B AKTERIENMORPHOLOGIE

Campylobacter sind schlanke, spiralig gewundene, bewegliche, s -, v -, oder kommaförmige, gramnegative, nicht sporenbildende Stäbchen mit einer Länge von 0,5 bis 5,0 µm und einer Breite von 0,2 bis 0,9 µm (SIMBERT, 1984; VANDAMME und DE LEY, 1991).

2a 2b Abbildung 2.1a: Elektronenmikroskopisches Bild von C. jejuni, deutlich sichtbar sind die

kor-kenzieherartige Form und die bipolaren Flagellen (ALTEKRUSE et al., 1999) Abbildung 2.1b: Elektronenmikroskopische Aufnahme eines einzelnen C. jejuni

(ANONYM, 1999)

Campylobacter spp. degenerieren bei Kontakt mit Luft und mit zunehmendem Alter der Kul-turen zu kokkoiden, in der Regel unbeweglichen Formen (KARMALI et al., 1981; Buck et al., 1982). Sie sind mono- oder bipolar monotrich begeißelt. Dies verleiht ihnen die typische, kor-kenzieherähnliche Beweglichkeit. Mit Hilfe einer speziellen Geißelfärbung können diese dar-gestellt werden. Die Geißellänge kann die Länge der Bakterienzelle um das zwei- bis dreifa-che überragen (Abbildung 2.1b) (HOFFMAN, 1979; KARMALI und SKIRROW, 1984; SMI-BERT, 1984; VANDAMME und DE LEY, 1991; URSING et al., 1994). STERN (1982) be-schreibt auch unbegeißelte und unbewegliche Campylobacter-Stämme.

Im hängenden Tropfen sind sie als lebhaft bewegliche, sich teilweise spiralförmig drehende, gebogene Stäbchen gut zu erkennen. In der Gramfärbung zeigen sie sich als gramnegative, s-förmige, kommaförmige, korkenzieherartig gewundene und zum Teil auch kokkoide oder nur wenig gebogene Formen (ROLLE und MAYR, 2002). Campylobacter spp. benötigen zum Wachstum eine mikroaerophile, mit CO₂ angereicherte Atmosphäre. Die Sauerstoffspannung sollte bei 5%, der CO_2-Gehalt bei 10% und die Stickstoffkonzentration bei 85% liegen (BOL-TON und COATES, 1983; KIST, 1986; DOYLE, 1984; SMIBERT, 1984; STERN et al., 1992;

CORRY et al., 1995). Dies wird durch den Einsatz von Anaerobiertöpfen oder von Brut-schränken mit Modular Atmosphere Control System zum Herstellen einer kontrollierten At-mosphäre erreicht (ANNABLE et al., 1998). Einige Stämme vermögen unter aeroben Bedin-gungen zu wachsen (21% Sauerstoff). Sind gleichzeitig Substrate wie Wasserstoff, Fumarat oder Formiat vorhanden, ist es möglich, sie anaerob zu kultivieren (JONES et al., 1993).

Campylobacter sind chemoorganotroph (ROLLE und MAYR, 2002).

Für die Gruppe der thermophilen Campylobacter (C. jejuni, C. coli, C. lari und C. upsaliensis) liegt das Temperaturoptimum bei 42°C ± 1°C (SKIRROW, 1994). Dies bewirkt gleichzeitig eine zusätzliche Hemmung der Begleitflora. Im mikroaerophilen Milieu wächst C. jejuni nach DOYLE und ROMAN (1981) zwischen 35,5°C und 45,0°C bei einem pH-Optimum zwischen 6,5 und 7,5. Bei subletal geschädigten Bakterien ist es angezeigt, eine Voranreicherung der nachfolgenden Inkubation bei 42°C ± 1°C vorangehen zu lassen (HUMPHREY, 1994). Nach Bebrütung über einen Zeitraum von 24 bis 48 Stunden bei 42°C bilden C. jejuni und C. coli oft kleine, feingranulierte, graue, manchmal auch bräunlich bis braunrosa erscheinende, glänzende Kolonien mit einem Durchmesser von etwa ein bis zwei Millimetern (WANG et al., 1978; HOLLÄNDER, 1981a und b, 1982a-c, 1984).

Die Kolonien können rund, glatt und erhaben sein. Es kann aber auch ein Schwärmrasen von ihnen ausgehen. Dieses Merkmal ist auf frischen Nährböden besonders ausgeprägt.

Ältere Kolonien erscheinen zum Teil rauh und glänzen metallisch. Oft wachsen C. jejuni und C. coli fließend und einzelne Kolonien sind, wenn überhaupt, nur schwer erkennbar. Das Bakterienmaterial weist eine gelblich- bis rötlichbraune Farbe bei der Abnahme der Kolonien mit einer Öse vom Agar auf (HÄNNINEN, 1982). Campylobacter bilden laut Mehrzahl der Literaturangaben keine Hämolyse auf Blutplatten. Die Kolonien wachsen auf Nährböden ge-ruchlos (SMIBERT, 1984; NACHAMKIN, 1995).

