Referat Viren - Eigenschaften, Vermehrung, Behandlung, Bakterien

Viren

Einleitung

Viren (lateinisch virus: Gift)

Der Begriff Virus wurde erstmals in den neunziger Jahren des 19. Jahrhunderts geprägt, um Krankheitserreger zu bezeichnen, die kleiner als Bakterien sind. Viren sind eine Zwischenform zwischen belebter und unbelebter Materie. Innerhalb lebender Zellen können sie sich sehr zahlreich vermehren und dabei ihren Wirt schädigen. Es sind Hunderte von Viren bekannt, die bei Menschen, Tieren, Pflanzen und Bakterien eine Vielzahl unterschiedlichster Krankheiten hervorrufen.

Die Existenz von Viren wurde 1892 nachgewiesen, als der russische Wissenschaftler Dmitrij I. Iwanowsky mikroskopisch kleine Teilchen entdeckte, die später Tabakmosaikviren genannt wurden. Der holländische Botaniker Martinus W. Beijerinck wandte 1898 die Bezeichnung Viren auf jene infektiösen Erreger an. Einige Jahre später fand man Viren, die sich innerhalb von Bakterien vermehrten. Diese Art von Viren nennt man Bakteriophagen. Im Jahr 1935 kristallisierte der amerikanische Biochemiker Wendell Meredith Stanley das Tabakmosaikvirus und wies nach, dass es nur aus genetischem Material, der Ribonucleinsäure (RNA), und einem Proteinmantel besteht. In den vierziger Jahren wurden dank der Entwicklung des Elektronenmikroskops erstmals Viren sichtbar. Diesem Fortschritt folgte die Entwicklung von Hochgeschwindigkeitszentrifugen, welche die Filtrierung und Konzentrierung von Viren ermöglichten. Bei der Untersuchung von Tierviren gelang in den fünfziger Jahren ein entscheidender Durchbruch mit der Entwicklung von Methoden zur Zellkultivierung, mit deren Hilfe die Vermehrung von Viren im Reagenzglas möglich wurde. In der Folge wurden zahlreiche Viren entdeckt und die meisten in den sechziger und siebziger Jahren analysiert sowie deren physikalische und chemische Eigenschaften bestimmt.

Eigenschaften

Viren sind submikroskopische intrazelluläre (in Zellen vorkommende) Parasiten, die entweder RNA oder Desoxyribonucleinsäure (DNA) aufweisen (nie beides) und über eine Schutzhülle verfügen, die aus Proteinen allein besteht oder sich aus Proteinen und Lipid- oder Kohlenhydratbestandteilen zusammensetzt. Die Nucleinsäure liegt in der Regel als einzelnes ein- oder doppelsträngiges Molekül vor. Einige Viren verfügen jedoch über Nucleinsäure, die in zwei oder mehrere Segmente aufgeteilt ist. Die Proteinhülle wird als Capsid bezeichnet, die Proteinbausteine des Capsids nennt man Capsomeren. Zusammen bilden Nucleinsäure und Hülle das Nucleocapsid. Andere Viren verfügen zudem über eine weitere Hülle, die sich im Allgemeinen bildet, wenn das Nucleocapsid als Knospe aus der Wirtszelle austritt. Das gesamte Viruspartikel wird als Virion bezeichnet. Viren sind obligate intrazelluläre Parasiten, d. h., sie sind an bestimmte Lebensbedingungen gebunden: Sie können sich nur innerhalb von Zellen vermehren, die aktiv Stoffwechsel betreiben. Außerhalb lebender Zellen existieren Viren als inaktive Makromoleküle.

Viren kommen in den unterschiedlichsten Formen und Größen vor. Nach ihrer Struktur werden drei Grundformen unterschieden:

Isometrische

Stäbchenförmige

längliche und kaulquappenähnliche Viren

mit Kopf und Schwanz (z. B. manche Bakteriophagen). Die kleinsten Viren sind Ikosahedronen (20-seitige Vielecke oder Polygone) mit einer Seitenlänge von etwa 18 bis 20 Nanometern (millionstel Millimetern). Die längsten Viren sind stäbchenförmig. Einige stäbchenförmige Viren sind mehrere Mikrometer lang, aber in der Regel weniger als 100 Nanometer breit. Die Breite der größten Viren liegt damit unterhalb des Auflösungsbereichs eines Lichtmikroskops, mit dem Bakterien und andere größere Mikroorganismen untersucht werden können.

Viele Viren mit spiralförmiger Innenstruktur weisen eine zusätzliche Außenhülle (auch Envelope genannt) auf, die sich aus Lipoproteinen und/oder Glykoproteinen zusammensetzt. Ihr Durchmesser reicht von 60 bis 300 Nanometer. Komplexere Viren, beispielsweise einige Bakteriophagen, verfügen über einen Kopf und einen schlauchartigen Schwanz, mit dem sie sich an Wirtsbakterien heften. Pockenviren sind quaderförmig, und ihre Protein-Elementarteilchen haben einen komplexen Aufbau. Komplexe und Pockenviren bilden jedoch die Ausnahme. Die meisten Viren sind von einfacher Gestalt.

