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Das Mikrobiom, Hygiene und Antibiotika – Unterrichtsmaterialien
und Experimente für die Schule
DIPLOMARBEIT
Zur Erlangung des akademischen Grades
einer Magistra der Naturwissenschaften
eingereicht bei Frau
Mag. Dr. Sigrid Neuhauser
Institut für Mikrobiologie
Fakultät für Biologie
der Universität Innsbruck
eingereicht von
Julia Jörg
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Innsbruck, Jänner 2016
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86
Arbeitsblatt Antibiotika und Antibiotikaresistenzen
Antibiotika sind Medikamente, welche _________________
Infektionen bekämpfen. Das
Wort leitet sich vom griechischen anti „gegen“ und biotic
„Leben“ ab.
Das erste Antibiotikum, das Penicillin, wurde von dem
Wissenschaftler _________________
im Jahr 1928 entdeckt. Als er von seinem Urlaub zurückkam, wuchs
Schimmel auf seinen
Stahpylococcus Agarplatten. Dabei fiel ihm auf, dass das
bakterielle Wachstum der Bakterien
in der Nähe des Schimmels _________________ wird.
Antibiotika haben unterschiedliche Wirkungsbereiche:
____________________________________
(Breitbandantibiotikum):
wirken gegen viele verschiedene Bakterien (Bsp. Penicillin)
____________________________________:
wirken nur gegen wenige, nahe verwandte Bakterien (Bsp.
Isoniazid)
Antibiotika wirken auf 2 Arten:
_____________________: Bakterien werden getötet
_____________________: Wachstum der Bakterien wird gehemmt
Allerdings fügt eine ________________________ von Antibiotika
unseren körpereigenen und
guten Bakterien einen Schaden zu. Denn viele Antibiotika, welche
von einem Arzt
verschrieben werden, haben ein breites Wirkungsspektrum. Diese
töten die schlechten und
krankmachenden Bakterien – aber zugleich auch die guten,
körpereigenen Bakterien. Wenn
weniger gute Bakterien im Körper vorhanden sind, bleibt mehr
Platz für die schlechten
Mikroben!
Antibiotika und Antibiotikaresistenzen
Entdeckung
Wirkung
Antibiotika: ein Allheilmittel?
-
87
Viele Bakterien haben die Fähigkeit ________________ gegenüber
Antibiotika zu
entwickeln. Das bekannteste Beispiel hierfür ist der
Bakterienstamm „MRSA“ (Methicillin-
resistenter Staphylococcus aures). Staphylococcus aureus hat
hier, gegen das Antibiotikum
Methicillin eine Resistenz entwickelt, was eine Behandlung
unmöglich macht. Als häufiger
Krankenhauskeim ist dieser Keim für viele tausende Todesfälle
weltweit verantwortlich.
Ursachen der Resistenzen
_____________________________
Wenn Antibiotika bei Infektionen eingenommen werden, bei denen
sie gar
nichts nützen
Zum Beispiel bei Grippe, da diese in den meisten Fällen von
Viren – und
nicht von Bakterien – ausgelöst werden
_____________________________
Wenn nicht die gesamte, verschriebene Packung fertig genommen
wurde
Wenn irgendwelche Antibiotika eingenommen, welche nicht vom
Arzt
verschrieben worden sind
(!) Antibiotika sollten nur verwendet werden, wenn sie
_________________________ sind!
Viele Infektionen werden von alleine wieder besser durch Zeit,
Bettruhe,
Flüssigkeitszunahme oder eine gesunde Lebensweise.
(!) Antibiotika nur einnehmen, wenn sie von einem Arzt
verschrieben wurden.
(!) Wenn Antibiotika verschrieben wurden, immer die
__________________________
fertignehmen. Bei einer Besserung des Zustandes nicht mit der
Einnahme stoppen!
(!) Keine Antibiotika von Anderen oder eine übriggebliebene
Packungen verwenden, denn
jedes Antibiotikum hat eine spezifische Wirkung für die
jeweilige Infektion.
Antibiotikaresistenzen
Maßnahmen gegen Antibiotikaresistenzen
-
88
Arbeitsblatt Antibiotika und Antibiotikaresistenzen – Lösung
Antibiotika sind Medikamente, welche bakterielle Infektionen
bekämpfen. Das Wort leitet
sich vom griechischen anti „gegen“ und biotic „Leben“ ab.
Das erste Antibiotikum, das Penicillin, wurde von dem
Wissenschaftler Alexander Fleming im
Jahr 1928 entdeckt. Als er von seinem Urlaub zurückkam, wuchs
Schimmel auf seinen
Stahpylococcus Agarplatten. Dabei fiel ihm auf, dass das
bakterielle Wachstum der Bakterien
in der Nähe des Schimmels gehemmt wird.
Antibiotika haben unterschiedliche Wirkungsbereiche:
Breites Wirkungsspektrum (Breitbandantibiotikum):
wirken gegen viele verschiedene Bakterien (Bsp. Penicillin)
Begrenztes Wirkungsspektrum:
wirken nur gegen wenige, nahe verwandte Bakterien (Bsp.
