Samenvatting bacteriologie.pdf

## Bacteriologie en Mycologie: Een Studiegids Deze studiegids biedt een diepgaand overzicht van bacteriën en fungi, hun morfologie, genetica, pathogenese en afweermechanismen, essentieel voor succesvolle examenvoorbereiding. ### Bacteriën: Algemene Kenmerken Bacteriën zijn eencellige micro-organismen die tot de prokaryoten behoren. Ze verschillen fundamenteel van eukaryoten door het ontbreken van een celkern en gespecialiseerde organellen. #### Morfologie en Structuur * **Vorm:** Bacteriën komen voor in diverse vormen, waaronder: * **Coccoïd:** Bolvormig, zoals *Streptococcus equi* en *Staphylococcus aureus* (in druiventrossen). * **Bacil:** Staafvormig, zoals *Clostridium perfringens* (kan sporen vormen) en *Bacillus anthracis*. * **Fusiform:** Staafvormig met puntige uiteinden. * **Afwijkende vormen:** Spirocheten (spiraalvormig, bv. *Borrelia* spp.), die Lyme kunnen veroorzaken, en *Leptospira* (smal, lang, met weerhaken). * **Grootte:** Meestal kleiner dan 10 micrometer ($\mu$m), vaak rond de 2 $\mu$m. * **Celwand:** * **Gram-positief:** Dikke laag peptidoglycaan, kleurt paars na Gram-kleuring. Bevat ook teichoïnezuren en lipoteichoïnezuren die een rol spelen in adhesie, oppervlakte-antigenen en het opwekken van ontstekingsreacties. * **Gram-negatief:** Dunner peptidoglycaan, met een buitenmembraan die lipopolysachariden (LPS) bevat. Kleurt roze na Gram-kleuring. LPS (met name Lipid A) fungeert als endotoxine. * **Gram-variabel:** Sommige bacteriën, zoals *Actinomyceten* (bv. *Mycobacterium*), hebben een specifieke celwandsamenstelling (lipiderijk, mycomembraan) die de Gram-kleuring kan beïnvloeden. *Mycoplasma* en *Ureaplasma* hebben geen celwand. * **Kapsel:** Een laag van polysachariden of eiwitten buiten de celwand, die vasthechting, resistentie en bescherming tegen fagocytose biedt. * **Flagellen:** Beweeglijkheid. * **Fimbriae/Pili:** Betrokken bij adhesie aan gastheercellen en DNA-overdracht (conjugatieve pili). * **Mesosoom:** Invaginaties van het plasmamembraan, betrokken bij replicatie. * **Plasmid:** Circulaire DNA-moleculen die vaak virulentie- en resistentiegenen bevatten en overdraagbaar zijn. * **Genetisch materiaal:** Bevat een enkel circulair chromosoom (nucleoïd) en mogelijk plasmiden, faag-DNA, insertiesequenties en transposons. * **Ribosomen:** 70S-ribosomen (essentieel voor de selectieve werking van sommige antibiotica). * **Plasmamembraan:** Bestaat uit een dubbele laag fosfolipiden, glycolipiden en eiwitten. Bevat geen sterolen, behalve bij *Mycoplasma* en *Ureaplasma*. #### Pathogene versus Normale Microbiota * De meeste bacteriën zijn vrijlevend en niet-pathogeen. Ze spelen een rol in het onderdrukken van pathogenen en de vertering van voedingsstoffen. * **Pathogene bacteriën:** Minderheid die ziekte kan veroorzaken. * **Facultatief pathogeen:** Slechts pathogeen onder specifieke omstandigheden (bv. *E. coli*, *Mannheimia haemolytica*). * **Obligaat pathogeen:** Altijd pathogeen (bv. *Mycobacterium tuberculosis*). * **Pathogeen voor:** Dier, mens (zoönosen), mens naar dier (antroponosen). ### Bacteriële Genetica en Variatie Bacteriële genetica omvat de structuur en expressie van genen, regulatiemechanismen, replicatie en DNA-overdracht. #### Genexpressie en Regulatie * **Prokaryote genexpressie:** Gekenmerkt door gelijktijdige transcriptie en translatie in het cytoplasma, met regulatie voornamelijk op transcriptioneel niveau. Polycistronische operons zijn gebruikelijk. * **Eukaryote genexpressie:** Transcriptie in de celkern, translatie in het cytoplasma, met complexe regulatie op meerdere niveaus. * **Regulatie van genexpressie:** Afhankelijk van omgevingsfactoren zoals atmosfeer, pH, nutriëntenbeschikbaarheid, temperatuur en celcontacten. #### Replicatie en DNA-overdracht * **Plasmiden:** Cirkelvormig dsDNA met eigen ORI, repliceert onafhankelijk van het chromosoom, draagt vaak virulentie- en resistentiegenen, en is overdraagbaar. * **Andere DNA-types:** Profagen (geïntegreerd