Bakterien und Keime

Das Wichtigste über Bakterien

Was sind Bakterien

Bakterien sind Mikroorganismen, die ohne einen echten Zellkern bestehen. Sie werden deshalb auch als Prokaryonten bezeichnet. Zellen, die einen Zellkern besitzen, werden dagegen Eukaryonten genannt, das sind z. B. pflanzliche und tierische Zellen. Bakterien haben in ihrem Inneren eine ringförmige DNA und ihre Zellwand ist kohlenhydratreich. Diese Zellwand kann von unserem Immunsystem gut erkannt werden. Deshalb tarnen sich einige Bakterien mit einer Schleimkapsel.

Die ökologische Bedeutung

Unverzichtbar für bedeutende geochemische Stoffkreisläufe sind viele Bodenbakterien, die als Destruenten wirken beziehungsweise Nährsalze für die Pflanzen verfügbar machen.

Eine große Gruppe von Bakterien bilden die so genannten Cyanobakterien. Da sie Prokaryonten sind, gehören sie nicht zu den Algen. Sie betreiben Photosynthese und sind entsprechend unabhängig von organischer Nahrung, brauchen jedoch Licht zur Energieversorgung. Gemeinsam mit den Grünalgen und anderen Algengruppen bilden sie das Phytoplankton der Meere und Süßgewässer und so die Nahrungsgrundlage vieler Ökosysteme.

Spezielle Bakterien kommen als Symbionten im Darm oder in anderen Organen vieler Lebewesen vor und wirken bei der Verdauung und weiteren physiologischen Vorgängen mit.

Welche Bedeutung haben Bakterien in der Medizin?

Bakterien spielen im menschlichen Körper eine große Rolle. So leben im menschlichen Darm eine Vielzahl von Bakterien, die zusammen die verdauungsfördernde Darmflora bilden. Die Haut des gesunden Menschen ist von harmlosen Bakterien besiedelt, die die Hautflora bilden. Besonders hohe Bakterienzahlen finden sich auf den Zähnen. Bakterien können aber auch als Krankheitserreger wirken. Einige Bakterien verursachen eitrige Wundentzündungen (Infektionen), Sepsis (Blutvergiftung) oder die Entzündung von Organen (z. B. Blasen- oder Lungenentzündung). Um diesen Erkrankungen vorzubeugen, wurden von der Hygiene, einem Fachgebiet der Medizin, zwei Methoden zum Kampf gegen Bakterien entwickelt:

Sterilisation ist ein Verfahren, mit dessen Hilfe medizinische Geräte und Materialien keimfrei gemacht werden.

Desinfektion ist ein Verfahren, um die Zahl von Bakterien auf der Haut oder Gegenständen stark zu vermindern (z. B. mit Händedesinfektionsmitteln).

Sind die Bakterien einmal in den Körper eingedrungen und haben eine Infektion ausgelöst, stellen heute die Antibiotika ein wirksames Mittel gegen Bakterien dar. Allerdings sind viele Antibiotika im Laufe der Zeit gegen bestimmte Bakterien unwirksam geworden. Deshalb werden Bakterien in mikrobiologischen Laboratorien untersucht und ein Resistenztest durchgeführt. Bei der Behandlung mit Antibiotika muss beachtet werden, dass nicht nur pathogene (krankmachende) Bakterien, sondern auch mutualistische (nützliche) Bakterien durch das Medikament gestört bzw. getötet werden können. Dies kann soweit führen, dass zunächst in geringer Zahl im Darm lebende Bakterien der Art Clostridium difficile, die von Natur aus gegen viele Antibiotika resistent sind, die Oberhand im Darm gewinnen und schwere Durchfälle auslösen.

Bakterien auf und im Menschen

Insgesamt leben etwa 1010 Bakterien in unserem Mund.

Auf der menschlichen Haut befinden sich bei durchschnittlicher Hygiene etwa hundertmal so viele Bakterien, nämlich insgesamt etwa eine Billion, allerdings sehr unterschiedlich verteilt: an den Armen sind es nur wenige tausend, in fettigeren Regionen wie der Stirn schon einige Millionen und in feuchten Regionen wie den Achseln mehrere Milliarden pro Quadratzentimeter. Dort ernähren sie sich von rund zehn Milliarden Hautschuppen, die täglich abgegeben werden, von Mineralstoffen und Lipiden, die aus den Hautporen abgeschieden werden.

99 % aller mit uns lebenden Mikroorganismen, nämlich mehr als 1014 mit mindestens 400 verschiedenen Arten, darunter vorwiegend Bakterien, leben in unserem Verdauungstrakt, vor allem im Dickdarm und bilden die sog. Darmflora.