2.3.1.1BIOCHEMISCHE EIGENSCHAFTEN

Zur Identifizierung und Differenzierung von Campylobacter spp. stehen nur wenige bioche-mische Reaktionen zur Verfügung, die eine geeignete Speziesidentifizierung ermöglichen (GOSSENS und BUTZLER, 1992). Zurzeit gibt es noch keinen Selektivagar mit Indikatorsys-tem, der verdächtige Campylobacter-Kolonien durch Farbumschlag anzeigen kann. C. jejuni gehört zusammen mit C. fetus zu den Selenit-reduzierenden, Indol-negativen und Katalase- und Cytochromoxidase positiven Bakterien (SKIRROW und BENJAMIN, 1980). Tabelle 2.1 beschreibt die biochemischen Kriterien zur Differenzierung von Campylobacter spp. (ON et al., 1998).

Tabelle 2.1: Biochemische Kriterien zur Differenzierung von Campylobacter-Spezies (nach ON et al. 1998)

Synthese von: Toleranz gegenüber:

Cat Ure APho Hipp IA

C. sputorum bv. paraurelyticus bv. nov.

Legende: +: alle Stämme positiv; -: alle Stämme negativ; (+): 70-90% der Stämme positiv; (-): 7-29 % der Stämme positiv; v:

40-60 % der Stämme positiv;

Abkürzungen: Cat = Katalase; Ure = Urease; APho = Alkalische Phosphatase; Hipp = Hippurikase; IA = Indoxyl-Azetase; NaCl = Natriumchlorid; Gly = Glyzin; TTC = Triphentyltetrazoliumchlorid; Nal = Nalidixinsäure

OXIDASE UND KATALASE REAKTION: Campylobacter spp. sind Cytochromoxidase-positiv. C.

jejuni und C. coli sind Katalase-positiv. Sie spalten 2 H₂O₂ in 2 H₂O + O₂. Allerdings gibt es auch abweichende Reaktionen, bei denen eine Reaktion negativ ausfallen kann. Dieses er-schwert die Diagnose von Campylobacter und kann zu falsch negativen Ergebnissen führen.

BILDUNG VON H₂S: Durch das Bildungsvermögen von H₂S wird eine Einteilung von C. jejuni in die Biovar 1 H₂S-Bildung: negativ und Biovar 2 H₂S-Bildung: positiv möglich (PENNER et al, 1983). Diese Unterscheidung erlaubt es, genauere epidemiologische Untersuchungen durchzuführen (GLÜNDER, 1988; PENNER et al., 1983).

EMPFINDLICHKEIT GEGENÜBER NALIDIXINSÄURE UND CEFALOTIN: C. jejuni spp. jejuni und C.

coli reagieren empfindlich gegenüber Nalidixinsäure, sind aber resistent gegenüber Cefalo-tin, C. jejuni spp. doylei ist dagegen empfindlich gegenüber Cefalotin (KARMALI et al., 1980;

WEBER et al., 1984). C. lari wird anhand der Resistenz gegenüber Nalidixinsäure von den anderen Campylobactern unterschieden (BENJAMIN et al., 1983; LIOR, 1984); dies wirft insofern Probleme auf, als vermehrt nalidixinsäureresistente Stämme nachgewiesen wurden (GEILHAUSEN und MAUFF, 1994; JACOBS-REITSMA et al, 1994; PIDDOCK, 1996). Be-züglich der Empfindlichkeit gegen Nalidixinsäure und Cefalotin unterscheiden sich C. jejuni und C. coli grundlegend von anderen Campylobacter-Arten, die in der Regel resistent gegen Nalidixinsäure sind.

HIPPURATHYDROLYSE: Sie dient als ein Hauptkriterium der Differenzierung zwischen C. jejuni (positive Reaktion) und C. coli und allen anderen Campylobactern (negative Reaktion). Es werden allerdings auch hier abweichende Reaktionen beschrieben (ROLLE und MAYER, 2002).

KOHLENHYDRATVERWERTUNG UND ENERGIEGEWINNUNG: Kohlenhydrate werden weder fer-mentativ noch oxidativ im Rahmen des biochemischen Stoffwechsels abgebaut. Thermophile Campylobacter-Arten beziehen ihre Energie aus dem Aminosäureabbau und den Stoffwech-selzwischenprodukten des Tricarbonsäurecyclus, wobei die Oxidation von Wasserstoff und Formiat als bevorzugter Mechanismus beschrieben wird (HOFFMANN und BLANKENSHIP, 1986; HENSYL, 1994; ROLLE und MAYER, 2002).