Bacteriologie – Emmanuel
1. INTRODUCTION TO CLINICAL MICROBIOLOGY
ROLE OF MICROBIOLOGY AND BACTERIOLOGY IN HUMAN HEALTH
Medische microbiologie bestudeert microscopische organismen, waaronder bacteriën, virussen,
parasieten en schimmels, die ziekten kunnen veroorzaken.
- Bacteriën: eencellige micro-organismen die schade aanrichten door toxinen of invasie
- Virussen: leven niet zelf, infecteren gastheercellen en vermenigvuldigen zich daarin
- Parasieten: leven in of op gastheer en kunnen aanzienlijke schade veroorzaken
- Schimmels: eukaryote micro-organismen, leiden vooral bij immuungecompromitteerde
personen tot infecties
- Elk pathogeen heeft specifiek gevoeligheids- of resistentieprofiel en kan intrinsieke of
verworven resistentiemechanismen ontwikkelen tegen antimicrobiële middelen
Humane vs bacteriële cellen
- Eukaryote (menselijke) cellen:
o DNA opgeslagen in celkern
o Organellen: mitochondria, ER …
o Groter en complexer
o Membraanstructuur: gespecialiseerde functies
- Prokaryote (bacteriële) cellen:
o Geen celkern -> DNA vrij in cytoplasma
o Missen organellen
o Kleiner en eenvoudiger van structuur
o Kunnen snel delen en aanpassen aan verschillende omgevingen
Menselijk microbioom: complexe gemeenschap van micro-organismen die verschillende
lichaamsdelen bewonen -> dit ecosysteem ondersteunt gezondheid, verstoringen (dysbiose) kunnen
ontstekingen en ziekten veroorzaken
- Mond: voorkomt overgroei schadelijke bacteriën, dysbiose leidt tot cariës, parodontitis en
mogelijke systemische ziekten
- Huid: werkt als barrière en traint immuunsysteem, dysbiose kan acne, exzeem en infecties
veroorzaken
- Darmen: sleutelrol bij spijsvertering en immuunregulatie, dysbiose gelinkt aan IBD, PDS,
obesitas en zelfs psychische aandoeningen
- Urogenitale tractus: essentieel voor gezondheid (vooral bij vrouwen), lactobacillen
beschermen tegen infecties, dysbiose verhoogt risico op SOA’s en andere aandoeningen
Bacteriën onderscheiden obv vermogen om ziekten te veroorzaken:
- Obligate pathogenen: leiden bijna altijd tot ziekte wanneer ze lichaam binnendringen
o gespecialiseerd in infecteren van gastheer
o veroorzaken doorgaans duidelijk ziektebeeld, ook bij personen met gezond
immuunsysteem
o vb. bacterie Mycobacterium tuberculosis -> veroorzaakt tuberculose
1
, - opportunistische pathogenen:
o veroorzaken doorgaans geen ziekte bij gezonde mensen, maar wel schadelijk als
iemands weerstand vermindert of als de bacterie op verkeerde plek in lichaam
terechtkomt
o vb. Pseudomonas aeruginosa:
▪ leeft onder normale omstandigheden in water en bodem
▪ kan ernstige infecties veroorzaken bij mensen met verzwakte afweer of in
wonden
- niet-pathogene bacteriën: over het algemeen onschadelijk of zelfs gunstige rol (zoals plaats in
normale darmflora of bijdrage aan afbraak afvalstoffen)
o aanwezigheid vaak positief
o bij drastische verstoring van ecosysteem kan zelfs een niet-pathogene bacterie onder
bepaalde omstandigheden een risico vormen
o doorgaans onschuldig en spelen cruciale rol in gezondheid en evenwicht in milieu
bacteriële structuur en immuniteit
- celwand:
o opgebouwd uit peptidoglycaan
o biedt structuur en wordt herkend door humane receptoren -> immuunrespons
o gram-negatieve bacteriën: lipopolysacchariden (LPS) in buitenmembraan: werken als
endotoxinen en veroorzaken sterke inflammatoire reactie
o gram-positieve bacteriën: (lipo)teichnoïnezuren in celwand: stimuleren
immuunrespons
- flagellen:
o voortbeweging
o herkend door immuunsysteem -> wekken immuunreactie op
- pili en fimbriae: helpen bij hechting aan gastheercellen -> gedetecteerd door immuunsysteem
- exotoxinen:
o eiwitten die direct schade toebrengen aan gastheercellen -> sterke immuunrespons
o geproduceerd door sommige bacteriën
- kapsel:
o polysacchariden
o beschermt tegen fagocytose -> moeilijker te elimineren
interactie gastheer-pathogeen
- fagocytose: proces waarbij gespecialiseerde afweercellen (macrofagen en neutrofielen)
ziekteverwekkers of andere deeltjes opsporen, opnemen en afbreken
o bacteriële infecties: afweercellen herkennen bpd moleculaire patronen op oppervlak
bacterie
o bacterie gebonden aan receptor afweercel -> membraan afweercel vormt uitstulping
die bacterie omsluit -> fagosoom
o fagosoom fuseert met lysosoom (hoge concentratie lytische enzymen) -> afbraak
bacterie in kleinere delen die kunnen worden gerecycled of geëlimineerd
o onzekerheid over precieze interacties tussen verschillende receptoren,
signaalmoleculen en eiwitten die betrokken zijn
- afweercel in contact met bacterie -> veranderingen in RNA-profiel (expressie van genen) bij
zowel gastheercel als bacterie zelf
2
, o RNA gebruikt als tussenstap in productie eiwitten -> veranderingen in RNA-
concentraties zijn vroegtijdige aanwijzing voor
▪ strategieën die cel inzet tijdens afweer
▪ mechanismen van bacterie om te overleven in gastheer
o RNA-sequencing -> gedetailleerd in kaart brengen welke genen op welk moment
worden aan- of uitgezet
▪ Macrofagen activeren extra genen die coderen voor antimicrobiële eiwitten
en signaalmoleculen
▪ Bacterie activeert genen die helpen zich te verbergen of te beschermen
tegen agressieve omgeving in fagosoom
Overlevingsstrategieën van bacteriën:
- Intracellulair leven: bacteriën verbergen zich voor fagocyten door binnen fagocyten te leven
- Antigenische variatie: verandering in antigenen om immuunherkenning te ontwijken
- Immunomodulatie: productie moleculen die immuunrespons onderdrukken of moduleren
Productie van toxines:
- Endotoxines: vrijgegeven door gramnegatieve bacteriën (vb. lipopolysacchariden, LPS) ->
kunnen ernstige ontstekingsreacties veroorzaken
- Exotoxines: geproduceerd door bacteriën -> veroorzaken diverse effecten (celdood,
weefselbeschadiging, verstoring celmetabolisme, symptomen zoals diarree braken en
verlamming)
ROLE OF CLINICAL MICROBIOLOGY LABS IN THE HEALTH SYSTEM
De brede rol van klinische microbiologie:
- Essentiële rol bij diagnosticeren en behandelen van infectieziekten
o meer dan alleen laboratoriumondersteuning voor de klinische praktijk
o Belangrijk onderdeel: etiologie van infecties in kaart brengen = achterhalen welke
bacteriesoorten verantwoordelijk zijn voor welke ziektebeelden
▪ kennis nodig voor behandelkeuzes obv meest waarschijnlijke pathogeen
▪ helpt om te begrijpen hoe infecties zich ontwikkelen en verspreiden binnen
en buiten zorginstellingen (vb. bij MDR bacteriën)
- Achterhalen en monitoren van antibioticaresistentie
o Bij elk isolaat onderzoeken voor welke antibiotica de bacterie gevoelig / resistent is ->
actueel overzicht van mate waarin bpd resistentiemechanismen voorkomen
o Zorgprofessionals in staat om per pt meest effectieve therapie te kiezen, maar ook
bredere kijk op epidemiologie van resistentie in regio of land
- Tijdig signaleren van afwijkende incidentiepatronen en herkennen grootschalige uitbraken of
beginnende trends in verspreiding pathogenen
o Continue monitoring labogegevens en vergelijken isolaten -> ongebruikelijke
toename specifieke bacterie of resistentie vroeg opmerken
o Microbiële dynamiek vaak complex en multifactorieel -> blijft uitdaging om alle
factoren volledig te die rol spelen bij ontstaan nieuwe trends of uitbraken te kennen
o Geïntegreerde aanpak klinische microbiologie -> snel handelen, gericht onderzoek
