Medische Microbiologie Studietaak 0: Inleiding in de microbiologie

Tortora Hoofdstuk 1: `The Microbial World and You´

Microbes in Our Lives Micro-organismen zijn organismen die te klein zijn om zichtbaar te zijn met het blote oog

Micro-organismen.. …breken organisch afval af …spelen een belangrijke rol in het ecosysteem via fotosynthese … produceren industriële chemicaliën zoals ethanol en aceton … produceren gefermenteerde voedings-middelen, zoals azijn, kaas en brood … en hebben nog veel meer nuttige rollen in de natuur, in ons lichaam en in onze samenleving Sommige micro-organimsen zijn helaas pathogeen (ziekteverwekkend) – medische microbiologie

Naamgeving en classificatie van micro-organismen Linnaeus heeft het systeem voor de wetenschappelijke naamgeving van organismen opgezet; dit wordt wereldwijd gebruikt Elk organisme heeft twee namen (beide ‘latijn’): Eerste naam: geslacht (genus), tweede naam: soort Beide namen cursief of onderstreept Eerste naam met hoofdletter, tweede naam met kleine letter Naamgeving is beschrijvend of ter ere van een wetenschapper In een tekst: eerste keer naam voluit, daarna afgekort: zie voorbeelden Later in module meer over classificatie

Voorbeelden naamgeving Staphylococcus aureus Beschrijft de clustering van de ronde cellen (-coccus) in ‘trosjes’ (staphylo-) en de goudkleurige kolonies. Escherichia coli Eert de ontdekker, Theodor Escherich, en beschrijft de habitat van de bacterie, de dikke darm of colon. In tekst: “Stapylococcus aureus en Escherichia coli komen beiden voor in het menselijk lichaam; S. aureus op de huid en E. coli in de dikke darm.”

Welke micro-organismen zijn er?

(Eu)Bacteriën Prokaryoten Celwanden van peptidoglycaan Voortplanting door celdeling Halen energie uit organische of anorganische verbindingen of uit fotosynthese Figure 1.1a

Archaea Prokaryoten Hebben geen peptidoglycaan Leven in extreme milieus O.a.: Methanogenen Extreem halofielen Extreem thermofielen Figure 4.5b

Fungi Eukaryoten Celwanden van chitine Halen energie uit organische verbindingen Schimmels en paddestoelen zijn multicellulair en bestaan uit mycelia (hyfen) Gisten zijn eencellig Figure 1.1b

Protozoën Eukaryoten ‘Eten’ organische verbindingen Kunnen beweeglijk zijn via pseudopodiën, ciliën of flagellen Figure 1.1c

Algen Eukaryoten Celwanden van cellulose Energie uit fotosynthese Produceren zuurstof en organische verbindingen Figure 1.1d

Virussen Acellulair Genoom van DNA of RNA, omgeven door een eiwitmantel Eiwitmantel kan omgeven zijn door lipide-envelop Virussen worden alleen gerepliceerd als ze zich in een levende gastheercel bevinden Figure 1.1e

Mijlpalen uit de geschiedenis van de microbiologie

Antieke oudheid en middeleeuwen Micro-organismen waren onbekend en hun effecten (zoals plagen) werden toegeschreven aan de Goddelijke Voorzienigheid, magie of hekserij

Antoni van Leuwenhoek (1632-1723) 1674: Eerste waarneming van levende micro-organismen (bacteriën): ‘animalcules’

Edward Jenner (1749 – 1823) 1798: eerste vaccin

Pokken Wereldwijd uitgeroeid in de 70-er jaren van de 20e eeuw

Ignaz Phillip Semmelweis (1818 – 1865) 1840: Kraamkoorts verspreid via handen dokters, verpleegsters, kraamvrouwen die van patiënt naar patiënt gingen Zorgde voor de eerste anti-infectie maatregelen in ziekenhuizen Toonde aan dat kraamkoorts veroorzaakt werd door sepsis

Ca. 1860 tot ca. 1910: De ‘Gouden Eeuw’ van de Microbiologie

John Tyndall (1820 – 1893) 1876: Ontdekte dat bacteriën te verdelen zijn in: Hittegevoelige of –labiele vormen (vegetatieve cellen), die gemakkelijk gedood kunnen worden via koken Hitteresistente types (endosporen) Toonde aan dat 5x herhaald verhitten en afkoelen endosporen kan doden (sterilisatie heet ook wel tyndallisatie)

Louis Pasteur (1822 – 1895) http://en.wikipedia.org/wiki/Pasteur 1857: Fermentatie (en Pasteur-effect) 1861: Weerlegging generatio spontanae 1864: Pasteurisatie en relatie m.o./voedselbederf 1870s: Vaccin tegen anthrax bij runderen 1878: Ziektekiem-theorie 1885: Vaccin tegen hondsdolheid “Vader van de bacteriologie en de immunologie” (en van de stereochemie!) http://en.wikipedia.org/wiki/Pasteur

Lord Joseph Lister (1827 – 1912) 1867: Aseptische chirurgie mbv fenol Combineerde zijn kennis van het werk van Semmelweis en Pasteur met zijn kennis over de bacteriedodende werking van fenol

