Prof. Dr. KÁROLY NAGY, Prof. Dr. KÁROLY NAGY, PhDPhD...

Prof. Dr. KÁROLY NAGY, PhDDirektor

Prof. Dr. KÁROLY NAGY, Prof. Dr. KÁROLY NAGY, PhDPhDDirektorDirektor

Institut für MedizinischeMikrobiologieSemmelweis UniversitätBudapest

Einführung

12 September 2011

Dr. Zsuzsa Bános

Mikrobiologie 1.

„Mikrobiologie ist dieLehre von Lebewesen, die als Individuen nurmikroskopischsichtbar sind”

(Pasteur)

Bedeutung von MikroorganismenProkaryonten auf der Erde - 2,5 x 1030

Mikrobiologie 2.

FestlandErdboden 4%Tiefengestein 60%

OzeaneBis 200m Tiefe 2%Reste 34%

Bedeutung von MikroorganismenUmwandlungscyklen auf der Erde

- C, N, S, P, CO2, usw. (Bodenmikroben)- LEBEN auf der Erde!

Mikrobiologie 3.

„An ihremnatürlichen Standortleben die Bakterien in harmonischerMischkultur…”

Mikrobiologie 4.

Bedeutung von Mikroorganismen

Technische Mikrobiologie:- Fermentation: Wein, Bier, Brot; Pharmaindustrie –

Antibiotika!, Biotechnologie

Beziehung zwischen Gast und Mikroorganismen:☺ Harmlos, gut: Normalflora

Harmvoll, schlecht: Pflanze-, Tier-, undMenschenpathogenepathogene Keime

Keim ist eine diffuse, aber praktische Bezeichnung von Medizinernfür so verschiedene Dinge wie einen Embryo oder ein Bakterium. Haut- und Darmkeime sind in der Regel völlig harmlose Bakterien. Krankheitskeime können Bakterien, Viren oder Pilze sein. Hospitalkeime sind nicht etwa kranke Mikroben sondern bakterielleKrankheitserreger, die durch einen langen Krankenhausaufenthaltgegen viele Antibiotika unempfindlich geworden sind.

Mikrobiologie 5.

Viren 10-300nm 5 -100 μm

200 μm +Bakterien 0.3-30 μm

PROTOZONEN, FUNGI

Parasiten

Grössenordnung der Mikroorganismen

Lichtmikroskop (1000x)

Elektronen-Mikroskop(100 000x)

Medizinische Mikrobiologie 1.

Viren*

Prokaryonten

Bakterien*Bakterien*CyanobakterienArchebakterien

Eukaryonten

AlgenAlgen** PflanzenProtozoenProtozoen* * TiereTiere**Schleimpilze PilzePilzePilze**

*Krankheitserreger

Viroide*Prionen*

Medizinische Mikrobiologie 2.

Viren Virologie

Prokaryonten Bakterien Bakteriologie

Pilze MykologieProtisten Protozoen

ParasitologieEukaryonten Helminthen

Kaiser’s Tab. 1.1. Kap. 1.2

Medizinische Mikrobiologie 3.

Erreger der InfektionskrankheitenMorphologische und biologische Eigenschaften(Diagnostik)

Gast-Wirt BeziehungenProphylaxe Expositionprophylaxe

ImmunisierungprophylaxeChemoprophylaxe

Therapie

Geschichtewww.aeberhardt.ch

www.imp.ethz.ch

www.bbc.co.uk

www.paul-ehrlich-symposium-2004.de

www.zeiss.com

www.royalsoc.ac.uk

Aristoteles (384-322 B.C.)„Spontan generation Theorie”Poliomyelitis - Paralyse

1500 B.C. (18th Dynastie Egypt)

Geschichte

„contagium vivum” - „lebenden Antsteckungsstoff” Theorie

Girolamo Fracastoro – Epidemiologie, XVI. Jh.

Syphilis – erste DokumenteKontagiöse Verbreitung

Leeuwenhoek 1674 Untersuchungsverfahren

Jenner 1796 Empirische BeobachtungenPRÄVENTION

Semmelweis 1847

Pasteur 1885

Koch 1876 Entdeckung diePATHOGENE, die Erreger von Infektionskrankheiten

Ivanovsky 1892

Ehrlich 1910 THERAPIE

Fleming 1928

AntonAnton von von LeeuwenhoekLeeuwenhoek(1632(1632--1723)1723)

Geschichte von Mikrobiologie I.

MIKROSKOP, KOMPOSIT LINSEN-SYSTEM247 types Mikroskope, max. Vergrössungsgrenze.: 270 xBerkel – See: Neue Welt

1673 Erste Beschreibung und Illustration von MikrobenRoyal Society, London, 300 Briefe

1675 Human Erithrozyten1677 Human Spermatozoa1683 Zahnbelag1698 Besuch von Tzar Peter der Grosse

AntonAnton von von LeeuwenhoekLeeuwenhoek (1632(1632--1723)1723)

Ca. 500 verschiedene Mikroskope

DelftLeinenhändler

Edward Jenner 1749-1823 KuhpockenKuhpocken -- BläschenBläschen

1796

Vaccination

EdwardEdward JennerJenner 17491749--18231823

Kuhpocken

PockenPockenschutzimpfung 1796

Semmelweis Ignác Fülöp 1818Semmelweis Ignác Fülöp 1818--18651865

„Retter der Mütter”

1847 Kindbettfieber (Sepsis)

HÄNDE WASCHEN! Chlorkalkwasserwaschung!

