Gram-negatieve bacteriën

Tot de gram-negatieve bacteriën behoren enkele belangrijke verwekkers van bacteriële infecties. Maar wat betekent gram-negatief precies? De groep bacteriën is genoemd naar de hoe ze aankleuren bij een kleuring ter differentiatie van bacteriën. Ze worden gram-negatief genoemd omdat zij bij de gramkleuring de kristalviolette kleuring niet vasthouden bij het wassen met alcohol. Een tweede kleuring die wordt gebruikt blijft wel in de celwand. Onder de lichtmicroscoop kleuren deze gram-negatieve bacteriën hierdoor roze tot rood aan. De celwand van de gram-positieve bacteriën behoudt de kristalviolette kleuring wel en deze bacteriën kleuren hierdoor paars aan onder de lichtmicroscoop. Het verschil tussen de twee groepen zit in de celwand van de bacteriën.

Inhoud

• De celwand
• Infecties
• Verschillende soorten gram-negatieve bacteriën
• Bacteriële identificatie
• Behandeling
• Antibiotica resistentie

De celwand

De celwand van de gram-negatieve bacteriën is erg sterk en elastisch. Het is belangrijk voor de bescherming van de binnenkant van de cel. De binnenmembraan is omgeven door een dunne peptidoglycaan laag met daaromheen een buitenmembraan. Tussen de binnenmembraan en de buitenmebraan zit het periplasma, onder andere de ruimte waarin sommige betalactamases zich bevinden. Betalactamase is een enzym dat sommige antibiotica afbreekt van de groep betalactam antibiotica. De buitenmembraan scheidt het periplasma van de buitenkant. Het bevat eiwitten, lipopolysacharide (LPS) en lipoproteine. Tevens zitten er porines in de buitenmembraan. Dit zijn eiwitten die poriën vormen, waardoor de diffusie van voor de bacterie benodigde moleculen verbetert. Als gram-negatieve bacteriën in het lichaam worden afgebroken, komt het LPS vrij waardoor een sterke immuunreactie ontstaat.

Infecties

Gram-negatieve bacteriën kunnen een breed scala aan infecties veroorzaken. Veel gram-negatieve bacteriën komen voor in de darmen van mensen en dieren. De Escherichia coli (E. Coli) is een gram-negatieve staaf die behoort tot de normale darmflora en is een belangrijke bacterie voor het verteren van voedsel. Meestal geeft deze bacterie geen infectie, maar onder sommige omstandigheden wel. Het is bijvoorbeeld een veelvoorkomende verwekker van urineweginfecties. Als de bacteriën in de bloedsomloop komen, kunnen ze ernstige sepsis veroorzaken. Sommige andere gram-negatieve bacteriën behoren niet tot de normale darmflora en als deze het lichaam binnenkomen, kan dit resulteren in een darminfecties. Voorbeelden zijn de Salmonalla en Campylobacter spp. Ook buiten de darmen kunnen gram-negatieve bacteriën infecties veroorzaken zoals luchtweginfecties of seksueel overdraagbare aandoeningen. Neisseria Gonorrhoeae is bijvoorbeeld een gram-negatieve kok die gonorroe (druiper) veroorzaakt.

Verschillende soorten gram-negatieve bacteriën

Deze opsomming bevat de voor de geneeskunde belangrijke en meest voorkomende gram-negatieve bacteriën. Naast deze genoemde bacteriën zijn er nog vele andere minder voorkomende bacteriën die infecties kunnen veroorzaken. Er kan onderscheid worden gemaakt in de vorm van de bacterie: staafvormig (bacilli/staven) en bolvormig (cocci/kokken).