Isoniazid)
Antibiotika wirken auf 2 Arten:
Bakterizid: Bakterien werden getötet
Bakteriostatisch: Wachstum der Bakterien wird gehemmt
Allerdings fügt eine zu häufige Einnahme von Antibiotika unseren
körpereigenen und guten
Bakterien einen Schaden zu. Denn viele Antibiotika, welche von
einem Arzt verschrieben
werden, haben ein breites Wirkungsspektrum. Diese töten die
schlechten und
krankmachenden Bakterien – aber zugleich auch die guten,
körpereigenen Bakterien. Wenn
weniger gute Bakterien im Körper vorhanden sind, bleibt mehr
Platz für die schlechten
Mikroben!
Antibiotika und Antibiotikaresistenzen
Entdeckung
Wirkung
Antibiotika: ein Allheilmittel?
-
89
Viele Bakterien haben die Fähigkeit Resistenzen gegenüber
Antibiotika zu entwickeln. Das
bekannteste Beispiel hierfür ist der Bakterienstamm „MRSA“
(Methicillin-resistenter
Staphylococcus aures). Staphylococcus aureus hat hier, gegen das
Antibiotikum Methicillin
eine Resistenz entwickelt, was eine Behandlung unmöglich macht.
Als häufiger
Krankenhauskeim ist dieser Keim für viele tausende Todesfälle
weltweit verantwortlich.
Ursachen der Resistenzen
Zu häufiger Gebrauch
Wenn Antibiotika bei Infektionen eingenommen werden, bei denen
sie gar
nichts nützen
Zum Beispiel bei Grippe, da diese in den meisten Fällen von
Viren – und
nicht von Bakterien – ausgelöst werden
Falsche Verwendung
Wenn nicht die gesamte, verschriebene Packung fertig genommen
wurde
Wenn irgendwelche Antibiotika eingenommen, welche nicht vom
Arzt
verschrieben worden sind
(!) Antibiotika sollten nur verwendet werden, wenn sie wirklich
notwendig sind!
Viele Infektionen werden von alleine wieder besser durch Zeit,
Bettruhe,
Flüssigkeitszunahme oder eine gesunde Lebensweise.
(!) Antibiotika nur einnehmen, wenn sie von einem Arzt
verschrieben wurden.
(!) Wenn Antibiotika verschrieben wurden, immer die gesamte
Packung fertignehmen. Bei
einer Besserung des Zustandes nicht mit der Einnahme
stoppen!
(!) Keine Antibiotika von Anderen oder eine übriggebliebene
Packungen verwenden, denn
jedes Antibiotikum hat eine spezifische Wirkung für die
jeweilige Infektion.
Antibiotikaresistenzen
Maßnahmen gegen Antibiotikaresistenzen
-
90
Penicillin
Methicillin
Erythromycin Vancomycin
Amoxicillin
Patient: ______________
Aufgabenstellung Experiment Bestimmung der
Antibiotikaempfindlichkeit
Marie macht in diesem Sommer ein Praktikum in einem Labor im
Krankenhaus. Heute soll sie
bestimmen, welche Patienten mit welchen Antibiotika behandelt
werden sollen. Sie hat die
Krankheitserreger der jeweiligen Patienten isoliert und auf
einer Agarplatte kultiviert. Helft Marie
und dem Arzt nun die richtige Diagnose zu stellen.
Eure Aufgabe besteht darin, den Antibiotikaempfindlichkeitstest
durchzuführen und festzustellen,
welche Diagnose zu welchem Patienten gehört:
1. Stellt jede Agarplatte auf eine Schablone und
schreibt jeweils den Namen eines Patienten
auf das Papier: Nils Winter, Felix Gruber,
Anna Müller und Laura Fuchs.
2. Nehmt die Antibiotikalösungen für den jeweiligen Patienten
und füllt das zugehörige,
beschriftete Loch in der Agarplatte damit (ca. 1 – 2
Tropfen).
Wiederholt diesen Vorgang für jeden Patienten – achtet darauf,
dass ihr immer die richtigen
Lösungen in die richtige Vertiefung tropft, sonst kann der Arzt
nicht das richtige Antibiotikum
verschreiben!
3. Wenn ihr dies erledigt habt, deckt ihr die Agarplatten mit
dem Deckel zu und wartet ca. 5
Minuten. In dieser Zeit lest ihr euch das Arbeitsblatt zum
Experiment durch.
4. Nun kennzeichnet ihr in der Ergebniskarte der Patienten die
Antibiotikaempfindlichkeit für
jeden Patienten: empfindlich (= Hemmzone sichtbar) mit einem
unempfindlich (= keine Hemmzone sichtbar) mit einem
5. Die nächste Aufgabe besteht darin, den Patienten die
entsprechende Diagnose zuzuordnen.
Zur Auswahl stehen hierbei: Influenza, Mandelentzündung,
Stahpylokokken-Infektion,
MRSA. Versucht aufgrund der Antibiotikaempfindlichkeiten eine
passende Diagnose zu
finden und begründet, warum ihr welche Diagnose welchem
Patienten zuordnen würdet.
6. Nun messt ihr die Größe der verfärbten Zone (=Hemmzone) mit
dem Lineal aus und tragt den
Wert in die Tabelle des Aufgabenblattes ein.