Vermehrung

Viren verfügen nicht über die nötigen Enzyme und Stoffwechselprodukte für eine eigenständige Vermehrung. Sie müssen sich dazu der Wirtszellen bedienen, die sie infizieren. Der Vorgang der Virusvermehrung oder -replikation teilt sich daher in die Synthese (Bildung) der einzelnen Virusbestandteile und deren Zusammensetzung zu neuen Virusteilchen. Die Replikation beginnt mit dem Eindringen des Virus in die Wirtszelle. Der Virusmantel wird von Zellenzymen aufgelöst, so dass die Virus-RNA oder -DNA mit den Zellribosomen in Kontakt kommt. Dort steuert die Virus-RNA oder -DNA die Proteinsynthese, wie sie durch die Virusnucleinsäure festgelegt ist. Die Nucleinsäure verdoppelt sich, und die Proteinbausteine des Virusmantels werden neu gebildet. Danach werden diese beiden Bestandteile zu einem neuen Virus vereinigt. Aus einem infizierenden Virus können auf diese Weise Tausende von Nachkommen entstehen. Einige Viren werden durch Zerstörung der infizierten Wirtszelle freigesetzt. Andere knospen aus der Zellmembran aus (Virusknospung oder Budding), ohne die Zelle zu töten. In einigen Fällen verläuft die Infektion latent, d. h., die Viren vermehren sich innerhalb der Zelle, ohne sie offensichtlich zu schädigen.

RNA-Viren besitzen ein einzigartiges Vermehrungssystem, denn ihre RNA kann sich unabhängig von einer DNA verdoppeln. In einigen Fällen kann die RNA als Boten-RNA (m-RNA) fungieren und sich indirekt über das Ribosomen- und Stoffwechselsystem der Wirtzelle verdoppeln. Andere RNA-Viren besitzen in ihrem Proteinmantel RNA-abhängige Enzyme, welche die Synthese der Virus -RNA steuern. Einige RNA-Viren, die so genannten Retroviren, bilden ein Enzym, mit dessen Hilfe eine DNA-Kopie von der Viren-RNA hergestellt wird. Diese DNA stellt dann das neue Genmaterial des Virus dar.

Bakterienviren und Tierviren unterscheiden sich in der Wechselwirkung mit der Zelloberfläche bei der Infektion. T-Phagen (doppelsträngige Bakteriophagen), die das Bakterium Escherichia coli befallen, setzen sich erst auf der Zelloberfläche fest und schleusen dann ihre DNA direkt in das Bakterium ein. Das Virus wird also nicht in das Zellinnere aufgenommen und dessen Mantel nicht aufgelöst. Im Wesentlichen laufen aber dieselben, bereits beschriebenen Vorgänge der Virusreplikation ab, nachdem die Nucleinsäure in die Zelle gelangt ist.

Viren in der Medizin

Die Bekämpfung viraler Infektionskrankheiten stellt eine große Herausforderung für die medizinische Wissenschaft dar. Viren verursachen unterschiedlichste Krankheiten, die schwerwiegende Auswirkungen für die Menschheit haben.

Zu den Virenerkrankungen zählt z. B. die Erkältung, von der jährlich Millionen von Menschen betroffen sind. Andere virale Krankheiten enden häufig tödlich. Dazu gehören beispielsweise Tollwut, hämorrhagisches Fieber, Enzephalitis, Poliomyelitis und Gelbfieber. Die meisten Viren verursachen jedoch Erkrankungen, die in der Regel nur akute Beschwerden hervorrufen, es sei denn, dass ernste Komplikationen durch die Virus - oder eine zusätzliche bakterielle Infektion eintreten. Solche Viruserkrankungen sind etwa Grippe, Masern, Mumps, Fieberbläschen (Herpes simplex), Windpocken, Gürtelrose (Herpes zoster), Atemwegserkrankungen, akute Diarrhöe (Durchfall), Warzen und Hepatitis. Wieder andere Viren wie das Rötel- und das Zytomegalievirus können beim Ungeborenen schwere Fehlbildungen hervorrufen oder sogar tödlich wirken. AIDS wird durch ein Retrovirus ausgelöst. Nur zwei Retroviren werden bisher eindeutig für menschliche Krebserkrankungen verantwortlich gemacht, einige Papilloma-Viren stehen jedoch im Verdacht, krebsauslösend zu sein. Es mehren sich auch die Anzeichen dafür, dass andere Viren bei einigen Krebsarten sowie chronischen Erkrankungen wie multipler Sklerose und anderen Degenerationskrankheiten eine wesentliche Rolle spielen. Andererseits gibt es Viren, die Tumorzellen angreifen und vernichten. Dies funktioniert jedoch offenbar nur dann, wenn die Tumorzellen ein bestimmtes Krebsgen (Onkogen) aufweisen.

Auch heute noch werden Viren entdeckt, die schwere Erkrankungen beim Menschen verursachen. Die meisten lassen sich im Labor isolieren und bestimmen. Dafür werden jedoch in der Regel einige Tage benötigt. Eines der in neuerer Zeit entdeckten Viren ist das Rotavirus, das bei Säuglingen und Kleinkindern Gastroenteritis hervorruft (Schleimhautentzündung des Magens und Dünndarmes). In Malaysia wurde 1999 das Nipah- Virus entdeckt, das offenbar nur von Schweinen auf den Menschen übertragen wird und 95 Todesopfer durch Hirnhautentzündung forderte. Über ein anderes neues Virus berichteten im selben Jahr kalifornische Wissenschaftler: Das so genannte TT- Virus wurde u. a. in Blutkonserven gefunden und verursacht möglicherweise Leberschäden.