Robert Koch (1843 – 1910) 1876: Eerste echte bewijs ziektekiem-theorie (specifiek m.o. veroorzaakt specifieke ziekte): anthrax – Bacillus anthracis 1881: Reinkweken 1882: Mycobacterium tuberculosis 1883: Vibrio cholerae

Koch's postulaten – om vast te stellen of een m. o Koch's postulaten – om vast te stellen of een m.o. de veroorzaker is van een ziekte Hetzelfde m.o. moet gevonden worden bij alle gevallen van de ziekte Het m.o. moet geïsoleerd worden en worden reingekweekt M.o. uit een reinkweek moeten de ziekte veroorzaken wanneer ze geïnjecteerd worden in een gezond, gevoelig dier Het m.o. moet vervolgens weer uit dit zieke dier geïsoleerd kunnen worden

Paul Ehrlich (1854 – 1915) 1890: Immuniteitstheorie 1908: Geneesmiddel voor syphilis (salvarsan); ‘magic bullet’

Nog meer ontdekkingen uit de ‘Gouden Eeuw’ 1879: Neisser – Neisseria gonorrhoeae 1881: Finley – Yellow Fever 1882: Lina Hesse – Agar-media 1884: Gram – Gram-kleuring 1887: Petri – Petrischaal 1889: Kitasato – Closteridium tetani 1890: Von Bering – Difterie antitoxine 1898: Shiga – Shigella dysenteriae 1910: Chagas – Trypanozoma cruzi 1911: Rous – Tumor-veroorzakend virus

Sir Alexander Fleming 1928: Ontdekt bij toeval penicilline Later meer

Wendell Meredith Stanley en collega’s 1935: Eerste kristallisatie virus (tabaksmozaïekvirus) 1954: Eerste kristallisatie dierlijk virus (poliovirus) http://bancroft.berkeley.edu/Exhibits/Biotech/stanley.html

Jonas Salk en Albert Sabin 1949: Vaccin tegen polio/kinderverlamming

Luc Montagnier en Robert Gallo 1982: Ontdekken onafhankelijk van elkaar dat HIV de veroorzaker is van AIDS

1928: Griffith – Transformatie 1934: Lancefield - Streptococcus antigenen 1941: Beadle en Tatum – 1 gen/ 1 enzym 1943: Delbrück en Luria – Bacteriofagen 1944: Avery e.a. - Genetisch materiaal is DNA 1946: Lederberg en Tatum – Conjugatie 1953: Watson en Crick – DNA dubbelhelix 1957: Jacob en Monod – Regulatie eiwitsynthese 1959: Stewart – Virale oorzaak kanker bij de mens 1962: Edelman en Porter – Antilichamen 1964: Epstein, Anchong, Barr – Epstein-Barr virus 1973: Berg, Boyer, Cohen: genetische manipulatie 1978: Woese: Archaea / Nathans ea: Restrictie-enzymen 1981: Margulis – Oorsprong eukaryote cel 1982: Klug – Structuur tabakmozaïekvirus 1983: PCR 1994: Cano – Kweek van 40 miljoen jaar oude bacterie 1997: Prusiner - Prionen

Microbes and Human Welfare Kringloop der elementen Waterzuivering Bioremediatie Bestrijding insectenplagen Biotechnologie en gentechnologie

Microbes and Human Disease

Normal Microbiota We leven in een wereld gevuld met micro-organismen Allerlei m.o. leven op of in ons lichaam Normale microbiota of flora of commensalen Onschadelijk of zelfs gunstig Kunnen wel schadelijk worden (bijvoorbeeld buiten hun natuurlijke habitat) Het feit of een m.o. onschadelijk of schadelijk is, is grotendeels afhankelijk van de balans tussen ons afweersysteem en de ziekmakende eigenschappen van het m.o.

Infectious Diseases Een infectieziekte is een ziekte die veroorzaakt wordt door een pathogeen bij een gevoelige (vatbare) gastheer Het pathogeen brengt minstens een deel van zijn levenscyclus in de gastheer door, meestal resulterend in ziekte Strijd tegen pathogene m.o.: hygiëne, gastheren bestrijden (bv. malariamuskiet), vaccins, antibiotica en andere antimicrobiële/antivirale middelen De strijd is nog lang niet gestreden: Malaria ook buiten de tropen, difterie vanuit voormalige Oostbloklanden, nog steeds cholera-epidemieën in Derde Wereld, ….

Emerging Infectious Diseases Zie boek en ppt-versie op G-schijf

MRSA http://www.allesovermrsa.nl/

De studietaken 1: Prokaryote cel; groei en kweken m.o. (T) 2: Beheersing groei; classificatie en identificatie (T) 3: Schimmels, parasieten, virussen (T) 4: Ziekte en epidemiologie; pathogeniteit (T) 5: Pathogene bacteriën (K); antimicrobiële middelen (T) Woensdag: hoorcollege (Powerpoint over studietaak) Maandag: werkcollege (vragen stellen, samen opgaven maken)

De PGO-taak Zes groepen Vier taken = patiëntcases Afgesloten met Powerpoint en MC-vragen Vragen in tentamen