Lecture 1
Introduction to clinical microbiology
1. ROLE OF MICROBIOLOGY AND BACTERIOLOGY IN HUMAN HEALTH
1.1 Het belang van microbiologie in de geneeskunde
© Centrale rol in begrijpen, diagnosticeren, behandelen en voorkomen van infectieziekten.
© Kennis en toepassingen van microbiologie verbeteren volksgezondheid en beperken verspreiding van ziekten
1.2 Doel van klinische laboratoria
Identificeren van veroorzakers van infectieziekten zoals bacteriën, virussen, schimmels, en parasieten
+ essentieel onderdeel voor diagnosticeren & behandelen infectieziekten
A. Doel pathogeenidentificatie
Primaire doel = nauwkeurig vast stellen welke micro-organismen infectie verooraken
à zo juiste therapeutische interventies
B. Belangrijke technieken:
1. Microscopie : directe visualisatie micro-organisme à snelle, voorlopige info over aanwezigheid & morfo
van bacteriën, schimmels of parasieten
2. Kweek : micro-organismen kweken in specifieke media onder gecontroleerde omstandigheden à
vervolgens antimicrobiële gevoeligheidstest
3. Moleculaire diagnostiek (bv PCR) : bv polymerasekettingreactie om genetisch materiaal van
ziekteverwekkers te detecteren à snelle identificatie, ook al zijn ze in kleine aantallen of moeilijk te
kweken
4. Seriologie : detectie van antilichamen of antigenen in bloed à nuttig voor identificatie van moeilijk te
kweken ziekteverwekkers / zoeken naar bewijs eerdere infectie of immuunrespons
C. Gevoeligheidsbepalingen:
© Selectie van effectieve antibiotica (obv gevoeligheidsprofiel van geïdentificeerde ziekteverwekker)
© Monitoren van resistente stammen : cruciale info krijgen over opkomst/verspreiding van resistente
stammen à tijdig ingrijpen & infectiecontrole
1.3 Verloop van een infectie
Beginstadium : kolonisatie of infectie
Ziekteverwekker dringt lichaam binnen + start vermenigvuldiging
Incubatietijd: In beginstadium zijn er nog geen symptomen à tijd voordat er symptomen zijn = incubatietijd à Kan dagen
of jaren zijn (afh van ziekteverwekker)
Asymptomatische dragers: vertonen geen symptomen à kunnen infectie toch overdragen op anderen à kan leiden tot
stille verspreiding van ziekten
Symptomatische fase: je begint symptomen te vertonen à periode waarijn persoon vaak het meest besmettelijk is à
kan dagen of jaren duren (afh van zieteverwekker)
1
,Vervolgens dood of behandeling
Herstel à lichaam elimineert ziekteverwekker + immuunsysteem bouwt verdediging op tegen toekomstige infecties
1.4 Diversiteit van micro-organismen
1.4.1 Microbiologie bestudeert microscopische organismen:
© Bacteriën: Eencellige micro-organismen die ziekten kunnen veroorzaken via toxinen en invasie
o Classificatie obv hun vorm, gramjleuring & metabolische eigensch
o Kunnen snel vermenigvuldigen + aanpassen aan versch omgevingen
© Virussen: Niet-levende deeltjes die gastheercellen infecteren en zich daarin vermenigvuldigen
o Hebben gastheer nodig à vaak celschade of celdood als gevolg
§ Kleine omvang + eenvoudige structuur à omzeilen veel afweermechanismen lichaam à
uitdaging voor behandeling
© Parasieten: Organismen die in of op een gastheer leven en schade veroorzaken
o Protozoën, helminten (wormen), ectoparasieten (bv luizen, mijten)
o Complexe levenscycli en transmissiepatronen
© Schimmels: Eukaryote micro-organismen die infecties kunnen veroorzaken, vooral in
immuungecompromitteerde individuen
o Vooral bij patiënten met verzwak immuunsysteem
1.4.2 Kenmerken van micro-organismen
© Unieke eigenschappen en mechanismen om ziekte te veroorzaken
o Specifieke adhesiefactoren à kunnen vasthechten aan gastheer
o Invasie-eigenschappen à kunnen weefsels binnendringen
o Productie toxines à kunnen gastjeer beschadigen / immuunreacties verstoren
© Resistentie- of gevoeligheidsprofielen à inclusief intrinsieke & verworven resistentiemechanismen tegen
