eval(ez_write_tag([[300,250],’microscopemaster_com-box-2′,’ezslot_5′,113,’0′,’0′]));SalmonellenKlassifizierung, Ursachen, Mikroskopie, Behandlung und Vorbeugung

Mai 22, 2021admin

Übersicht

Salmonellen gehören zu einer Gruppe gramnegativer Bazillen, die Lebensmittelvergiftungen und daraus resultierende Infektionen des Darmtrakts verursachen. Während einige der Infektionen leicht behandelt werden können, haben sich einige Stämme als resistent gegen eine antibiotische Behandlung erwiesen und sind daher tödlich. Aus diesem Grund sollten Infektionen nicht unterschätzt werden.

Es gibt zwei Hauptarten, zu denen gehören:

S. bongori
S. enterica

Klassifizierung

Die Gattung Salmonella ist eng mit den Escherichia coli-Bakterien verwandt und hat sich vermutlich vor etwa 150 Millionen Jahren von den E. coli-Bakterien abgespalten. Als solche hat sie sich angepasst und ist in verschiedenen Nischen in der Umwelt zu finden.

Es wurden bisher mehrere Methoden zur Klassifizierung von Salmonellen vorgeschlagen.

Die folgende Klassifizierung ist eine der neuesten, die vom Center for Disease Control (CDC) gemäß den Empfehlungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO) verwendet wird:

Domäne: Bakterien – Als Bakterien sind Salmonellen Prokaryoten mit einer einfachen Zellstruktur ohne membrangebundene Organellen.
Ordnung: Enterobacteriales – Gram-negative Stäbchen (Bacillus), die sich typischerweise mit Hilfe von Geißeln fortbewegen und keine Endosporen/Mikrozysten bilden
Familie: Enterobacteriaceae – Dies ist die einzige Familie in der Ordnung Enterobacteriales und besteht aus stäbchenförmigen gramnegativen Bakterien.
Genus: Salmonella
Spezies: S. bongori und S. enterica
Subspezies: S. bongori hat eine einzige Unterart, die als Subspezies V bezeichnet wird.

The following are subspecies of Salmonella enterica:

enterica I
salamae II
arizonae IIIa
diarizonae IIIb
houtenae IV
indica VI

* In addition to the subspecies, there are also various serotyes of Salmonella that have been suggested to range from 2,200 to about 4,400 serotypes/serovar.

* Serotype grouping is based on cell surface antigens.

Serotypes (Kauffman Classification)

With regards to Salmonella serotypes, the bacteria has been shown to possess three types of antigen. These include antigen H (flagella antigen), antigen O (somatic antigen) and Vi (capsular). These antigens play an important role when it comes to grouping or serotyping the organisms.

Antigens – This antigen is composed of lipopolysaccharide. Das auch als somatisches Antigen bezeichnete O-Antigen kommt auf der äußeren Membran vor und wird typischerweise durch die Zuckersequenz bestimmt.

H-Antigen – Dazu gehören die Proteine, die sich auf den Geißeln der Bakterien befinden. Das H-Antigen tritt entweder in Phase 1 oder Phase 2 auf (oder in manchen Fällen in beiden). Sie können in beiden Formen auftreten, aber es ist auch nachgewiesen worden, dass die Organismen von einer Phase in die andere wechseln können. Derzeit haben Studien weit über 1800 Serovare in dieser Klassifizierung identifiziert.

Vi-Antigen – Vi kommt bei einigen Serovaren vor und ist ein oberflächliches Antigen, das das O-Antigen überlagert. Als solches ist es ein zusätzliches Antigen, das in Organismen wie Salmonella typhi und Salmonella paratyphi C vorkommt, wo es eine wichtige Rolle bei der Bestätigung der Serotypenbestimmung spielt.

* Die Serotypisierung wird mit einer Reinkultur der isolierten Organismen auf nichtselektivem Agar durchgeführt. Einige der Medien, die verwendet werden können, sind: Triple Sugar Iron (TSI), Tryptic Soy Agar (TSA) oder Nutrient Agar.