Die biotechnische Bedeutung

Die Fähigkeit einer großen Anzahl von Bakterien, für den Menschen wichtige Stoffe wie Antibiotika und Enzyme zu produzieren, wird in der Biotechnik genutzt. Neben klassischen Verfahren in der Nahrungsmittelproduktion gehört auch die Nutzung ihrer Fähigkeiten zur Beseitigung problematischer Abfälle sowie zur Produktion von Medikamenten hierher. Häufig werden zu diesem Zweck nützliche Teile des Genoms bestimmter Bakterien in das Genom einfach zu haltender, einfach zu kultivierender und weitgehend ungefährlicher Bakterien wie Escherichia coli eingepflanzt (Gentechnik).

Die gentechnische Bedeutung

Bakterien sind wichtige Objekte der Gentechnik. Sie lassen sich sowohl im Labormassstab als auch grosstechnisch leicht und kostengünstig vermehren. Durch Versuche mit dem Darmbakterium Escherichia coli wurden wichtige molekularbiologische Erkenntnisse gewonnen. Man kann humane Fremdgene in dessen Genom einfügen und so ausgewählte menschliche Proteine synthetisieren lassen. Diese Methode nutzt man insbesondere zur Herstellung von pharmazeutischen Proteinen wie den Hormonen Insulin und Somatotropin (Wachstumshormon) und verschiedenen Cytokininen.

Vorkommen und Lebensweise

Bakterien sind überall in der Luft, im Wasser und im Boden verbreitet; für ein aktives Leben benötigen sie eine hohe Luftfeuchtigkeit; ihre Vermehrung wird durch die Anwesenheit von organischer Substanz gefördert. Häufig ist eine spezifische Anpassung an ein bestimmtes Nährsubstrat festzustellen. Da es aber kaum einen organischen Stoff gibt, der nicht durch spezialisierte Mikroorganismen verwertbar, d.h. zersetzbar, ist, ergibt sich daraus die ungeheure Bedeutung der Bakterien für den Abbau toter organischer Substanz: Was sonst sehr bald in dichter Schicht die Erdoberfläche bedecken und damit alles weitere Leben unmöglich machen würde, wird durch die Tätigkeit der Bakterien (und Pilze) unaufhörlich stufenweise abgebaut (Mineralisation), wobei jeweils eine Organismengruppe die Lebensbedingungen für eine nächste Gruppe schafft. Der Gehalt des Bodens an Bakterien ist in starkem Mass abhängig vom Gehalt des Bodens an toter organischer Substanz (Humus); so weisen lockere Waldböden den höchsten Gehalt an Bakterien und gleichzeitig eine hohe Fruchtbarkeit auf.
Neben solchen Bakterien, die von toter oder lebender organischer Substanz leben (heterotrophe Bakterien), gibt es Formen, die wie die höheren Pflanzen autotroph leben können: Sie können mit Hilfe chemischer Energie (Eisenbakterien, Nitrifikation, Schwefelbakterien) aus anorganischen Stoffen Verbindungen aufbauen (Chemosynthese). Einige Bakterien sind sogar in der Lage, mit Hilfe von Farbstoffen (Bakteriochlorophyll) eine Photosynthese durchzuführen. Aerobe Bakterien (Aerobier) können sich nur in Gegenwart von Luftsauerstoff vermehren, während Anaerobier keinen molekularen Sauerstoff benötigen. Fakultativ anaerobe Bakterien können sowohl unter aeroben als auch unter anaeroben Bedingungen leben.

Wie vermehren sich Bakterien?

Bakterien vermehren sich durch Zweiteilung oder Spaltung (Querteilung). Wenn die Lebensbedingungen gut sind, geht das sehr schnell. Einige Bakterien bilden auch Sporen. Sporen sind ausserordentlich widerstandsfähige und in dieser Form inaktive Bakterien, die sehr lange unter ungünstigen Lebensbedingungen überleben können, weil sie praktisch keinen Stoffwechsel haben. Kommen Sporen, z. B. über Staub, in ein günstiges Umfeld werden sie wieder aktiv und vermehren sich. Die schnellste Vermehrung erfolgt bei 37° C Körpertemperatur. Die Vermehrung geht in 3 Phasen von Statten. Die erste Phase wird Anlaufphase genannt. In diesem Stadium vermehren sich die Bakterien noch nicht. Sie aktivieren ihren Stoffwechsel in dieser Phase und nehmen an Grösse zu. Dann setzt die Zellteilung ein und damit beginnt Phase 2 – die exponentielle Phase. Die Vermehrungsrate ist dabei konstant. Nach einer Zeit tritt in der Bakterienkultur Verlangsamung auf und Phase 3, die Stationäre Phase stellt sich ein. Die Populationsgrösse bleibt gleich, da in dieser Phase die Geburtenrate gleich die Sterberate ist.

Welche Gefahren bestehen?

