Name: Annika Schmitt, 2022-02

 

Bakterien als Symbionten des Menschen

Bakterien können nicht nur der Auslöser von Krankheiten sein, sondern dienen auch als wichtige Symbionten des Menschen. Der Darm des Menschen beispielsweise enthält bis zu 100 Milliarden Bakterien, welches verhältnismäßig eine sehr hohe Zahl ist, da unser Körper „nur“ aus 1 Milliarde Zellen besteht. Der Darm stellt die perfekten Bedingungen für die Bakterien bereit, nämlich ein unerschöpfliches Nahrungsangebot, sowie eine sauerstofffreie Umgebung, die sie für ihren anaeroben Stoffwechsel benötigen.

Der Mensch profitiert jedoch auch von der Symbiose, da einige Stoffwechselprodukte und Verdauungsvorgänge dem Menschen von Nutzen sind, da sie für die Spaltung einiger Stärkemoleküle, sowie Proteine und Zuckerverbindungen verantwortlich sind. Zudem sind die Darmbakterien für unsere Versorgung mit Vitamin K, welches bei der Blutgerinnung von Bedeutung ist, zuständig und liefern dem Körper auch Brennstoffe in Form von Chemikalien. Außerdem schützen Darmbakterien den Menschen auch vor Krankheitserregern, da sie organische Säuren und Bacteriocine herstellen, die es den Krankheitserregern schwer machen zu überleben.

Des Weiteren dienen die vorhandenen Bakterien als Schutzbarriere, da sich so weniger potentiell gefährliche Mikroorganismen ansiedeln können. Die Symbiose ist also von großer Bedeutung für den Menschen und wenn diese gestört wird durch beispielsweise Antibiotika, welches dazu führt, das die Darmbakterien absterben, können sich krankheitserregende Bakterien leichter vermehren. Die Besiedlung dieser Bakterien erfolgt schon als Säugling mithilfe der Muttermilch und durch den Körper der Mutter, später dann durch Mikroorganismen aus der Umwelt. Hierbei hat jeder jedoch ein individuelles Besiedlungsmuster.
Bis zum 3. Lebensjahr ist die Kolonisierung abgeschlossen und die Bakterien werden kaum mehr verdrängt.

 

Bakterien als Symbionten von Pflanzen

Bakterien können zudem auch eine Symbiose mit Pflanzen eingehen, denn sie können den Stickstoff aus der Luft binden. Sie setzen sich meist an den Wurzeln fest und es entstehen Knöllchen, in denen sie den Stickstoff binden und diesen dann in Form von Ammoniak an die Pflanzen übertragen. Häufig gehen Pflanzen wie Sojabohnen, Erbsen, Klee sowie auch die Erdnuss eine solche Symbiose ein. Mithilfe des Ammoniaks können die Pflanzen dann Eiweiße aufbauen und die Bakterien erhalten im Gegenzug Zuckermoleküle

Bakterien als Krankheitserreger

Obwohl die Bakterien in unserem Körper uns also eigentlich von Nutzen sind, können anaerobe Bakterien auch Krankheiten hervorrufen. Dies geschieht wenn unsere Schleimhäute beschädigt werden, denn sie können dann in unser Gewebe eindringen. Dieses hat keine Abwehrstoffe gegen Bakterien und somit können sie sich weiter ausbreiten, beispielsweise in den Nasennebenhöhlen, in der Lunge, im Gehirn oder auch auf der Haut. Von dort gelangen sie dann in die Blutbahn und verteilen sich im ganzen Körper.
Man unterteilt bakterielle Infektionen in bestimmte Klassifizierungen, beispielsweise ob sie von grampositiven – oder gramnegativen Bakterien ausgelöst worden sind.