* Bei Agglutinationstests werden polyvalente und monovalente Antiseren verwendet.

Evolution und ökologische Nische

Wissenschaftlichen Studien zufolge haben sich Salmonellen (aus E. coli) seit über 150 Millionen Jahren durch genetische Veränderungen entwickelt, was zu Veränderungen in der Ökologie des Erregers geführt hat.

Durch die Entwicklung zu einer komplexen Gruppe, die sich aus weit über 2300 genetisch/phänotypisch unterschiedlichen Serotypen zusammensetzt, hat sich gezeigt, dass das Bakterium in der Lage ist, ein breites Spektrum von Wirten (sowohl Wirbeltiere als auch Wirbellose) zu infizieren.

Im Laufe ihrer Evolution haben Salmonellen auch bewiesen, dass sie in der Lage sind, sich an verschiedene Lebensräume in der Umwelt anzupassen und dort zu überleben, weshalb sie auch als Umweltsalmonellen bezeichnet werden.

Nachfolgend sind einige der ökologischen Nischen aufgeführt, in denen verschiedene Arten und Serovare von Salmonellen zu finden sind:

Wasser – Arten wie S. enteriditis haben gezeigt, dass sie im Wasser überleben. Während verschiedene andere Serotypen nachweislich in der Lage sind, in Gewässern wie Bächen, Seen, Flüssen usw. zu leben und zu überleben, hängt ihr Überleben und ihre Lebensdauer weitgehend von einer Reihe von Faktoren wie Temperatur, Sauerstoffgehalt, Verunreinigung (tierische Fäkalien usw.) sowie konkurrierender Flora ab.

Zum Beispiel hat sich gezeigt, dass die Fortpflanzung einiger Arten durch die warme Temperatur des Wassers sowie die Verunreinigung durch tierische Fäkalien, die eine Nährstoffquelle darstellen, weitgehend begünstigt wird. In solchen Umgebungen kann die Wasserfauna, wie z. B. Frösche, als Reservoir fungieren und eine sekundäre Rolle bei der Ausbreitung der Organismen spielen.

Abwasser – Serovare wie S. paratyphi B leben und vermehren sich nachweislich in Klärschlamm bei etwa 10 Grad Celsius. In einer Studie in Schweden konnte das Bakterium keiner tierischen Quelle zugeordnet werden, so dass man davon ausging, dass es in dieser besonderen Nische frei leben kann.

Werden solche Abwässer in andere Umgebungen wie Flüsse, das Meer und den Boden eingeleitet, können sie sich ausbreiten und weiter vermehren. Auf diese Weise können sie schließlich auch Tiere und Menschen infizieren.

Vögel und Wildtiere – Es hat sich gezeigt, dass die von verschiedenen Vögeln übertragenen Salmonellenmengen variieren. Während beispielsweise freilebende Tauben etwa 17 Prozent der Salmonellen (S. typhimurium) in sich tragen, wurde bei Sport- und Zuchttauben ein viel höherer Anteil des Bakteriums nachgewiesen, während bei Wildenten ein viel geringerer Anteil festgestellt wurde.

Während von einigen Vögeln eine Übertragung auf den Menschen berichtet wurde, hat sich gezeigt, dass die meisten Vögel, einschließlich Möwen, eine Vektorrolle spielen, indem sie die Bakterien von einem Ort zum nächsten übertragen.

Wild- und Zootiere haben sich ebenfalls als Quellen für exotische und seltene Serovare erwiesen. Die Übertragungsrate dieser Tiere hängt weitgehend von der Art der Tiere und ihren Lebensräumen ab. Bei Reptilien werden Krankheiten nicht so häufig gemeldet wie bei einigen Vögeln und Wildtieren.

* Landwirtschafts- und Haustiere tragen nachweislich zur Kontamination bei, insbesondere über die menschliche Nahrungskette. Da sie den Bakterien in ihrer Umgebung ausgesetzt sind, ist Geflügel nachweislich eine wichtige Quelle für Salmonellen.