opzetten en uiteindelijk effectiever inspelen op veranderende infectiepatronen
3
, Diagnostiek en behandeling
- Klinische diagnose van infecties verloopt in verschillende fasen:
o Grondig klinisch onderzoek:
▪ Anamnese: vragen naar symptomen zoals koorts, hoesten, pijn of huiduitslag
▪ Fysiek onderzoeken van pt om aanwijzingen voor mogelijke infectie te vinden
▪ Inzetten van empirische behandeling obv eerste indrukken:
• Voorschrijven antibioticum dat is afgestemd op meest waarschijnlijke
veroorzaker (obv ervaring, lokale epidemiologie en richtlijnen)
• Zekere mate van onzekerheid omdat exacte ziekteverwekker nog niet
is vastgesteld
o Reeks diagnostische testen om precieze oorzaak van infectie te identificeren
▪ Bloedonderzoek
▪ Urinekweek
▪ Sputumanalyse
▪ Radiografische beeldvorming
▪ PCR-tests
o Duidelijk beeld van welk micro-organisme de infectie veroorzaakt -> overstappen op
gerichte of specifiekere therapie
▪ Kiezen van antibioticum dat beter past bij geïdentificeerde pathogeen
▪ Verhoogt effectiviteit en vermindert kans op resistentieontwikkeling
- Antibiotic stewardship: voorschriften antibiotica zorgvuldig afgewogen en continu
geëvalueerd -> voorkomen dat ze onnodig of in te brede vorm worden ingezet (want kan het
ontstaan van resistentie aanjagen)
- Diagnostische stewardship: juiste diagnostische tests selecteren en inzetten, zodat onnodig
gebruik van antibiotica wordt vermeden en behandeling beter kan worden toegepast op
werkelijke oorzaak
- Aanpak steeds beter verfijnd, maar blijven onduidelijkheden bestaan: vb. atypische
symptomen of ptn met gecompromitteerd immuunsysteem, waardoor het diagnostische pad
niet altijd eenduidig is
- Voortdurende verbeteringen in labo technieken en richtlijnen -> steeds sneller en
nauwkeuriger inspelen om complexe samenspel tussen pt, pathogeen en behandeling
4
1. INTRODUCTION TO CLINICAL MICROBIOLOGY
ROLE OF MICROBIOLOGY AND BACTERIOLOGY IN HUMAN HEALTH
Medische microbiologie bestudeert microscopische organismen, waaronder bacteriën, virussen,
parasieten en schimmels, die ziekten kunnen veroorzaken.
- Bacteriën: eencellige micro-organismen die schade aanrichten door toxinen of invasie
- Virussen: leven niet zelf, infecteren gastheercellen en vermenigvuldigen zich daarin
- Parasieten: leven in of op gastheer en kunnen aanzienlijke schade veroorzaken
- Schimmels: eukaryote micro-organismen, leiden vooral bij immuungecompromitteerde
personen tot infecties
- Elk pathogeen heeft specifiek gevoeligheids- of resistentieprofiel en kan intrinsieke of
verworven resistentiemechanismen ontwikkelen tegen antimicrobiële middelen
Humane vs bacteriële cellen
- Eukaryote (menselijke) cellen:
o DNA opgeslagen in celkern
o Organellen: mitochondria, ER …
o Groter en complexer
o Membraanstructuur: gespecialiseerde functies
- Prokaryote (bacteriële) cellen:
o Geen celkern -> DNA vrij in cytoplasma
o Missen organellen
o Kleiner en eenvoudiger van structuur
o Kunnen snel delen en aanpassen aan verschillende omgevingen
Menselijk microbioom: complexe gemeenschap van micro-organismen die verschillende
lichaamsdelen bewonen -> dit ecosysteem ondersteunt gezondheid, verstoringen (dysbiose) kunnen
ontstekingen en ziekten veroorzaken
- Mond: voorkomt overgroei schadelijke bacteriën, dysbiose leidt tot cariës, parodontitis en
mogelijke systemische ziekten
- Huid: werkt als barrière en traint immuunsysteem, dysbiose kan acne, exzeem en infecties
veroorzaken
- Darmen: sleutelrol bij spijsvertering en immuunregulatie, dysbiose gelinkt aan IBD, PDS,
obesitas en zelfs psychische aandoeningen
- Urogenitale tractus: essentieel voor gezondheid (vooral bij vrouwen), lactobacillen