Verbreitung

Neue Krankheitsfälle entstehen, wenn Viren von Mensch zu Mensch übertragen wurden. Viele Viren, z. B. die Erreger von Grippe oder Masern, werden durch Tröpfcheninfektion übertragen, d. h. durch Versprühen erregerhaltigen Speichels beim Sprechen, Husten oder Niesen. Andere Viren, etwa Erreger der Diarrhöe, werden auf fäkal-oralem Weg übertragen. Wieder andere, z. B. der Gelbfiebererreger und die so genannten Arboviren, werden durch Insektenstiche verbreitet. Viruserkrankungen sind endemisch (kommen in einer bestimmten Gegend bei anfälligen Personen regelmäßig vor) oder epidemisch, d. h., sie treten in großen Wellen auf und befallen dann Tausende von Menschen. Ein Beispiel für eine epidemische Viruserkrankung ist das alljährliche weltweite Vorkommen von Grippeerkrankungen.

Behandlung

Derzeit gibt es für Virusinfektionen keine völlig zufrieden stellenden Behandlungsmöglichkeiten, da die meisten Arzneimittel, die Viren zerstören, auch die Zellen schädigen. Das Medikament Alpha-Adamantanamin wird in einigen Ländern verbreitet zur Behandlung von Atemwegsinfektionen eingesetzt, die durch Grippeviren vom Typ A hervorgerufen werden. Isatin-Beta-Thiosemicarbazon ist gegen Pocken wirksam. Einige Analogstoffe zu Vorstufen der Nucleinsäure scheinen bei schweren Herpesinfektionen hilfreich zu sein.

Ein viel versprechendes antivirales Mittel, Interferon, wird in der Zelle selbst gebildet. Dieses nichttoxische (ungiftige) Protein, das in einigen virusinfizierten Tier- und Menschenzellen produziert wird, kann andere Zellen vor einer solchen Virusinfektion schützen. Bis vor kurzem war die Erforschung der Interferonanwendung durch die begrenzte Verfügbarkeit reinen Interferons behindert. Dank der neuen Technik des molekularen Klonens von genetischem Material ist es heute jedoch möglich, dieses Protein in größeren Mengen herzustellen.

Die einzig wirksame Möglichkeit, einer Virusinfektion vorzubeugen, ist die Schutzimpfung. Beispielsweise konnte durch die weltweite Einführung der Pockenschutzimpfung diese Krankheit in den siebziger Jahren ausgerottet werden. Es wurden zahlreiche antivirale Impfstoffe für Mensch und Tier entwickelt. Für den Menschen gibt es z. B. Impfungen gegen Masern, Röteln, Poliomyelitis und Grippe. Die Immunisierung mit einem Virusimpfstoff regt das körpereigene Immunsystem zur Bildung bestimmter Proteine an, so genannter Antikörper. Diese schützen vor der Infektion mit dem betreffenden Virus. Die zur Immunisierung verwendeten Viren werden zuvor so behandelt, dass sie selbst nicht mehr krankheitserregend wirken.

Pflanzeninfektionen

Viren sind für eine Vielzahl von Pflanzenkrankheiten verantwortlich und führen häufig zu schweren Ernteschäden. Verbreitete Viruserkrankungen (Virosen) bei Pflanzen sind die Vergilbungskrankheit der Rübe, die Blattrollkrankheit der Kartoffel oder die Infektion mit dem Tabakmosaikvirus. Pflanzen haben feste Zellwände, die für Pflanzenviren undurchdringbar sind. Daher werden Pflanzenviren hauptsächlich durch Pflanzen fressende Tiere verbreitet, beispielsweise durch Insekten. Bei der Nahrungsaufnahme der Insekten an infizierten Pflanzen bleiben Viren an ihren Mundwerkzeugen haften. Auf diese Weise können die Insekten bei der nächsten Nahrungsaufnahme diese Viren gesunden Pflanzen einimpfen. Auch Nematoden (Fadenwürmer) können Viren übertragen, wenn sie die Wurzeln gesunder Pflanzen befallen.

In infizierten Pflanzenzellen können sich enorme Mengen von Pflanzenviren ansammeln. Beispielsweise kann das Tabakmosaikvirus 10 Prozent des Trockengewichts einer infizierten Pflanze ausmachen. Die Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Pflanzenviren und Pflanzenzellen sind begrenzt, da sich Pflanzen meist nicht direkt infizieren lassen, sondern nur mittelbar, beispielsweise über Insekten. Zellkulturen, die im Labor mit Pflanzenviren infiziert werden können, sind nicht allgemein verfügbar.

Bakterien

Einleitung

Bakterien (griechisch bakterion: Stäbchen)

Bakterien sind winzig, zwischen einem Mikrometer (tausendstel Millimeter) und 0,75 Millimeter groß und finden sich in nahezu jeder Umwelt: in Luft, Boden, Wasser, Eis und über 100 °C heißen Quellen. Bakterien versorgen sich auf unterschiedlichste Art mit Energie und Nährstoffen.