Bestimmung der Antibiotikaempfindlichkeit
Aufgabenstellung
oll sie
-
91
Arbeitsblatt Experiment Bestimmung der
Antibiotikaempfindlichkeit
( empfindlich – Hemmzone erkennbar, unempflindlich – keine
Hemmzone sichtbar)
Patient A: Patient B: Grippe (Influenzavirus)
Größe der Hemmzone (mm)
Mandelentzündung (Streptococcus)
Größe der Hemmzone (mm)
Penicillin Penicillin Methicillin Methicillin Erythromycin
Erythromycin Vancomycin Vancomycin Amoxicillin Amoxicillin
Empfohlenes Antibiotikum:____________ Empfohlenes Antibiotikum:
_______________ Patient C: Patient D: MRSA (Methicillin-resistenter
Staphylococcus aureus)
Größe der Hemmzone (mm)
Wunde mit Staphylokokken-Infektion (Staphylococcus aureus)
Größe der Hemmzone (mm)
Penicillin Penicillin Methicillin Methicillin Erythromycin
Erythromycin Vancomycin Vancomycin Amoxicillin Amoxicillin
Empfohlenes Antibiotikum:_____________ Empfohlenes
Antibiotikum:_______________
Name Patient
Antibiotikaempfindlichkeit des Organismus Diagnose
Penicillin Methicillin Erythromycin Vancomycin Amoxicillin
Nils Winter
Felix Gruber
Anna Müller
Laura Fuchs
Bestimmung der Antibiotikaempfindlichkeit
Ergebniskarte der Patienten
Ergebnisse der Ausmessungen
-
92
Influenza
Da Influenza (Grippe) von Viren ausgelöst wird, wirken keine
Antibiotika! Antibiotika wirken
ausschließlich bei bakteriellen Infektionen. Aufgrund dieser
Tatsache kann bei einem
Patienten mit Grippe keines der Antibiotika wirken.
Mandelentzündung (Sreptococcus sp.)
Leichte Mandelentzündungen oder Halsschmerzen kommen ziemlich
häufig vor und
normalerweise wird der Betroffene ohne die Einnahme von
Antibiotika wieder gesund. In
schweren oder hartnäckigen Fällen ist allerdings doch die
Einnahme von Antibiotika
erforderlich. Mandelentzündungen werden von
Streptococcus-Bakterien verursacht. Diese
Bakterien werden von den meisten Antibiotika abgetötet.
Normalerweise verwendet man
Penicillin zur Behandlung, da es sich hierbei um ein gut
verträgliches Antibiotikum handelt.
Staphylococcus aureus – Infektion
Staphylococcus aureus ist ein sehr häufiger Umweltkeim und ist
für viele eitrige Infektionen
verantwortlich. Da Penicillin als Breitbandantibiotikum oft als
„Universalmittel“ verwendet
wurde, besitzt inzwischen der Großteil der
Staphylococcus-Bakterien eine Resistenz
gegenüber Penicillin. Aufgrund der nahen chemischen
Verwandtschaft von Amoxicillin mit
Penicillin wurden die Bakterien auch in kurzer Zeit resistent
gegenüber diesem Antibiotikum.
Aufgrund der Wirkungsweise ist das Antibiotikum der Wahl gegen
Stahpylococcus aureus –
Infektionen heute Methicillin.
MRSA (Methicillin resistenter Staphylococcus aureus)
Einige Varianten von Staphylococcus aureus sind inzwischen
gegenüber Methicillin resistent.
Methicillin galt lange Zeit als „Notfallantibiotikum“, das nur
bei hartnäckigen und
lebensbedrohlichen Staphylococcus aureus – Infektionen
verabreicht wurde, nachdem alle
anderen Antibiotika versagt hatten. Daher wird diese besonders
gefährliche Variante des
Erregers auch „MRSA“, also „Methicillin resistenter
Staphylococcus aureus“ genannt. MRSA
kann heute nur noch durch das Antibiotikum Vancomycin bekämpft
werden, wobei bereits
erste Staphylococcus aureus Varianten entdeckt worden sind, die
auch hier eine Resistenz
entwickelt haben.
Zusatzinformationen zur Bestimmung der richtigen Diagnose
-
93
Patient A: Nils Winter Patient B: Felix Gruber Grippe
(Influenzavirus)
Größe der Hemmzone (mm)
Mandelentzündung (Streptococcus)
Größe der Hemmzone (mm)
Penicillin Penicillin Methicillin Methicillin Erythromycin
Erythromycin Vancomycin Vancomycin Amoxicillin Amoxicillin
Empfohlenes Antibiotikum: keines Empfohlenes Antibiotikum:
Penicillin Patient C: Anna Müller Patient D: Laura Fuchs MRSA
(Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus)
Größe der Hemmzone (mm)
Wunde mit Staphylokokken-Infektion (Staphylococcus aureus)
Größe der Hemmzone (mm)
Penicillin Penicillin Methicillin Methicillin Erythromycin
Erythromycin Vancomycin Vancomycin Amoxicillin Amoxicillin
Empfohlenes Antibiotikum: Vancomycin Empfohlenes Antibiotikum:
Methicillin
Arbeitsblatt Experiment Bestimmung der
Antibiotikaempfindlichkeit – Lösung
( empfindlich – Hemmzone erkennbar, unempflindlich – keine
Hemmzone sichtbar)
Name Patient
Antibiotikaempfindlichkeit des Organismus Diagnose
Penicillin Methicillin Erythromycin Vancomycin Amoxicillin
Nils Winter
Influenza
Felix Gruber
Mandel-entzündung
Anna Müller
MRSA
Laura Fuchs
Staphylokokken-Infektion
Lösungen
Ergebniskarte der Patienten
Ergebnisse der Ausmessungen
-
94
Nils Winter – Influenza
Da Influenza (Grippe) von Viren ausgelöst
wird, helfen hier Antibiotika nicht.
