Wat zijn Gram-negatieve bacteriën?
Vele biologen zijn waarschijnlijk de termen “Gram-positieve” en “Gram-negatieve” bacteriën tegengekomen, maar wat betekenen deze termen en wat zijn hun implicaties voor de menselijke gezondheid en ziekte?
De Gram-kleuringstest
De Gram-kleuringstest werd in 1884 uitgevonden door Hans Christian Gram. De test karakteriseert bacteriën op basis van de dikte van de peptidoglycaanlaag in hun celwand. Gram-positieve bacteriën hebben een zeer dikke peptidoglycaanlaag, variërend van 20 tot 80 nm. Daarentegen is de peptidoglycaanlaag van Gram-negatieve bacteriën veel dunner, ongeveer 8 nm.
De test van Gram omvat verschillende stappen om bacteriën in deze twee categorieën in te delen. Eerst worden de bacteriecellen gekleurd met een kristalviolette kleurstof. Vervolgens wordt de jodiumoplossing van Gram toegevoegd, die een complex vormt met de kleurstof. Daarna volgt een ontkleuringsmiddel, meestal aceton of ethylalcohol, dat de peptidoglycaanlaag doet krimpen.
In Gram-positieve bacteriën kan het kleurstof-joodcomplex niet door de dikke peptidoglycaanlaag heen dringen, zodat het in de cel gevangen blijft, maar in bacteriën met een dunne peptidoglycaanlaag kan het kleurstof-joodcomplex door de celwand heen dringen, waardoor het kan worden weggespoeld. Gram-positieve bacteriën zullen de violette kleurstof dus vasthouden, Gram-negatieve bacteriën niet.
Voor de laatste stap in de test wordt een rode kleurstof aan de cellen toegevoegd. Aangezien rood lichter is dan violet, zal de rode kleurstof niet verschijnen in de cellen die reeds met violet zijn gemerkt. Alleen de cellen die de violette kleurstof niet hebben vastgehouden, zullen rood gekleurd zijn.
Aan het eind moet men de bacteriën eenvoudig onder een microscoop bekijken om hun classificatie te bepalen. Gram-positieve bacteriën zullen violet verschijnen, terwijl Gram-negatieve bacteriën rood zullen verschijnen.
Gram-positieve bacteriën
Er zijn veel verschillende geslachten van Gram-positieve bacteriën, en ze worden over het algemeen onderscheiden door hun vorm: bolvormig (cocci) of staafvormig (bacillen). Tot de bolvormige bacteriën behoren stafylokokken, die huidinfecties met stafylokokken veroorzaken, en streptokokken, die verschillende aandoeningen kunnen veroorzaken, waaronder keelontsteking, roodvonk en longontsteking.
Rodvormige bacteriën zijn onder meer Bacillus en Listeria. Deze kunnen leiden tot verschillende soorten infecties, waaronder miltvuur, difterie en listeriose.
Gram-negatieve bacteriën en endotoxinen
Net als hun Gram-positieve tegenhangers, Gram-negatieve bacteriën zijn goed voor een breed scala van verschillende soorten. Naast bol- of staafvormig kunnen Gram-negatieve bacteriën ook spiraalvormig zijn (spirocheten).
Gram-negatieve bacteriën zijn verantwoordelijk voor een groot aantal aandoeningen, waaronder veel door voedsel overgedragen ziekten, cholera, gonorroe, en urineweginfecties.
Een van de onderscheidende kenmerken van Gram-negatieve bacteriën is hun vermogen om endotoxinen te produceren. Endotoxinen zijn lipopolysaccharidemoleculen die zich in de celwand van de bacterie bevinden. Endotoxinen zijn pyrogeen, wat betekent dat ze een koortsreactie (en soms gevaarlijker reacties, zoals sepsis) bij mensen kunnen uitlokken.
Endotoxinen zijn een belangrijk aandachtspunt geworden in de farmaceutische, biotechnologische en gezondheidszorgindustrie. Deze moleculen zijn extreem hittestabiel, wat betekent dat ze niet volledig kunnen worden verwijderd door autoclaveren. Als gevolg hiervan kunnen zelfs monsters die vrij zijn van levensvatbare bacteriën nog steeds gevaarlijke immuunreacties opwekken.
Om endotoxinebesmetting te voorkomen, moeten geneesmiddelen en medische hulpmiddelen zorgvuldig worden gescreend met behulp van de Limulus amebocyte lysate (LAL) assay, die een robuuste kwantitatieve schatting van het endotoxineniveau oplevert.
LAL PRODUCT LINE:
 |
 |
| LAL accessoires voor bacteriële endotoxine test | LAL reagens kit |