Anwendung und Ablauf der Erstellung einer Bakterienkultur

Ziel und Zweck

Um eine gezielte Behandlung durchführen zu können, ist es oftmals erforderlich, dass bestimmte Krankheitserreger wie Bakterien oder Pilze identifiziert werden. Um dies zu ermöglichen kommt es zur Züchtung von Pilz- oder Bakterienkulturen.

Als Alternativmöglichkeit wird die Untersuchung unter dem Mikroskop angewendet, die aber erst ab einer bestimmten Anzahl von Bakterien möglich ist.

Eine Bakterienkultur dient in der Medizinischen Mikrobiologie zur Identifizierung und zur weiteren Analyse von schädlichen Bakterien, die Krankheiten erregen können.

Varianten des Anlegens einer Bakterienkultur

Zum Anlegen einer Bakterienkultur werden Eiter, Blut-, Urin-, Stuhl- oder Auswurfproben entnommen und in ein flüssiges Kulturmedium, wie beispielsweise ein Glasgefäß, eingebracht.

Eine weitere Möglichkeit für das Anlegen einer Kultur ist ein Gel in einer flachen Schale. Danach wird die Bakterienkultur ein oder auch mehrere Tage bei einer geeigneten Temperatur von ca. 37 Grad Celsius in einen Wärmebehälter ausgebrütet. Auf diese Weise können sich die Bakterien ungestört vermehren.

Besonders wichtig für eine Bakterienkultur sind so genannte Reinkulturen. In einer solchen Reinkultur befinden sich nur Bakterien eines Klons. Andere Lebewesen können nicht von außen eindringen. Um eine Reinkultur zu ermöglichen, muss das verwendete Kulturgefäß völlig verschlossen und gasdicht sein.

In welchen Einrichtungen Bakterienkulturen gezüchtet werden

In der Regel werden Bakterienkulturen in speziellen medizinisch-diagnostischen Laboratorien angelegt und analysiert. Wissenschaftliche Einrichtungen wie die Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen legen auf Dauer Sammlungen von Bakterien und Mikroorganismen an, um im Bedarfsfall genügend Untersuchungsmaterial für medizinische oder biochemische Untersuchungen bereitstellen zu können.

Ablauf der Erstellung einer Bakterienkultur

Besonders bei Infektionen ist es von großer Wichtigkeit, die Krankheitsursache zu ergründen. Besteht der Verdacht auf eine bakterielle Infektion, kann dies durch Anlegen einer Bakterienkultur nachgewiesen werden. Diese muss wachsen, um entstehen zu können.

Für das Entstehen einer Bakterienkultur wird in einem Laboratorium eine Kunststoffschale mit einem gelähnlichen Trägermedium vorbereitet. Auf diesem Nährboden wird pathologisches Material eines Patienten wie zum Beispiel Blut, Urin oder Kot verteilt.

Die Züchtung und Vermehrung

Danach beginnt die Züchtung der Bakterienkultur. Zu diesem Zweck werden die Bakterien in einem Inkubationsschrank, in dem sie die für sie geeigneten Bedingungen finden, ausgebrütet. Dafür werden spezielle Temperaturen, pH-Werte sowie der passende Sauerstoffgehalt geschaffen.

Damit sich die Bakterien für das erfolgreiche Anlegen einer Bakterienkultur optimal vermehren können, benötigen sie für ihr Wachstum auch spezielle Nährstoffe. Diese werden den Nährmedien hinzugefügt. Je nach Art der Bakterien findet ihr Wachstum in unterschiedlicher Geschwindigkeit statt.

Um sich vermehren zu können, brauchen Bakterien keine sexuellen Aktivitäten. Ihre Vermehrung erfolgt durch simple Querteilung. Ein Vermehrungszyklus umfasst einen Zeitraum von etwa 15 Minuten bis 24 Stunden. Zum Beispiel benötigt das Darmbakterium Escherichia coli lediglich 20 Minuten für seine Vermehrung. Dabei hängt das Wachstum einer Bakterienkultur auch vom Milieu ab, in der sie entsteht.

Bestimmung der Bakterienart und weitere Maßnahmen

Nachdem sich die Bakterien ausreichend vermehrt haben, wird der Typ der jeweiligen Bakterienart mit einem molekularbiologischen Nachweisverfahren bestimmt. Wenn feststeht, um welche Bakterienart es sich handelt, können weitere Untersuchungen vorgenommen werden.

Der behandelnde Mediziner erhält dann eine Therapieempfehlung. Auf diese Weise können auch Antibiotika besser und zielgerichteter angewendet werden.

Anzüchtung von Bakterien in einem Kulturmedium

Infektionen können Betroffene schnell außer Gefecht setzen. Anhand der Symptome kann der Arzt bereits einen ersten Krankheitsverdacht äußern. Da unterschiedliche Krankheitserreger jedoch ein ähnliches Krankheitsbild bedingen können, ist für die Wahl der Therapie der Nachweis des speziellen Erregers oft unerlässlich.

Bakterienkultur anzüchten

Der Diagnose bakterieller Infektionen dienen Bakterienkulturen. Für die Anzüchtung der Bakterien in der Kultur werden Proben des Patienten, wie Stuhl, Harn, Blut oder Auswurf, an ein mikrobiologisches Institut oder Labor geschickt. Dort überführt man die Proben in einem flüssiges Medium oder in einem Kulturmedium-Gel.

Die perfekten Nährmedien

Diese Medien enthalten alles, was Bakterien zum Leben benötigen. Da Bakterien an bestimmte natürliche Lebensbedingungen angepasst sind, sind die Ansprüche der Bakterien von Art zu Art unterschiedliche. Nährmedien enthalten vor allem:

• Nährstoffe
• Spurenelemente
• Wachstumsfaktoren
• Salze

Viele Bakterien benötigen zusätzlich:

• einen bestimmten pH-Wert
• eine spezifische Temperatur
• den richtigen Sauerstoffgehalt

Nur dann können sie wachsen.

Agar

Die Nährmedien werden häufig einem Träger zugefügt. Zumeist handelt es sich hierbei um Agar. Bei hohen Temperaturen liegt das Agar flüssig vor, kühlt man es ab, so geht es in den gelförmigen Zustand über.

Das mit den Kulturmedien versetzte Agar wird in Kunststoffschälchen ausgegossen. Wenn der Agar gelförmig vorliegt, können die Proben mit kleinen Spateln auf der Oberfläche verteilt werden.

Im Anschluss werden die Kunststoffschälchen in so genannte Inkubationsschränke gegeben. Dort sollen sich die Bakterien in den nächsten Tagen vermehren.

Molekularbiologische Nachweisverfahren

Haben sich die Bakterien vermehrt, so kann mithilfe unterschiedlicher molekularbiologischer Nachweisverfahren der Bakterien-Typ bestimmt werden. In der Regel werden bei diesen Methoden spezifische Proteine oder Nukleinsäuren (DNA, RNA) der Bakterien nachgewiesen.

Auch der Nachweis über Antikörperreaktionen kann die endgültige Aufklärung des Erregers bringen.