Antibiotika wirken ausschließlich bei
bakteriellen Infektionen. Aufgrund dieser
Tatsache schlägt beim Patienten Nils keines
der Antibiotika an.
Felix Gruber - Mandelentzündung
Mandelentzündungen oder Halsschmerzen
kommen ziemlich häufig vor und
normalerweise wird der Betroffene von
alleine wieder gesund. In ganz schwierigen
und hartnäckigen Fällen ist allerdings doch
die Einnahme von Antibiotika erforderlich
um wieder zu genesen. Streptococcus-
Bakterien stellen bei Mandelentzündungen
die Pathogene dar. Daher eignet sich in
diesem Fall Penicillin zur Behandlung, da dieses Antibiotikum
die krankheitserregenden
Bakterien erfolgreich bekämpfen kann. Wichtig hierbei ist die
Tatsache, dass die Bakterien
noch keine Resistenz gegenüber den Antibiotika gebildet haben.
Bei nur geringen
Halsschmerzen sollten allerdings auf keinen Fall Antibiotika
eingenommen werden, da diese
Schmerzen in den meisten Fällen von Viren ausgelöst werden.
Falls bei leichten Schmerzen
doch Antibiotika eingenommen werden besteht die Gefahr, dass
andere Bakterien eine
Resistenz bilden.
Erläuterungen zu den Ergebnissen der Agarplatten
Abb. 13: Ergebnis des Patienten Nils Winter.
Abb. 14: Ergebnis des Patienten Felix Gruber.
-
95
Anna Müller - MRSA
Eine Infektion mit dem Bakterium
Staphylococcus aureus ist eine schwierige
Angelegenheit, da dieses Bakterium gegenüber
Methicillin resistent ist. In vergangener Zeit
wurde für diesen Erreger sehr oft Methicillin
verabreicht, wodurch sich die Resistenz
entwickeln konnte. Daher auch der Name
MRSA, der in ausgeschriebener Form
„Methicillin resistenter Stahpylococcus aureus“
bedeutet. Heute kann das Antibiotikum Vancomycin noch eine
Wirkung erzielen, wobei
bereits erste Organismen entdeckt worden sind, die auch hier
eine Resistenz entwickelt
haben.
Laura Fuchs – Staphylokokken-Infektion
Da in den letzten Jahren Penicillin zu oft als
quasi Universalmittel verwendet wurde,
bildeten der Großteil der Staphylococcus-
Bakterien eine Resistenz gegenüber Penicillin.
Aufgrund der strukturellen Verwandtschaft von
Amoxicillin mit Penicillin wurden die Bakterien
auch in kurzer Zeit resistent gegenüber diesem
Antibiotikum. Am besten gegen eine
Staphylokokken-Infektion ist Methicillin zu
verwenden.
Abb. 15: Ergebnis der Patientin Anna Müller.
Abb. 16: Ergebnis der Patientin Laura Fuchs.
-
96
1. Antibiotika zeigen keine Wirkung gegenüber Grippe oder
Erkältungen. Was sollte
der Doktor dem Patienten A (Nils Winter) empfehlen oder
verschreiben, damit es
ihm wieder besser geht?
Antibiotika wirken nur bei bakteriellen Infektionen und nicht
bei Grippe, da diese
durch einen Virus ausgelöst wird. Gegen eine Grippe wirkt
Tamiflu, ein Virostatikum.
Husten und Erkältungen („grippaler Infekt“) werden auch meistens
durch Viren
verursacht. In den allermeisten Fällen bekämpft der Körper bzw.
das eigene
Immunsystem solche Erkrankungen selber. Hier helfen verschiedene
Medikamente
oder Arzneimittel um die Symptome zu mildern (Aspirin,
NeoCitran, etc.).
Schmerztabletten, die Paracetamol oder Ibuprofen enthalten,
können zum Beispiel
gegen die Schmerzen oder das Fieber verwendet werden. Allerdings
sind hier
Antibiotika auf keinen Fall einzunehmen – außer auf ärztlichen
Rat.
2. Methicillin wird normalerweise bei einer
Staphylokokken-Infektion zur Behandlung
verwendet. Was würde allerdings passieren, wenn Patient C (Anna
Müller)
Methicillin einnehmen würde?
Gar nichts! Da MRSA (Methicillin resistenter Staphylococcus
aureus) eine Resistenz
gegenüber dem Antibiotikum Methicillin entwickelt hat, hätte
dies keine Wirkung
auf die Erkrankung. Infektionen mit MRSA werden immer
schwieriger zu behandeln,
da die Infektion immer weiter fortschreitet. Vancomycin stellt
eines der letzten
effektiven und wirksamen Antibiotika zur Behandlung dar, wird
aus diesem Grund
allerdings nur in Ausnahmefällen verwendet.