faag-DNA), insertiesequenties (jumping DNA) en transposons (mobiele genetische elementen die genen kunnen verplaatsen). * **Fenotypische variatie:** Veranderingen in genexpressie door omgevingsfactoren, zonder wijziging van het genetisch materiaal. * **Genotypische variatie:** Veranderingen in het genetisch materiaal (mutaties, horizontale genoverdracht). #### Mechanismen van Genetische Variatie * **Mutaties:** Veranderingen in DNA-sequenties (substitutie, deletie, insertie). Kan leiden tot voordelige of nadelige gevolgen, en is de basis voor verworven resistentie. * **Transformatie:** Opname van vrij DNA uit de omgeving. * **Transductie:** Overdracht van DNA via bacteriofagen. * **Conjugatie:** Overdracht van DNA via een pilus, vaak met plasmiden. * **Transposonintegratie:** Verplaatsing van transposons binnen het genoom of tussen DNA-moleculen. #### Horizontale Genoverdracht * **Transformatie:** Opname van naakt DNA door een bacterie. Kan natuurlijk of kunstmatig (elektroporatie, chemische methoden) plaatsvinden. * **Transductie:** Overdracht van DNA via bacteriofagen. * **Beperkte transductie:** Specifieke genen worden overgedragen. * **Geralemeende transductie:** Willekeurige stukken bacteriële DNA worden overgedragen. * **Conjugatie:** Overdracht van DNA via een pilus, vaak van een donor- naar een acceptorcel, leidend tot uitwisseling van plasmiden of conjugatieve transposons. ### Antimicrobiële Gevoeligheid en Resistentie * **MIC (Minimale Inhibitorische Concentratie):** Laagste concentratie antimicrobieel middel die groei remt. * **MBC (Minimale Bactericide Concentratie):** Laagste concentratie antimicrobieel middel die 99.9% van de bacteriën doodt. * **Microbiologisch criterium:** MIC hoger dan normaal voor een soort. * **Klinisch criterium:** Infectie reageert niet op therapeutische doses. * **Disc diffusie methode (antibiogram):** Gebruikt om gevoeligheid te bepalen via remzones. * **Natuurlijke (intrinsieke) ongevoeligheid:** Geen target, effluxpompen, inactivatieenzymen. * **Verworven resistentie:** Door mutaties of horizontale genoverdracht. * **Kruisresistentie:** Resistentie tegenover chemisch gelijkende of op hetzelfde doelwit werkende middelen. * **Multipele resistentie:** Resistentie tegen diverse antimicrobiële middelen, vaak door plasmiden of transposons. * **Mechanismen van resistentie:** Structurele veranderingen doelwit, verhoogde synthese doelwit, alternatieve metabole paden, verminderde accumulatie (verminderde opname, verhoogde excretie), productie van inactiverende enzymen (bv. bèta-lactamasen). ### Antibiotica en Chemotherapeutica * **Definitie:** Stoffen die de ontwikkeling van bacteriën beïnvloeden bij een therapeutisch verdraagbare concentratie. * **Selectieve werking:** Werken primair op bacteriële componenten of processen die verschillen van die in de gastheercellen. * **Antimicrobieel spectrum:** Het bereik van bacteriën waarop een antibioticum actief is (nauwspectrum, breedspectrum). * **Bactericide:** Doodt bacteriën. * **Bacteriostatisch:** Remt de groei, waardoor het immuunsysteem de bacteriën kan opruimen. * **Gebruik:** Kan dysbiose veroorzaken door het doden van gunstige bacteriën, wat kan leiden tot overgroei van opportunistische pathogenen (bv. *Clostridioides difficile*) en de selectie van resistente stammen. ### Fungi: Algemene Kenmerken Fungi zijn eukaryoten met een celwand (chitin, glucanen, mannanen) en verschillende structurele elementen. #### Morfologie en Structuur * **Schimmels:** Multicellulair, filamenteus, bestaande uit hyfen die mycelium vormen. Groeien apicaal en centrifugaal. Produceren sporen voor voortplanting en verspreiding. Kunnen septa bevatten. * **Gisten:** Eencellig, rond tot ovaal. Vermeerderen door knopvorming. Kunnen pseudohyfen vormen. #### Groei en Voortplanting * Vereisen vochtigheid, specifieke temperatuur- en pH-omstandigheden. * Nemen nutriënten op door secretie van enzymen. * Kunnen toxines produceren. * **Aseksuele reproductie:** Via mitose, met de vorming van conidia of