Hans Christian Gram
Die Begriffe gram-positiv, gram-negativ oder Gram-Färbung gehen zurück auf den Dänen Hans Christian J. Gram, 1853-1938, Internist, Pathologen und Pharmakologe aus Kopenhagen. Bereits 1884 machte er auf eine Färbemethode aufmerksam, mit der er in der Lage war Bakterien in Gewebsschnitten sichtbar zu machen. Erst später stellte sich heraus, dass die Färbemethoden über den ursprünglich gedachten Zweck nutzbar war. Die Methode erlaubte schnell und einfach Bakterien in zwei große Gruppen zu unterteilen, da sie sich in Aufbau der Zellwand grundlegend unterscheiden. Dies hat zur Folge, daß Bakterien in unterschiedlichem Maße in der Lage sind, Gentianaviolett nach Auswaschen mit Jod-Jodkalium-Lösung und Alkohol zurückzuhalten.
Die bakterielle Zellwand
Eine Zellwand findet sich bei fast allen medizinisch relevanten Bakterien, Ausnahmen sind nur die primär zellwandlosen Mykoplasmen und die sekundär (z. B. nach Antibiotikatherapie) zellwandlosen L-Formen. Es gibt einmal Bakterien, die eine dünne Zellwand mit einem nur einschichtigen Murein (eine Art Schutzmauergewebe) aufweisen (die Gracilicutes) und welche, die ein vielschichtiges Murein besitzen (Firmicutes). Die Gracilicutes zeichnen sich durch eine zusätzliche, äußere Membran aus, in der sich Proteine (die Porine) befinden, die den Stoffaustausch mit der Umgebung regeln. Da die Porine typischerweise einige Antibiotika nicht passieren lassen, die aber Zugang zu der Zellwand der "Dickhäuter" haben, kann man anhand des Zellwandaufbaus gewisse Vorhersagen über die Antibiotikaempfindlichkeit der Bakterien machen.
Unterschieden werden können die Strukturen durch die Gram-Färbung, bei der sich die Bakterien mit der dicken Zellwand blau, die mit der dünnen rot anfärben. Man bezeichnet:
- die blau gefärbten als grampositiv,
- die rot gefärbten als gramnegativ.
Die Gram-Färbung
Die Gram-Färbung ist weltweit die wichtigste und allgmeinste Färbetechnik zur Unterscheidung und Identifikation von Bakterein in bakteriologischen Labors.
- Die Bakterien werden auf dem Objektträger durch Hitzeeinwirkung fixiert. In diesem Zustand sind sie mikroskopisch noch nicht (gut) sichtbar.
- Danach erfolgt eine Färbung mit Kristallviolett, durch die alle vorhandenen Bakterien blau gefärbt werden (n.b. es gibt Ausnahmen, die den Farbstoff nicht oder nur schlecht aufnehmen, z. B. Mykobakterien).
- Nach Beizung mit Jod-Kaliumjodid und Entfärbung (Differenzierung) mit Alkohol halten nur die Bakterien mit mehrschichtigem Murein den Farbstoff zurück, die mit einschichtigem Murein geben ihn wieder ab.
- Um auch diese Bakterien sichtbar zu machen, verwendet man eine Gegenfärbung (Safranin, Fuchsin).
weitere Färbemethoden
neben der Gram-Färbung gibt es weitere Methoden, von denen die wichtigstan genannt werden:
- Differentialfärbung nach Ziehl und Nielsen
- Polkörnchenfärbung nach Neisser
- Versilberungsmethode nach Grocott-Gomori
- Färbung nach Giemsa
- ....
Anmerkung
Gram-positive Zellen können allerdings auch gram-negative werden durch mechanische Beschädigung, Konversion zu Protoplasten oder durch Alterung, wobei sog. autolytische Enzyme die Zellwand angreifen und verändern.