3. Wenn du noch ein paar Tabletten Penicillin von deiner
vorherigen
Mandelentzündung übrig hättest (was du nicht solltest!) oder
Tante Mizi noch
welche in ihrer Reiseapotheke übrig hätte, würdest du diese zur
Behandlung einer
Infektion einer Wunde in deinem Bein einnehmen? Begründe deine
Antwort.
Nein, man sollte nie Antibiotika verwenden, welche man von
anderen Personen
bekommen oder für eine andere Erkrankung verschrieben bekommen
hat. Es gibt
äußerst viele verschiedene Antibiotika, die für unterschiedliche
bakterielle
Infektionen verwendet werden. Ärzte verschreiben spezifische
Antibiotika für
Erläuternde Fragen zur Diskussion im Plenum
-
97
spezielle Krankheiten. Auch die Dosis der Antibiotika und wie
lange man sie
einnehmen muss, sind hier oft unterschiedlich. Das heißt man
sollte nicht einfach
irgendwelche Antibiotika einnehmen, da dies kein Garant für die
Besserung der
Wunde darstellt.
4. Patient B (Felix Gruber) hat mit der Einnahme des
verschriebenen Penicillins gegen
seine Mandelinfektion nach der Hälfte der Packung aufgehört, da
er einige leichte
Nebenwirkungen (Durchfall, Blähungen) spürte und er sich wieder
gesund fühlte.
„Ich habe über die Hälfte der Tabletten genommen, die der Doktor
mir für diese
Infektion verschrieben hat. Die Infektion verschwand für eine
Zeit lang, jedoch ist
sie jetzt viel schlimmer als wie zuvor zurückgekehrt!“
Kannst du erläutern, was hier passiert ist?
Es ist sehr wichtig, dass jede verschriebene Packung an
Antibiotika ganz aufgebraucht
wird und nicht in der Mitte plötzlich mit der Einnahme aufgehört
wird. Wenn nicht
die gesamte Dosis eingenommen wird, können nicht alle Bakterien
abgetötet werden
und möglicherweise entwickeln einige Bakterien Resistenzen
gegenüber diesem
Antibiotikum für die Zukunft.
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98
Aufgabenstellung Experiment „Bestimmung der minimalen
Hemmkonzentration“
1. Stelle jede Agarplatte auf die Schablone
und schreibe den Namen der Bakterien
darauf: E.coli, Salmonella und Enterococcus.
2. Nimm die Antibiotikakonzentration für das jeweilige Bakterium
und fülle das zugehörige,
beschriftete Loch in der Agarplatte damit (ca. 1 – 2
Tropfen).
Wiederhole diesen Vorgang für alle drei Bakterien und achte
darauf, dass immer die richtige
Konzentration in die dafür vorgesehene Vertiefung tropft.
3. Anschließend verschließt du die Agarplatte mit dem Deckel und
wartest 5 Minuten ab.
4. Nun misst du mit dem Lineal die Größe der verfärbten Zone
(=Hemmzone) aus und probierst
dann festzustellen, welche Konzentration von Antibiotika nötig
ist, um die Bakterien
abzutöten.
Bestimmung der minimalen Hemmkonzentration
Aufgabenstellung
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100
Artikel
Neuer Superkeim aufgetaucht Multiresistenter MRSA-Erreger ist
auch gegen bisher noch wirksames Antibiotikum immun
In Brasilien ist erstmals ein Mensch schwer an einem
Staphylococcus aureus-Stamm (MRSA) erkrankt, der auch gegen
Vancomycin resistent ist. Das gegen MRSA am häufigsten eingesetzte
Antibiotikum wirkt damit gegen ihn nicht mehr. Außerdem
besorgniserregend: Dieser neue Superkeim stammt nicht aus dem
Krankenhaus, sondern kursiert in der breiten Bevölkerung. Er könnte
daher auch gesunde, nicht immungeschwächte Personen befallen,
fürchten die Experten.
Vancomycin galt lange Zeit als „Mittel der letzten Wahl“ gegen
schwere Krankenhausinfektionen. Vor allem gegen multiresistente
Stämme des Bakteriums Staphylococcus aureus (MRSA) war dieses
Antibiotikum noch wirksam. Die kugelförmigen Mikroben finden sich
auf Haut und Schleimhäuten von bis zu 30 Prozent aller Menschen,
sind dort jedoch meist unschädlich. Bei immungeschwächten Patienten
jedoch können die Bakterien schwere Hautinfektionen, Lungen- und
Herzentzündungen und eine tödliche Blutvergiftung auslösen.
Superkeime auch außerhalb des Krankenhauses
Bisher gab es solche MRSA-Fälle vor allem in Krankenhäusern –
dort, wo schwerkranke Patienten mit geschwächtem Immunsystem
liegen. Doch zunehmend erkranken auch Patienten, die sich außerhalb
des Krankenhauses mit MRSA angesteckt haben. Studien zeigen, dass
für eine Infektion mit diesem "community-associated" MRSA schon
einfacher Hautkontakt, beispielsweise beim Sport, ausreichen kann.
