Bacteriën zijn microscopische, eencellige organismen die gedijen in diverse omgevingen. Deze organismen kunnen leven in de grond, de oceaan en in de darm van de mens.

De relatie van de mens met bacteriën is complex. Soms helpen bacteriën ons een handje, bijvoorbeeld door melk tot yoghurt te stremmen of door te helpen met onze spijsvertering. In andere gevallen zijn bacteriën destructief en veroorzaken ze ziekten als longontsteking en methicillineresistente Staphylococcus aureus (MRSA).

 

Structuur

Bacteriën (enkelvoudig: bacterie) worden geclassificeerd als prokaryoten, die eencellige organismen zijn met een eenvoudige interne structuur die een kern mist, en die DNA bevatten dat ofwel vrij zweeft in een gedraaide, draadachtige massa die de kern wordt genoemd, of in afzonderlijke, cirkelvormige stukken die plasmiden worden genoemd. Ribosomen zijn de sferische eenheden in de bacteriële cel waar eiwitten worden geassembleerd uit individuele aminozuren met behulp van de informatie gecodeerd in ribosomaal RNA.

Bacteriële cellen zijn over het algemeen omgeven door twee beschermlagen: een buitenste celwand en een binnenste celmembraan. Bepaalde bacteriën, zoals de mycoplasma’s, hebben helemaal geen celwand. Sommige bacteriën kunnen zelfs een derde, buitenste beschermlaag hebben, die de capsule wordt genoemd. Zweepachtige extensies bedekken vaak de oppervlaktes van bacteriën – lange die flagella worden genoemd of korte die pili worden genoemd – die bacteriën helpen om zich te verplaatsen en zich te hechten aan een gastheer.

 

Classificatie

Er worden enkele verschillende criteria gebruikt om bacteriën te classificeren. De organismen kunnen worden onderscheiden door de aard van hun celwanden, door hun vorm of door verschillen in hun genetische samenstelling.

De Gram-vlek is een test die wordt gebruikt om bacteriën te identificeren aan de hand van de samenstelling van hun celwanden, genoemd naar Hans Christian Gram, die de techniek in 1884 ontwikkelde. De test bevlekt Gram-positieve bacteriën, of bacteriën die geen buitenmembraan hebben. Gramnegatieve bacteriën nemen de vlek niet op. Zo is bijvoorbeeld Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), dat longontsteking veroorzaakt, een Gram-positieve bacterie, maar Escherichia coli (E. coli) en Vibrio cholerae, die cholera veroorzaakt, zijn Gram-negatieve bacteriën.

Er zijn drie basisvormen van de bacterie: Ronde bacteriën die cocci worden genoemd (enkelvoud: coccus), cilindrische, capsulevormige bacteriën die bekend staan als bacillen (enkelvoud: bacil); en spiraalvormige bacteriën, die toepasselijk spiraalvormig worden genoemd (enkelvoud: spirillum). De vormen en configuraties van bacteriën zijn vaak terug te vinden in hun namen. De melk stollende Lactobacillus acidophilus zijn bijvoorbeeld bacillen, en de longontsteking veroorzakende S. pneumoniae is een keten van cocci. Sommige bacteriën nemen andere vormen aan, zoals gestalkt, vierkant of ster.

 

Voortplanting

De meeste bacteriën vermenigvuldigen zich met een proces dat binaire splijting wordt genoemd. In dit proces maakt een enkele bacteriële cel, de “ouder” genoemd, een kopie van zijn DNA en wordt deze groter door de celinhoud te verdubbelen. De cel splitst zich vervolgens op, waardoor het gedupliceerde materiaal naar buiten wordt geduwd en er twee identieke “dochter”-cellen ontstaan.

Sommige bacteriesoorten, zoals cyanobacteriën en firmicutes, planten zich voort via ontluikende cellen. In dit geval groeit de dochtercel als een uitloper van de ouder. Ze begint als een kleine knobbel, groeit tot ze even groot is als de ouder en splitst zich op.

Het DNA dat bij ouders en nakomelingen wordt gevonden na binaire splitsing of ontluiking is precies hetzelfde. Daarom brengen bacteriële cellen variatie aan in hun genetisch materiaal door extra DNA, vaak uit hun omgeving, te integreren in hun genoom. Dit staat bekend als horizontale genoverdracht; de resulterende genetische variatie zorgt ervoor dat bacteriën zich kunnen aanpassen en overleven als hun omgeving verandert. [Kijk naar Vreemde, Gloeiende Bacteriën Harpoen en Slik DNA in om te evolueren]

Er zijn drie manieren waarop horizontale genoverdracht plaatsvindt: transformatie, transductie en conjugatie.

