Medische microbiologie les 1 (9-9-2020) – intro h1 & h14 p445-447
Pathogene micro-organismen bacteria, eukarya
Mens draagt 1-2 kilo bacteriën bij zich.
Geschiedenis van de microbiologie
Antonie van Leuwenhoek (1632-1723) – animalcules – zag en beschreef de eerste micro-organismen
Gouden tijdperk van de microbiologie – eind 19 e begin 20e eeuw
4 belangrijke vragen:
1. Kan (microbieel) leven spontaan ontstaan? louis pasteur
2. Wat veroorzaakt vergisting
3. Waardoor worden ziektes veroorzaakt? germ theory of disease / Robert Koch
4. Hoe kunnen we infecties en ziekten voorkomen?
Louis Pasteur (1822-1895) – bewees dat microbieel leven niet spontaan ontstaat
Germ theory of disease
- Micro-organismen kunnen ziekten veroorzaken (bijvoorbeeld cholera, tuberculose of
miltvuur)
- Een ziekte met dezelfde symptomen in alle patiënten wordt veroorzaakt door een specifiek
micro-organisme = pathogeen
Robert Koch (1843-1910) - etiologie (studie naar de oorzaak van ziekten)
- Veroorzaker van miltvuur identificeren (koch en pasteur)
- Koch ontdekt een staaf-vormige bacterie met endosporen in het bloed van geïnfecteerde
dieren.
- Injectie van deze sporen in muizen veroorzaakte altijd ziekte
- Koch begon met het kweken van bacteriën op een vaste ondergrond om kolonies te
verkrijgen
- Hypothese elke kolonie ontstaat uit een enkele cel
- Testte elke kolonie om te bepalen of die een ziekte veroorzaakte
Postulaten van Koch (criteria om te bepalen of een organisme een ziekte veroorzaakt)
1. Het organisme moet altijd aanwezig zijn in de personen die de ziekte hebben en nooit in
gezonde personen
2. Het organisme moet kunnen worden (rein) gekweekt buiten het lichaam
3. Wanneer het gekweekte organisme in een gezonde gastheer wordt geïntroduceerd moet
deze gastheer de ziekte krijgen
4. Het organisme moet weer uit de experimentele gastheer geïsoleerd kunnen worden en gelijk
zijn aan het originele micro-organisme
Hoe kunnen we ziektes en infecties voorkomen?
- Preventie (Ignaz Semmelweis – kraamvrouwenkoorts) (hygiëne etc.)
- Epidemiologie (bron- en contactonderzoek) (John Snow)
- Vaccinatie (Edward Jenner) (begin van de immunologie) (verzwakte stammen van
pathogenen)
- Antibiotica (Alexander Fleming, ontdekking van schimmel (penicillium chrysogenum) die de
groei van bacteriën verhindert)
16S rRNA
RNA van kleine subunits van het ribosoom
,Bacteria
Op basis van 16S rRNA meer dan 80 phyla. (stammen)
Binnen een phylum vaak een grote fysiologische diversiteit
Slechts 32% van de phyla bevatten soorten die ook gekweekt zijn
90% van de gekweekte bacteriën behoort tot de phyla:
- Actinobacteria (high-GC)
- Firmicutes (low-GC)
- Proteobacteria
- Bacteroidetes
Actinobacteria / firmicutes zijn de enige grampositieve phyla
Bovenstaande zijn ook de meest voorkomende phyla in ons lichaam.