beschermen tegen infecties, dysbiose verhoogt risico op SOA’s en andere aandoeningen
Bacteriën onderscheiden obv vermogen om ziekten te veroorzaken:
- Obligate pathogenen: leiden bijna altijd tot ziekte wanneer ze lichaam binnendringen
o gespecialiseerd in infecteren van gastheer
o veroorzaken doorgaans duidelijk ziektebeeld, ook bij personen met gezond
immuunsysteem
o vb. bacterie Mycobacterium tuberculosis -> veroorzaakt tuberculose
1
, - opportunistische pathogenen:
o veroorzaken doorgaans geen ziekte bij gezonde mensen, maar wel schadelijk als
iemands weerstand vermindert of als de bacterie op verkeerde plek in lichaam
terechtkomt
o vb. Pseudomonas aeruginosa:
▪ leeft onder normale omstandigheden in water en bodem
▪ kan ernstige infecties veroorzaken bij mensen met verzwakte afweer of in
wonden
- niet-pathogene bacteriën: over het algemeen onschadelijk of zelfs gunstige rol (zoals plaats in
normale darmflora of bijdrage aan afbraak afvalstoffen)
o aanwezigheid vaak positief
o bij drastische verstoring van ecosysteem kan zelfs een niet-pathogene bacterie onder
bepaalde omstandigheden een risico vormen
o doorgaans onschuldig en spelen cruciale rol in gezondheid en evenwicht in milieu
bacteriële structuur en immuniteit
- celwand:
o opgebouwd uit peptidoglycaan
o biedt structuur en wordt herkend door humane receptoren -> immuunrespons
o gram-negatieve bacteriën: lipopolysacchariden (LPS) in buitenmembraan: werken als
endotoxinen en veroorzaken sterke inflammatoire reactie
o gram-positieve bacteriën: (lipo)teichnoïnezuren in celwand: stimuleren
immuunrespons
- flagellen:
o voortbeweging
o herkend door immuunsysteem -> wekken immuunreactie op
- pili en fimbriae: helpen bij hechting aan gastheercellen -> gedetecteerd door immuunsysteem
- exotoxinen:
o eiwitten die direct schade toebrengen aan gastheercellen -> sterke immuunrespons
o geproduceerd door sommige bacteriën
- kapsel:
o polysacchariden
o beschermt tegen fagocytose -> moeilijker te elimineren
interactie gastheer-pathogeen
- fagocytose: proces waarbij gespecialiseerde afweercellen (macrofagen en neutrofielen)
ziekteverwekkers of andere deeltjes opsporen, opnemen en afbreken
o bacteriële infecties: afweercellen herkennen bpd moleculaire patronen op oppervlak
bacterie
o bacterie gebonden aan receptor afweercel -> membraan afweercel vormt uitstulping
die bacterie omsluit -> fagosoom
o fagosoom fuseert met lysosoom (hoge concentratie lytische enzymen) -> afbraak
bacterie in kleinere delen die kunnen worden gerecycled of geëlimineerd
o onzekerheid over precieze interacties tussen verschillende receptoren,
signaalmoleculen en eiwitten die betrokken zijn
- afweercel in contact met bacterie -> veranderingen in RNA-profiel (expressie van genen) bij
zowel gastheercel als bacterie zelf
2
, o RNA gebruikt als tussenstap in productie eiwitten -> veranderingen in RNA-
concentraties zijn vroegtijdige aanwijzing voor
▪ strategieën die cel inzet tijdens afweer
▪ mechanismen van bacterie om te overleven in gastheer
o RNA-sequencing -> gedetailleerd in kaart brengen welke genen op welk moment
worden aan- of uitgezet
▪ Macrofagen activeren extra genen die coderen voor antimicrobiële eiwitten
en signaalmoleculen
▪ Bacterie activeert genen die helpen zich te verbergen of te beschermen
tegen agressieve omgeving in fagosoom
Overlevingsstrategieën van bacteriën:
- Intracellulair leven: bacteriën verbergen zich voor fagocyten door binnen fagocyten te leven
- Antigenische variatie: verandering in antigenen om immuunherkenning te ontwijken
- Immunomodulatie: productie moleculen die immuunrespons onderdrukken of moduleren
Productie van toxines:
- Endotoxines: vrijgegeven door gramnegatieve bacteriën (vb. lipopolysacchariden, LPS) ->
kunnen ernstige ontstekingsreacties veroorzaken
- Exotoxines: geproduceerd door bacteriën -> veroorzaken diverse effecten (celdood,
weefselbeschadiging, verstoring celmetabolisme, symptomen zoals diarree braken en
verlamming)
ROLE OF CLINICAL MICROBIOLOGY LABS IN THE HEALTH SYSTEM
De brede rol van klinische microbiologie:
- Essentiële rol bij diagnosticeren en behandelen van infectieziekten
o meer dan alleen laboratoriumondersteuning voor de klinische praktijk
o Belangrijk onderdeel: etiologie van infecties in kaart brengen = achterhalen welke
bacteriesoorten verantwoordelijk zijn voor welke ziektebeelden
▪ kennis nodig voor behandelkeuzes obv meest waarschijnlijke pathogeen
▪ helpt om te begrijpen hoe infecties zich ontwikkelen en verspreiden binnen
en buiten zorginstellingen (vb. bij MDR bacteriën)
- Achterhalen en monitoren van antibioticaresistentie
o Bij elk isolaat onderzoeken voor welke antibiotica de bacterie gevoelig / resistent is ->
actueel overzicht van mate waarin bpd resistentiemechanismen voorkomen
o Zorgprofessionals in staat om per pt meest effectieve therapie te kiezen, maar ook
bredere kijk op epidemiologie van resistentie in regio of land
- Tijdig signaleren van afwijkende incidentiepatronen en herkennen grootschalige uitbraken of
beginnende trends in verspreiding pathogenen
o Continue monitoring labogegevens en vergelijken isolaten -> ongebruikelijke
toename specifieke bacterie of resistentie vroeg opmerken
o Microbiële dynamiek vaak complex en multifactorieel -> blijft uitdaging om alle
factoren volledig te die rol spelen bij ontstaan nieuwe trends of uitbraken te kennen
o Geïntegreerde aanpak klinische microbiologie -> snel handelen, gericht onderzoek
opzetten en uiteindelijk effectiever inspelen op veranderende infectiepatronen
3
, Diagnostiek en behandeling
- Klinische diagnose van infecties verloopt in verschillende fasen:
o Grondig klinisch onderzoek:
▪ Anamnese: vragen naar symptomen zoals koorts, hoesten, pijn of huiduitslag
▪ Fysiek onderzoeken van pt om aanwijzingen voor mogelijke infectie te vinden
▪ Inzetten van empirische behandeling obv eerste indrukken:
• Voorschrijven antibioticum dat is afgestemd op meest waarschijnlijke
veroorzaker (obv ervaring, lokale epidemiologie en richtlijnen)
• Zekere mate van onzekerheid omdat exacte ziekteverwekker nog niet
is vastgesteld
o Reeks diagnostische testen om precieze oorzaak van infectie te identificeren
▪ Bloedonderzoek
▪ Urinekweek
▪ Sputumanalyse
▪ Radiografische beeldvorming
▪ PCR-tests
o Duidelijk beeld van welk micro-organisme de infectie veroorzaakt -> overstappen op
gerichte of specifiekere therapie
▪ Kiezen van antibioticum dat beter past bij geïdentificeerde pathogeen
▪ Verhoogt effectiviteit en vermindert kans op resistentieontwikkeling
- Antibiotic stewardship: voorschriften antibiotica zorgvuldig afgewogen en continu
geëvalueerd -> voorkomen dat ze onnodig of in te brede vorm worden ingezet (want kan het
ontstaan van resistentie aanjagen)
- Diagnostische stewardship: juiste diagnostische tests selecteren en inzetten, zodat onnodig
gebruik van antibiotica wordt vermeden en behandeling beter kan worden toegepast op
werkelijke oorzaak
- Aanpak steeds beter verfijnd, maar blijven onduidelijkheden bestaan: vb. atypische
symptomen of ptn met gecompromitteerd immuunsysteem, waardoor het diagnostische pad
niet altijd eenduidig is
- Voortdurende verbeteringen in labo technieken en richtlijnen -> steeds sneller en
nauwkeuriger inspelen om complexe samenspel tussen pt, pathogeen en behandeling
4
