Mikroorganismen

Physikalische, chemische und anatomische

Der Mensch koexistiert mit einer Vielzahl von Mikroorganismen.

-Die Zahl der den menschlichen Körper besiedelnden Mikroorganismen übersteigt bei weitem die Zahl der ihn ausbildenden Körperzellen.

-Die Besiedelung erfolgt typischerweise nur auf den äusseren (Haut) und inneren Oberflächen (Schleimhäute), ohne dass es zu Krankheitssymptomen kommt. --

-Diese Barrieren stellen eine angeborene Form der Widerstandsfähigkeit gegen Besiedelung und Infektion durch Mikroben dar. 

Verteilung der nicht pathogenen Mikroorganismen

Robert Koch 19.Jh.: 

Kultivierung von Mikroorganismen auf Gelatine > Gewinn von Reinkulturen AAABER flüssig bei 37 Grad und ist keine geeignete Isolationsmethode für die meisten Krankheitserreger

Walter Hesse 1884

aus Rotalgen isolierter Agar zur verfestigung von bakteriellen Nährmedien, bleibt stabil über 37 Grad

Richard Petri 1887

Einführung der Petrischale; Bei dieser Doppelschale wird das sich verfestigende Agarmedium in die untere, kleinere Schale gegossen, während die obere Schale das Kulturmedium gegen allgegenwärtige Luftkeime schützt. 

anhand derer man nachweist, dass ein spezifischer Mikroorganismus eine spezifische Krankheit auslöst

-Robert Koch führte die Ursachen übertragbarer Krankheiten auf pathogene Agentien zurück

-bahnbrechende Arbeiten bez. Milzbranderreger, Tuberkulose und Cholera

Konzept: siehe Abb

Die Entdeckung einer Vielzahl von bakteriellen Krankheitserregern zum Ende des 19. Jahrhunderts geschah in der Folge der Formulierung der Kochschen Postulate und der Möglichkeit, Reinkulturen von Bakterien zu erhalten. 

Krankheitserreger = kleine biologisch aktive Einheiten, die einen höher entwickelten Organismus (Wirt) unter bestimmten Bedingungen infizieren und eine Krankheit erzeugen können

> Die Erkrankung muss durch Erreger auf andere wirte übertragen werden können, was eine Vermehrung des Erregers vorraussetzt

vielgestaltige, verschiedengrosse Erregergruppen:

-Prione (0,001 µm )

-Viren (0,1 µm)

-Bakterien (1 µm)

-Protozoen, Pilze (10 µm)

-Würmer (10000 µm)

(von klein nach Gross)

keine lebenden organismen im eigentlichen Sinne

>>sie haben keinen eigenen Stoffwechsel und sind vermehrungstechnisch strikt vom Wirtsorg. abhängig

Bild: Elektronenmikroskopische Aufnahme des Bakteriophagen T4 von Escherichia coli. Die Schwanzbestandteile wirken am Anheften des Virions an den Wirt und der Injektion der Nucleinsäure mit. Der Kopf hat einen Durchmesser von ungefähr 85 nm. Der Phage T4 hat ein doppelsträngiges DNA-Genom. 

auch repräsentativ für die meisten Virusinfektionen höher Organismen  

Das Anheften des Bakteriophagen T4-Virions an die Zellwand von Escherichia coli und Injektion der DNA. 

-Anheften des Virons an die Zellwand durch die langen Schwanzfasern, die mit dem Kernpolysaccharid in Wechselwirkung treten

-Berührung der Zellwand durch die Schwanznadeln

-Kontraktion der Schwanzhülle und Injektion des T4-Genoms

nackte

solche mit Hülle (entstehen oft, weil sie von der Cytoplasmamembran ihres Wirtes eingehüllt werden) 

nackte

solche mit Hülle (entstehen oft, weil sie von der Cytoplasmamembran ihres Wirtes eingehüllt werden) 

nackte

solche mit Hülle (entstehen oft, weil sie von der Cytoplasmamembran ihres Wirtes eingehüllt werden) 

nackte

solche mit Hülle (entstehen oft, weil sie von der Cytoplasmamembran ihres Wirtes eingehüllt werden) 

Virion = ein einzelnes Viruspartikel, das sich im Gegensatz zu einem Virus außerhalb einerZelle befindet.