ENTDECKUNG VON ÄTIOLOGIEPathogen ist nicht bekannt

Prävention

Semmelweis Ignác Fülöp 1818Semmelweis Ignác Fülöp 1818--18651865

Semmelweis Museum

Geburtsort von Semmelweis

Semmelweis’s Grab

Semmelweis Ignác Fülöp 1818Semmelweis Ignác Fülöp 1818--18651865

Semmelweis Universität Budapest

LouisLouis Pasteur 1822 Pasteur 1822 -- 18951895

RABIESTollwutschutzimpfung (1885)

LouisLouis Pasteur 1822 Pasteur 1822 -- 18951895

ÄTIOLOGIEPathogen unbekannt

Prävention

VACCINATION!

LouisLouis Pasteur 1822 Pasteur 1822 -- 18951895

•Fermentation•Pasteurisierung

RobertRobert Koch 1843Koch 1843--19101910

1876 KOCHSCHE POSTULATEN:

KRANKHEIT KRANKHEIT -- PATHOGENPATHOGEN

FesteFeste NährmedienNährmedien -- ReinkulturReinkultur

1876 KOCHSCHE POSTULATEN

Der Krankheitserreger

1)muss regelmässig im infizierten Körper zufinden sein;

2)muss sich isolieren, in Reinkultur züchtenund untersuchen lassen

3)Mit der Reinkultur muss sich das gleicheKrankheitsbild wieder erzeugen lassen(Tierversuch)

1876 KOCHSCHE POSTULATEN:

microbiology.okstate.edu

KRANKGESUND

1876 KOCHSCHE POSTULATEN:

microbiology.okstate.edu

KRANK GESUND

1876 KOCHSCHE POSTULATEN:

microbiology.okstate.edu

1876 KOCHSCHE POSTULATEN:

microbiology.okstate.edu

„Reinkulturen sind langweilig, aber notwendig!”

Angst der Mikrobiologe…

„Der Mikrobiologelebt in ständigerAngst vorVerunreinigungen, die ihn bzw. seineReinkulturbedrohen.”

RobertRobert Koch 1843Koch 1843--19101910

ANTHRAX – Milzbrandkrankheit 1876

RobertRobert Koch 1843Koch 1843--19101910

„Koch bacillus”Tuberkelbakterium

Nobel-Preis 1905

RobertRobert Koch 1843Koch 1843--19101910

Vibrio cholerae - 1884

www.microbes-edu.orgwww.designthatmatters.org

portrait.kaar.at

DmitriDmitri IvanovskyIvanovsky 18641864--19201920

1892 ENTDECKUNG DER VIREN1892 ENTDECKUNG DER VIRENTabakmosaikkrankheitTabakmosaikkrankheit

FiltrierbarkeitFiltrierbarkeit desdes ErregersErregers

Paul Ehrlich 1854-1915

19081908

Diphtheria antitoxin (side-chain theory)

Theoretische Grundlagen vonMODERNE IMMUNOLOGIE

SalvarsanSalvarsan, organische Arsen, erste effektiv Therapievon SYPHILIS1910

„„DER VATER VON CHEMOTHERAPIE”DER VATER VON CHEMOTHERAPIE”

Alexander Alexander FlemingFleming 18701870--19551955

Penicillium notatum

ANTIBIOTIKUMÄRAANTIBIOTIKUMÄRA

Entdeckung von Penicillin 1928

1945

Jetzt:neue AntibiotikaGenetische Methode, usw.

Neue Krankheiten USA UngarnLegionellosis 1976 1980Lyme 1979 1981

AIDS 1981 1986

Neue PathogenePrione, SARS

Neue ProblemeNosokomiale Infektion

Immunschwäche Patienten

Geschichte von Mikrobiologie II.

ANTIBIOTIKA

LEGIONELLOSE – 1976/77Legionella pneumophila

MAGENGESCHWÜR Helicobacter pylori - 1983

ARTERIOSCLEROSEChlamydia pneumoniae

NEUE PATHOGENE - NEUE KRANKHEITENB a k t e r i e n

LYMEBorrelia burgdorferi - 1982

Hah

n: K

ap. I

. Ta

b. 1

.2

V i r e n

AIDSHIV (retrovirus) - 1983

HEMORRHAGISCHES FIEBEREbola virus(filovirus) - 1977

KAPOSI’S SARCOMAHHV-8 (herpesvirus)- 1994

NEUE PATHOGENE - NEUE KRANKHEITEN

SARSCoronavirus - 2003

Avian InfluenzaInfluenza virus

V i r e n

NEUE PATHOGENE - NEUE KRANKHEITEN

P R I O N ( p r o t e i n o n l y ) - 1996

Scrapie im SchafBovine Spongiform Encephalitis (BSE)Creutzfeld – Jacob Krankheit

Infektiöse Proteine, kein Nukleinsäure, lebende Zell für Vermehrung

NEUE PATHOGENE - NEUE KRANKHEITEN

Laufend 100 Jahre, mehr als 50 medizinische / physiologische Nobel Preise…

Von Koch (1905) bis Marschall (2005)