Medische microbiologie les 2 – normale microbiota en pathogenen
h14 p436-443
Symbiose
Organisme 1 Organisme 2 Voorbeeld
Mutualisme Voordeel Voordeel Bacteriën in darm
Commensalisme Voordeel Geen voordeel en Mijten in menselijke
geen nadeel haarzakjes
Amensalisme Geen voordeel en Nadelig Schimmel die een
geen nadeel antibioticum afscheidt
en een nabijgelegen
bacterie remt
Parasitisme voordeel nadelig Tubercolose bacteriën
in longen
Normale microbiota
Micro-organismen die onder normale omstandigheden geen ziekte veroorzaken. (maar zich wel in
het lichaam koloniseren)
Essentieel voor verschillende systemen normaal functioneren / voorkomen kolonisatie door
pathogenen (zoals in maag- darmkanaal)
Residente microbiota draag je hele leven
Transiënte microbiota uren, dagen of maanden
Sommige delen in het lichaam zijn axenisch slechts 1 soort micro-organisme aanwezig
Huid
Droog / lage pH (4-6)
Micro-organismen bv:
- Buitenste laag
- Haarzakjes
- Poriën van klieren
Diepere lagen (dermis en hypodermis) zijn axenisch
Relatief veel gram-positieven
Mond
Speeksel bevat lysozym (doodt sommige bacteriën, en spoelt micro-organismen weg)
Tandplak biofilm van bacteriën
Zuurproductie door bacteriën leidt tot cariës:
- Streptococcus mutans
, - Streptococcus sobrinus
Luchtwegen
Bovenste luchtwegen
- Bacteriën komen in bovenste luchtweg bescherming: mucus en beweging ciliën
- Sommige bacteriën kunnen zich vestigen in bovenste luchtwegen (neus en keelslijmvlies) bv:
staphylococcus, streptococcus, haemophilus, moraxella
Onderste luchtwegen
- Trachea, bronchi zeer weinig micro-organismen
- Alveoli horen geen micro-organismen te bevatten (axenisch)
- Organismen in bovenste luchtwegen (normale microbiota) kunnen in de onderste
luchtwegen pathogeen zijn.
Urinewegen
- Alleen onderste deel urinebuis permanent gekoloniseerd (relatief avirulente bacteriën)
- Nieren en blaas axenisch (onder normale omstandigheden)
- Stromen van urine voorkomt overmatige kolonisatie
Voortplantingssysteem
- Vagina bevat normaal gesproken commensale microflora (voornamelijk lactobacilli)
- Menstruatie cyclus verandering samenstelling
- Cervix onder normale omstandigheden niet gekoloniseerd
Spijsverteringsstelsel
Onder normale omstandigheden populatie relatief constant
Maag
- pH 2, maar toch micro-organismen
- Bv. Helicobacter pylori gastritis en maagzweren
Dunne darm
- Duodenum nog vrij zuur (microflora lijkt op die van maag)
- Richting ileum: pH omhoog, bacteriën omhoog, zuurstof omlaag
Dikke darm
- 16S rRNA analyse: Meerendeel valt onder 4 phyla
- Bacteroidetes en firmicutes domineren
- Veel verschillen tussen individuen
- 3500 – 35000 soorten
- Meeste bacteriën zijn anaeroob
- Maar ook facultief anaeroben vangen laatste beetje zuurstof weg (bv. E.coli)
- Complexe interactie tussen micro-organismen beperkt de groei van pathogenen
- Na antibiotica kan de samenstelling veranderen (Clostridium dificile)
Pathogenen
- Kunnen schade aanrichten
- Strikte pathogenen behoort niet tot de normale flora
- Opportunistische pathogenen normale microbiota die onder sommige omstandigheden
ziektes veroorzaken
Zoönoses ziektes met een dierlijk reservoir (bv. malaria, salmonella, tyfus)
Hoe komen pathogenen het lichaam in?
Huid
- Hoornlaag goede barrière
- Invasie via bv zweetklieren, haarzakjes, wondjes
, - Sommige parasieten kunnen door huid graven
- Sommige schimmels kunnen de hoornlaag afbreken
Slijmvliezen
- Voornaamste ingang voor pathogenen
- Bv. lucht- en urinewegen / spijsverteringsstelsel / voortplantingssysteem
- Relatief dunne laag / warm en vochtig / levende cellen maakt het makkelijker om binnen
te dringen
Placenta
- Rubella virus = rode hond in rijksvaccinatieprogramma
Parenterale route (toediening van geneesmiddelen en voeding anders dan via het maag-darmstelsel)
- Pathogenen komen direct in weefsels onder huid of slijmvliezen terecht
- Bv. splinter, naald, beet, wond
Voor veel micro-organismen bepaalt de portal of entry of ze een ziekte kunnen veroorzaken.
