Medizinische Mikrobiologie für Zahnmediziner

Skript Medizinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene für Studenten der ahnmedizin.

Letzte Aktualisierung: 12. Okt. 2009

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UNIVERSITÄT ROSTOCK

MEDI INISCHE FAKULTÄT

Skript zur Vorlesung

Medizinische Mikrobiologie, Virologie, Immunologie und Hygiene für Studenten der ahnmedizin

Koordination und Autorenschaft für die Teile Allgemeine Mikrobiologie, Bakteriologie und Hygiene: Prof. Dr. Dr. Andreas Podbielski Direktor des Instituts für Medizinische Mikrobiologie, Virologie und Hygiene Universitätsklinik Rostock AöR Schillingallee 70 D – 18057 Rostock Tel. 0381 – 494 5900 Fax 0381 – 494 5902 e-mail andreas.podbielski@med.uni-rostock.de

Autorin des Teils Immunologie: Prof. Dr. Brigitte Müller-Hilke, Inst f. Immunologie, Univ. Klinik Rostock Autoren des Teils Virologie: Prof. Dr. Stephan Schaefer, Inst. f. Med. Mikrobiologie, Virologie und Hygiene, Univ. Klinik Rostock, Prof. Dr. Dr. Podbielski

Stand der vorliegenden Ausgabe: siehe Kopfzeile

Hinweis: Der Inhalt dieses Skripts ist urheberrechtlich geschützt. Das Skript wird vom Autor ausschließlich den Studenten der ahnmedizin der Universität Rostock als studienbegleitendes Material zur Verfügung gestellt. Jede Weitergabe des Skripts, auch von jeglichen Teilen des Inhalts, an andere als die genannten Personen bedarf der schriftlichen ustimmung des koordinierenden Autors.

Koordinator: Prof. Dr. Dr. Andreas Podbielski, Inst. f. Med. Mikrobiologie, Virologie & Hygiene; Universitätsklinik Rostock

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Letzte Aktualisierung: 12. Okt. 2009

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1. Einleitung

Dieses Skript fasst die für Studenten der ahmedizin relevanten Teile der Medizinischen Mikrobiologie inklusive der entsprechenden Teile der Immunologie sowie der Hygiene zusammen. In seiner Entstehungsgeschichte war das Skript zunächst als Vorlesungs-begleitende Informationssammlung konzipiert, bekam aber im Rahmen der kontinuierlichen Überarbeitung wegen der naheliegenden Nutzung als Vorbereitungsgrundlage für die Staatsexamensprüfung zunehmend einen Lehrbuchcharakter. In der gegenwärtigen Form wurde für die mikrobiell bedingten und durch den ahnarzt zu behandelnden Erkrankungen Wert auf eine ausführliche Darstellung unter ständiger Einarbeitung neuester wissenschaftlicher Erkenntnisse gelegt. Für die Aspekte Arbeitsschutz und Übertragungsprävention stand eher die Praxisrelevanz der Aussagen im Vordergrund. Für alle anderen Aspekte soll lediglich ein Grundverständnis erzeugt werden, gepaart mit der Einsicht, dass angesichts eines entsprechenden Patienten im weifel ohne Scheu ein humanmedizinischer Fachkollege konsultiert werden muß. Wenn irgend möglich, werden Grundlagen und basale usammenhänge erklärt. Trotzdem kann dieses Skript kein Lehrbuch der Biochemie oder Immunologie ersetzen. Für Verständnisprobleme wird daher auf solche Lehrbücher verwiesen. Gleichzeitig wird aber um Rückmeldung an den Koordinator gebeten, damit das Skript im Rahmen der regelhaften ein- bis zwei-jährigen Überarbeitungen gezielt verbessert werden kann. ur Struktur dieses Skripts: Als Erreger eigenständiger zahnmedizinischer Erkrankungen sind bisher nur Bakterien bekannt. Deswegen bekommen diese ein besonders ausführliches Kapitel mit allgemeinen Hinweisen zur Diagnostik und Therapie gewidmet, gepaart mit einem Erreger-spezifischen Kapitel sowie einem Kapitel speziell zu den Erkrankungen Karies, Parodontitis und Infektionen der benachbarten Knochen und Weichteile. Da sich Infektionen grundsätzlich durch die Dualität Erreger und Wirtsabwehr erklären und insbesondere der Verlauf der Parodontitis maßgeblich durch fehlgeleitete Abwehrmechanismen bestimmt wird, ist der grundlegenden und oralen Immunologie ebenfalls ein eigenes Kapitel gewidmet. Viren haben für den ahnarzt ausschließlich Bedeutung beim Selbst-, Personal- und Patientenschutz. In einem allgemeinen Kapitel werden die Besonderheiten der viralen Existenz und der Virusdiagnostik erklärt sowie in einem weiteren Kapitel die wichtigsten über Atemwegssekrete und Blut übertragenen Viruserkrankungen vorgestellt. Pilze und Parasiten spielen in Deutschland im zahnmedizinischen Bereich nur eine sehr untergeordnete (Candida-Soor der Mundschleimhaut nach Antibiotika-Therapie) bzw. keine Rolle. Unter den Aspekten Beschänkung auf das Wesentliche und Praxisrelevanz wird daher auf eine Darstellung dieser Erreger verzichtet. Schließlich widmet sich ein sehr ausführliches Kapitel allen Aspekten der zahnärztlichen Hygiene getreu dem Grundsatz, das es medizinisch höher zu bewerten ist, eine Erkrankung gar nicht erst entstehen zu lassen anstatt sie kunstvoll zu diagnostizieren und zu bekämpfen.