antimicrobiële middelen
1.5 Eukaryoot VS prokaryoot
© Eukaryote cellen
o Kern omsloten door nucleaire enveloppe + versch organellen
o Menselijke + plantaardige cellen + vele soorten micro-organismen (schimmels, parasieten)
o Ondergaan mitose en meiose
© Prokaryote cellen
o Bacteriën
o Eencellige organismen
o Eenvoudigere structuur, klein, geen duidelijke kern , circulair DNA in cytoplasma
o Delen door binaire deling à geeft 2 identieke dochtercellen
2
,1.6 Grootte ziekteverwekkers
© Virussen:
o Kleinste van alle ziekteverwekkers
§ 20 - 300 nanometer in diameter
§ Niet zichtbaar met gewone lichtmicroscoop à elektronenmicroscoop nodig
o Missen kenmeren die kernmerkend zijn voor cellen
§ Autonome stofwisselingsprocessen: energieproductie, groei, voortplanting
• Virussen zijn afhankelijk van gastheercellen voor replicatie & energieproductie
© Bacteriën
o Groter dan virussen + kunnen variëren in grootte
o 0,5 - 5 micrometer
© Fungi
o Gisten
§ Meestal eencellig
§ Variëren in grootte: 3 – 40 micrometer
o Schimmels
§ Meercellige structuren = hyfen
§ Enkele micrometers tot milimeters lang
1.7 Toename van antimicrobiële resistentie
Antimicrobiële resistentie (AMR) = vermogen van micro-organismen om effecten te weerstaan van geneesmiddelen die
ooit effectief tegen hen waren
3
, 1.8 Stappen antimicrobiële resistentie
1. Genetische diversificatie door mutaties
© Willekeurige mutaties tijdens replicatie à mutatie zorgt voor resistentie tegen bepaald antibioticum
© Pre-resistente bacteriën in kleine aantallen binnen grote bacteriële populatie
2. Overleving van resistente bacteriën onder antibioticadruk
© Antibioticum à vatbare bacteriën gedood + resistente bacteriën overleven de selectieve druk
© Resistente bacteriën overleven à vermenigvuldigen
© Gebruik van antibiotica selecteert onbedoeld resistente stammen
3. Selectie en verspreiding van resistente bacteriën
© Resistente bacteriën verspreiden hun resistentiemechanismen naar andere bacteriën
© Andere bacteriën verwerven dus resistentie, ookal zijn ze in eerste instantie niet blootgesteld aan
antibioticum
Dysbiose = onevenwichtigheden in ecosysteem van microbioom
1. Microbioom en zijn belangrijke locaties
a. Mond
© Overgroei schadelijke bacteriën voorkomen
b. Huid
© Barrière tegen pathogene micro-organismen
© Betrokken bij opvoeding immuunsysteem
c. Spijsverteringskanaal
© Dichtsbevolkte & meest diverse microbioom
© Rol bij spijsvertering, opname voedingsstoffen &
immuunmodulatie
d. Urogenitale organen
© Is vooral bij vrouwen cruciaal voor behoud van gezondheid
van urogenitaliën
© Lactibacillen = dominante beschermende bacteriën in
vaginale microbioom
2. Endogene ziekteverwekkers
Micro-organismen die normaal onschadelijk zijn op hun typische locatie, maar onder specifieke omstandigheden
pathogeen
Bv Escherichia coli: gewone inwoner van darm, maar in urineweg zorgt het voor urineweginfecties (UTI’s)
1.9 Bacterial biofilms
Bacteriële biofilms = complexe, gestructureerde gemeenschappen van bacteriën die zich aan oppervlak hechten & zich
omhullen met zelfgeproduceerde matrix van extracellulaire polymere stoffen (EPS)
1. Vorming en overleving van biofilms
a. Overgang van plankton naar biofilm
© Bacteriën bestaan in 2 primaire vormen
o Plankton: vrij zwevend
o Biofilm: gehecht aan oppervlak
© Als omgevingsomstandigheden hechting bevorderen (bv voedselrijke omgeving, geschikte
oppervlakten) à planktonische bacteriën hechten aan oppervlak à aggregeren & vormen
biofilms
© Biofilm = beschermende omgeving à vergemakkelijkt bacteriële overleving & groei
4
Introduction to clinical microbiology
1. ROLE OF MICROBIOLOGY AND BACTERIOLOGY IN HUMAN HEALTH
1.1 Het belang van microbiologie in de geneeskunde
© Centrale rol in begrijpen, diagnosticeren, behandelen en voorkomen van infectieziekten.
