Medische Microbiologie
Boek: Robert W. Bauman Microbiology with Diseases by Taxonomy
Bij de medische microbiologie staan de pathogene bacteriën centraal. Er wordt uitgebreid ingegaan
op de werking van antibiotica en dat wordt gekoppeld aan een aantal pathogene bacteriën, waarbij
zowel de ziektes, die ze veroorzaken, als de diagnostiek in het laboratorium aandacht krijgen.
Inhoudsopgave
Chapter 1 A Brief History of Microbiology..............................................................................................5
Chapter 14 Infection, Infectious Diseases, and Epidemiology................................................................6
Bacteria..............................................................................................................................................6
Normale microbiota in het lichaam....................................................................................................6
Pathogenen........................................................................................................................................8
Fasen van een infectieziekte...............................................................................................................9
Adhesie...............................................................................................................................................9
Invasie..............................................................................................................................................10
Infectie..............................................................................................................................................10
Toxines..........................................................................................................................................10
Samengevat: pathogenese...................................................................................................................12
Infectieziekten: terminologie en classificatie....................................................................................12
De verspreiding van pathogenen......................................................................................................13
Epidemiologie...................................................................................................................................14
Diagnostiek: Hoe neem je monsters?...................................................................................................14
Waar kun je monsters van nemen en onderzoeken?.......................................................................14
Bloed.............................................................................................................................................15
Cerebrospinale vloeistof ..............................................................................................................15
Bovenste luchtwegen ..................................................................................................................15
Onderste luchtwegen...................................................................................................................16
Wonden, abcessen en weefsels ...................................................................................................16
Urine.............................................................................................................................................16
Genitale monsters .......................................................................................................................16
Feces.............................................................................................................................................17
Diagnostiek: Hoe analyseer je monsters?.............................................................................................17
Detectie van bacteriën.....................................................................................................................17
Groeimedia...................................................................................................................................17
(Multiplex) PCR.............................................................................................................................18
Serologische testen......................................................................................................................18
, Direct fluorescent antibody test...................................................................................................18
Immunoblot..................................................................................................................................18
Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)..............................................................................18
16s rRNA...........................................................................................................................................18
MALDI-TOF MS.................................................................................................................................18
Antibioticumresistentie bepalen......................................................................................................19
Disk infusie....................................................................................................................................19
MIC en MBC..................................................................................................................................19
Chapter 10 Antibacterial drugs.............................................................................................................20
De bacteriële celwand......................................................................................................................20
β-lactam antibiotica..........................................................................................................................21
Cephalosporines...........................................................................................................................21
Carbapenems................................................................................................................................21
Amoxicilline..................................................................................................................................21
Andere celwandsyntheseremmers...................................................................................................21
Vancomycine................................................................................................................................21
Cycloserine...................................................................................................................................22
Bacitracine....................................................................................................................................22
Isoniazide......................................................................................................................................22
Eiwitsynthese & Eiwitsyntheseremmers...........................................................................................23
Middelen die aangrijpen op de 50S-subunit:................................................................................23
Werkingsmechanismen van antimicrobiële middelen......................................................................23
Resistentie........................................................................................................................................24
Resistentiemechanismen..............................................................................................................24
Voorkomen resistentie.................................................................................................................24
Risico’s antibiotica........................................................................................................................25
Samengevat: Antimicrobiële middelen.................................................................................................25
Pathogene micro-organismen..............................................................................................................25
Borrelia.............................................................................................................................................25
Staphylococcus.................................................................................................................................26
Staphylococcus epidermidis..............................................................................................................27
Staphylococcus aureus......................................................................................................................27
Ziektes S.aureus............................................................................................................................28
Resistentie β-lactam antibiotica...................................................................................................29
HA en CA infecties............................................................................................................................29
Streptococcus...................................................................................................................................29
, Virulentiefactoren.........................................................................................................................30
Ziektes ontstaan door S. pyogenes...............................................................................................30
Diagnostiek S.pyogenes................................................................................................................32
Behandeling S. pyogenes..............................................................................................................32
Streptococcus agalactiae..................................................................................................................32
Viridans streptococcen.....................................................................................................................32
Streptococcus pneumoniae...............................................................................................................32
Ziektes ontstaan door S. pneumoniae..........................................................................................33
Diagnostiek S. pneumoniae...........................................................................................................33
Behandeling S. pneumoniae.........................................................................................................33
Enterococcus....................................................................................................................................33
E. faecalis, E. faecium.......................................................................................................................34
Diagnose en behandeling.............................................................................................................34
Casuïstiek..............................................................................................................................................34
Definities..............................................................................................................................................37
,Leerdoelen Medische Microbiologie
• Kennis hebben van de belangrijkste ontwikkelingen in de geschiedenis van de Medische
Microbiologie.