Koordinator: Prof. Dr. Dr. Andreas Podbielski, Inst. f. Med. Mikrobiologie, Virologie & Hygiene; Universitätsklinik Rostock

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Letzte Aktualisierung: 12. Okt. 2009

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2. Grundlagen der Bakteriologie

Bakterien sind Prokaryonten. Prokaryonten unterscheiden sich von Eukaryonten, also z. B. menschlichen ellen, dadurch, daß sie keinen ellkern besitzen. Daneben sind sie i. d. R. kleiner (1 bzw. 3 m elldurchmesser bzw. -länge versus 10-30 m elldurchmesser) und besitzen keine Organellen ( Endosymbiontenhypothese). Das Vorkommen von 70 S Ribosomen anstelle von 80 S Ribosomen, einer ellwand zusätzlich zur ellmembran sowie Bakterien-spezifischer Enzyme zur DNA Replikation, RNA Transkription und Beeinflußung der Nukleinsäurestruktur sind für eine spezifische Antibiotikatherapie von entscheidender Bedeutung (siehe dort). urzeit sind > 20.000 Arten bekannt, von denen ca. 2.000 zumindest gelegentlich aus Materialien des Menschen isoliert werden und einige 100 häufig mit Infektionen in Verbindung stehen. Die Mehrzahl davon ist im weiteren Sinne auch für die ahnmedizin relevant. Sowohl um Bakterien als Krankheitserreger zu identifizieren als auch die molekularen und pathophysiologischen Vorgänge bei einer bakteriell bedingten Erkrankung zu verstehen, muss man die Bakterien nachweisen können. Dazu benutzt man spezielle Nachweisverfahren. Liegen die Bakterien oder deren Bestandteile in genügend großer Menge vor, kommen direkte Nachweisverfahren ohne Amplifikationsschritt zur Anwendung. Diese sind in der Regel schnell durchzuführen und wenig anfällig für Kontaminationen im Rahmen des Untersuchungsprozesses, aber auch wenig sensitiv (d.h. es bedarf hoher 5 Erregermengen, z.B. 10 Bakterien pro Gramm Material, für einen erfolgreichen Nachweis). Liegen die Erregermengen unter der Erfassungsgrenze dieser Verfahren, wird ein Amplifikationsschritt in den Nachweisvorgang integriert, d.h. die Erreger selbst werden mittels eines Kulturverfahren vermehrt oder Bestandteile der Erreger (derzeit ausschließlich die Nukleinsäuren der Erreger) werden mit einem biochemischen Verfahren amplifiziert. Sobald die Erregermenge oder die Nukleinsäurekonzentration über der Sensitivitätsgrenze der direkten Nachweisverfahren liegen, kommen wieder die direkten Nachweisverfahren zur Anwendung. Die vergrößerte Sensitivität durch serielle Anwendung verschiedener Verfahren wird mit einem höheren eitaufwand für die Durchführung bezahlt. Dieser ist nur bei durchgängiger Anwendung biochemischer Methoden durch den Einsatz von Automaten teilweise abzufangen. Dann sind Bearbeitungszeiten von wenigen Stunden möglich. Immer wenn das Wachstum von Bakterien Teil der Untersuchungsverfahren ist, ist dies der Geschwindigkeits-bestimmende Schritt. Deswegen dauern solche Tests mindestens einen, meist mehrere Tage. Schließlich kann man Bakterien auch indirekt, d.h. über den Nachweis spezifischer Abwehrreaktionen des Menschen nachweisen (serologische und immunologische Verfahren). Diese haben eine Test-abhängig schlechte bis gute Sensitivität und sind in aller Regel schnell durchführbar. um Nachweis von Bakterien aus Patientenmaterialien benutzt man in der täglichen Routinediagnostik mikroskopische Verfahren, Kulturverfahren, serologische Verfahren und die Nukleinsäurediagnostik. Gegenwärtig kommen auch noch proteinanalytische Verfahren (Protein-Protein-Bindung, Massenspektroskopie) zu den etablierten Verfahren hinzu. Geschichtlich betrachtet wurden Bakterien zuerst mit dem Mikroskop entdeckt, lange bevor ihre Rolle als Krankheitserreger belegt wurde. Das Mikroskop ist auch heute noch eines der wichtigsten Werkzeuge in den Händen des Mikrobiologen (beachte: für die Lichtmikroskopie von Bakterien immer 100er Objektiv verwenden). Auch ohne Färbung sind Bakterien zu sehen – und weisen verschiedene Formen auf: Kokken und Stäbe. In Ermangelung anderer offensichtlicher struktureller Merkmale und Besonderheiten einer sexuellen Fortpflanzung dient dies als Grundlage zur biologisch-systematischen Einteilung der Bakterien. Ein weiteres wichtiges Differenzierungsmerkmal ist das Verhalten der Bakterien in der Gram-Färbung. Das Färbeprinzip beruht auf einer Farbstoffkomplexbildung in der ellwand der Bakterien. Der Komplex kann aus der dickeren ellwand der Gram-positiven Bakterien nicht (so schnell) mit Alkohol ausgewaschen werden wie aus der dünneren ellwand der Gram-negativen. Die Gram-Färbung hebt also auf ellwandunterschiede ab. Ein weiterer mindestens ebenso wichtiger struktureller Unterschied zwischen Gram-positiven und Gramnegativen Bakterien ist die – färberisch nicht darstellbare – zusätzliche “äußere Membran” der Gram-negativen Bakterien. Diese Membran hat eine entscheidende Bedeutung für den Salz- und Nährstofftransport, aber auch für Antibiotika-Resistenzen und -Toleranzen.

Koordinator: Prof. Dr. Dr. Andreas Podbielski, Inst. f. Med. Mikrobiologie, Virologie & Hygiene; Universitätsklinik Rostock