | Bodenbakterien, apathogen |
Im Gram-Präparat erkennt man gramnegative Zellen an der Farbe. Der Alkohol wäscht das Kristallviolett aus, die Gegenfärbung mit Safranin oder Fuchsin färbt sie rot bis rosa. Acetobacter erscheint so als rosa gefärbte, ovale bis stäbchenförmige Zellen, einzeln, paarweise oder in kurzen Ketten.
Salmonellen
Salmonellen gehören zu den Enterobakterien. Sie sind in der Regel peritrich begeißelt, gramnegativ und fakultativ anaerob, wachsen also mit und ohne Sauerstoff (Sauerstoffbedarf). Wie alle gramnegativen Bakterien bilden sie Endotoxine. Gemeint ist das Lipopolysaccharid der äußeren Membran, das beim Zerfall der Zelle frei wird und Fieber auslöst (Endotoxine).
Bestimmte Serovare wie Salmonella Typhi verursachen Typhus. Die Erreger dringen über den Darm ein und verbreiten sich über Lymphe und Blut. Es folgt eine systemische Erkrankung mit hohem Fieber. Andere Salmonellen lösen meist eine Gastroenteritis aus, oft nach belasteten Eiern oder Geflügel.
Typhus hat mit Milzbrand nichts zu tun, denn diesen verursacht das grampositive Bacillus anthracis. Auch die Hyaluronidase gehört nicht in die Schleimkapsel von Salmonellen. Sie ist ein ausgeschiedenes Enzym und kein Kapselbaustein.
Vibrio cholerae
Vibrio cholerae ist ein kommaförmig gekrümmtes Stäbchen, also kein kugelförmiges Bakterium. Es trägt eine einzige Polgeißel, ist also monopolar begeißelt und sehr beweglich (Begeißelungstypen). Salmonellen tragen ihre Geißeln dagegen rundum. Vibrionen sind gramnegativ und bilden keine Sporen. Anders als Mykobakterien sind sie nicht säurefest.
Cholera ist eine bakterielle Infektion und keine Viruserkrankung. Krank machen nur pathogene Stämme, die das Choleratoxin bilden. Dieses Exotoxin wirkt im Dünndarm, ohne dass die Bakterien ins Gewebe eindringen:
- Bindung: Die fünf B-Untereinheiten binden an das Gangliosid GM1 der Darmepithelzelle.
- Aufnahme: Die A-Untereinheit gelangt in die Zelle.
- ADP-Ribosylierung: Sie verändert das G-Protein \(G_s\), das dadurch dauerhaft aktiv bleibt.
- cAMP-Anstieg: Die Adenylatcyclase bildet ununterbrochen cAMP.
- Sekretion: Der Chloridkanal CFTR öffnet. \(\ce{Cl-}\) strömt ins Lumen, \(\ce{Na+}\) und Wasser folgen.
Die Folge sind massive, reiswasserartige Durchfälle mit mehreren Litern pro Tag. Der Körper trocknet rasch aus. Deshalb steht der Ersatz von Wasser und Salzen im Vordergrund.
Pseudomonas und Legionella
Beide Gattungen sind gramnegative Stäbchen aus feuchter Umgebung. Sie gefährden vor allem Menschen mit geschwächter Abwehr.
Eine Infektion, die im Zusammenhang mit einem Krankenhausaufenthalt oder einer medizinischen Maßnahme entsteht. Sie war bei der Aufnahme weder vorhanden noch in Inkubation.
Pseudomonas aeruginosa ist ein typischer nosokomialer Erreger. Er lebt in Waschbecken, Schläuchen und Inhalationsgeräten und ist gegen viele Antibiotika von Natur aus resistent. Er verursacht Pneumonien bei beatmeten Patienten, Wundinfektionen etwa nach Verbrennungen und Harnwegsinfekte bei Kathetern. Anders Treponema pallidum: Der Syphiliserreger wird sexuell übertragen und ist kein typischer Krankenhauskeim.
Legionella pneumophila vermehrt sich in warmem Wasser. Der Mensch infiziert sich durch Einatmen erregerhaltiger Aerosole, etwa aus Luftbefeuchtern, Klimaanlagen oder Duschen. Es folgt eine schwere Lungenentzündung, die Legionärskrankheit. Die übrigen Gattungen dieser Seite nehmen andere Wege. Salmonella, Vibrio und Helicobacter werden geschluckt und befallen den Verdauungstrakt, Neisseria verursacht Gonorrhö oder Meningitis.
Chlamydien, Rickettsien, Borrelien
Manche Bakterien vermehren sich nur im Inneren lebender Wirtszellen. Man nennt sie obligat intrazellulär. Ihnen fehlen eigene Stoffwechselwege, etwa zur ATP-Bildung. Auf künstlichen Nährböden wachsen sie daher nicht, man züchtet sie in Zellkulturen. Humanpathogene Beispiele sind Chlamydien und Rickettsien.
Chlamydien wechseln zwischen zwei Formen. Das kleine Elementarkörperchen ist die infektiöse Form außerhalb der Zelle. In der Wirtszelle wird es zum größeren Retikularkörperchen, das sich im Einschluss teilt. Daraus entstehen neue Elementarkörperchen, die frei werden. Chlamydia trachomatis verursacht Urogenitalinfektionen und das Trachom, eine Augenentzündung.
Rickettsien werden von Läusen, Flöhen oder Zecken übertragen und verursachen Fleckfieber. Borrelia burgdorferi, der Erreger der Lyme-Borreliose, ist dagegen eine Spirochäte und nicht auf Wirtszellen angewiesen. In Mitteleuropa überträgt ihn vor allem der Gemeine Holzbock (Ixodes ricinus), eine Schildzecke.
Tigermücken (Aedes spp.) übertragen die Borreliose in Mitteleuropa in der Regel nicht. Sie sind Überträger von Viren wie dem Dengue- oder Chikungunya-Virus.
Quiz
Aussage 1
Legionellen gelangen typischerweise über eingeatmete Aerosole, etwa aus Luftbefeuchtern, in die Lunge.
Die Inhalation erregerhaltiger Aerosole führt zur Legionellen-Pneumonie.
Aussage 2
Chlamydien lassen sich auf künstlichen Nährböden ohne Wirtszellen vermehren.
Chlamydien sind obligat intrazellulär und vermehren sich nur in lebenden Wirtszellen, etwa in Zellkulturen.
Aussage 3
Acetobacter erscheint im Gram-Präparat violett gefärbt.
Acetobacter ist gramnegativ, verliert das Kristallviolett und erscheint nach der Gegenfärbung rot bis rosa.
Aussage 4
Vibrio cholerae bewegt sich mit zahlreichen, über die ganze Zelloberfläche verteilten Geißeln fort.
Vibrio cholerae ist monopolar begeißelt, trägt also eine einzige Polgeißel. Peritrich begeißelt sind etwa Salmonellen.
Aussage 5
Das Choleratoxin hält das G-Protein \(G_s\) dauerhaft aktiv und steigert so den cAMP-Spiegel in Darmepithelzellen.
Die A-Untereinheit ADP-ribosyliert \(G_s\); die Adenylatcyclase bildet ständig cAMP, CFTR öffnet und Chlorid und Wasser strömen ins Lumen.
Aussage 6
Salmonellen sind in der Regel peritrich begeißelt und können mit wie ohne Sauerstoff wachsen.
Salmonellen sind beweglich durch rundum verteilte Geißeln und fakultativ anaerob.
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