-können entweder aus DNA oder RNA bestehen

-einige verwenden zu best. Zeitpunkten des Lebenszyklus DNA und an anderen RNA als genomisches Material

-in jedem Virion eines Virus: nur ein Typ von Nuceinsäuren

-diese Nucleinsäure kann einzelsträngig (ss), doppelsträngig (ds) oder im Fall der Hepadnaviren teilweise doppelsträngig sein.

-einige Genome sind Ringörmig aber die meisten linear

Die Strukturen sowie die relativen Größen der Viren von Wirbeltieren der wichtigsten taxonomischen Gruppen. 

Die Strukturen sowie die relativen Größen der Viren von Wirbeltieren der wichtigsten taxonomischen Gruppen. 

Die Strukturen sowie die relativen Größen der Viren von Wirbeltieren der wichtigsten taxonomischen Gruppen. 

nformation der verschiedenen viralen Nukleinsäuren wird mit + gekennzeichnet, wenn sie der mRNA entspricht, mit -, wenn sie dieser komplementär ist, und mit ±, wenn sie doppelsträngig (ds) ist. Beispiele sind für jede virale Nukleinsäure angegeben. 

nformation der verschiedenen viralen Nukleinsäuren wird mit + gekennzeichnet, wenn sie der mRNA entspricht, mit -, wenn sie dieser komplementär ist, und mit ±, wenn sie doppelsträngig (ds) ist. Beispiele sind für jede virale Nukleinsäure angegeben. 

Bsp. HIV

typisches Retrovirusgenom: Jedes Ende der genomischen RNA enthält direkte Wiederholungssequenze (R)

R, direkte Wiederholungen; LTR, lange terminale Wiederholungssequenzen 

ein Enzym, das RNA in DNA umschreibt. Es handelt sich somit um eine RNA-abhängige DNA-Polymerase.

Stanley B. Prusiner

Umwandlung von natürlichem zellulärem Prion-Protein in pathologischen Prion-Protein

-Nervenzellen bilden das Prionenprotein (PrPc), das eine normale Funktion in der Zelle erfüllt.  

-Anormal gefaltetes Prionenprotein (PrPsc) kann die Rückfaltung von PrPc zu PrPsc katalysieren.  

-Die PrPsc-Form ist proteaseresistent, nicht löslich und bildet Aggregate in neuronalen Zellen.  

>>Dies führt schließlich zur Zerstörung des Nervengewebes und zu neurologischen Symptomen. 

-Nervenzellen bilden das Prionenprotein (PrPc), das eine normale Funktion in der Zelle erfüllt.  

-Anormal gefaltetes Prionenprotein (PrPsc) kann die Rückfaltung von PrPc zu PrPsc katalysieren.  

-Die PrPsc-Form ist proteaseresistent, nicht löslich und bildet Aggregate in neuronalen Zellen.  

>>Dies führt schließlich zur Zerstörung des Nervengewebes und zu neurologischen Symptomen. 

dauert ca 48 std.; 

es ist ein obligat interzellulärer Erreger gramnegativer Bakterien 

Das infektiöse Elementarkörperchen greift die Wirtszelle (Epithelzelle) an und wird durch Phagozytose aufgenommen;

Jetzt wird es in ein nicht infektiöses Netzkörperchen umgewandelt, welches sich vermehrt

nach Vermehrung folgt eine Rückwandlung in Elementarkörperchen, weche die Wirtszelle durch Lyse zerstören dann aus ihr austreten werden

infektiöse Form der gramnegativen Chlamydienbakterien

ca 3µm gross, kein Wachstum, starre Zellwand

nicht infektiöser Typ der gramnegativen Chlamydienbakterien 

fragile Zellwand, ca 1 µm gross, wachstum

oder Milzbrand

 Infektion mit dem Bakterium Bacillus anthracis (grampoitives, aerobes Stäbchen)

dieses bildet Sporen aus, die sehr resistent und lange lebensfähig sind

Infektion des Menschen vor allem durch Aufnahme der ausserordentlich widerstandsfähigen Sporen über Luft oder oral, oder durch Wundinfektionen

èberträger oft Schafe oder Kühe

Durch Uebertreten der Erreger ins Blut entsteht die rasch zum Tod fuehrende Milzbrandsepsis.

es gibt drei Typen: Lungen- Darm und Hautmilzbrand

Genutzt bei biologischen Waffen

„Blutvergiftung“, ist eine komplexe systemische Entzündungsreaktion des Organismus auf eine Infektion durch Bakterien, deren Toxine oder Pilze.

