Die klinische Mikrobiologie ist der Zweig der Labormedizin, der sich auf die Diagnose von Infektionskrankheiten konzentriert. Es umfasst die Sammlung und den Transport von Proben, die Isolierung und Identifizierung von Krankheitserregern, die Prüfung der Empfindlichkeit gegenüber antimikrobiellen Mitteln und die Übermittlung der Ergebnisse als Leitfaden für das Patientenmanagement.
Probenentnahme und -transport
Für Blutkulturen werden 20–30 ml Blut aseptisch gesammelt und in aerobe und anaerobe Kulturflaschen inokuliert, wobei zwei bis drei Sätze von separaten Venenpunktionsstellen stammen, um die Ausbeute zu erhöhen. Urinproben werden durch Mittelstrahlreinigung, Katheterisierung oder suprapubische Aspiration entnommen und sollten innerhalb von 2 Stunden kultiviert oder bis zu 24 Stunden lang gekühlt werden. Zu den Atemwegsproben gehören Sputum (Qualität wird durch Gram-Färbung auf Plattenepithelzellen und Neutrophile beurteilt), bronchoalveoläre Lavage (BAL), Bronchialspülungen und Pleuraflüssigkeit. Bei Wund- und Gewebeproben werden Aspirate gegenüber Abstrichen bevorzugt, und Gewebebiopsien werden für die Histopathologie und Kultur verarbeitet. Liquor wird durch Lumbalpunktion gesammelt und sofort zur Gramfärbung, Kultur, Zellzahl-, Glukose- und Proteinanalyse ins Labor transportiert. Stuhlproben werden für die Kultur enteraler Krankheitserreger, Tests auf C. difficile-Toxine oder Eizellen- und Parasitenuntersuchungen verwendet. Molekulare Panels (GI-Panels) können mehrere Krankheitserreger gleichzeitig nachweisen.
Gramfärbung und direkte Untersuchung
Die Gramfärbung ist der wichtigste diagnostische Schnelltest, der innerhalb von Minuten eine vorläufige Klassifizierung (grampositiv vs. gramnegativ, Morphologie) ermöglicht. Eine säurefeste Färbung (Ziehl-Neelsen, Auramin-Rhodamin) weist Mykobakterien nach, für Nocardia und Cryptosporidium werden modifizierte säurefeste Färbungen verwendet. Calcofluor-Weiß- und Kaliumhydroxid-Präparate (KOH) weisen Pilzelemente in klinischen Proben nach. Zu den Antigen-Nachweistests gehören Kryptokokken-Antigen (CSF/Serum), Legionella-Urin-Antigen, Pneumokokken-Urin-Antigen und Histoplasma-Antigen.
Kultur und Identifikation
Zu den Routinemedien gehören Blutagar (anspruchsvolle Organismen), MacConkey-Agar (gramnegative Darmbakterien), Schokoladenagar (Neisseria, Haemophilus) und selektive Medien für bestimmte Krankheitserreger. Die Inkubationsbedingungen variieren: 35–37 °C in der Umgebungsluft für die meisten Bakterien, 5 % CO2 für Kapnophile, anaerobe Bedingungen für Clostridium und Bacteroides und spezifische Temperaturen für Mykobakterien (37 °C) und Pilze (25–30 °C). Zu den Identifizierungsmethoden gehören Koloniemorphologie, Gramfärbung, biochemische Tests (Katalase, Koagulase, Oxidase, API-Streifen), automatisierte Systeme (Vitek 2, Phoenix, MALDI-TOF MS) und molekulare Methoden (16S rRNA-Sequenzierung, PCR). MALDI-TOF MS (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight) ermöglicht eine schnelle (Minuten) Identifizierung auf Artenebene basierend auf Proteinspektralprofilen.
Spezielle Erregergruppen
Mykobakterien wie M. tuberculosis erfordern BSL-3-Einrichtungen und eine längere Inkubation (2–6 Wochen), wobei Nukleinsäureamplifikationstests (NAAT) und Interferon-Gamma-Freisetzungstests (IGRA) die Diagnose unterstützen. Anaerobier, darunter Bacteroides, Clostridium, Peptostreptococcus und Fusobacterium, erfordern einen sauerstofffreien Transport und spezielle Kultursysteme (anaerobe Kammer, GasPak). Anspruchsvolle Organismen wie Neisseria gonorrhoeae, Haemophilus influenzae, Legionella pneumophila und Streptococcus pneumoniae benötigen angereicherte Medien und spezifische atmosphärische Bedingungen. Zu den Pilzen gehören Hefen (Candida, Cryptococcus), die sich leicht auf Standardmedien vermehren, Schimmelpilze (Aspergillus, Fusarium), die eine längere Inkubation erfordern, und dimorphe Pilze (Histoplasma, Coccidioides), die BSL-3-Krankheitserreger sind.
Antimikrobielle Empfindlichkeitstests
AST wird an klinisch signifikanten Isolaten mittels Scheibendiffusion, Bouillon-Mikroverdünnung, Gradientendiffusion (Etest) oder automatisierten Systemen durchgeführt. Die Ergebnisse werden mithilfe von CLSI- oder EUCAST-Breakpoints als anfällig (S), mittel (I) oder resistent (R) interpretiert. Das Screening auf Resistenzmechanismen umfasst ESBL, Carbapenemase (KPC, NDM, OXA), MRSA (Cefoxitin-Screening, mecA/PBP2a), VRE (vanA/vanB) und induzierbare Clindamycin-Resistenz (D-Test).
Laborberichte und Qualität
Die Meldung kritischer Werte bedeutet, dass positive Blutkulturen, Gram-Färbungen im Liquor und bestimmte Erregernachweise sofort dem Arzt gemeldet werden. Vorläufige Berichte liefern Gram-Färbungsergebnisse innerhalb einer Stunde, während endgültige Kultur- und Empfindlichkeitsergebnisse normalerweise 48–72 Stunden erfordern. Die Qualitätskontrolle umfasst regelmäßige Leistungstests, interne Qualitätskontrollen für jeden Test und die Einhaltung der CLSI- oder ISO 15189-Standards. Laborinformationssysteme (LIS) erleichtern die Ergebnisberichterstattung, Warnungen zur antimikrobiellen Kontrolle und die Erstellung kumulativer Antibiogramme.