Helicobacter pylori

Bestimmungschlüssel für diewichtigsten Bakteriengruppen

A. FreilebendeI. Eubakterien (rigide, dickwandige, Geisseln)-Myzelartige-Einfache unizelluläre

Gram + KOKKEN Gram –STÄBE

II. Spirochaeten (flexible, dünnwandige, helicale, axiales Filament)B. Obligat intrazelluläreC. Zellwandfreie formen

Morphologie der BakterienKokken 1 μm• Haufen- oder Trauben-• Paarförmig (Diplo-)• Ketten• Tetrakokken• coccobacilli

Stäbe2-10 μm

• Fusiform Stäbe• Vibrio• Spirillen

Spirochaeten• Borrelia 10-30 μm• Treponema• Leptospira

Morphologie der Bakterien

„Es gibt grosse und kleineMikrobiologen…”

„Man findet längliche, kugelige und gekrümmteExemplare…”

Struktur von Bakteriumzellen

EssentialEssential componentscomponents AccessoryAccessory componentscomponents

KapselAntigen spezifischAntiphagozytär

Bildung von Endosporen

FimbriaeSexfimbriae (pilus)(Adhesion)

Flagellum - Geissel

Cilia - Geissel

Zellwand

Membrane

Cytoplasmakein Golgi

NukleinsäurecircularDouble stranded DNA(haploid)

GeisselGeisselfimbriae

KapselLPS

Gram + Gram -

Kapsel

Bakterielle Zellwand StrukturPe

ptid

ogly

kan

Peptidoglykan

Gram +

www.med.sc.edu:85

Peptidoglykan

Gram -

www.med.sc.edu:85

Äussere Membran LPS Endotoxin Gram –

www.med.sc.edu:85

Sporenbildung – Gram +

www.med.sc.edu:85

Geisseln

„Mikrobiologen sindin der Regelmonopolar –diffusotrichbegeisselt…”

www.uccs.edu

www.uccs.edu

Kapsel

AntiphagozytärAntigenAdherenzSchützt

PolysaccharidHyaluronsäureD-Glutaminsäure

textbookofbacteriology.net

Spirochaeten – Endoflagellum

www.uccs.edu

StoffwechselStoffwechsel derder BakterienBakterien

ChemischeChemische ReaktionenReaktionen

Anabolen

PhotosynthetischeBakterien

ChemosynthetischeBakterien

KatabolenNährstoffeNährstoffe

Organische

OrganotropheBakterien(syn. Heterotrophe)

Anorganische

LithotropheBakterien(syn. Autotrophe)

Hahn: Kap. V. 2.2.Kaiser’s: Abb. 4.15

StoffwechselStoffwechsel derder BakterienBakterien

Bakterien sind:

1) Obligat Aerobier: O2 (Respiration)

2) Fakultativ Anaerobier: O2 (Respiration); O2 (Fermentation)

3) Obligat Anaerobier: O2 (Fermentation)

4) Mikroaerophile

Stoffwechsel der Bakterien

„Es gibt jedoch auchmikroaerophile Species”

„Seine Lebensweise ist imallgemein strikt aerob!”

O2

Energie – Oxidation, Respiration

O2 und CO2

Anaerob – ohne O2Energie - Fermentation

Fakultativ anaerob

…erhalten endlich einen Namen.

Vielzellige Tiere

Krankheitserreger: Helminthen / Würmer

Vektoren: Arthropoden(Entomologie)

Fliege

Mücke

Raubwanzen

• Trypanosoma gambiense (Tsetse)

• Trypanosoma rhodesiense (Tsetse)

•Plasmodium (Anopheles)

• Leishmania (Phlebotomus, und andere)

• Trypanosoma cruzi

• Bunyaviruses (sandfly Phlebotomus)

• Togaviruses

• Flaviviruses (Aedes, Culex)

• Bunyaviruses (Aedes)

• Loa loa (filariae)

• Wuchereria (filariae)

• Oncocerca (filariae)

Entomologie

Zecken

Lause

Flöhe

Milben

• Babesia

• Flaviviruses

• Reo/Coltiviruses

• Borrelia burgdorferi

• Francisella tularensis

• Rickettsia rickettsii

• Rickettsia prowazekii

• Borrelia recurrentis

• Yersinia pestis

• Rickettsia typhi

• Rickettsia akari

• Rickettsia/Orientiatsutsugamushi

• (Allergie, Scabies)