Eigenschaften

In der derzeit angewandten biologischen Systematik bilden Bakterien das Reich der Prokaryonten: Organismen, in deren Zellen das Kernmaterial nicht von einer Membran umgeben ist. Etwa 1 600 Arten sind bekannt. Im Allgemeinen werden Bakterien aufgrund bestimmter Eigenschaften systematisch zugeordnet, z. B. nach ihrer Form als

• Kokken (kugelförmig)
• Bazillen (stäbchenförmig)
• Spirochäten (spiralförmig)

nach ihrer Zellwandstruktur; nach unterschiedlicher Färbbarkeit (Gram-Färbung) -> dabei werden alle vorhandenen Bakterien mit Kristallviolett eingefärbt, was eine blaue Farbe ergibt. Nach Beizung mit Jod-Kaliumjodid und Entfärbung mit Alkohol halten nur die Bakterien mit mehrschichtigem Murein den Farbstoff zurück, die mit einschichtigem Murein geben ihn wieder ab. grampositiv (violett färbbar), gramnegative Bakterien (rot färbbar); nach der Fähigkeit, in An- oder Abwesenheit von Luft zu leben und zu wachsen (aerob bzw. anaerob); nach der Fähigkeit, unter ungünstigen Bedingungen Sporen zu bilden; nach serologischer Bestimmung ihrer Oberflächenbestandteile sowie nach ihrer Nucleinsäureverwandtschaft.

In einer gängigen Klassifizierung werden Bakterien aufgrund ihrer Zellwandeigenschaften vier Hauptgruppen zugeordnet. Zur Hauptgruppe der Gracilicutes zählen Bakterien mit dünnen, gramnegativen Zellwänden. Firmicutes besitzen dicke, grampositive Zellwände. Tenericutes verfügen über keine Zellwände, und bei den Mendosicutes sind sie aus einem anderen Material als dem für Bakterien typischen Peptidoglycan aufgebaut. Zu den Mendosicutes zählen die Archaebakterien, eine Gruppe ungewöhnlicher Organismen wie die methanbildenden Bakterien, die völlig anaerob leben und aus Kohlendioxid und Wasserstoff Methan bilden. Weitere Beispiele für Archaebakterien sind Halobakterien, die bei hohem Salzgehalt gedeihen, und die Thermoacidophilen, die schwefelabhängig und äußerst wärmeliebend sind.

Bakterienzellen sind normalerweise von einer festen, schützenden Zellwand umgeben. Die darunter liegende Zellmembran regelt die Stoffpassage in das Zytoplasma (das halbflüssige Zellinnere) und aus diesem heraus. Die DNA, das Erbmaterial, liegt im Nucleoid, dem Kernäquivalent der Bakterien (Bakterien haben keinen echten, von einer Membran umhüllten Zellkern). An den Ribosomen findet die Proteinsynthese statt. Viele Bakterien verfügen über Pili (Singular: Pilus), Strukturen, die aus der Zelle herausragen, um DNA zu einem anderen Bakterium übertragen zu können. Das Flagellum mancher Arten dient der Fortbewegung. Einige Bakterien haben ein Plasmid, ein zusätzliches, kleines Chromosom mit weiteren Genen. Bestimmte Arten erzeugen eine Kapsel, eine klebrige Hülle außerhalb der Zellwand, die Bakterien gegen Angriffe weißer Blutzellen schützt. Mesosomen galten früher als bakterielle Strukturen unbekannter Funktion. Heute sind sie als Artefakte entlarvt: Sie entstehen, wenn Bakterien für die Betrachtung durch ein Elektronenmikroskop präpariert werden.

Nicht alle Bakterien können sich bewegen, doch die mobilen unter ihnen sind im Allgemeinen mit schraubenartigen Fortsätzen versehen, den Flagellen. Diese können rund um die Zelle verteilt, an einem oder zwei Enden, einzeln oder in Büscheln auftreten. Je nachdem, in welche Richtung die Flagellen schlagen, bewegen sich Bakterien entweder vorwärts oder drehen sich auf der Stelle. Ob sich das Bakterium fortbewegt oder dreht, hängt von Rezeptoren in der Membran ab. Mit Hilfe dieser unterschiedlichen Bewegungsarten können sich Bakterien z. B. auf Nahrungsquellen zu bewegen und von ungünstigen Umweltbedingungen entfernen.

