Gram-Färbung
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Die Gram-Färbung ist eine Methode zur differenzierenden Färbung von Bakterien. Sie ist nach dem dänischen Arzt und Bakteriologen Hans Christian Gram benannt, der sie am Ende des 19. Jahrhunderts entwickelte. Verschiedene Bakterien reagieren auf diese Färbung unterschiedlich. Daraus folgt eine Einteilung in sog.
- grampositive Bakterien, die nach dem Färbegang dunkelblau erscheinen, und
- gramnegative Bakterien, die ungefärbt sind. (Früher wurden diese noch nachträglich mittels Fuchsin rot gefärbt, jedoch ist dies heute durch Phasenkontrastmikroskope nicht mehr notwendig.)
Dies ist ein wichtiges Kriterium für die Unterscheidung verschiedener Bakterien nach der Struktur ihrer Zellwand.
Bedeutend ist das Färbeverfahren beispielsweise bei der Diagnostik von Infektionskrankheiten. „Grampositive“ und „gramnegative“ Bakterien reagieren unterschiedlich auf Antibiotika. Mit dieser schnellen diagnostischen Methode kann man in kurzer Zeit (in etwa fünf Minuten) anhand eines Abstriches das „Gramverhalten“ der Bakterien bestimmen. Damit hat man die Möglichkeit, sofort mit einer oft lebensrettenden antibiotischen Therapie zu beginnen, bevor das Ergebnis der oft mehrere Tage dauernden definitiven Keimbestimmung vorliegt.
Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Methode der Gram-Färbung
Die Färbung setzt sich aus den drei Stufen Färben-Entfärben-Gegenfärben zusammen.
In der ersten Phase wird mit Karbol-Gentianaviolett (eine Lösung von Gentianaviolett mit Zusatz von 15 g/L Phenol) eingefärbt, wodurch alle Bakterien, grampositive wie auch gramnegative, gefärbt werden. Durch eine nachfolgende Behandlung mit Lugol-Lösung bilden sich größere Farbstoff-Komplexe, die Bakterien erscheinen dunkel blau-violett.
In der entscheidenden zweiten Phase verhalten sich grampositive und gramnegative Bakterien verschieden: Die Behandlung mit Alkohol (96% Ethanol) führt dazu, dass gramnegative Bakterien wieder entfärbt werden, während grampositive Bakterien die blaue Farbe nicht mehr verlieren. Der Unterschied ist auf den Aufbau der Zellwand zurückzuführen:
- Grampositive Bakterien besitzen eine der Membran aufgelagerte dicke, mehrschichtige Mureinhülle (Peptidoglykane), in den Zwischenräumen sammelt sich die Lugollösung an. Hier wirkt der Alkohol dehydrierend und verringert den Abstand zwischen den Molekülen, so dass die Farbstoff-Komplexe nicht vom Alkohol weggeführt werden können und an Ort und Stelle bleiben.
- Gramnegative Bakterien hingegen besitzen nur eine dünne Mureinhülle, der zusätzlich eine zweite Lipid-Membran aufgelagert ist. Der Alkohol wirkt hier lipidlösend, so dass die dünne Mureinhülle freigelegt wird. Die Farbstoff-Komplexe werden vom Alkohol gelöst und weggespült, die dünne Mureinhülle kann sie nicht zurückhalten - das Bakterium wird entfärbt.
Die Behandlung mit Alkohol ist der entscheidende Schritt bei der Gramfärbung und erfordert zur sicheren Diagnosestellung einige Erfahrung.
Zur Darstellung der Gram-negativen Bakterien können diese abschließend mit verdünntem Karbolfuchsin (eine Lösung von Fuchsin mit Zusatz von 4,5 g/L Phenol, Fuchsin und Phenol etwa 1/10 der üblichen Konzentration) gegengefärbt werden, worauf sie rot erscheinen.
gute Grafik zum veranschaulichen
[Bearbeiten] Andere Methoden zur Unterscheidung von grampositiven und gramnegativen Bakterien
[Bearbeiten] KOH-Test
Eine kleine Menge Bakterienmasse (von einer Agar-Kultur) wird in einem Tropfen KOH-Lösung suspendiert. Bei grampositiven Bakterien führt die konzentrierte Lauge zu keiner Reaktion, zieht man eine Nadel durch das Gemisch, verhält es sich wie eine Flüssigkeit mit einer Viskosität wie Wasser. Die Zellwand von gramnegativen Bakterien dagegen ist zu dünn, um der Lauge Widerstand zu leisten. Die Zellen brechen auf, und die DNA wird freigesetzt. Wird die Nadel durch diese Lösung gezogen, zeigt sich aufgrund der erhöhten Viskosität durch die freigesetzte DNA eine Fadenbildung.
[Bearbeiten] Aminopeptidasetest
Der Aminopeptidasetest beruht darauf, dass das Enzym L-Alaninaminopeptidase, von wenigen Ausnahmen abgesehen, nur bei gramnegativen Bakterien nachgewiesen werden kann. Eine kleine Menge der zu untersuchenden Bakterien wird in einem Reagenzglas in etwas sterilem, destilliertem Wasser suspendiert. Zum Nachweis wird ein farbloses Substrat zugegeben, welches durch Spaltung einer Amidbindung durch die Aminopeptidase in Alanin und ein farbiges Molekül übergeht. Somit zeigt eine Färbung der Suspension das Vorhandensein eines gramnegativen Bakteriums an.
[Bearbeiten] Historisches
Der dänische Mediziner (Hans) Christian Gram entwickelte die Färbemethode als Mitarbeiter bei Carl Friedländer in Berlin. Er suchte nach einer Färbemethode, mit der Bakterien in tierischen Geweben dargestellt werden können, also kontrastierend zu den Gewebezellen gefärbt wurden. Die gefundene Färbemethode, veröffentlicht 1884, hatte jedoch nur bei einigen Bakterien, den grampositiven, Erfolg. Emile Roux wendete die Methode zur färberischen Differenzierung von grampositiven und gramnegativen Bakterien an, insbesondere zur Identifizierung von Gonokokken (gramnegativ im Gegensatz zu vielen anderen Kokken) (Veröffentlichung 1886).
[Bearbeiten] Grampositive Bakterien
Beispiele für grampositive Bakterien: Streptokokken, Enterokokken, Staphylokokken, Listerien, Bacillus, Aktinomyzeten, Clostridien, Lactobazillen, Eryselothrix rhusiopathiae.
[Bearbeiten] Gramnegative Bakterien
Beispiele für gramnegative Bakterien: Neisserien, Enterobakterien, Pseudomonas, Vibrio, Campylobacter, Helicobacter, Haemophilus, Bordetella, Legionella, Brucella, Francisella, Bacteroides, Veillonellen, Borrelien,, Leptospiren, Treponemen, Rickettsia, Coxiella, Chlamydien, Acinetobacter, Aeromonas hydrophila, Bartonella, Calymmatobacterium granulomatis, Moraxella, Pasteurella multocida, Plesiomonas shigelloides, Streptobacillus moniliformis, Stenotrophomonas maltophilia
[Bearbeiten] Literatur
C. Gram: Über die isolirte Färbung der Schizomyceten in Schnitt- und Trockenpräparaten. In: Fortschritte der Medicin. Vol. 2, 1884, S. 185-189.