Salmonellen können auch in:

Tierfutter
Milchprodukte
Aquatische Flora

* Salmonellen überleben in einzelligen Organismen wie Amöben. In diesen Organismen nutzt das Bakterium ein Sekretionssystem, um sich vor Enzymen zu schützen, die es abbauen können.

Stoffwechsel

Salmonellen sind fakultative Anaerobier, die in der Lage sind, Glucose, Mannit und Sorbotol zu vergären.

Als solche haben die meisten Salmonella-Bakterien die folgenden Eigenschaften:

Können aerob oder anaerob wachsen – das bedeutet, dass sie auch in Gegenwart von Sauerstoff wachsen können. Sie sind zwar in der Lage, Sauerstoff zur Atmung zu nutzen, können aber auch durch anaerobe Atmung überleben, indem sie organische Verbindungen fermentieren. In diesem Fall ist jedoch der fermentative Weg der letzte Elektronenakzeptor im Prozess.
Sie bevorzugen die Nutzung von Sauerstoff für eine höhere Energieausbeute während der Atmung – Daher gedeihen die meisten Salmonellen, wenn Sauerstoff vorhanden ist. Studien haben jedoch gezeigt, dass bei Vorhandensein von leicht vergärbaren Stoffen eine große Anzahl dieser Bakterien die Gärung einleitet. In diesem Fall hat sich gezeigt, dass die Zucker die Atmungsenzyme unterdrücken, was wiederum die Gärung begünstigt und die Atmung minimiert. In Abwesenheit dieser Zucker sowie anderer nicht fermentierbarer Stoffe kommt es zu einem Anstieg der Atmungsenzyme, was die Atmung verstärkt.
Im Vergleich zur Anaerobiose ist die Abbaugeschwindigkeit von Zucker während der Aerobiose geringer.

* Während die meisten Salmonellen Glucose, Mannit und Sorbotol fermentieren, ist S. arizonae in der Lage, Lactose zu fermentieren.

* Die Fermentation von Zuckern durch Salmonellen führt zur Bildung von Säuren oder Gas.

Salmonellen sind außerdem Katalase-positiv und Oxidase-negativ, Eigenschaften, die ebenfalls zur Bestimmung der Bakterien herangezogen werden.

Zu den weiteren Merkmalen, die zur Feststellung des Vorhandenseins der Bakterien in biochemischen Tests/Reaktionen verwendet werden, gehören:

Harnstoff wird nicht hydrolysiert
H 2 S positiv
Reduktion von Nitrat zu Nitrit
Lysin-Decarboxylase positiv
Arginin-Dihydrolase variabel
Voges-Proskauer positiv

* Katalase ist ein wichtiges Enzym, das in Salmonellen (wie auch in allen anderen lebenden Organismen, die Sauerstoff ausgesetzt sind) vorkommt. In diesen Organismen sind die Enzyme an der Zersetzung von Wasserstoffperoxid unter Bildung von Sauerstoff und Wasser beteiligt. Dies trägt zum Schutz vor oxidativen Zellschäden bei.

Salmonelleninfektion

Natürlich wird die Infektion durch die Aufnahme von mit den Bakterien kontaminiertem Wasser oder Lebensmitteln erworben. Sie kann aber auch durch Kontakt mit einem der oben genannten Überträger erworben werden.

Bei über 2500 identifizierten Serovaren von Salmonellen wurden mehr als 1500 zur Unterart enterica gezählt. Diese Gruppe besteht auch aus der Mehrheit der Bakterien, die verschiedene Arten von Wirten infizieren.

Die verschiedenen Arten von Salmonellen befallen unterschiedliche Wirte, was dazu geführt hat, dass die Mitglieder der Unterarten in drei Hauptgruppen unterteilt werden, basierend auf der Art des Wirts, den sie infizieren (breite Wirtsspezifität).

Speziell:

Unbeschränkte Serovare – Diese Gruppe umfasst die Serovare S. typhimurium und S. enteritidis, die Menschen, Geflügel, Schweine, Mäuse und Rinder infizieren.