Vermehrung

Das Erbmaterial der Bakterienzelle liegt in Form eines kreisförmigen DNA-Doppelstranges vor (siehe Nucleinsäuren). Viele Bakterien besitzen auch kleinere kreisrunde DNA-Abschnitte, so genannte Plasmide, die ebenfalls Erbinformation enthalten, welche allerdings für die Fortpflanzung nicht wesentlich ist. Plasmide können durch so genannte Konjugation, einen Mechanismus zum Genaustausch, auf andere Bakterien übertragen werden. Weitere Methoden des Genaustauschs sind die Transduktion, bei der Bakterienviren (siehe Bakteriophage) DNA übertragen, und Transformation, wobei DNA direkt aus der Umgebung in die Bakterienzelle übernommen wird. Bakterienzellen vermehren sich durch Zellteilung. Dabei verdoppelt sich das genetische Material, das Bakterium dehnt sich aus, schnürt sich etwa in der Mitte ab und teilt sich vollständig. Es entstehen zwei Tochterzellen, die im Wesentlichen mit der Mutterzelle identisch sind. Einige Bakterien teilen sich alle 15 bis 40 Minuten. Unter günstigen Bedingungen, bei einer Zellteilung alle 30 Minuten, kann nach 15 Stunden aus einer einzigen Zelle eine Nachkommenschaft von etwa einer Milliarde entstehen. Eine solche Kolonie ist mit bloßem Auge wahrzunehmen. Unter ungünstigen Bedingungen können einige Bakterien eine veränderte Zellteilung durchlaufen und Dauersporen bilden. Dabei handelt es sich um ruhende Zellen, die extreme Temperaturen, Trockenheit oder Feuchtigkeit ertragen.

Bedeutung der Bakterien

Bakterien lassen sich hinsichtlich ihrer Lebensweise in zwei Hauptgruppen unterscheiden: Saprophyten, die auf totem tierischen oder pflanzlichen Material leben, und Symbionten, die lebende Organismen besiedeln. Saprophyten sind für die Zersetzung toter Tiere und Pflanzen wesentlich und führen damit dem Boden wieder Nährstoffe zu. Symbiontische Bakterien kommen in vielen menschlichen Gewebearten vor, z. B. im gesamten Verdauungstrakt und in der Haut. Dort sind sie für einige physiologische Prozesse unerlässlich. Eine solche Beziehung wird als mutualistisch bezeichnet, d. h. sie beruht auf Gegenseitigkeit. Andere Symbionten versorgen sich bei ihren lebenden Wirten mit Nährstoffen, ohne ernsten Schaden anzurichten. Diese Form des Zusammenlebens wird Kommensalismus genannt. Eine dritte Art, die Parasiten, können die Pflanzen oder Tiere, die sie besiedeln, zerstören.

Bakterien verursachen das Verderben von Fleisch, Wein, Gemüse, Milch und Milchprodukten. Sie verändern die Zusammensetzung solcher Lebensmittel, so dass diese ungenießbar werden. Bakterienwachstum in Nahrungsmitteln kann auch zu Lebensmittelvergiftung führen. Andererseits sind Bakterien in manchen Industriezweigen von großer Bedeutung. Die Fähigkeit einiger Arten zur Fermentation wird für die Herstellung von Käse, Joghurt, Sauerkraut und anderem sauer eingelegtem Gemüse genutzt. Bakterien sind auch für die Produktion von gegerbtem Leder, Tabak, Silofutter, Textilien, Pharmazeutika, verschiedenen Enzymen, Polysacchariden und Waschmitteln von Bedeutung.

Bakterien befinden sich in nahezu jeder Umgebung und tragen dort zu den unterschiedlichsten biologischen Abläufen bei. Beispielsweise können sie Licht erzeugen, wie bei der Chemolumineszenz toter Fische (siehe Biolumineszenz). Sie sind auch in der Lage, ausreichende Temperaturen für eine spontane Entzündung in Heuschobern oder Hopfenspeichern zu verursachen. Durch die Zersetzung von Cellulose bilden einige anaerobe Bakterien in Stillgewässern Sumpfgas. Andere tragen durch Oxidierungsprozesse zur Bildung von eisen- und manganhaltigem Sumpferz und Ockerablagerungen bei.

Bakterien haben immensen Einfluss auf Art und Zusammensetzung des Bodens. Mit ihrer Hilfe werden organische pflanzliche und tierische Überreste sowie anorganische Gesteinspartikel vollständig zersetzt. Dadurch werden ungeheure Mengen an Pflanzennährstoffen gewonnen. Außerdem reichern Hülsenfrüchter mit Hilfe von Rhizobium radicicola und anderen Bakterien den Boden mit Stickstoff an. Diese Bakterien besiedeln die Pflanzenwurzeln und sorgen für das Wachstum stickstoffbindender Knötchen. Es gilt als gesichert, dass die Photosynthese, auf der das Pflanzenleben basiert, ursprünglich von Bakterien entwickelt wurde.

Pathogene Bakterien

Ungefähr 200 Bakterienarten sind pathogen (krankheitserregend) für den Menschen. Die Pathogenität der einzelnen Arten ist sehr unterschiedlich und hängt sowohl von der Virulenz (der schädlichen Aktivität) der einzelnen Art als auch vom Zustand des Wirtsorganismus ab. Zu den virulenteren Bakterien zählen beispielsweise die Erreger von Cholera, Tetanus, Lepra, Pest, Ruhr, Tuberkulose, Syphilis, Typhus, Diphtherie, Brucellose und einigen Formen der Lungenentzündung. Bis zur Entdeckung der Viren hielt man Bakterien für die Erreger aller Infektionskrankheiten.

Die pathogenen Wirkungen von Bakterien auf Körpergewebe lassen sich in vier Klassen einteilen:

(1) Direkte örtliche Wirkung auf das betroffene Gewebe

(2) mechanische Wirkung, beispielsweise wenn eine Vielzahl von Bakterien ein Blutgefäß blockiert und somit einen infektiösen Embolus (Gefäßpfropf) bildet

(3) Wirkungen durch eine Körperreaktion aufgrund der bakteriellen Infektion von Körpergeweben, z. B. Hohlraumbildung in der Lunge bei Tuberkulose

4) Wirkungen bakterieller Toxine: chemischer Stoffe, die für manche Gewebe giftig sind.