sporangiosporen. * **Seksuele reproductie:** Via kernfusie en meiose, leidend tot zygosporen, ascosporen, etc. * **Sporulatie:** Vormen overlevings- en verspreidingsstructuren. #### Pathogenese van Fungale Infecties (Mycosen) * **Mycose:** Vermeerdering van de fungus in/op de gastheer. * **Mycotoxicose:** Intoxicatie door schimmelsgebonden toxines. * **Allergische/Immunopathologische aandoeningen:** Reactie van het immuunsysteem op fungale componenten. * **Factoren die infectie bevorderen:** Immunosuppressie, stress, slechte luchtkwaliteit, hoge infectiedruk. ### Afweer tegen Bacteriële Infecties Het lichaam beschikt over aangeboren en verworven (adaptieve) immuniteit om bacteriële infecties te bestrijden. #### Aangeboren Immuniteit * **Receptoren:** Herkenning van 'patronen' op bacteriën (bv. LPS, peptidoglycaan, LTA) via Toll-like Receptors (TLRs). * **Snelheid:** Snel, niet-specifiek. * **Mechanismen:** Fagocytose, antimicrobiële peptiden, ijzerbindende eiwitten, lysozym, complementsysteem. #### Verworven (Adaptieve) Immuniteit * **Specificiteit:** Gericht tegen specifieke antigenen van bacteriën. * **Geheugen:** Opbouw van immunologisch geheugen voor snellere respons bij herinfectie. * **Humorale immuniteit:** Productie van antistoffen door B-cellen, belangrijk tegen extracellulaire bacteriën en toxines. * **Cellulaire immuniteit:** Rol van T-cellen en geactiveerde macrofagen, essentieel tegen intracellulaire bacteriën. #### Complement Systeem * Een cascade van serumeiwitten die geactiveerd wordt door bacteriële componenten. * **Gevolgen:** Opsonisatie (bevordert fagocytose), lyse (vorming van MAC), vrijstelling van ontstekingsmediatoren (anafylatoxines, chemoattractanten). #### Virulentiefactoren die Complement Tegenwerken * Verhinderen van complementactivatie (bv. sialylering van oppervlakte-antigenen). * Verhinderen van lyse (bv. dikke celwanden, kapsels die MAC-vorming belemmeren). * Inhibitie van complement-gemedieerde ontsteking. * Gebruik van membraanvesikels om complementfactoren te "verspillen". * Intracellulaire vermeerdering na opsonisatie. #### Cellulaire Mechanismen * **Fagocyten (macrofagen, neutrofielen):** Mechanismen om fagocytose te voorkomen (kapsels, toxines), fusie van fagosoom en lysosoom te verhinderen of te overleven binnen de cel. * **Natural Killer (NK) cellen:** Dodenn geïnfecteerde lichaamseigen cellen. #### Adaptieve Immuniteit Tegen Specifieke Bacteriegroepen * **Toxigene bacteriën:** Neutraliserende antistoffen tegen exotoxines. * **Obligaat extracellulaire bacteriën:** Antistoffen tegen oppervlakte-antigenen en metabolieten. * **Facultatief intracellulaire bacteriën:** Cellulaire immuniteit is cruciaal, humorale immuniteit speelt ook een rol. ### Vaccins * **Doel:** Stimuleren van adaptieve immuniteit zonder gastheer-schade. * **Soorten:** Levende vaccins (verzwakte stammen) en niet-levende vaccins (geïnactiveerde bacteriën, toxoïden, subunit-vaccins). * **Levende vaccins:** Induceren zowel cellulaire als humorale immuniteit, vaak sneller en via natuurlijke infectieweg. Nadeel kan restvirulentie of interferentie met monitoring zijn. * **Niet-levende vaccins:** Veiliger, richten zich op antilichamen tegen toxines, bacteriën of virulentiefactoren. Vereisen vaak meerdere doses. ### Specifieke Bacteriële Pathogenen en Ziekten * ***E. coli*:** Verschillende pathotypes (ETEC, EPEC, EHEC, UPEC, APEC, ExPEC) met specifieke virulentiefactoren (fimbriae, toxines, T3SS) die verschillende ziektebeelden veroorzaken (diarree, urosepsis, pneumonie). * ***Salmonella*:** Facultatief intracellulair. Gastheerspecifieke/geadapteerde serotypes veroorzaken systemische infecties. Niet-gastheerspecifieke serotypes veroorzaken enteritis en voedselinfecties bij de mens. Overleving in macrofagen en mechanismen voor darmkolonisatie zijn cruciaal. * ***Yersinia* spp.:** Psychrotolerant, facultatief intracellulair. Reservoirs zijn knaagdieren en vogels. Veroorzaken lever- en miltletsels (hepatosplenomegalie) en kunnen verward worden met andere