Transformatie is het meest voorkomende proces van horizontale genoverdracht en vindt plaats wanneer korte DNA-fragmenten worden uitgewisseld tussen donoren en ontvangers. Transductie, die meestal alleen plaatsvindt tussen nauw verwante bacteriën, vereist dat de donor en de ontvanger DNA overdragen door het delen van celoppervlakte receptoren. Conjugatie vereist fysiek contact tussen de celwanden van bacteriën; het DNA wordt van de donorcel naar de ontvanger overgedragen. Door middel van conjugatie kan een bacteriële cel DNA overbrengen naar eukaryote cellen (meercellige organismen). Conjugatie helpt bij de verspreiding van antibiotica-resistentiegenen.

 

Bacteriën in de menselijke gezondheid en ziekte

Bacteriën kunnen zowel gunstig als schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid. Commensale, of “vriendelijke” bacteriën, delen ruimte en middelen in ons lichaam en hebben de neiging om nuttig te zijn. Er zijn ongeveer 10 keer meer microbiële cellen dan menselijke cellen in ons lichaam; de hoogste aantallen microbiële soorten worden gevonden in de darm.

De menselijke darm is een comfortabele omgeving voor bacteriën, met voldoende voedingsstoffen om in hun levensonderhoud te voorzien. Darmbacteriën en andere micro-organismen, zoals nuttige stammen van E.coli en Streptococcus, helpen bij de spijsvertering, kolonisatie door schadelijke ziekteverwekkers tegengaan en helpen bij de ontwikkeling van het immuunsysteem. Bovendien is de ontwrichting van de darmbacteriën in verband gebracht met bepaalde ziektebeelden. Zo hebben patiënten met de ziekte van Crohn een verhoogde immuunrespons tegen darmbacteriën.

Andere bacteriën kunnen infecties veroorzaken. Verschillende bacteriën – variërend van de zogenaamde groep A Streptococcus, Clostridium perfringens (C. perfringens), E. coli en S. aureus – kunnen een zeldzame maar ernstige weke delen infectie veroorzaken die necrotizing fasciitis wordt genoemd (soms ook wel vleesetende bacterie genoemd). Deze infectie heeft invloed op de weefsels rondom spieren, zenuwen, vet en bloedvaten; ze kan worden behandeld, vooral wanneer ze vroeg wordt ontdekt.

 

Antibioticaresistentie

Antibiotica worden meestal gebruikt om bacteriële infecties te behandelen. In de afgelopen jaren heeft oneigenlijk en onnodig gebruik van antibiotica de verspreiding van verschillende stammen van antibiotica-resistente bacteriën bevorderd.

In geval van antibioticaresistentie zijn de besmettelijke bacteriën niet meer vatbaar voor voorheen effectieve antibiotica. 

“Vrijwel elke infectie die je nu kunt bedenken is geïdentificeerd als zijnde geassocieerd met een bepaald niveau van resistentie,” zei Dr. Christopher Crnich. “Er zijn zeer weinig infecties die we nu behandelen waar infecties veroorzaakt door resistente bacteriën geen klinisch probleem is.”

MRSA is bijvoorbeeld een van de meest beruchte antibiotica-resistente bacteriestammen; het is bestand tegen methicilline en andere antibiotica die worden gebruikt voor de behandeling van Staphylococcus-infecties, die voornamelijk door contact met de huid worden opgelopen. MRSA-infecties komen voor in de gezondheidszorg, zoals in ziekenhuizen en verpleeghuizen, waar ze kunnen leiden tot longontsteking of bloedbaaninfecties. MRSA verspreidt zich ook in de samenleving, vooral in situaties waarin veel huidcontact, ander lichamelijk contact en het gebruik van gemeenschappelijke materialen voorkomt – bijvoorbeeld bij sporters, in tattooshops en in kinderdagverblijven en scholen. In de samenleving verworven MRSA veroorzaakt meestal ernstige huidinfecties.

Een belangrijk facet van de bestrijding van antibioticaresistentie is dat men voorzichtig moet zijn met het gebruik ervan. Het is dus belangrijk voor ons om antibiotica intelligent te gebruiken. Je wilt alleen een antibioticum gebruiken als je een duidelijke bacteriële infectie hebt.