Infektionen, die durch diese Organismen verursacht werden:

Enterokolitis (Menschen)
Septikämie bei Mäusen
Asymptomatisch bei Rindern und Geflügel

Wirtsadaptiert – umfasst die Serovare S. dublin und S. cholerasuis. Zu den Wirten dieser Bakterien gehören Rinder, Schweine, Hühner und Mäuse, selten infizieren sie den Menschen.

Infections include:

Enterocolitis in cattle (as well as septicemia)
Fatal systemic infections in swine
Bacteremia in human beings as well as in mice

Host restricted – This group includes serovars S. typhi, S. gallinarum, and S. abortusequi. These bacteria are found in horses, human beings and poultry.

Infections in the host include:

Typhus
Diarrhea
Septice

* With regards to host specificity, typhi and paratyphi serovars only cause diseases in human beings.

Virulence Factors (Physiology)

Apart from host specificity, several other factors play an important role in the successful infection of the host.

Endotoxin – Wie viele andere gramnegative Bakterien produzieren einige Salmonellenarten wie Salmonella typhi Endotoxin (Lipopolysaccharide (LPS)), eine toxische Substanz, die entsteht, wenn die äußere Membran des Organismus beschädigt ist. Dies fördert die Salmonelleninfektion und die Entzündung an der betroffenen Stelle.
Kapsel – S. typhi und verschiedene Stämme von S. paratyphi besitzen nachweislich eine Kapsel als äußerste Hülle. Diese Kapseln spielen eine wichtige Rolle für das Überleben der Bakterien, da sie nicht leicht entfernt werden können. Infolgedessen verstärken sie die Infektion und wurden in einigen Fällen sogar mit Behandlungsresistenz in Verbindung gebracht. Neben den Kapseln produzieren Salmonellen auch äußere Membranproteine, die es ihnen ermöglichen, in Makrophagen zu überleben.
Klebstoffe – Neben den Kapseln, die die Bakterien schützen und ihr Überleben fördern, produzieren einige Salmonellen Klebstoffe wie Fimbrien (und Nicht-Fimbrien), die es den Bakterien ermöglichen, an den Oberflächen der infizierten Stelle haften zu bleiben. Durch die verstärkte Anhaftung (durch diese Klebstoffe) wird die bakterielle Infektion begünstigt.
Flagellen – Da Salmonellen dazu neigen, den Darmtrakt zu befallen, helfen ihnen Flagellen, sich durch den Darmschleim von einer Stelle zur anderen zu bewegen.

Infektionen beim Menschen

Bei Menschen und einigen Tieren sind Salmonellen von klinischer Bedeutung, da sie Salmonellose und enterisches Fieber verursachen. Eine Salmonelleninfektion (Salmonellose) führt häufig zu Durchfall, Fieber (aufgrund einer Entzündung) sowie Bauchkrämpfen, die 1 bis 3 Tage nach der Infektion auftreten.

Während die Infektion einige Tage andauern und ohne Behandlung verlaufen kann, ist in einigen Fällen, insbesondere bei schweren Durchfällen, eine Behandlung erforderlich.

Einige Infektionen können sich auf den Blutkreislauf ausbreiten und zu einem toxischen Schock führen, der unbehandelt zum Tod führen kann.

Zu den Personen mit einem hohen Risiko für diese Infektion gehören:

Junge Kinder
Patienten mit schwacher/geschwächter Immunität
Ältere Erwachsene

* Das auch als Typhus bekannte enterische Fieber wird durch S. typhi und S. paratyphi verursacht und zeigt folgende Symptome:

Allgemeine Schwäche
Kopfschmerzen
Husten
Appetitlosigkeit
Durchfall und Verstopfung

Pathogenese

Der Prozess, durch den Salmonellen den Menschen infizieren und beeinträchtigen, ist bei der Salmonellose anders als beim Enterischen Fieber.

Bei der Salmonellose beginnt die Infektion mit der Aufnahme der Bakterien, gefolgt von der Besiedlung des unteren Darms. Auf diese Besiedlung folgt das Eindringen in die Schleimhaut, wo es zu einer akuten Entzündung kommt.