Salmonellen

Die Salmonellen in Lebensmitteln sind im allgemeinen nicht so gefährlich wie ihre Verwandten, die Typhus und Paratyphus verursachen können. Bei diesen kommt es zu einer Infektion des ganzen Körpers, bei den Salmonellen lediglich des Darmes. Eine Salmonellen Infektion beginnt mit Kopfschmerzen, Übelkeit und Erbrechen und mehr oder weniger starken Leibschmerzen. Bald darauf beginnt sich leichtes Fieber zu bilden und es kommt zu häufigen wässrigen Durchfällen. Für den gesunden Menschen ist eine Salmonelleninfektionen eine Krankheit, die innerhalb einiger Tage abklingt, für einen Geschwächten (Kranke, Alte, Kinder) kann es durch die starken Wasserverluste zum Tode kommen.

Staphylokokkus aureus

Dieses Bakterium ist der zweithäufigste Verursacher von Lebensmittelvergiftungen. Staphylokokkus aureus kommt bei zirka 50 % der Menschen in der Mundschleimhaut vor. Auch als Erreger von Angina und eitrigen Geschwüren ist er bekannt. Die häufigste Infektion kommt durch Menschen die Staphylokokkus aureus aus Wunden oder durch Niesen abgeben. Besonders häufig findet man dass Bakterien auf eiweißreichen Nahrungsmitteln wie Milchprodukte, Speiseeis, Konditoreiwaren. Die Symptome einer Vergiftung mit Staphylokokkus aureus sind ähnlich der einer Salmonellenvergiftung. In der Regel bricht die Vergiftung jedoch schneller nach Genuss der Nahrungsmittel aus (3-6) Stunden. Normalerweise tritt im Gegensatz zur Salmonellenvergiftung auch kein Fieber auf. Die Beschwerden klingen auch rascher als bei einer Salmonellenvergiftung ab. Normalerweise innerhalb von 3-5 Stunden, spätestens in einem Tag.

Clostridium Botulinum

Die Lebensmittelvergiftungen durch Clostridium Botulinum Bakterien sind die seltensten aber tödlichsten. Das Bakterium selbst kann nur unter Luftabschluss existieren. Heutzutage ist es bei gekauften Lebensmitteln normalerweise nicht mehr zu finden. Da Lebensmittel in denen es sich vermehren könnte wie Konserven ausreichend sterilisiert werden, so dass eventuell vorhandene Sporen des Bakterium abgetötet werden. In Deutschland kommen daher die meisten Vergiftungen durch die Herstellung von eingemachten Lebensmittel durch Privatpersonen zustande, da dort die Temperatur beim Einmachen selten über 100 Grad liegt, und diese können Sporen von Clostridien überstehen. Anders sieht es in anderen Ländern aus, bei denen Konserven nicht so gut sterilisiert werden, wie in Mitteleuropa üblich. Das Bakterium produziert eine hochwirksames Nervengift, dass innerhalb weniger Tage zum Tode führen kann. Seinen Namen hat es davon, das es früher oft in Wurst vorkam.


 

Multiresistente Keime – Wo die gefährlichen Bakterien lauern

Antibiotika sind lebenswichtig – und verlierend zunehmend ihre Schlagkraft, denn immer mehr Bakterienstämme reagieren nicht mehr auf die Medikamente, warnen nun auch die Bundesbehörden.

Multiresistente Keime – Wo die gefährlichen Bakterien lauern
Bakterien – Antibiotika sind lebenswichtig

Wer ins Spital kommt, will gesund werden. Doch immer wieder werden Patienten ausgerechnet hier mit Keimen angesteckt. Zwar wird es das sterile Krankenhaus nie geben, durch konsequente Hygienemassnahmen könnten aber ein Drittel aller Infektionen vermieden werden, sind Spitalhygieniker überzeugt.

Besucher in Spitälern brauchen sich dennoch keine Sorgen zu machen. «Es kommt nur ganz selten vor, dass sich Besucher einen Erreger im Spital einfangen oder umgekehrt Patienten anstecken», sagt Marco Rossi, Leiter der Spitalhygiene am Kantonsspital Luzern. Es gibt Ausnahmen bei Grippe- oder Noroviren, die Durchfall auslösen. Probleme mit – eventuell sogar antibiotikaresistenten – Bakterien entstehen in den meisten Fällen innerhalb des Spitals.

Desinfizieren der Hände ist Massnahme Nummer 1

Weil Keime fast nie durch die Luft übertragen werden, sondern fast immer durch Direktkontakt, kommt dem Desinfizieren der Hände grösste Bedeutung zu. Es ist die einfachste und wohl auch wirksamste Massnahme im Kampf gegen Infektionen. Und sie gilt fürs gesamte Personal, das direkten Patientenkontakt hat.

