Microbiologie: oefenvragen met uitleg

1De wereld van micro-organismen

Microbiologie is de studie van organismen die te klein zijn om zonder microscoop te zien. De meeste zijn onschadelijk of nuttig: de bacteriën in je darm helpen voedsel te verteren en houden schadelijke microben buiten.

Een microbe die ziekte veroorzaakt, is een pathogeen. De hoofdgroepen verschillen in bouw, en de bouw bepaalt hoe je ze behandelt:

• Bacteriën zijn eencellig zonder celkern (prokaryoten), ongeveer 1–5 micrometer lang. Ze hebben eigen ribosomen en meestal een celwand, dus antibiotica kunnen ze aanvallen.
• Virussen zijn geen cellen. Het zijn DNA of RNA in een eiwitmantel (capside), ongeveer 20–300 nanometer, en ze kunnen zich alleen vermenigvuldigen in een gastheercel. Antibiotica werken er niet op.
• Schimmels hebben een celkern (eukaryoten). Ze omvatten gisten zoals Candida, die spruw veroorzaakt, en schimmels met draden.
• Parasieten omvatten protozoën, zoals Plasmodium, dat malaria veroorzaakt, en helminthen (wormen), zoals lintwormen en spoelwormen.
• Prionen zijn verkeerd gevouwen eiwitten zonder enig DNA of RNA. Ze veroorzaken zeldzame hersenziekten zoals de ziekte van Creutzfeldt–Jakob.

2Bacteriën: vorm, kleuring en overleving

Bacteriën worden eerst beschreven naar hun vorm: kokken zijn rond, bacillen zijn staafjes en spirillen zijn spiralen. Kokken in trossen zijn typisch voor stafylokokken; kokken in ketens zijn typisch voor streptokokken.

De Gramkleuring sorteert bacteriën naar hun celwand:

• Grampositieve bacteriën hebben een dikke peptidoglycaanwand die de kristalviolet-kleurstof vasthoudt. Ze kleuren paars.
• Gramnegatieve bacteriën hebben een dunne wand en een buitenmembraan. Ze verliezen de kleurstof en nemen de roze tegenkleuring op. Het buitenmembraan bevat endotoxine (lipopolysacharide) en houdt veel antibiotica buiten.
• Mycobacterium tuberculosis heeft een wasachtige wand en kleurt slecht met Gram. Het wordt zichtbaar gemaakt met een zuurvaste kleuring (Ziehl–Neelsen).

Bacteriën verschillen ook in hun behoefte aan zuurstof. Obligate aeroben hebben het nodig, obligate anaeroben worden erdoor gedood (bijvoorbeeld Clostridium), en facultatieve anaeroben groeien met of zonder.

Bacteriën planten zich voort door binaire deling: één cel splitst in twee. Sommige, zoals Clostridium en Bacillus, vormen endosporen: taaie rustvormen die hitte, uitdroging en alcohol overleven.

Veel bacteriën scheiden exotoxinen af, eiwitten met een specifiek effect. Tetanustoxine veroorzaakt spierkrampen; choleratoxine veroorzaakt waterige diarree.

Bacteriën kunnen resistent worden tegen antibiotica, bijvoorbeeld door een enzym te maken dat het middel afbreekt (bètalactamase), het eruit te pompen (effluxpompen) of zijn doelwit te veranderen. Resistentiegenen kunnen tussen bacteriën worden doorgegeven.

3Hoe infecties zich verspreiden en hoe we ze stoppen

Een infectie heeft een infectieketen nodig. Als je een schakel doorbreekt, stopt ze:

1. De verwekker: de ziekteverwekker zelf.
2. Het reservoir: waar hij leeft, zoals een persoon, een dier, water of grond.
3. De uitgangspoort, zoals hoesten, bloed of ontlasting.
4. De wijze van overdracht: contact (handen), druppels, aerosolen in de lucht, voedsel en water (fecaal–oraal) of een vector zoals een mug.
5. De ingangspoort, zoals de mond, een wond of een urinekatheter.
6. Een vatbare gastheer, bijvoorbeeld een persoon zonder immuniteit.

De incubatietijd is de tijd van infectie tot de eerste symptomen. Een ziekte die van dieren op mensen overgaat, is een zoönose. Het basale reproductiegetal R0 is het gemiddelde aantal mensen dat één geval infecteert in een volledig vatbare populatie.

Handhygiëne is de meest effectieve enkele maatregel tegen verspreiding in ziekenhuizen. Handalcohol doodt geen sporen, dus na contact met Clostridioides difficile was je je handen met water en zeep.

Sterilisatie doodt alle micro-organismen inclusief sporen, bijvoorbeeld in een autoclaaf met stoom onder druk bij ongeveer 121 °C. Desinfectie vermindert micro-organismen op voorwerpen maar kan sporen achterlaten. Antisepsis doet hetzelfde op huid of weefsel.

Vaccins trainen het adaptieve immuunsysteem. Ze kunnen levende verzwakte microben bevatten (BMR), gedode microben of delen ervan, of mRNA waarmee de cellen één viraal eiwit maken.

4Hoe je een vraag over microbiologie doordenkt

De meeste vragen beschrijven een organisme of een patiënt. Werk van bouw naar gevolg:

1. Bepaal de groep: bacterie, virus, schimmel, parasiet of prion.
2. Haal bij bacteriën de belangrijkste kenmerken terug: vorm, Gramuitslag, zuurstofbehoefte, sporen, toxinen.
3. Vraag waar het organisme leeft en hoe het zich verspreidt. Dat vertelt je hoe je het voorkomt.
4. Vraag hoe het schade veroorzaakt: door weefsel binnen te dringen, door een toxine of door een immuunreactie.
5. Laat de bouw de behandeling en bestrijding sturen. Geen celwand betekent dat penicilline niet kan werken; sporen betekenen dat alcohol niet genoeg is.

5Een uitgewerkt voorbeeld

Volg de redenering. Probeer de volgende stap te voorspellen voordat je hem opent.

6Veelgemaakte fouten

• Virale infecties behandelen met antibiotica. Antibiotica werken alleen op bacteriën.
• De Gramkleuren omkeren. Grampositief is paars; gramnegatief is roze.
• Endotoxine (deel van het buitenmembraan van gramnegatieve bacteriën) en exotoxinen (eiwitten die door bacteriën worden afgescheiden) door elkaar halen.
• Desinfectie sterilisatie noemen. Alleen sterilisatie doodt sporen betrouwbaar.
• Vertrouwen op handalcohol bij sporenvormende organismen zoals C. difficile.
• Denken dat iemand tijdens de incubatietijd geen infectie kan verspreiden. Bij sommige infecties kan dat wel.

7Hoe tentamenvragen eruitzien

• Makkelijk (kernbegrippen en feiten): definities en klassieke organismen. Wat een pathogeen of een incubatietijd is, welk organisme malaria veroorzaakt, welke kleur grampositieve bacteriën krijgen.
• Gemiddeld (concepten toepassen): mechanismen. Hoe resistentie werkt, waarom een vaccin of een sterilisatiemethode werkt, hoe een toxine symptomen veroorzaakt.
• Moeilijk (casussen en analyse): een patiënt of een klassiek onderzoek. Je herkent het organisme uit de voorgeschiedenis, legt uit waarom een test of behandeling faalt, of interpreteert experimenten zoals die van Griffith of John Snow.

Begin bij moeilijke vragen met de bouw van het organisme. Wand, envelop, sporen en toxinen verklaren de meeste symptomen, testresultaten en behandelkeuzes.