In Brasilien haben Forscher nun einen Fall einer schweren
MRSA-Erkrankung beobachtet, der aus zwei Gründen besorgniserregend
ist: Der 35-jährige Mann litt an einer MRSA-Infektion, die sich
nicht mehr durch das Antibiotikum Vancomycin behandeln ließ.
DNA-Analysen enthüllten, dass der Erreger ein Genstück in sich
trug, das ihn gegen das Vancomycin immun machte, wie die Forscher
berichten.
Wachsamkeit ist geboten
"Dies ist die erste Infektion des Blutstroms mit einem
hochgradig Vancomycin-resistenten MRSA-Bakterium, von der wir
wissen", erklärt Studienleiter Cesar A. Arias, vom University of
Texas Health Science Center in Houston. "Wenn wir Vancomycin
verlieren, dann wird es sehr schwer und teuer, diese Infektionen zu
behandeln."
Die Tatsache, dass es sich um die leicht übertragbare, außerhalb
des Krankenhauses vorkommende Variante des Erregers handelt, sei
ein Grund mehr zur Sorge. "Die schlimmste mögliche Resistenz ist
nun auch in dem community-associated MRSA-Stamm aufgetaucht",
konstatiert Koautorin Barbara Murray von der University of Texas.
Die Präsenz und Verbreitung eines community-associated MRSA-Stamms
mit Vancomycin-Resistenz könne ein schwerwiegendes Problem für die
öffentliche Gesundheit werden. Noch ist nur ein Fall einer solchen
Infektion bekannt. Dennoch sei es nun nötig, in Südamerika und
weltweit MRSA-Fälle besonders intensiv zu überwachen, um eine
mögliche Ausbreitung dieses Superkeims rechtzeitig zu bemerken, so
die Forscher.
Quelle: Scinexx.de:
http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-17473-2014-04-22.html,
zugegriffen am 30.12.15. (New England Journal of Medicine, 2014;
doi: 10.1056/NEJMoa1303359)
-
101
3.6.3. Vorbereitung und Ergebnisse der Experimente
Vorbereitung des Experimentes: Bestimmung der
Antibiotikaempfindlichkeit
Da die Zahl der SchülerInnen in einer Klasse und somit auch die
Anzahl der Gruppen
variiert, werden die Materialien immer pro Gruppe angegeben, um
eine einfache
Anpassung an die Klassen- bzw. Gruppengröße zu ermöglichen.
Aus Sicherheitsgründen werden den SchülerInnen natürlich keine
echten Antibiotika
und antibiotikaresistenten Keime ausgeteilt. Das Experiment
basiert auf einem
Farbumschlag des Phenolrots nach gelb/orange bei Kontakt mit
Säuren, der aber der
Reaktion der Bakterien im mikrobiologisch-diagnostischen Labor
täuschend ähnlich
sieht.
Ziel des Experimentes ist es, den SchülerInnen klar zu machen
wie Antibiotika wirken
– das heißt im Bereich des Farbumschlages wachsen keine
Bakterien. Das zeigt
wiederum an, dass dieses Antibiotikum gegen die jeweiligen
Bakterien wirksam ist.
Das Fehlen eines Farbumschlages zeigt an, dass die Bakterien
unbeeindruckt von
dem Antibiotikum weiterwachsen.
1. Vorbereitung für die Versuche:
Benötigte Materialien:
� 4 Petrischalen pro Gruppe � Salzsäure (0,05%, 1%, 5%, 10%)
� Agar-Agar � 20 Pipettenfläschchen
� Phenolrot � Stift zum Beschriften
� Korkbohrer oder anderes Werkzeug um ca. 5mm große Löcher
auszustechen (z.B. Strohhalm, Rohr, Hülle eines Kugelschreibers,
etc.)
(Anmerkung zu Agar-Agar: Agartine ist günstig im
Lebensmittelhandel erhältlich. Eine Packung mit 3
Säckchen á 10g kosten ca. 2€ - 10g reichen für 500mL Nährmedium,
das entspricht in etwa 25
Petrischalen)
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102
Vorbereitung der Agarplatten:
1. Für je 4 Agarplatten 80 ml Wasser nach der Anleitung des
Herstellers mit
Agar-Agar vermischen, aufkochen (Mikrowelle, Herd) und auf ca.
50-60°C
abkühlen lassen. (Anm.: immer mit rund 20ml Wasser pro
Agarplatte rechnen;
d.h. für 20 Platten können 500ml Wasser mit 10g Agar vermischt
werden)
2. Anschließend 2 – 4%iges Phenolrot (etwa 10 Tropfen)
dazugeben, damit sich
das Agarmedium tiefrot bis dunkelorange färbt, und dann gut
durchmischen.
3. Je ca. 20 ml des Mediums in die Petrischalen gießen und
auskühlen lassen
(am besten über Nacht auskühlen lassen; die Platten sind im
Kühlschrank für
ca. 1 Woche haltbar).
4. Sobald das Agarmedium fest geworden ist, 5 gleichmäßig
verteilte Löcher in
jede Agarplatte bohren.