Behandlung

Antibiotika (griechisch anti: gegen; biotikos: zum Leben gehörig), von Bakterien, Pilzen, Flechten, Algen und höheren Pflanzen oder anderen Lebewesen produzierte chemische Verbindungen, die zur Abtötung oder Wachstumshemmung infektiöser Organismen angewandt werden.

Alle Antibiotika sind selektiv toxisch (giftig): Sie wirken giftiger auf eindringende Erreger als auf deren Wirt, sei es ein Tier oder ein Mensch. Penicillin ist das bekannteste Antibiotikum. Es wurde zur Bekämpfung vieler Infektionskrankheiten eingesetzt, beispielsweise gegen Syphilis, Gonorrhö, Tetanus und Scharlach. Ein anderes sehr bekanntes Antibiotikum, Streptomycin, wird zur Behandlung der Tuberkulose angewandt. Ursprünglich bezeichnete man nur solche organischen Verbindungen als Antibiotika, die von Bakterien oder Schimmelpilzen gebildet wurden und auf andere Mikroorganismen toxisch wirkten. Heute schließt dieser Begriff auch synthetische und halbsynthetische Stoffe mit ein. Die Bezeichnung Antibiotika bezieht sich vorwiegend auf Substanzen, die antibakteriell wirken, umfasst im weiteren Sinne aber auch Mittel gegen Protozoen, die etwa der Malariabekämpfung dienen, sowie gegen Pilze oder Viren. Spezifisch gegen bestimmte Organismen wirkende antibiotische Substanzen bezeichnet man als Bakterizide oder Bakteriostatika (gegen Bakterien), Fungizide bzw. Antimykotika (gegen Pilze allgemein bzw. gegen krankheitserregende Pilze) oder Virostatika (gegen Viren wirkend), wobei der Ausdruck -statika für wachstumshemmend, die Endung -zide für abtötend steht.

Erkrankungen beim Menschen

Isolierung

Bei Infektionskranken ist vor allem durch Absonderung eine Übertragung auf weitere Menschen zu verhindern. Diese Maßnahmen sind krankheitsspezifisch. So sind zum Beispiel bei Krankheiten die über die Luft übertragen werden besondere Maßnahmen zur Luftfilterung notwendig.

Einige Infektionserkrankungen sind wiederum nicht übertragbar, zb. Wundstarrkrampf.

Einige andere führen bei einer bereits abgeheilten Infektion zu einer lebenslangen Immunität gegenüber des Erregers (Masern, Mumps, Windpocken,..)

Viruserkrankungen

Masern(Morbilli)

Die Masern sind eine sehr ansteckende Viruserkrankung, die vor allem Kinder befällt und eine lebenslange Immunität hinterlässt. Der Masernvirus ist ein RNS Virus aus der Gruppe der Paramyxoviren. Die Übertragung erfolgt durch Tröpfcheninfektion, meistens über die Bindehaut der Augen.

Für junge Säuglinge besteht ein "Nestschutz" aus Antikörpern der Mutter die den Säugling für ungefähr 4 Monate schützen.

Inkubationszeit: 14 Tage

Beginnend mit leichtem Fieber, Schnupfen, leichter Fleckung der Gesichtshaut und der Wangenschleimhaut bilden sich danach so genannte "Koplik'sche Flecken", kleine, kalkspritzerartige Flecken in der Wangenschleimhaut.

Nach vorübergehendem Fieberabfall erneuter Fieberanstieg und Auftreten des Masernexanthems. Dieses beginnt hinter den Ohren und breitet sich im Laufe von wenigen Tagen über Gesicht, Rumpf und Extremitäten aus. Diese sind als rote, scharf begrenzte Flecken zu erkennen die in weiterer Folge bräunlich werden. Weiters tritt ein starker Hustenkatharr auf.

Jedoch tritt bei etwa jedem 15 Patienten eine Komplikation auf.

Diese manifestieren sich meist durch Folgeinfektionen die den Heilungsprozess verzögern.

Therapie: Bettruhe, Fiebermittel, Flüssigkeitszufuhr, eventuell befeuchten der Atemluft.

Prophylaxe: Masernimpfung mit abgeschwächten, vermehrungsfähigen Viren. Geimpfte Personen entwickeln Antikörper die üblicherweise lebenslang erhalten bleiben.

Röteln(Rubeolen)

Der Erreger ist ein RNS Virus aus der Familie der Togaviren.

Die Übertragung erfolgt durch Tröpfcheninfektion oder direkt über die Plazenta.

Etwa 80-90% der Erwachsenen besitzen Antikörper und in etwa der Hälfte der Fälle bemerkt man einen Krankheitsausbruch nicht.

Größeres Risiko besteht bei Frauen im gebärfähigem Alter. Etwa 10-20% sind nicht davon geschützt.

Inkubationszeit: 16 Tage

Symptome: kurzdauernde, uncharakteristische Hustenbeschwerden; Röteln-Ausschlag, der meist weniger auffällig als bei Masern verläuft; Lymphknotenvergrößerungen.