Medische microbiologie les 3 – virulentiefactoren h14 p443 448-450
Microbiële pathogenese
Infectie proces:
- Blootstelling aan pathogenen
- Adhesie aan huid of slijm (mucosa)
- Invasie door het epitheel
- Vermeerdering: groei en productie van virulentie factoren en toxines
Ziekte proces:
- Toxiciteit: toxine effecten zijn lokaal of systemisch
- Invasiviteit: verdere groei op originele en op andere locaties
Effect weefsel en systemische schade
Virulentie = het gemak waarmee een pathogeen een ziekte kan veroorzaken (zegt niets over de ernst
van de ziekte)
Virulentie wordt bepaald door virulentiefactoren:
- Adhesie factoren
- Vorming biofilm
- Extracellulaire enzymen
- Toxines
- Anti-fagocytotische factoren
Adhesie
- Aanhechting aan cellen m.b.v. adhesiefactoren (liganden bij bacteriën en virussen)
Liganden
- Speciale moleculen (bv lipo- of glycoeiwitten) aan oppervlak
- Ook wel adhesines (bacteriën) of attachment proteins (virussen)
- Binden aan receptoren aan oppervlak gastheercel, vaak glycoproteïnen
- Ligand receptor-interactie is specifiek als de adhesines de receptoren niet herkennen
vindt er geen infectie plaats
Waar vind je adhesines?
- Glycocalyx (capsule) polysachariden, polypeptides
- Flagellen (voortbeweging), fimbriae (aanhechting)
- Pili (aanhechting en conjugatie)
Voorbeelden adhesines:
- Lipotechoinezuur (LTA) is een onderdeel van gram-positieve celwanden hecht aan
epitheelcellen
Pathogene micro-organismen bacteria, eukarya
Mens draagt 1-2 kilo bacteriën bij zich.
Geschiedenis van de microbiologie
Antonie van Leuwenhoek (1632-1723) – animalcules – zag en beschreef de eerste micro-organismen
Gouden tijdperk van de microbiologie – eind 19 e begin 20e eeuw
4 belangrijke vragen:
1. Kan (microbieel) leven spontaan ontstaan? louis pasteur
2. Wat veroorzaakt vergisting
3. Waardoor worden ziektes veroorzaakt? germ theory of disease / Robert Koch
4. Hoe kunnen we infecties en ziekten voorkomen?
Louis Pasteur (1822-1895) – bewees dat microbieel leven niet spontaan ontstaat
Germ theory of disease
- Micro-organismen kunnen ziekten veroorzaken (bijvoorbeeld cholera, tuberculose of
miltvuur)
- Een ziekte met dezelfde symptomen in alle patiënten wordt veroorzaakt door een specifiek
micro-organisme = pathogeen
Robert Koch (1843-1910) - etiologie (studie naar de oorzaak van ziekten)
- Veroorzaker van miltvuur identificeren (koch en pasteur)
- Koch ontdekt een staaf-vormige bacterie met endosporen in het bloed van geïnfecteerde
dieren.
- Injectie van deze sporen in muizen veroorzaakte altijd ziekte
- Koch begon met het kweken van bacteriën op een vaste ondergrond om kolonies te
verkrijgen
- Hypothese elke kolonie ontstaat uit een enkele cel
- Testte elke kolonie om te bepalen of die een ziekte veroorzaakte
Postulaten van Koch (criteria om te bepalen of een organisme een ziekte veroorzaakt)
1. Het organisme moet altijd aanwezig zijn in de personen die de ziekte hebben en nooit in
gezonde personen
2. Het organisme moet kunnen worden (rein) gekweekt buiten het lichaam
3. Wanneer het gekweekte organisme in een gezonde gastheer wordt geïntroduceerd moet
deze gastheer de ziekte krijgen
4. Het organisme moet weer uit de experimentele gastheer geïsoleerd kunnen worden en gelijk
zijn aan het originele micro-organisme
Hoe kunnen we ziektes en infecties voorkomen?