• De werking van de hoofdgroepen antibiotica begrijpen en kunnen toepassen en de belangrijkste
antibiotica in de hoofdgroepen kunnen noemen en indelen.
• De werking van de belangrijkste resistentiemechanismen kunnen uitleggen.
• De belangrijkste tests voor antibioticumresistentie kennen en de verschillen tussen de tests uit
kunnen leggen.
• Weten op welke plaatsen in het lichaam in gezonde situaties micro-organismen voorkomen en hun
functies op deze plaatsen kennen, inclusief gastheer-bacterie relaties.
• Weten op welke plaatsen micro-organismen het lichaam binnen kunnen dringen en de
belangrijkste fasen in dit proces kennen.
• Virulentiefactoren van diverse micro-organismen kennen en hun rol in het ziekteproces uit kunnen
leggen.
• Eigenschappen van een aantal bacteriën (o.a. Staphylococcen, Streptococcen, Enterococcen,
Borrelia, Treponema, Mycobacteria) kennen en kunnen koppelen aan de pathogeniciteit van die
bacteriën en aan de gebruikte antibiotica en diagnostische methoden.
,Chapter 1 A Brief History of Microbiology
Twee belangrijke personen in de geschiedenis van de microbiologie zijn Louie Pasteur en Robert
Koch.
Louie Pasteur
Met het vraagstuk: wat veroorzaakt fermentatie? Heeft Pasteur verschillende observaties gebruikt
voor onderzoeken. Hij observeerde als eerst de groei van gistcellen in een fruitsapje, wat aantoonde
dat de groei van gistcellen alleen mogelijk is wanneer er al gistcellen aanwezig zijn.
Ontdekkingen:
Door in een steriele omgeving een druivensapje met gistcellen in een anaerobe omgeving te
zetten, heeft Pasteur aangetoond dat gistcellen kunnen groeien met en zonder zuurstof: gist zijn
facultieve anaerobe.
Door gisten en bacteriën in steriele druivensapjes te stoppen is aangetoond dat bacteriën het
sapje kunnen fermenteren en zuren produceren. Gisten kunnen het sapje fermenteren en
alcohol produceren.
De ontdekking dat anaerobe bacteriën het druivensapje zuren produceert, suggereerde een
methode voor het tegengaan van het bederven van wijnen. Door het verhitten van het
druivensapje tot net hoog genoeg om bacteriën te doden, maar de kwaliteit van de wijn niet aan
te passen. Bekend als: pasteurisatie.
Robert Koch
Koch begon met een onderzoek naar het ontstaan van Anthrax. Hierbij onderzocht hij het bloed van
besmette dieren.
Ontdekkingen
Bij elke infectie vond Koch staafvormige bacteriën in ketens. Hij observeerde de formatie van
endosporen in de bacteriële cellen.
De endosporen zorgden bij injectie bij muizen elke keer voor Anthrax. Dit is de eerste keer dat er
aangetoond werd dat bacteriën ziektes kunnen veroorzaken.
Naast het aantonen van pathogene bacteriën, heeft Koch met een onderzoeksteam veel voor de
medische microbiologie gedaan:
o Simpele kleuringsmethoden voor bacteriële cellen en flagellen
o Eerste fotomicrograaf van bacteriën
o Technieken voor het berekenen van de hoeveelheid bacteriën in een oplossing,
gebaseerd op de hoeveelheid ontstane kolonies na incubatie op agar
o Het gebruiken van stoom voor het steriliseren van een medium
o Het gebruiken van Petrischaaltjes waarin solide media wordt gegoten
o Laboratoria technieken zoals het overbrengen van bacteriën door het flamberen van een
entoog
,Chapter 14 Infection, Infectious Diseases, and
Epidemiology
Er wordt behandeld welke micro-organismen normaal voorkomen en welke pathogeen zijn of
kunnen worden.