Allen Vorschriften und Bemühungen zum Trotz: Dass man als Patient kränker aus dem Spital nach Hause kommt, als man eingetreten ist, ist keine Seltenheit. Laut Schätzungen von Patientenorganisationen kommt es hierzulande jährlich zu rund 70’000 Spitalinfekten, von denen gut 2000 tödlich enden. Eine breit angelegte Untersuchung von Swissnoso im Auftrag des Nationalen Vereins für Qualitätsentwicklung in Spitälern und Kliniken ANQ zeigt nun erstmals, wie es in der Schweiz bezüglich Wundinfektionen nach chirurgischen Eingriffen steht.

Die Erhebung zeigt überraschende Unterschiede zwischen den 118 Spitälern und Spitalgruppen, die an der Erfassung der definierten Eingriffe obligatorisch teilnehmen mussten. Einzelne Spitäler schneiden bezüglich Infektionsraten deutlich schlechter ab als die anderen – welche das namentlich sind, kann auf der ANQ-Website online abgerufen werden.

Wege aus der Krise

Neben der Spitalhygiene ist die Prävention ein weiterer Weg aus der Misere. Je besser man die Verbreitung von Infektionskrankheiten eindämmt, desto weniger Antibiotika müssen dann in der Therapie zum Einsatz kommen. Eine grosse Bedeutung kommt auch Hausärzten und ihren Patienten zu: Antibiotika sollten nur sehr überlegt zum Einsatz kommen und die genaue Anwendung unbedingt besprochen werden. Denn wer die Einnahme zu früh abbricht, riskiert, dass einzelne Erreger überleben und sich vermehren – ein resistenter Stamm entsteht.
Auch ein zurückhaltenderer Umgang mit Antibiotika in der Tierhaltung könnte das Problem entschärfen. Viele Grossbetriebe verabreichen vorbeugend Antibiotika. Entstehende multiresistente Erreger gelangen dann vom Tier auf den Menschen, mit lebensbedrohlichen Folgen, denn bei Blutvergiftungen, Haut- oder Lungenentzündungen stehen die Ärzte sehr schnell mit dem Rücken zur Wand.

Herkunft: Bericht SRF vom 15. Dezember 2014


In der Metro fährt die Pest mit

New Yorks U-Bahn hatte nie den Ruf, besonders sauber zu sein. Doch was Forscher dort an gefährlichen Bakterien fanden, ist nichts für schwache Mägen.

Beulenpest, Diarrhö und Hirnhautentzündung – diese potenziell tödlichen Krankheiten können von Bakterien ausgelöst werden. Von Bakterien, die Forscher in New Yorks Subway nachgewiesen haben. Das Team des Weill Cornell Medical College hatte die wenig beneidenswerte Aufgabe auf sich genommen, von sämtlichen 466 Stationen der New Yorker Verkehrsbetriebe MTA ein genetisches Profil zu erstellen.

Das verlangte ihnen einiges ab, wie das «Wall Street Journal» treffend schrieb: «In New York City wichen die Cornell-Forscher tapfer Ratten, weggeworfenen Schwangerschaftstests, benutzten Kondomen, Erbrochenem und verrottenden Esswaren aus, um die Oberflächen in jeder U-Bahnstation abzutupfen.» Doch ihre Arbeit war äusserst ergiebig.

In 18 Monaten fanden sie über 15’000 Lebensformen. 562 waren Bakterien, von denen 67 für den Menschen gefährlich sein können. Neben den oben erwähnten Leiden können sie auch üble Krankheiten wie Lungenentzündungen, Blut- und Lebensmittelvergiftungen sowie Tetanus verursachen.

NYC Subway
NYC Subway

Tourismus-Hotspots betroffen

In einer äusserst detaillierten interaktiven Karte hat das «Wall Street Journal» die Resultate der Forschung visualisiert und erlaubt dem Leser so, festzustellen, welche Erreger an einer bestimmten Haltestelle lauern. Wenig überraschend waren es die verkehrsreichsten Stationen, wo die meisten Bakterienarten gefunden wurden: Grand Central-42nd Street mit 128 Bakterienarten und Times Square-42nd Street mit 114 Bakterienarten gehörten – mitten im touristischen Herz New Yorks – zu den am meisten von Bakterien geplagten Stationen.

Trotzdem muss niemand einen Bogen um den Big Apple machen. Alle diese Erreger wurden in so kleinen Mengen gefunden, dass sich ein gesunder Mensch unmöglich mit einer dieser Krankheiten anstecken könnte. Zudem fanden die Forscher auch nützliche Bakterien. Zum Beispiel solche die Öl und andere Abfälle zersetzen können. Ihnen wird die Arbeit in den Schächten der New Yorker Subway so schnell nicht ausgehen.

Herkunft 20min.ch Bericht vom 06.02.2015

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