© Kennis en toepassingen van microbiologie verbeteren volksgezondheid en beperken verspreiding van ziekten
1.2 Doel van klinische laboratoria
Identificeren van veroorzakers van infectieziekten zoals bacteriën, virussen, schimmels, en parasieten
+ essentieel onderdeel voor diagnosticeren & behandelen infectieziekten
A. Doel pathogeenidentificatie
Primaire doel = nauwkeurig vast stellen welke micro-organismen infectie verooraken
à zo juiste therapeutische interventies
B. Belangrijke technieken:
1. Microscopie : directe visualisatie micro-organisme à snelle, voorlopige info over aanwezigheid & morfo
van bacteriën, schimmels of parasieten
2. Kweek : micro-organismen kweken in specifieke media onder gecontroleerde omstandigheden à
vervolgens antimicrobiële gevoeligheidstest
3. Moleculaire diagnostiek (bv PCR) : bv polymerasekettingreactie om genetisch materiaal van
ziekteverwekkers te detecteren à snelle identificatie, ook al zijn ze in kleine aantallen of moeilijk te
kweken
4. Seriologie : detectie van antilichamen of antigenen in bloed à nuttig voor identificatie van moeilijk te
kweken ziekteverwekkers / zoeken naar bewijs eerdere infectie of immuunrespons
C. Gevoeligheidsbepalingen:
© Selectie van effectieve antibiotica (obv gevoeligheidsprofiel van geïdentificeerde ziekteverwekker)
© Monitoren van resistente stammen : cruciale info krijgen over opkomst/verspreiding van resistente
stammen à tijdig ingrijpen & infectiecontrole
1.3 Verloop van een infectie
Beginstadium : kolonisatie of infectie
Ziekteverwekker dringt lichaam binnen + start vermenigvuldiging
Incubatietijd: In beginstadium zijn er nog geen symptomen à tijd voordat er symptomen zijn = incubatietijd à Kan dagen
of jaren zijn (afh van ziekteverwekker)
Asymptomatische dragers: vertonen geen symptomen à kunnen infectie toch overdragen op anderen à kan leiden tot
stille verspreiding van ziekten
Symptomatische fase: je begint symptomen te vertonen à periode waarijn persoon vaak het meest besmettelijk is à
kan dagen of jaren duren (afh van zieteverwekker)
1
,Vervolgens dood of behandeling
Herstel à lichaam elimineert ziekteverwekker + immuunsysteem bouwt verdediging op tegen toekomstige infecties
1.4 Diversiteit van micro-organismen
1.4.1 Microbiologie bestudeert microscopische organismen:
© Bacteriën: Eencellige micro-organismen die ziekten kunnen veroorzaken via toxinen en invasie
o Classificatie obv hun vorm, gramjleuring & metabolische eigensch
o Kunnen snel vermenigvuldigen + aanpassen aan versch omgevingen
© Virussen: Niet-levende deeltjes die gastheercellen infecteren en zich daarin vermenigvuldigen
o Hebben gastheer nodig à vaak celschade of celdood als gevolg
§ Kleine omvang + eenvoudige structuur à omzeilen veel afweermechanismen lichaam à
uitdaging voor behandeling
© Parasieten: Organismen die in of op een gastheer leven en schade veroorzaken
o Protozoën, helminten (wormen), ectoparasieten (bv luizen, mijten)
o Complexe levenscycli en transmissiepatronen
© Schimmels: Eukaryote micro-organismen die infecties kunnen veroorzaken, vooral in
immuungecompromitteerde individuen
o Vooral bij patiënten met verzwak immuunsysteem
1.4.2 Kenmerken van micro-organismen
© Unieke eigenschappen en mechanismen om ziekte te veroorzaken
o Specifieke adhesiefactoren à kunnen vasthechten aan gastheer
o Invasie-eigenschappen à kunnen weefsels binnendringen
o Productie toxines à kunnen gastjeer beschadigen / immuunreacties verstoren
© Resistentie- of gevoeligheidsprofielen à inclusief intrinsieke & verworven resistentiemechanismen tegen