Typen van symbiotische relaties
Organisme 1 Organisme 2 Voorbeeld
Mutualisme Profiteert Profiteert Bacteriën in de colon
Commensalisme Profiteert Profiteert niet, wordt Mijten in de haarzakjes
niet geschaad
Amensalisme Profiteert niet, wordt Wordt geschaad Schimmels die antibiotica
niet geschaad uitscheiden waardoor
bacteria gedood worden
Parasitisme Profiteert Wordt geschaad Tuberculose in de longen
Bacteria
Bacteria is op basis van het 16s rRNA te identificeren. Het 16s rRNA is het rRNA van de kleine subunit
van de ribosomen van bacteriën en archaea. Ook wordt het 16s RNA gebruikt in de fylogenie.
Op basis van het 16s rRNA zijn meer dan 80 phyla te identificeren, waarvan slechts 32 phyla soorten
bevatten die ook gekweekt worden. Binnen een phylum is er veel fysiologische diversiteit.
90% van de gekweekte bacteriën behoren tot de phyla:
Actinobacteria (high-GC) Grampositief
Firmicutes (low-GC) Grampositief
Proteobacteria Gramnegatief
Bacteroidetes Gramnegatief
Deze phyla zijn ook het meest voorkomend op en in ons lichaam.
GC staat voor de hoeveelheid base in de kern.
Normale microbiota in het lichaam
Micro-organismen die het lichaam koloniseren zonder, onder normale omstandigheden, een ziekte
te veroorzaken. Deze zijn in het menselijk lichaam essentieel voor de functie van het
ademhalingssysteem, maagdarmkanaal en urogenitale systeem.
Hoe kom je aan normale microbiota?
Voor een kind is de eerste encounter met bacteriën pas na de geboorte. Een ongeboren kind draagt
nog geen bacteriën met zich mee. Na een aantal jaren (peuter) zijn alle ‘volwassen’ microbiota
aanwezig. Dit zijn residente microbiota.
Transiënte bacteriën zijn bacteriën die je enkele uren, dagen of maanden bij je draagt.
Sommige delen in het lichaam zijn axenisch, wat betekend dat er geen microbiota aanwezig is:
Bloed
Liquor (hersenvocht)
Peritoneale vloeistof
, Onderste luchtwegen
Pericardium (hartzakje)
Pleuraal vocht
Synoviaal vocht
Huid
De huid is droog en heeft een lage pH (4-6). De microbiota bevind zich in de haarzakjes en poriën van
klieren. De diepere lagen (dermis en hypodermis) zijn axenisch.
De huid bevat vooral grampositieve bacteriën (~75%) en behoren tot de phyla Firmicutis en
Actinobacteria.
De mond heeft verschillende soorten micro-environments, wat betekend dat er verschillende
soorten bacteriën voorkomen.
Mond
In de mond zijn bacteriën te vinden op de oppervlakte van tanden, in de wangen, tandvlees. Het
speeksel spoelt micro-organismen weg met behulp van onder andere lysozym, wat sommige
bacteriën doodt.
Tandplak is het biofilm van bacteriën.
Zuurproductie door bacteriën leidt tot cariës (gaatjes). Hier zijn de bacteriën Streptococcus mutans
en Streptococcus sobrinusi verantwoordelijk voor.
Luchtwegen
Bacteriën komen in de bovenste luchtwegen terecht door ademhaling. Door de aanwezige mucus en
beweging van de ciliën, worden de luchtwegen beschermd.
Sommige bacteriën kunnen zich vestigen in de bovenste luchtwegen (neus en keelslijmvlies):
Staphylococcus, Streptococcus, Haemophilus, Moraxella.
In de onderste luchtwegen bevatten zeer weinig micro-organismen. Alveoli is axenisch.
De organismen in de bovenste luchtwegen als onderdeel van de normale microbiota, kunnen
pathogeen zijn in de onderste luchtwegen.