Im Kindesalter eher ungewöhnlich, meist bei Erwachsenen, besonders bei jungen Frauen.

Besondere Gefahr besteht bei der Infektion von Neugeborenen mit dem Virus, der so genannten Röteln- Embryopathie, welche schwere Schäden wie etwa Blindheit, Taubheit und Herzfehler des Embryos mit sich zieht.

Therapie: je nach auftretenden Merkmalen

Prophylaxe: Maser-Mumps-Röteln Impfung ab dem 14 Lebensmonat. Röteln Schutzimpfung für Mädchen zwischen 12 und 14 Jahren. Die Bildung der Antikörper reicht meistens für mehrere Jahrzehnte, in manchen Fällen sogar lebenslang.

Pocken(Variola)

Der klassische Pockenvirus (Variola maior) gehört zur Gruppe der DNS haltigen, quaderförmigen Pox Viren.

Pocken waren seit dem Altertum eine gefürchtete Zivilisationsseuche die noch in der zweiten Hälfte des 20 Jahrhunderts zahlreiche Todesopfer, vor allem in Asien und Afrika forderte.

Seit 1979 gelten die Pocken als Krankheit ausgerottet und es bestehen nur mehr wenige Kulturen zu Forschungszwecken.

Nach der Inkubationszeit von 12 bis 14 Tagen beginnt die Erkrankung mit schwerem Krankheitsgefühl und hohem Fieber. Nach wenigen Tagen kommt es unter Temperaturabfall zur Ausbildung der typischen Pocken Pusteln, die alle das gleiche Entwicklungsstadium aufweisen. Nach einem neuerlichen Fieberanstieg am 8 bis 9 Tag vereitern die Blasen und die Patienten leiden unter brennenden Schmerzen. Die Pusteln trocknen schließlich ein und heilen unter Narbenbildung ab. Der gesamte Krankheitsverlauf dauert 4-6 Wochen. Im üblichen liegt die Letalität bei 5-10%, nur bei besonderen Pockenformen liegt die Letalität bei 80-90%.

Prophylaxe: Bei einem Pockenverdacht muss der Patient isoliert und die Gesundheitsbehörde informiert werden. Die wichtigste Maßnahme zur Bekämpfung der Pocken war die Pockenschutzimpfung, die aber zahlreiche Nebenwirkungen in sich birgt. Die Pockenimpfung ist derzeit nur Laborpersonal zu empfehlen, welches mit Pockenviren arbeitet.

Influenza(Grippe)

Im Unterschied zum grippalen Infekt ist die Influenza eine akute Infektionskrankheit der Atemwege, welche durch zwei verschiedene Typen hervorgerufen werden kann. Die unterschiedlichen Influenzastämme unterscheiden sich in ihrem Antigen-Aufbau, was durch spontane Anderungen neue Varianten hervorbringen kann welche dann in epidemischem Ausmaß auftreten können. (spanische Influenza, Hongkong Influenza,..)

Infektionen können das ganze Jahr auftreten, mit Bevorzugung der kalten Jahreszeit.

Meistens läuft die Erkrankung harmlos mit einer leichten bis mittelschweren Infektion der oberen Luftwege ab.

Übertragung: Tröpfcheninfektion über Nasen- Rachen Raum

Inkubationszeit: 1-4 Tage

Akuter Beginn mit hohem Fieber, Schüttelfrost, Kopfschmerzen, Halsschmerzen.

Husten und Schmerzen im Brustbereich bis hin zu Erbrechen und Durchfällen.

Kinder genesen relativ schnell, Säuglinge und ältere Leute stellen eine Risikogruppe dar.

Die Influenzaviren können bei Bedarf im Nasensekret nachgewiesen werden.

Behandlung: Bettruhe, fiebersenkende Mittel, hustenreizstillende und sekretfördernde Medikamente sowie Inhalationen.

Wichtig ist die Kreislaufüberwachung und die eventuelle Einnahme von Kreislaufmitteln.

Prophylaxe: Durch rechtzeitige Anwendung des Virostatikums "Symmetrel" kann eine Ansteckung verhindert werden.

Die Impfung stellt den besten Schutz vor einer Influenzainfektion dar. Die notwendige jährliche Auffrischung ist besonders älteren Menschen und Menschen mit Immunschwäche nahe zu legen.

Frühsommermeningoenzephalitis (FSME, Zeckenenzephalitis)

Übertragen meist durch Insekten, insbesondere Zecken ist das Virus vor allem in tropischen bis subtropischen Gebieten weit verbreitet. Seit einiger Zeit breitet sich das Virus auch in den walreichen Gebieten Mittel und Osteuropas immer mehr aus.

Inkubationszeit: 10-14 Tage

Beginnt mit Fieber und grippalen Symptomen, danach Erbrechen und starke Kopfschmerzen.

Bei Erwachsenen führt eine Infektion häufig zu einer Enzephalitis, bei Kindern meist gutartiger Verlauf. Je nach Schwere der Erkrankungen können verschiedenste Hirnschäden zurückbleiben.

Prophylaxe: Schützende Bekleidung, Insektensprays können den Befall mit infizierten Zecken verhindern. Nach einem Zeckenbiss ist eine FSME Immunglobulin Gabe innerhalb von wenigen Stunden sehr anzuraten.