Bei der enterischen Fiebererkrankung folgt auf die orale Infektion eine zweiwöchige Inkubationszeit, nach der die Bakterien über die M-Zellen in die Schleimhautschicht gelangen. Die Infektion geht dann auf die lokalen Makrophagen über, die die Bakterien zu den mesenterialen Lymphknoten transportieren.

Schließlich können sich die Bakterien auf Organe wie Lunge und Leber ausbreiten, was zu Komplikationen wie Empyem, Blasenentzündung und Typhushepatitis führt.

Vorbeugung und Behandlung

In den meisten Fällen sind Salmonelleninfektionen die Folge des Trinkens von verunreinigtem Wasser, des Verzehrs von ungekochtem Fleisch, Geflügel und Meeresfrüchten, ungekochten Eiern und verunreinigtem Obst und Gemüse. Sie können auch durch den Kontakt mit bestimmten Haustieren wie Amphibien und Reptilien verursacht werden.

Die meisten Infektionen lassen sich verhindern, indem der Kontakt mit solchen Haustieren, insbesondere bei Kindern, auf ein Minimum reduziert wird und auf gute Hygiene geachtet wird. Dazu gehört, dass man sich vor dem Essen die Hände mit Wasser und Seife wäscht (und sie generell sauber hält), alle Lebensmittel vor dem Kochen wäscht und Fleischprodukte, die möglicherweise Bakterien enthalten, ausreichend kocht, sowie die Hände nach dem Berühren von Haustieren wäscht. Dies sind wichtige Präventionstipps, um eine Ansteckung und die Ausbreitung von Salmonelleninfektionen zu vermeiden.

In einigen Fällen ist eine Behandlung erforderlich. In solchen Fällen umfasst die Behandlung den Einsatz von Antibiotika und Medikamenten gegen die Beweglichkeit sowie den Ersatz von Flüssigkeit und Elektrolyten. Such drugs as loperamide are used for the purposes of relieving cramping among patients. However, this has been associated with such side effects as diarrhea resulting from the infection.

Microscopy with Gram Stain

A Salmonella sample can be obtained directly from the patient (feces) or from contaminated water/foods. The bacteria may be cultured first using the appropriate agar/media to increase the number of cells.

Sample Preparation

Requirements

Clean glass slide
Heat (Bunsen burner)
Gram stain reagents
Staining rack
Sample

Procedure

Prepare a smear at the center of the glass slide using a cotton swab stick or wire loop. Vergewissern Sie sich, dass Objektträger, Probe und Wattestäbchen/Drahtschlaufe sauber sind, um eine Kontamination zu vermeiden
Lufttrocknen Sie den Objektträger und erhitzen Sie ihn (ca. 3 Mal über die Bunsenflamme führen und Überhitzung vermeiden)
Legen Sie den Objektträger auf ein Färbegestell und geben Sie einige Tropfen Kristallviolett auf die Probe, waschen Sie vorsichtig mit Wasser ab
Geben Sie einige Tropfen Gram-Jod (Beizmittel) für 30 Sekunden bis 1 Minute hinzu, vorsichtig mit Wasser abwaschen
Ein paar Tropfen Alkohol (95%iger Alkohol) für etwa 10 Sekunden zugeben, vorsichtig mit Wasser abwaschen
Ein paar Tropfen Safranin (Gegenfärbung) zugeben und mit Wasser abspülen
Überschüssiges Wasser mit einem Papiertaschentuch entfernen, indem man die Seiten des Objektträgers berührt
Den Objektträger unter dem Mikroskop betrachten und dabei mit geringerer Leistung beginnen

Beobachtung

Bei der Betrachtung unter dem Mikroskop erscheinen Salmonellen-Bakterien wie Salmonella newport als rosafarbene Stäbchen. Dies zeigt an, dass es sich um ein gramnegatives Bakterium handelt.

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See also Eubacteria page, closely related to E. Coli bacteria and also see Coliform