Gram-negatieve staven

• E. coli
• Klebsiella
• Enterobacter
• Salmonella
• Shigella
• Proteus
• Citrobacter
• Pseudomonas
• Burkholderia
• Stenotrophomonas
• Acinetobacter
• Vibrio
• Yersinia
• Legionella
• Haemophilus
• Bordetella
• Brucella
• Bartonella
• Campylobacter

Gram-negatieve kokken

• Neisseria
• Moraxella

Bacteriële identificatie

Als er een bacterie wordt gevonden in een monster, bijvoorbeeld in urine of bloed, moet er worden uitgezocht welke soort bacterie het is. Dit is van belang voor de behandeling en interpretatie, want niet elke gevonden bacterie is pathogeen. Het kan ook een bacterie zijn die bij de normale darmflora hoort of het kan een contaminant zijn. Deze bacteriële identificatie kan gedaan worden op basis van onder andere de gramkleuring, de vorm van de bacterie (bacilli of cocci etc.), groei eigenschappen en metabole eigenschappen. Voorheen werd doormiddel van testjes uitgezocht met welke bacterie men te maken had. Momenteel is een deel van deze testen vervangen door moleculaire technieken of de MALDI TOF. Bij deze laatste techniek worden eiwitfragmenten van de bacteriën vergeleken, waarop het profiel wordt vergeleken met een database met profielen van veel bacteriën. Softwarematig wordt er een profielvergelijking gedaan en kan er een uitslag gegeven worden welke soorten overeenkomen en waarschijnlijk zijn. Door deze innovaties is de identificatie van bacteriën een stuk sneller geworden.

Behandeling

Behandeling is onder andere afhankelijk van het type en de gevoeligheid van de bacterie, het soort infectie, antibiotica geschiedenis, de ernst van de ziekte en andere klinische factoren. De soort celwand van een bacterie is belangrijke informatie voor de keuze van antibiotica. De celwand van de gram-negatieve bacterie biedt weerstand tegen sommige antibiotica zoals penicilline, waardoor deze minder goed werken. Als er nog geen bacterie is geïdentificeerd bij een bacteriële infectie, kan op basis van het soort infectie een inschatting gemaakt worden welke soort bacteriën verantwoordelijk kunnen zijn. Hierop wordt het antibioticabeleid afgestemd. Als de verwekker wel is gevonden en er een gevoeligheid voor antibiotica is uitgezocht, kan op basis van deze informatie het antibioticabeleid worden aangepast.

Antibiotica resistentie

Er komt veel antibiotica resistentie voor onder de gram-negatieve bacteriën, waardoor deze infecties moeilijker behandelbaar zijn geworden. Onder andere is juist antibioticagebruik belangrijk om dit probleem zo min mogelijk te doen verergeren. Sommige soorten bacteriën zijn intrinsiek resistent tegen enkele breedspectrum antibiotica. Een voorbeeld is de Stenotrophomonas maltophilia. Bacteriën kunnen ook een resistentie mechanisme hebben ontwikkeld. Resistentie kan op verschillende manieren ontstaan: doordat bacteriën enzymen aanmaken die het antibiotica neutraliseren, doordat het doel van de antibiotica wordt aangepast, door verandering in een metaboolproces, door verandering in de celwand waardoor de antibiotica niet wordt opgenomen of door pompmechanismen die de antibiotica uit de cel van de bacterie pompen.

MDR.
Ook multiple drug resistance (MDR) komt voor bij gram-negatieve bacteriën. MDR is een conditie waarbij bacteriën resistent geworden zijn voor meerdere belangrijke antibiotica die normaal gesproken worden gebruikt tegen de desbetreffende bacterie. Twee bekende mechanismen die voorkomen bij gram-negatieve bacteriën zijn “Extended-spectrum β-lactamase” (ESBL) en “Klebsiella pneumoniae carbapenemase” (KPC). Bacteriën die een ESBL produceren zijn resistent voor veel penicillines en cefalosporines. Er moet hierdoor meestal voor een carbapenem-antiotica worden gekozen, hetgeen een reserve antibiotica is. Bacteriën die een carbapenemase produceren zijn ook resistent voor deze reserve antibiotica en daardoor nauwelijks te bestrijden met antibiotica. Uitbraken met deze MDR bacteriën komen ook in Nederland voor.