Hämolyse
Abb. 1. Das Bild zeigt Kolonien einiger Bakterienarten, die unterschiedliche Hämolysemuster aufweisen. Die Kolonien wurden während der Fotografie von oben beleuchtet. Der einfachste Weg, die Hämolyse zu beobachten, ist jedoch die Beleuchtung von unten und die Betrachtung der Platte im „richtigen“ Winkel. Die folgenden Bakterien wurden zur Veranschaulichung der Hämolyse verwendet:
A. Streptococcus uberis, verursacht keine Hämolyse. Dies wird manchmal γ-Hämolyse genannt, was etwas unglücklich ist.
B. Streptococcus agalactiae, die eine klare (vollständige) β-Hämolyse ergibt.
C. Streptococcus dysgalactiae (Unterart nicht definiert), die eine unvollständige grünliche α-Hämolyse ergibt.
D. Staphylococcus pseudintermedius, doppelte Hämolyse.
– Klicken Sie auf das Bild, um es zu vergrößern.
Abb. 2. Dieses Bild zeigt die gleichen Agarplatten wie in Fig. 1, aber die Kolonien wurden während der Fotografie von unten beleuchtet, da dies der einfachste Weg ist, die Hämolyse zu beobachten. – Klicken Sie auf das Bild, um es zu vergrößern.
Introduktion
Hämolyse (britische Schreibweise: Hämolyse) bedeutet, dass die roten Blutkörperchen (Erythrozyten) auseinanderplatzen (Hämolyse) und den Zellinhalt (Hämoglobin) freisetzen. Einige Bakterien produzieren sogenannte Hämolysine, die ihnen eine hämolytische Kapazität verleihen. Die meisten Hämolysine sind Proteine (Enzyme oder Porine), aber es gibt auch andere Arten von Hämolysinen wie Rhamnolipide und biologische Detergenzien (Biotenside).
Proteinhämolysine
Hämolysine sind membranzerstörende Exotoxine, die in zwei Gruppen eingeteilt werden können: toxine mit enzymatischer Aktivität und kanalbildende Toxine (= Porine).
Enzymatisch aktive Hämolysine sind häufig Lipasen wie α-Toxin von Clostridium perfringens, das eine Phospholipase ist. Wenn Lipase Lipide in Plasmamembranen der Wirtstierzellen spaltet, wird die Membran fragmentiert und der Zellinhalt tritt aus.
Porine bestehen aus Untereinheiten, werden aber vom Bakterium in monomerer Form sezerniert. In den Zellmembranen des Wirtstiers aggregieren die Monomere zu kanalbildenden Polymeren (Heptameren), wodurch der Ionengradient über die Plasmamembran der Wirtszelle nicht aufrechterhalten werden kann und der osmotische Druck in der Zelle ansteigt, bis sie lysiert.
Funktion
Eine Funktion von Hämolysinen besteht darin, dass die Bakterien die Hämolyse nutzen können, um Nährstoffe aus den Wirtstierzellen freizusetzen und zu nutzen. Eisen ist z.B. für viele pathogene Bakterien essentiell, kommt aber außerhalb der Zellen nur in sehr geringen Konzentrationen vor. Wenn die Bakterien Zugang zu freiem Hämoglobin haben, können sie das Eisen verwerten, das an die Häm-Gruppen des Hämoglobins gebunden ist. Hämolysine wirken nicht nur auf Erythrozyten, sondern können auch andere Zelltypen lysieren.
Identifizierung von Bakterien basierend auf Hämolyse
Durch Kultivierung auf Blutagar können Bakterien anhand ihrer Fähigkeit zur Sekretion von Hämolysinen unterschieden werden. Die Hämolyse verursacht eine Klärzone des Blutagars um die Kolonien herum. Bakterien können verschiedene Arten von Hämolyse verursachen:
- α-Hämolyse, was eine unvollständige Klärung bedeutet (grüne Hämolyse).
- β-Hämolyse, was eine vollständige Klärung bedeutet.
- Doppelte Hämolyse einiger Staphylokokken, bestehend aus einer inneren β-Hämolysezone und einer äußeren α-Hämolysezone (siehe auch unten).
- Keine Hämolyse, die manchmal als γ-Hämolyse bezeichnet wird, was unlogisch erscheinen mag.
Beachten Sie, dass das α-Hämolysin von Staphylokokken eine vollständige Hämolyse verursacht, während ihr β-Hämolysin eine unvollständige Hämolyse verursacht.
Die Fähigkeit, Hämolysine zu produzieren, kann zwischen verschiedenen Stämmen einer bestimmten Bakterienart variieren. Blutagarplatten mit Bakterien mit unterschiedlichen Hämolysemustern sind in Abb. 1 und 2. Man beachte, daß in Fig. 1A und 2A Hämolyse kann nicht beobachtet werden. In Fig. 1B ist eine dünne Hämolysezone und in Fig. 2B ist die deutliche β-Hämolyse um alle Kolonien erkennbar. In Fig. 1C ist es möglich, Hämolyse um einige Kolonien zu erkennen, und in Fig. 2C kann man deutlich die grüne α-Hämolyse um einige Kolonien sehen (weiße Pfeile). In Fig. 1D sieht man die äußere Hämolysezone (weißer Pfeil) und in Fig. 2D ist sowohl die klare innere β-Hämolysezone als auch die äußere trübe α-Hämolysezone zu sehen (weiße Pfeile).
Beachten Sie auch, dass alle Kolonien von Streptococcus dysgalactiae keine α-Hämolyse hervorrufen, obwohl der verwendete Stamm in Bezug auf Spezies rein ist. Es kann jedoch sein, dass verschiedene Stämme (oder Klone) derselben Spezies unterschiedliche Hämolysemuster aufweisen.
Aktualisiert: 2020-02-13.