pathogenen op basis van letsels. * ***Pasteurellaceae*:** Gram-negatief, vaak obligaat symbiotisch. Veroorzaken o.a. rhinitis (*Pasteurella multocida*, *Bordetella bronchiseptica*), pneumonie (*Mannheimia haemolytica*) en septikemie (*Bibersteinia trehalosi*). Kapsel speelt een belangrijke rol in virulentie. * ***Staphylococcus* spp.:** Gram-positief, coccen. Normale huidbewoners, maar kunnen opportunistisch pathogeen zijn. Veroorzaken huidinfecties (pyodermie), mastitis, otitis. Belangrijk is de ontwikkeling van resistentie (MRSA, MRSP). * ***Streptococcus* spp.:** Gram-positief, coccen in kettingen. Meestal facultatief pathogeen, maar *S. equi subsp. equi* (droes) en *S. agalactiae* (mastitis) zijn obligaat pathogeen. Veroorzaken etterige infecties. * ***Clostridium* spp.:** Gram-positief, anaeroben, sporevormers. Produceren krachtige exotoxines die verschillende ziekten veroorzaken (tetanus, botulisme, enterotoxemie). *C. perfringens* is ingedeeld naar toxinotypen, elk met specifieke pathologieën. * ***Leptospira* spp.:** Spiraalvormig, beweeglijk, gr-negatief. Zoonose, overgedragen via contact met besmet water en urine van reservoir-gastheerdieren (knagers). Veroorzaakt leptospirose met multiorgaan-aantasting. * ***Chlamydia psittaci*:** Obligaat intracellulair, gr-negatief. Veroorzaakt psittacose/ornithose bij vogels, met ademhalingssymptomen en orgaanbetrokkenheid. ### Veelvoorkomende Examenvragen * **Taxonomie en Nomenclatuur:** Definiëren en klinische relevantie uitleggen. * **Enterobacteriaceae:** Kweekken, morfologie, selectieve media, omgevingsresistentie. * ***E. coli*:** Rol van virulentiefactoren, pathotypes (ETEC, EHEC, etc.), type III secretiesystemen, diarree- en slingerziektepathogenese. * ***Salmonella*:** Serotypering, faagtypering, gastheerspecificiteit, darmkolonisatie, intracellulaire overleving, eibesmetting. * ***Pasteurellaceae*:** Rol van kapsel, atrofische rhinitis co-infectie, pneumonie-contexten, onderscheid *Bibersteinia trehalosi* van *C. perfringens*. * ***Staphylococcus*:** Coagulase/DNase-positieve vs. negatieve stammen, resistentie (MRSA/MRSP), voedselintoxicatie. * ***Streptococcus*:** Droes-pathogenese, complicaties, *S. suis*-pathogenese en DDX bij meningitis. * ***Clostridium* spp.:** Tetanus, botulisme, enterotoxemie door *C. perfringens* (toxinotypen), predisponerende factoren. * ***Leptospira*:** Verschil reservoir/niet-reservoir gastheer, overdracht, uveïtis bij paard. * ***Chlamydia psittaci*:** Kweekvereisten, letsels, zoönotische risico's. --- ### Praktische Overwegingen en Diagnose * **Isolatie vs. Causaal Agens:** Isolatie van een bacterie uit een staal is niet altijd gelijk aan het oorzakelijk agens. Virulentiefactoren en het klinisch beeld zijn cruciaal (bv. *E. coli* in diarree). * **Diagnostische Media:** Gebruik van selectieve en indicatieve media is essentieel voor isolatie en identificatie. * **Staalname:** Juiste staalname is cruciaal voor het verkrijgen van het oorzakelijke agens (bv. rand van letsel, niet korst, specifieke locaties voor *Taylorella*). * **Antibiogram:** Essentieel voor gevoeligheidsbepaling, maar resultaten moeten klinisch geïnterpreteerd worden. * **Pathogenese:** Begrijpen hoe bacteriën ziekte veroorzaken (invasie, toxineproductie, immuunrespons) is fundamenteel voor diagnose en behandeling. --- ### Veelvoorkomende Fouten om te Vermijden * Het blindelings toepassen van antibiotica zonder gevoeligheidsbepaling. * Het onjuist interpreteren van isolaten zonder rekening te houden met virulentiefactoren of de normale microbiota. * Het onderschatten van het belang van predisponerende factoren bij infecties. * Het verwaarlozen van hygiënemaatregelen en bioveiligheid. * Het onjuist nemen of bewaren van diagnostische stalen. * Het niet erkennen van de rol van de microbiële gemeenschap bij gezondheid en ziekte. * Het te weinig aandacht besteden aan de mechanismen van antimicrobiële resistentie. * Het verwarren van verschillende ziektebeelden met vergelijkbare symptomen (DDX).