- Preventie (Ignaz Semmelweis – kraamvrouwenkoorts) (hygiëne etc.)
- Epidemiologie (bron- en contactonderzoek) (John Snow)
- Vaccinatie (Edward Jenner) (begin van de immunologie) (verzwakte stammen van
pathogenen)
- Antibiotica (Alexander Fleming, ontdekking van schimmel (penicillium chrysogenum) die de
groei van bacteriën verhindert)
16S rRNA
RNA van kleine subunits van het ribosoom
,Bacteria
Op basis van 16S rRNA meer dan 80 phyla. (stammen)
Binnen een phylum vaak een grote fysiologische diversiteit
Slechts 32% van de phyla bevatten soorten die ook gekweekt zijn
90% van de gekweekte bacteriën behoort tot de phyla:
- Actinobacteria (high-GC)
- Firmicutes (low-GC)
- Proteobacteria
- Bacteroidetes
Actinobacteria / firmicutes zijn de enige grampositieve phyla
Bovenstaande zijn ook de meest voorkomende phyla in ons lichaam.
Medische microbiologie les 2 – normale microbiota en pathogenen
h14 p436-443
Symbiose
Organisme 1 Organisme 2 Voorbeeld
Mutualisme Voordeel Voordeel Bacteriën in darm
Commensalisme Voordeel Geen voordeel en Mijten in menselijke
geen nadeel haarzakjes
Amensalisme Geen voordeel en Nadelig Schimmel die een
geen nadeel antibioticum afscheidt
en een nabijgelegen
bacterie remt
Parasitisme voordeel nadelig Tubercolose bacteriën
in longen
Normale microbiota
Micro-organismen die onder normale omstandigheden geen ziekte veroorzaken. (maar zich wel in
het lichaam koloniseren)
Essentieel voor verschillende systemen normaal functioneren / voorkomen kolonisatie door
pathogenen (zoals in maag- darmkanaal)
Residente microbiota draag je hele leven
Transiënte microbiota uren, dagen of maanden
Sommige delen in het lichaam zijn axenisch slechts 1 soort micro-organisme aanwezig
Huid
Droog / lage pH (4-6)
Micro-organismen bv:
- Buitenste laag
- Haarzakjes
- Poriën van klieren
Diepere lagen (dermis en hypodermis) zijn axenisch
Relatief veel gram-positieven
Mond
Speeksel bevat lysozym (doodt sommige bacteriën, en spoelt micro-organismen weg)
Tandplak biofilm van bacteriën
Zuurproductie door bacteriën leidt tot cariës:
- Streptococcus mutans
, - Streptococcus sobrinus
Luchtwegen
Bovenste luchtwegen
- Bacteriën komen in bovenste luchtweg bescherming: mucus en beweging ciliën
- Sommige bacteriën kunnen zich vestigen in bovenste luchtwegen (neus en keelslijmvlies) bv:
staphylococcus, streptococcus, haemophilus, moraxella
Onderste luchtwegen
- Trachea, bronchi zeer weinig micro-organismen
- Alveoli horen geen micro-organismen te bevatten (axenisch)
- Organismen in bovenste luchtwegen (normale microbiota) kunnen in de onderste
luchtwegen pathogeen zijn.