5. Für jede Schülergruppe werden nun vier Petrischalen mit den
folgenden
Namen beschriftet:
a. Nils Winter c. Felix Gruber
b. Anna Müller d. Laura Fuchs
Zubereitung der „Antibiotika-lösungen“ (in den
Pipettenfläschchen):
1. Für jeden Patient werden jeweils 5 Pipettenfläschchen
bereitgestellt. Das ist
nötig, da nur Fläschen mit Säure einen Farbumschlag verursachen
werden.
Diese Lösungen werden je Patient nur einmal hergestellt und
den
SchülerInnen an einem zentralen Ort (z.B. am Pult) zur Verfügung
gestellt. Die
einzelnen Pipettenfläschchen werden mit folgenden Schildern
beschriftet:
Nils Winter
Penicillin
Nils Winter
Methicillin
Nils Winter
Erythromycin
Nils Winter
Vancomycin
Nils Winter
Amoxicillin
Felix Gruber
Penicillin
Felix Gruber
Methicillin
Felix Gruber
Erythromycin
Felix Gruber
Vancomycin
Felix Gruber
Amoxicillin
Anna Müller
Penicillin
Anna Müller
Methicillin
Anna Müller
Erythromycin
Anna Müller
Vancomycin
Anna Müller
Amoxicillin
Laura Fuchs
Penicillin
Laura Fuchs
Methicillin
Laura Fuchs
Erythromycin
Laura Fuchs
Vancomycin
Laura Fuchs
Amoxicillin
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103
2. Die Stammlösungen werden vorbereitet – die Salzsäure wird auf
0,05% HCL,
1% HCL, 5% HCL und 10% HCL mit Wasser verdünnt. Je Gruppe werden
ca.
10 mL von jeder Konzentration benötigt.
3. Im nächsten Schritt werden je 5 – 10 ml (je nach Anzahl der
Gruppen) der
Stammlösungen in die dazu gehörigen, beschrifteten
Pipettenfläschchen
gegeben.
Penicillin Methicillin Erythromycin Vancomycin Amoxicillin Nils
Winter Wasser Wasser Wasser Wasser Wasser
Felix Gruber HCl 10% HCl 5% HCl 1% HCl 0,05% HCl 5%
Anna Müller Wasser Wasser HCl 1% HCl 0,05% Wasser
Laura Fuchs Wasser HCl 0,05% HCl 0,05% HCl 0,05% Wasser
Wichtig (!): Es muss unbedingt für jeden Patienten die
angegebene HCl-(Antibiotika)-
Konzentration verwendet werden, sonst stimmen die Ergebnisse der
SchülerInnen
nicht!
Abb. 17: Beschriftung der Pipettenfläschchen. Beispielhaft für
Nils Winter und Felix Gruber.
4. In der Klasse bekommt jede Gruppe folgende Materialien zur
Verfügung
gestellt:
a. 4 Agarplatten mit je 5 Löchern, die mit den 4
Patientennamen
beschriftet sind.
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104
b. Ein Lineal mit mm-Markierungen sowie 4 Schablonen, die als
Unterlage
für die Agarplatten dienen.
c. Die 20 Pipettenfläschchen mit den jeweiligen
Antibiotika(HCL)-Konzentrationen werden an einem zentralen Ort
(z.B. am Pult) zur
Verfügung gestellt.
Auswertungsschablone: Bestimmung der
Antibiotikaempfindlichkeit
Patient:_________________
Abb. 18: Auswertungsschablone für das Experiment: Bestimmung der
Antibiotikaempfindlichkeit.
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105
Vorbereitung des Experimentes: Bestimmung der minimalen
Hemmkonzentration
1. Vorbereitung für die Versuche:
Benötigte Materialien:
� 3 Petrischalen pro Gruppe � Salzsäure (0,5%, 1%, 5%, 10%)
� Agar-Agar � 15 Pipettenfläschchen
� Phenolrot � Stift zum Beschriften
� Kochplatte � Korkbohrer
Vorbereitung der Agarplatten:
1. Wie bereits im Punkt „Vorbereitung der Agarplatten“ (siehe
Experiment:
Bestimmung der Antibiotikaempfindlichkeit) beschrieben, die
Agarplatten
herstellen.
2. Mit dem Korkbohrer 5 Löcher in jede Agarplatte bohren.
3. Die Petrischalen mit E.coli, Salmonella und Enterococcus
beschriften. 4. Die „Antibiotika-Testlösungen“ herstellen. Dazu
sind 15 Fläschchen nötig, die
folgendermaßen beschriftet werden sollen:
E. coli 0,5 μg/mL Ciprofloxacin
Salmonella 0,5 μg/mL Amoxicillin
Enterokokkus 0,5 μg/mL Penicillin
E. coli 10 μg/mL Ciprofloxacin
Salmonella 10 μg/mL Amoxicillin
Enterokokkus 10 μg/mL Penicillin
E. coli 50 μg/mL Ciprofloxacin
Salmonella 50 μg/mL Amoxicillin
Enterokokkus 50 μg/mL Penicillin
E. coli 1 mg/mL Ciprofloxacin
Salmonella 1 mg/mL Amoxicillin
Enterokokkus 1 mg/mL Penicillin
E. coli 10 mg/mL Ciprofloxacin
Salmonella 10 mg/mL Amoxicillin
Enterokokkus 10 mg/mL Penicillin
5. Die vorbereiteten Fläschchen werden mit je ca. 5 – 10 mL der
folgenden Lösungen befüllt:
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106
E. coli Salmonella Enterokokkus 0,5 μg H2O H2O H2O
10 μg 0,5 % 1% 5%
50 μg 1% 1% 10%
1 mg 5% 10% 10%
10 mg 5% 10% 10%
Abb. 19: Beschriftung der Pipettenfläschchen für E.coli,
Salmonella und Enterokokkus.