Impfung: Für Personen in betroffenen Gebieten (Erstimpfung, Auffrischimpfung). Wird gut vertragen und kann schon ab dem zweiten Lebensjahr verabreicht werden.

Bakterielle Infektionen

Diphtherie

Ist eine akute übertragbare Lokalinfektion der Schleimhäute des oberen Atmungssystems, aber auch der Haut. Wird durch das Stäbchenbakterium Corynebacterium diphtheriae hervorgerufen.

Neben Entzündungen im Kehlkopf, die zur Atembeschwerden führen können durch das Bakterium abgegebene Toxine auch Organe und das Nervensystem geschädigt werden.

Im vergangenen Jahrhundert starben 5% der Kinder an Diphtherie, jedoch seit der aktiven Immunisierung ist die Krankheit bei uns beinahe ausgerottet. Lediglich in osteuropäischen Ländern kommt es noch immer zu Epidemien.

Die Übertragung erfolgt durch Tröpfcheninfektion.

Anzeichen sind: Fieber, Halsschmerzen, Schluckbeschwerden. Auf den stark entzündeten Mandeln bilden sich weißliche Beläge die einen süßlichen Geruch ausströmen. Weiters ist die gesamte Halspartie geschwollen, bis hin zu drohender Erstickung.

Durch Toxine der Bakterien können sich, meist andauernde, Lähmungen zeigen infolge der Zerstörung des Nervensystems. Durch die Störung des Nervensystems und in weiterer Folge des Reizleitungssystems ist ein plötzlicher Tod nicht ausgeschlossen.

Bei Diphtherie Verdacht ist unverzüglich mit antitoxischem Immun Serum zu behandeln. Danach können Antibiotika verabreicht werden.

Bei akuten Atembeschwerden ist dies durch künstliche Beatmung zu Behandeln.

Schonung, Bettruhe, Frischluftzufuhr wirken positiv auf die Genesung.

Trotzdem liegt die Letalität der Diphtherie heute noch bei 20%.

Cholera

Jahrhundertelang trat diese Krankheit epidemisch auf der ganzen Welt auf. Auch heute gibt es vereinzelte Seuchen in Afrika.

Die Krankheit bricht ausschließlich beim Menschen aus und wird durch unmittelbaren Kontakt oder verunreinigte Gegenstände/Wasser weitergegeben. Cholera begleitet mangelnde Hygiene, Armut und Hunger.

Die Erkrankung beginnt meist plötzlich mit einem Brechdurchfall. Die Stühle werden wässrig und sind mit Schleim durchsetzt. Kein Auftreten von Übelkeit, Bauchschmerzen oder Fieber.

Durch die Dehydration können Bewusstseinsstörungen auftreten. Nach 1-2 Tagen wird der Zustand lebensgefährlich und ohne Zufuhr von Wasser und Elektrolyten tritt der Tod ein.

Behandlung: Flüssigkeits- und Elektrolytzufuhr sowie Glukosezufuhr oral oder als Infusion, Tetrazykline

Pest

Die Krankheit ist vor allem bei wilden Nagetieren weit verbreitet und kann unter besonderen Umständen vom Tier durch blutsaugende Insekten (Pest- Floh) auf den Menschen übertragen werden. Bei einer Lungenpest wird der Erreger durch das normale Atmen weitergegeben und ist somit hoch infektiös. Im Mittelalter war die Pest in Mitteleuropa weit verbreitet.

Inkubationszeit: Haut und Beulenpest: 3-4 Tage, Lungenpest: 1-2 Tage

Plötzlicher Krankheitsbeginn mit Schüttelfrost, Fieber, schwerem Krankheitsgefühl, Angst, Kopf und Gliederschmerzen, Erbrechen. An den Eintrittspforten (Flohstich) bilden sich Entzündungen und die umliegenden Lymphknoten werden zerstört. Die Krankheit kann in diesem Stadium zum Stillstand kommen oder durch eine Blutvergiftung zum Tod führen. Eine unbehandelte Lungenpest führt zum Tod.

Behandlung: Streptomyzin (Tetrazykline)

Botulismus (Lebensmittelvergiftung)

Botulismus Bazillen wachsen unter Sauerstoffabschluss und bilden Sporen. Sie kommen überall im Boden und in verunreinigten Nahrungsmitteln vor. Sie keimen unter Luftabschluss und bilden nervenlähmende Toxine. Durch 15-30 minütiges Kochen wird das Gift zerstört.

Inkubationszeit: je nach Menge des Giftes wenige Stunden bis 3 Tage

Übelkeit und Magenschmerzen sowie Kopfschmerzen, Schwindel, Augenmuskellähmungen, trockener Mund, Schluck und Sprachstörungen,

Der Tod kann durch Atem- oder Herzlähmung eintreten.

Behandlung: Sofortige Magenentleerung und kräftige Darmentleerung zur Entfernung des Toxins.

Möglichst gute Entfernung bzw. Neutralisierung des Toxins im Blut, durch Austauschfusionen.

Prophylaxe: Wegwerfen alle verdächtigen Nahrungsmittel, kochen von verderblichen Nahrungsmitteln.