>Hautanthrax: häufigste Verlaufsform; nach Infektion einer Wunde und Inkubationszeit von 2-6 Tagen: Ausbildung einer juckenden Papel (Knötchen/ pathologische Hautveränderung); die umgebende Haut ist ödematös (Flüssigkeiten treten aus) aufgequollen.

>Lungenmilzbrand: fatalste Verlaufsform; erste Tage: grippeähnliche Symptomatik; dann schnelle Entwicklung einer fulminanten Pneumonie (Entzündung des Lungengewebes) mit starker Dispnoe (Atemnot) und hohem Fieber; Ausserdem eine massive Entzündung des ges. Brustraumes; Lymphabflussstörung und Entzündung führen zu ausgeprägter Ödembildung an Hals, Nacken >> Diagnose meist als nicht-heilbar

>Darmmilzbrand: Aufnahme der Bakterien oder Sporen über die Nahrung; nach einigen Tagen: schwere magen-Darmgrippe mit Durchfall (erst schleimig, dann blutig); durch die Toxinüberflutung durch rasche Erregerverbreitung > Schleimhautdefekte am Darm und nekrotischer (absterben) Zerfall der abdominellen (bauchraum) Lymphknoten

das Toxin besteht aus drei Komponenten: 

-PA (Protektives Antigen)

-EF (Ödemfaktor)

-LF (Lethalfaktor)

PA ermöglicht EF und LF ins Zytoplasma der Wirtszellen > dort entfalten diese ihre toxische Wirkung:

PA bindet an einen Oberflächenrezeptor; nach Teilabspaltung diese Proteins entstehen Ringförmige Moleküle, an die sich EF und LF anlagern >> Eindringen der toxinkomplexe in die Wirtszelle durch Endozytose und zwar wie folgt:

Einlagerung des PA in die Wirtszelle > Pore entsteht durch die EF/LF ins Zellplasma gelangen

toxische Wirkung von EF/LF entsteht durch gezielte Störung der Signalübertragungsprozesse in der Wirtszelle.  

Fehlsteuerung: verursacht eine lawinenartige Ausschüttung von Entzündungsstimulatoren in der toxifizierten Zelle >> TOD DURCH ORGANVERSAGEN

Entdeckung durch Robin Warren und Barry Marshall im Jahr 1983 : Helicobacter pylori. 

Das beschriebene Bakterium ist laut Statistik für 90 Prozent aller Zwölffingerdarm- und für 80 Prozent aller Magengeschwüre verantwortlich >> der Erreger befindet sich bei 2/3 der Weltbevölkerung im Verdauungstrakt

Meistens keine Symptome

Falls es zu Entzündung von Mikroorg. in der Magenschleimhaut kommt> potentielle Begünstigung von magenkrebs (zweithäufigste Krebsart)

heute: erfolgreiche Behandlung mit Antibiotika

Wichtig für das Bakterium: Motilität (Bewegungsfähigkeit) > wg seiner Flagellen und spiralförmigen Zellform: gutes eindringen in Magenschleimhaut und Einnisten gewährleitset (PH wert der Magenschleimhaut weniger sauer als das stark saure Magenmilieu (ph 1-2)

bedeutend für das èberleben im sauren Magenmilieu

>Helicobacter pylori spaltet mit Hilfe des Enzyms Urease Harnstoff in Ammoniak und Kohlendoxid

Ammoniak neutraisiert die Magensäure lokal

Magengeschwür-Bakterium

>Transfer eines Virulenzproteins von Helicobacter pylori in infizierte Magenschleimhautzellen:

Hp überträgt das Virulenzprotein CagA  vom bakteriellen Zytoplasma durch beide bakt. Membr und die Wirtszellmembr. >> DIREKT in das Zytoplasma infizierter Magenschleimhautzellen. (das tut CagA mit Hilfe des Typ-4-Sekretionsapparates)

CagA: verändert den Signalfluss innerhalb der Wirtszelle so, dass sich Hp langfristig auf dessen Oberfläche einnisten kann!