Ob ein Bakterium grampositiv oder gramnegativ ist, hängt von dem Aufbau der Zellwand ab. Zunächst enthalten die Zellwände der meisten Bakterienzellen Murein, welches ein Netz aus Aminosäuren und Zucker darstellt und das Bakterium vor Fressfeinden schützt und für Stabilität sorgt. Grampositive Bakterien besitzen eine sehr große Mureinschicht, welche bis zu 25 Schichten beinhalten kann. Durch die sogenannte Gramfärbung erhalten grampositive Bakterien eine blaue Färbung, da das mehrschichtige Murein die Farbe zurückhält.

Gramnegative Bakterien besitzen jedoch nur eine Schicht, was dazu führt, dass die Farbe wieder ausgewaschen werden kann und sie so rot erscheinen. Die Unterscheidung zwischen diesen beiden Klassifizierungen ist von hoher Bedeutung, da sie beide verschiedene Antibiotika zur Bekämpfung benötigen. Krankheiten ausgelöst durch gramnegative Bakterien sind beispielsweise Typhus, Pest, Cholera oder auch die Salmonelleninfektion, wobei grampositive Bakterien Krankheiten wie Diphterie, Milzbrand oder Steptokokken-Infektionen auslösen.
Auch wenn es einige Medikamente zur Behandlung dieser Infektionen gibt, besitzen Bakterien einige Abwehrkräfte, die es vor äußeren Umwelteinflüssen schützt.

Biofilm

Eine Möglichkeit sich gegen Medikamente durchzusetzen ist der sogenannte Biofilm, eine dünne Schleimschicht bestehend aus Proteinen und Zuckern. Dieser Film hilft ihnen sich vor dem menschlichen Immunsystem zu schützen. Die Bakterien „kommunizieren“ quasi innerhalb dieser Schicht und reagieren auf Zell-Zell Signale, welche entstehen wenn Bakterien sehr eng aneinander liegen. Dies hilft ihnen sich vor Antibiotika zu schützen, da sie so auch Resistenzinformationen über das Antibiotika austauschen können. Solche Biofilme findet man meist auf Oberflächen wie den Zähnen, wo man ihn auch als Plaque bezeichnet.

Äußere Membran bei gramnegativen Bakterien

Gramnegative Bakterien besitzen unter ihrer Kapsel noch eine äußere Membran, welche, sogenannte Endotoxine freisetzt, die die Infektion nochmal verschlimmern.

Sporen

Wenn sich die Lebensbedingungen eines Bakteriums verschlechtern, ist es in der Lage Sporen zu bilden, welche entstehen wenn die Bakterienzelle schrumpft.  Diese Sporen halten sehr extremen Umweltbedingungen stand und können sogar noch einige Jahre später infektiös sein.

Antibiotikaresistenzen: Bakterien schützen sich vor Antibiotika

Einige Bakterien haben mittlerweile sogar eine Resistenz gegen Antibiotika entwickelt. Dies geschieht beispielsweise durch Genmutationen bestimmter Bakterien, welche eine Resistenz vorweisen und diese dann auf andere Bakterien übertragen.

Ein Beispiel dafür ist die Genmutation eines bestimmten Bakteriumtypus, welcher bestimmte Gene entwickelt hat und somit resistent gegen den Wirkstoff von Penicillin wurde. Der Grund der Entwicklung dieser Resistenz bestand darin, dass Penicillin sehr häufig als Bekämpfung von Infektionen verwendet wurde und die Bakterien, welche nicht resistent waren, wurden abgetötet, welches jedoch dazu geführt hat, dass sich die resistenten Bakterien immer weiter vermehren konnten und irgendwann in der Überzahl waren.

Daraufhin wurde ein Wirkstoff entwickelt, welcher auch die Penicillin resistenten Bakterien abgetötet hat. Folgend haben einige Stämme des Bakteriums wieder eine Resistenz entwickelt, welche auch anderen Medikamenten entgegengewirkt hat. Diese Resistenz kann über Generationen und auch an andere Bakterienspezies weitergegeben werden. Zudem können sich resistente Bakterien schnell und überall ausbreiten, da sie von Mensch zu Mensch übertragbar sind.





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