Urinewegen
De nieren en blaas zijn axenisch onder normale omstandigheden. Alleen het onderste deel van de
urinebuis is permanent gekoloniseerd.
Het stromen van urine voorkomt overmatige kolonisatie van de blaas en urinebuis.
Voortplantingssysteem
De vagina bevat commensale microflora (voornamelijk lactobacilli). De samenstelling veranderd
door de menstruatie cyclus.
De cervix is onder normale omstandigheden axenisch.
Spijsverteringskanaal
Onder normale omstandigheden is de populatie relatief constant.
De maag heeft een erg lage pH, hierdoor gaan veel micro-organismen dood. Toch overleven
sommige bacteriën het maagzuur, zoals Helicobacter pylori, welke zorgt voor gastritis en
maagzweren.
,De dunne darm is bij het duodenum nog vrij zuur, de microflora lijkt er op die van de maag. Richting
het ileum gaat de pH en het aantal bacteriën omhoog en de hoeveelheid zuurstof naar beneden.
De dikke darm bevat 30% van het gewicht van de bacteriën. Er is een grote hoeveelheid anaerobe
bacteriën, maar ook facultief anaeroben (minder dan 1% van populatie). De bacteriën die domineren
zijn Bacteroidetes en Firmicutes, maar er is veel verschil tussen individuen.
Er is een complexe interactie tussen de bacteriën wat de groei van pathogenen beperkt. Na
antibiotica kan de samenstelling van de populatie veranderen.
Pathogenen
Pathogenen zijn micro-organismen die schade kunnen aanrichten. Strikte pathogenen behoren niet
tot de normale flora. Maar onder sommige omstandigheden kunnen normale microbiota ziektes
veroorzaken: opportunistische pathogenen. Dit gebeurd wanneer de bacteriën op een andere plek
terecht komen. Het immuunsysteem minder goed werkt, de samenstelling van de normale
microbiota verandert. Dit kan door stressvolle omstandigheden voorkomen.
Reservoirs voor infectieziekten
Pathogene micro-organismen kunnen meegedragen worden door dierlijke dragers (zoönoses),
menselijke dragers en niet-levende dragers. Menselijke dragers kunnen soms jarenlang het
pathogeen bij zich dragen en geen symptomen hebben. Onder niet-levende dragers vallen
bijvoorbeeld grond, water, vlees, groenten.
Hoe komen pathogenen het lichaam in?
Voor veel pathogenen bepaalt de ‘portal of entry’ of ze een ziekte kunnen veroorzaken. Sommige
pathogenen kunnen vanuit meerdere ‘portals of entry’ ziektes veroorzaken.
Huid
Goede barrière door de dikke laag, droge dode cellen, invasie via zweetklieren.
Sommige parasieten kunnen door de huid graven en sommige schimmels kunnen de hoornlaag
afbreken.
, Slijmvliezen
Lucht- en urinewegen, spijsverteringsstelsel, voortplantingssysteem, conjugatie.
Net als de huid liggen de cellen dicht op elkaar, maar is makkelijker om binnen te dringen gezien
de relatief dunne laag, warm en vochtige omgeving en levende cellen.
Placenta, overdraging placenta naar kind
Parenteraal, splinter, naald, beet, wond
Infectie is het, na binnendringen in weefsels en handhaven en vermenigvuldigen van
ziekteverwekkende parasieten, schimmels, bacteriën of schimmels, waardoor plaatselijke ontsteking
of ziekte van het gehele organisme wordt veroorzaakt.
Infecties zijn in te delen op:
Klinische infectie is wanneer een geïnfecteerd persoon het volledige ziektebeeld vertoont.
Subklinische infectie waarbij de geïnfecteerde persoon (nog) geen symptomen vertoont, maar de
ziektekiemen wel kan verspreiden. Bij een latente infectie vertoont de geïnfecteerde persoon geen
symptomen en kan ook geen ziektekiemen verspreiden. Dit is bijvoorbeeld bij herpes-simplex-virus
het geval. Het virus blijft aanwezig, maar kan alleen overgedragen worden in de periode waarin het
virus actief is.