## Woordenlijst | Term | Definitie | | :------------------------- | :------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ | | Prokaryoten | Organismen waarvan de cellen geen kernmembraan of gespecialiseerde organellen hebben; de genetische informatie bevindt zich in het cytoplasma in een nucleoïd. | | Eukaryoten | Organismen waarvan de cellen een distincte kernmembraan en gespecialiseerde organellen (zoals mitochondria en ER) bevatten, met lineaire chromosomen als genetisch materiaal. | | Peptidoglycaan | Een complex polymeer dat een essentieel bestanddeel vormt van de bacteriële celwand, opgebouwd uit N-acetylmuraminezuur en N-acetylglucosamine, versterkt door peptidebruggen. | | Facultatief pathogeen | Een micro-organisme dat onder bepaalde omstandigheden, zoals een verzwakt immuunsysteem of een beschadigde gastheer, ziekte kan veroorzaken. | | Obligaat pathogeen | Een micro-organisme dat altijd ziekte veroorzaakt wanneer het aanwezig is in of op een gastheer, ongeacht de omstandigheden. | | Zoönosen | Infectieziekten die overdraagbaar zijn van dieren op mensen. | | Antroponosen | Infectieziekten die overdraagbaar zijn van mensen op dieren. | | Plasmiden | Kleine, circulaire dubbelstrengs DNA-moleculen die zich buiten het chromosoom bevinden en vaak genen bevatten die coderen voor virulentie of antibioticaresistentie. | | Endotoxine | Een toxisch bestanddeel van de celwand van gram-negatieve bacteriën (LPS, met name Lipid A), dat bij vrijkomen koorts en een ontstekingsreactie kan veroorzaken. | | Mycotoxine | Een toxisch metaboliet geproduceerd door schimmels, dat schadelijk kan zijn voor de gezondheid van de gastheer na opname. | | Ciliostase | Een proces waarbij de beweging van trilharen in de luchtwegen wordt stilgelegd, wat de klaring van pathogenen belemmert en de vatbaarheid voor infecties vergroot. | | Biofilm | Een gemeenschap van micro-organismen ingesloten in een extracellulaire polymere substantie (EPS), die zich hecht aan oppervlakken en bescherming biedt tegen afweermechanismen en antimicrobiële middelen. | | Zoönotisch | Verwijst naar ziekten die overdraagbaar zijn van dieren op mensen. | | Facultatief intracellulair | Een micro-organisme dat zowel buiten als binnen gastheercellen kan vermeerderen, vaak gebruikmakend van de cel voor bescherming en voeding. | | Obligaat intracellulair | Een micro-organisme dat uitsluitend binnen gastheercellen kan overleven en vermeerderen, waardoor het zeer afhankelijk is van de gastheercel. | | Lysogene conversie | Het proces waarbij een bacteriofaag zijn genetisch materiaal integreert in het bacteriële chromosoom, wat kan leiden tot nieuwe eigenschappen van de bacterie, zoals de productie van toxines. | | Transductie | De overdracht van bacteriële genen van de ene bacterie naar de andere via een bacteriofaag als vector. | | Conjugatie | Een proces van horizontale genoverdracht waarbij bacteriën DNA, meestal in de vorm van plasmiden, rechtstreeks aan elkaar overdragen via een pilus. |