Urinewegen
- Alleen onderste deel urinebuis permanent gekoloniseerd (relatief avirulente bacteriën)
- Nieren en blaas axenisch (onder normale omstandigheden)
- Stromen van urine voorkomt overmatige kolonisatie
Voortplantingssysteem
- Vagina bevat normaal gesproken commensale microflora (voornamelijk lactobacilli)
- Menstruatie cyclus verandering samenstelling
- Cervix onder normale omstandigheden niet gekoloniseerd
Spijsverteringsstelsel
Onder normale omstandigheden populatie relatief constant
Maag
- pH 2, maar toch micro-organismen
- Bv. Helicobacter pylori gastritis en maagzweren
Dunne darm
- Duodenum nog vrij zuur (microflora lijkt op die van maag)
- Richting ileum: pH omhoog, bacteriën omhoog, zuurstof omlaag
Dikke darm
- 16S rRNA analyse: Meerendeel valt onder 4 phyla
- Bacteroidetes en firmicutes domineren
- Veel verschillen tussen individuen
- 3500 – 35000 soorten
- Meeste bacteriën zijn anaeroob
- Maar ook facultief anaeroben vangen laatste beetje zuurstof weg (bv. E.coli)
- Complexe interactie tussen micro-organismen beperkt de groei van pathogenen
- Na antibiotica kan de samenstelling veranderen (Clostridium dificile)
Pathogenen
- Kunnen schade aanrichten
- Strikte pathogenen behoort niet tot de normale flora
- Opportunistische pathogenen normale microbiota die onder sommige omstandigheden
ziektes veroorzaken
Zoönoses ziektes met een dierlijk reservoir (bv. malaria, salmonella, tyfus)
Hoe komen pathogenen het lichaam in?
Huid
- Hoornlaag goede barrière
- Invasie via bv zweetklieren, haarzakjes, wondjes
, - Sommige parasieten kunnen door huid graven
- Sommige schimmels kunnen de hoornlaag afbreken
Slijmvliezen
- Voornaamste ingang voor pathogenen
- Bv. lucht- en urinewegen / spijsverteringsstelsel / voortplantingssysteem
- Relatief dunne laag / warm en vochtig / levende cellen maakt het makkelijker om binnen
te dringen
Placenta
- Rubella virus = rode hond in rijksvaccinatieprogramma
Parenterale route (toediening van geneesmiddelen en voeding anders dan via het maag-darmstelsel)
- Pathogenen komen direct in weefsels onder huid of slijmvliezen terecht
- Bv. splinter, naald, beet, wond
Voor veel micro-organismen bepaalt de portal of entry of ze een ziekte kunnen veroorzaken.
Medische microbiologie les 3 – virulentiefactoren h14 p443 448-450
Microbiële pathogenese
Infectie proces:
- Blootstelling aan pathogenen
- Adhesie aan huid of slijm (mucosa)
- Invasie door het epitheel
- Vermeerdering: groei en productie van virulentie factoren en toxines
Ziekte proces:
- Toxiciteit: toxine effecten zijn lokaal of systemisch
- Invasiviteit: verdere groei op originele en op andere locaties
Effect weefsel en systemische schade
Virulentie = het gemak waarmee een pathogeen een ziekte kan veroorzaken (zegt niets over de ernst
van de ziekte)
Virulentie wordt bepaald door virulentiefactoren:
- Adhesie factoren
- Vorming biofilm
- Extracellulaire enzymen
- Toxines
- Anti-fagocytotische factoren
Adhesie
- Aanhechting aan cellen m.b.v. adhesiefactoren (liganden bij bacteriën en virussen)
Liganden
- Speciale moleculen (bv lipo- of glycoeiwitten) aan oppervlak
- Ook wel adhesines (bacteriën) of attachment proteins (virussen)
- Binden aan receptoren aan oppervlak gastheercel, vaak glycoproteïnen
- Ligand receptor-interactie is specifiek als de adhesines de receptoren niet herkennen
vindt er geen infectie plaats
Waar vind je adhesines?
- Glycocalyx (capsule) polysachariden, polypeptides
- Flagellen (voortbeweging), fimbriae (aanhechting)
- Pili (aanhechting en conjugatie)
Voorbeelden adhesines:
- Lipotechoinezuur (LTA) is een onderdeel van gram-positieve celwanden hecht aan
epitheelcellen