6. Falls der Versuch mit der gesamten Klasse durchgeführt wird,
bekommt jede
Gruppe folgende Materialien:
a. 3 Agarplatten mit je 5 Löchern, die mit den 3
Bakteriennamen
beschriftet sind.
b. Die 15 Pipettenfläschchen mit den jeweiligen Mengen an
Antibiotika(HCL)-Konzentrationen werden an einem zentralen Ort
(z.B.
Pult) zur Verfügung gestellt.
c. Zusätzlich bekommen sie 3 Schablonen, wobei die
Agarplatten
während des Versuches sowie bei der Auswertung auf die
Schablonen
gestellt werden können.
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Auswertungsschablone: Bestimmung der minimalen
Hemmkonzentration
Ergebnisse des Versuches:
Abb. 21: Ergebnis Bestimmung der minimalen Hemmkonzentration:
E.coli.
10 μg
50 μg
1 mg
10 mg
0,5 μg
Bakterium: _________________
Abb. 20: Auswertungsschablone für das Experiment: Bestimmung der
minimalen Hemmkonzentration.
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108
Abb. 22: Ergebnis Bestimmung der minimalen Hemmkonzentration:
Salmonella.
Abb. 23: Ergebnis Bestimmung der minimalen Hemmkonzentration:
Enterokokkus.
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109
3.6.4. Quellen- und Bildnachweis für Unterrichtsmaterialien
Antibiotika
Power-Point Präsentation Antibiotika und
Antibiotikaresistenzen
ÜBERSETZT NACH E-BUG (2015): Antibiotic Use and Medicine.
Antibiotic resistence
presentation.
http://www.e-bug.eu/senior_pack.aspx?cc=eng&ss=3&t=Senior%20Schools-
Antibiotic%20Use%20and%20Medicine, zugegriffen am 26.11.15.
EVOLUTION-OF-LIFE (2009): Mutationen - Selektion: Bakterien
bilden Resistenzen.
http://www.evolution-of-life.com/de/beobachten/video/fiche/mutations-selection-the-
bacteria-resist.html, zugegriffen am 26.11.15.
DIE PRESSE (2012): Medikamente: Ein Schritt zur personalisierten
Dosierung.
http://diepresse.com/home/leben/gesundheit/1325000/Medikamente_Ein-Schritt-zur-
personalisierten-Dosierung, zugegriffen am 26.11.15.
WIKIPEDIA: Alexander Fleming.
https://de.wikipedia.org/wiki/Alexander_Fleming#/media/File:Alexander-fleming.jpg,
zugegriffen am 26.11.15.
WIKIPEDIA: Penicillin.
https://de.wikipedia.org/wiki/Penicilline#/media/File:Bundesarchiv_Bild_183-23912-
0002,_K%C3%B6nigs_Wusterhausen,_%22M%C3%A4rkische_Apotheke%22,_Sch
aufenster.jpg, zugegriffen am 26.11.15.
WIKIPEDIA: Staphylococcus aureus.
https://de.wikipedia.org/wiki/Staphylococcus_aureus#/media/File:Staphylococcus_aur
eus,_50,000x,_USDA,_ARS,_EMU.jpg, zugegriffen am 26.11.15.
Aufgabenstellung Experiment Bestimmung der
Antibiotikaempfindlichkeit
IN ANLEHNUNG AN E-BUG (2015): Antiobiotics: S. 8.
http://www.e-
bug.eu/lang_eng/secondary_pack/downloads/aam/Antibiotics%20Complete%20Pack
.pdf, zugegriffen am 23.11.15.
-
110
Arbeitsblatt Experiment Bestimmung der
Antibiotikaempfindlichkeit
E-BUG (2015): Antibiotic Use and Medicine: S. 6, 8, 9.
http://www.e-bug.eu/senior_pack.aspx?cc=eng&ss=3&t=Senior%20Schools-
Antibiotic%20Use%20and%20Medicine, zugegriffen am 23.11.15.
Tafelbild Antibiotika und Antibiotikaresistenzen
IN ANLEHNUNG AN ZEIT ONLINE (2014): Woher die resistenten
Krankenhaus-Keime
kommen.
http://www.zeit.de/wissen/2014-11/keime-antibiotika-krankenhauskeime-
schweinmast, zugegriffen am 30.11.15.
Artikel
SCINEXX.DE (2014): Neuer Superkeim aufgetaucht. Multiresistenter
MRSA-Erreger ist
auch gegen bisher noch wirksames Antibiotikum immun.
http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-17473-2014-04-22.html,
zugegriffen am
30.12.15.
Vorbereitung und Ergebnisse der Experimente
E-BUG (2015): Antibiotics: S. 5.
http://www.e-bug.eu/lang_eng/secondary_pack/downloads/aam/Antibiotics%20Complete%20Pack.pdf,
zugegriffen am 22.11.15.