antimicrobiële middelen
1.5 Eukaryoot VS prokaryoot
© Eukaryote cellen
o Kern omsloten door nucleaire enveloppe + versch organellen
o Menselijke + plantaardige cellen + vele soorten micro-organismen (schimmels, parasieten)
o Ondergaan mitose en meiose
© Prokaryote cellen
o Bacteriën
o Eencellige organismen
o Eenvoudigere structuur, klein, geen duidelijke kern , circulair DNA in cytoplasma
o Delen door binaire deling à geeft 2 identieke dochtercellen
2
,1.6 Grootte ziekteverwekkers
© Virussen:
o Kleinste van alle ziekteverwekkers
§ 20 - 300 nanometer in diameter
§ Niet zichtbaar met gewone lichtmicroscoop à elektronenmicroscoop nodig
o Missen kenmeren die kernmerkend zijn voor cellen
§ Autonome stofwisselingsprocessen: energieproductie, groei, voortplanting
• Virussen zijn afhankelijk van gastheercellen voor replicatie & energieproductie
© Bacteriën
o Groter dan virussen + kunnen variëren in grootte
o 0,5 - 5 micrometer
© Fungi
o Gisten
§ Meestal eencellig
§ Variëren in grootte: 3 – 40 micrometer
o Schimmels
§ Meercellige structuren = hyfen
§ Enkele micrometers tot milimeters lang
1.7 Toename van antimicrobiële resistentie
Antimicrobiële resistentie (AMR) = vermogen van micro-organismen om effecten te weerstaan van geneesmiddelen die
ooit effectief tegen hen waren
3
, 1.8 Stappen antimicrobiële resistentie
1. Genetische diversificatie door mutaties
© Willekeurige mutaties tijdens replicatie à mutatie zorgt voor resistentie tegen bepaald antibioticum
© Pre-resistente bacteriën in kleine aantallen binnen grote bacteriële populatie
2. Overleving van resistente bacteriën onder antibioticadruk
© Antibioticum à vatbare bacteriën gedood + resistente bacteriën overleven de selectieve druk
© Resistente bacteriën overleven à vermenigvuldigen
© Gebruik van antibiotica selecteert onbedoeld resistente stammen
3. Selectie en verspreiding van resistente bacteriën
© Resistente bacteriën verspreiden hun resistentiemechanismen naar andere bacteriën
© Andere bacteriën verwerven dus resistentie, ookal zijn ze in eerste instantie niet blootgesteld aan
antibioticum
Dysbiose = onevenwichtigheden in ecosysteem van microbioom
1. Microbioom en zijn belangrijke locaties
a. Mond
© Overgroei schadelijke bacteriën voorkomen
b. Huid
© Barrière tegen pathogene micro-organismen
© Betrokken bij opvoeding immuunsysteem
c. Spijsverteringskanaal
© Dichtsbevolkte & meest diverse microbioom
© Rol bij spijsvertering, opname voedingsstoffen &
immuunmodulatie
d. Urogenitale organen
© Is vooral bij vrouwen cruciaal voor behoud van gezondheid
van urogenitaliën
© Lactibacillen = dominante beschermende bacteriën in
vaginale microbioom
2. Endogene ziekteverwekkers
Micro-organismen die normaal onschadelijk zijn op hun typische locatie, maar onder specifieke omstandigheden
pathogeen
Bv Escherichia coli: gewone inwoner van darm, maar in urineweg zorgt het voor urineweginfecties (UTI’s)
1.9 Bacterial biofilms
Bacteriële biofilms = complexe, gestructureerde gemeenschappen van bacteriën die zich aan oppervlak hechten & zich
omhullen met zelfgeproduceerde matrix van extracellulaire polymere stoffen (EPS)
1. Vorming en overleving van biofilms
a. Overgang van plankton naar biofilm
© Bacteriën bestaan in 2 primaire vormen
o Plankton: vrij zwevend
o Biofilm: gehecht aan oppervlak
© Als omgevingsomstandigheden hechting bevorderen (bv voedselrijke omgeving, geschikte
oppervlakten) à planktonische bacteriën hechten aan oppervlak à aggregeren & vormen
biofilms
© Biofilm = beschermende omgeving à vergemakkelijkt bacteriële overleving & groei
4