Virulentie, is het gemak waarmee een pathogeen een ziekte kan veroorzaken. Virulentie zegt niets
over de ernst van de infectie.
De virulentie wordt bepaald door virulentiefactoren. Dit zijn eigenschappen die bijdragen aan het
proces van infectie.
Fasen van een infectieziekte
Commensalen -> kolonisatie (strikt pathogeen) -> infectie -> latente infectie, infectieziekte of
subklinische infectie
1. Eerst is er incubatie, hierbij zijn er nog geen symptomen.
2. Prodromale periode, er ontstaan vage ‘normalere’ symptomen.
3. Infectie, de meeste symptomen en signalen zijn aanwezig.
4. De infectie wordt weer minder, de symptomen en signalen verdwijnen
Adhesie
Is het in aanhechten aan cellen met behulp van adhesiefactoren. Dit zijn liganden bij bacteriën en
virussen. Liganden zijn speciale moleculen (bijvoorbeeld, lipo- of glycoeiwitten) aan oppervlak. Deze
kunnen binden aan receptoren aan het oppervlak van de gastheer. De receptoren zijn vaak
glycoproteïnen. Ligand receptor-interactie is specifiek.
De adhesie factoren zijn te vinden in het glycocalyx, flagellen, fimbriae en pili. Sommige bacteriën
hebben meerdere adhesines (b.v. Bordetella pertussis: kinkhoest).
Adhesines
Lipoteichoinezuur (LTA) is een onderdeel van de Gram-positieve celwand, zoals bijvoorbeeld S.
aureus. Het LTA bindt aan epitheelcellen.
Veel pathogene E.coli’s die nierbekkenontsteking (pyelonephritis) veroorzaken hebben P-fimbriae.
Deze hechten aan uro-epitheliale cellen.
Neisseria gonorrhoeae heeft pili wat bindt aan human urogenitale epitheel cellen.
, Specificiteit adhesie wordt bepaald door de receptor interactie van het pathogeen voor gastheren.
Dus wanneer de adhesines de receptoren niet herkennen vind er geen infectie plaats.
Zonder adhesines wordt een bacterie/virus avirulent.
Neisseria gonorrhoeae kan alleen hechten, via pili, aan menselijke cellen in de urineleiders en vagina.
Een alternatief voor adhesines is een biofilm.
Invasie
Enzymen verantwoordelijk voor het binnendringen van het lichaam werken mee aan de invasie.
Hyaluronidase, een enzym dat hyoluronzuur afbreekt om tussen cellen door te kunnen bewegen.
Collagenase, breekt collageen af.
Streptokinase, is een fibrinolitisch enzym. Het breekt fibrine (bloedstolsels) af, waardoor bacteriën
beschadigde weefsel kunnen binnendringen.
Coagulase, maakt stolsels, hier kan de pathogene bacterie zich in verstoppen voor het
immuunsysteem.
Staphylokinases, een enzym afkomstig van Staphylococcus Aureus.
Infectie
Eerst vind er blootstelling, adhesie en invasie plaats. Maar dit zorgt nog niet voor ziekte. De bacterie
moet eerst het immuunsysteem ontwijken, kunnen groeien en de lichaamsfunctie aantasten.
Ziekte (morbiditeit) is de verandering van gezondheidstoestand. Je bent pas echt ziek wanneer een
pathogeen schade toebrengt aan het lichaam.
Antifagocytische factoren
Bacteriën kunnen zichzelf beschermen tegen fagocytose met behulp van kapsels of speciale eiwitten.
Kapsels, een glibberig oppervlak wat moeilijker is om te fagocyteren. Ook kan een kapsel zorgen voor
camouflage, de bacteriële cel lijkt van buiten op een lichaamseigen cel.
M-proteïne voorkomt dat de cel wordt ingesloten door een fagocyt.
Leukocidines lyceren neutrofielen en macrofagen. Stoffen/ eiwitten die fusie van lysosomen met
fagocytische blaasjes voorkomen.
Toxines
Onder te verdelen in exotoxines en endotoxines. Worden uitgescheiden door bacteriën (als eiwitten
en peptiden). De toxines verspreiden via bloed (toxemie). Het lichaam kan zichzelf beschermen met
antitoxines.
