DE2121994C3 - Ermitteln der Empfindlichkeit von Bakterienstämmen auf antibiotische und/oder chemotherapeutische Mittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln Jiι der Empfindlichkeit von Bakterienstämmen auf antibiotische und/oder chemotherapeutische Mittel, bei dem man von den zu untersuchenden Bakterien eine Kultur anlegt, die Kultur in einem flüssigen Medium suspendiert, jeweils Teile der Suspension in eine Anzahl lichtdurchlässiger Behälter füllt und der Suspension in wenigstens einem Behälter ein bestimmtes antibiotisches und/oder chemotherapeutisches Mittel zusetzt.

Die Verwendung von antibiotischen und chemotherapeutischen Mitteln zur Behandlung von Bakterieninfek- ad tionen ist allgemein bekannt. Es ist ferner bekannt, daß sich Bakterienstämme entwickeln können, welche gegen die Wirkungen bestimmter Mittel unempfindlich sind. Die Behandlung von Bakterieninfektionen war bisher weitgehend eine Frage des Ausprobierens, indem ein bestimmtes Antibiotikum angewendet und der Patient dann beobachtet wurde, um festzustellen, ob sich die Symptome der Infektion verringern. Man kann zwar Kulturen von den jeweiligen Bakterien anlegen und diese dann direkt mit verschiedenen Mitteln versetzen; w zur Erzielung sicherer Ergebnisse beansprucht dieses Verfahren, die Wirkungen verschiedener Mittel auf die Bakterien zu beobachten, jedoch zuweilen mehrere Tage. Damit ist dieses Verfahren zu langwierig für eine praktische Anwendung bei der Behandlung von Bakterieninfektionen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres Verfahren zum Ermitteln der Empfindlichkeit von Bakterien auf antibiotische und/oder chemotherapeutische Mittel zur Verfügung zu stellen, das in sehr kurzer Zeit durchführbar ist.

Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man einen Behälter mit der das Antibiotikum und/oder Chemotherapeutikum nicht enthaltenden Suspension und den Behälter mit der das antibiotische und/oder chemotherapeutische Mittel enthaltenden Suspension in aufeinanderfolgenden Zeitabständen in einen monochromatischen Lichtstrahl bringt, die Intensität des durch die Suspension gestreuten Lichts zur Bestimmung der durch die Suspension hervorgerufenen Streulichtverteilung in verschiedenen Winkeln in bezug auf dip Stellung des Sehälters im Lichtstrahl mißt, um relative Änderungen der Streulichtverteilung der beiden Suspensionen zu ermitteln.

Die Suspension der zu untersuchenden Bakterien kann auf verschiedene, eine Nährlösung oder destilliertes Wasser enthaltende Gläser oder Kolben verteilt werden. Jedem der Teile der Suspension kann dann ein anderes antibiotisches Mittel oder das gleiche Mittel in verschiedener Konzentration zugesetzt werden. Ferner ist eine Kultur zur Kontrolle vorzusehen, welcher kein antibiotisches Mittel zugesetzt wird. Die Versuchskulturen werden in aufeinanderfolgenden Zeitabständen in einen monochromatischen Lichtstrahl gebracht Dabei mißt man die Intensität des in verschiedenen Winkeln, bezogen auf die Stellung der Versuchsprobe, zerstreuten Lichts, um zu ermitteln, ob die Streulichtverteilung irgendwelche Änderungen erfährt. Änderungen der Streulichtverteilung bei den mit antibiotischen und/oder chemotherapeutischen Mitteln behandelten Kulturen gegenüber der Kontrollkultur zeigen das Aufhören des Wachstums, Wachstumsstörungen oder andere Änderungen des Wachstums an, welche durch das betreffende Mittel bzw. seine Konzentration hervorgerufen sind. Dabei ist festzustellen, daß Bakterien, welche einem antibiotischen und/oder chemotherapeutischen Mittel gegenüber empfindlich sind, sehr schnell auffällige Änderungen der Streulichtverteilung hervorbringen, bezogen auf die durch die gleichen Bakterien in Abwesenheit des antibiotischen und/oder chemotherapeutischen Mittels hervorgerufene Streulichtverteilung. Gegenüber dem antibiotischen und/oder chemotherapeutischen Mittel unempfindliche Bakterien lassen demgegenüber keine derartigen Änderungen ihrer lichtstreuenden Eigenschaften erkennen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. In dieser zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm der einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2 eine schematisierte Darstellung einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach F i g. 1 und

Fig.3 und 4 grafische Darstellungen der Veränderungen der lichtstreuenden Eigenschaften von empfindlichen und unempfindlichen Mikroorganismen.

Wie man aus dem Blockdiagramm in F i g. 1 erkennt, legt man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen der Empfindlichkeit von Mikroorganismen auf bestimmte antibiotische und/oder chemotherapeutische Mittel zunächst Kulturen der zu untersuchenden Bakterien oder Mikroorganismen an. Dazu wird ein reiner Stamm der zu untersuchenden Bakterien in destilliertem Wasser oder in einer klaren Nährlösung suspendiert und auf verschiedene Probiergläser verteilt. Ein einen Teil der Bakterienkultur enthaltendes Probierglas bildet die Kontrollkultur. Den anderen Probiergläsern wird jeweils ein anderes Antibiotikum oder das gleiche Antibiotikum in unterschiedlicher Konzentration zugesetzt.

Die lichtstreuenden Eigenschaften der einzelnen Suspensionen wird dann mittels einer geeigneten Lichtmeß-Anordnung ermittelt. Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung besitzt eine Lichtquelle 10 zum Erzeugen eines scharf gebündelten monochromatischen Licht-

Strahls hoher Intensität Der Lichtstrahl ist beispielsweise ein Laserstrahl, welcher auf einen nicht reflektierenden Lichtabsorber 12 gerichtet ist Das die zu untersuchende Probe enthaltende Probierglas wird an einem Punkt 14 zwischen der Lichtquelle 10 und dem Lichtabsorber 12 in den Lichtstrahl gebracht Die Lichtmeßanordnung enthält einen Fotoelektronenvervielfacher 16 zum Auffangen des durch die Kultur in dem am Punkt 14 angeordneten Probierglas reflektierten Lichts. Der Fotoelektronenvervielfacher 16 erzeugt ein Ausgangssignal, dessen Amplitude proportional zur Intensität des einfallenden Lichts veränderlich ist Der Ausgang des Fotoelektronenvervielfachers 16 ist an einer Meßeinrichtung 18 angeschlossen, welche eine Anzeige der Intensitätsänderungen des am Fotoelektronenvervielfachers 16 einfallenden Lichts liefert. Der Fotoelektronenvervielfacher 16 ist auf einem Arm oder einer anderen geeigneten Halterung befestigt mittels welcher er gegenüber dem im Punkt 14 angeordneten Probierglas schwenkbar ist Eine kontinuierliche Abtastbewegung wird beispielsweise durch einen mit dem Arm 20 gekoppelten Motor 22 bewirkt welcher den Fotoelektronenvervielfacher 16 über einen Winkelbereich von etwa 180° verschwenkt

Ein von der Meßeinrichtung 18 ausgehendes Signal kann der einen Koordinate eines Koordinatenschreibers 24 zugeführt werden. Ein mit dem Motor 22 gekoppelter Wandler 26 erzeugt ein der Winkelstellung des Armes 20 proportionales Ausgangssignal, welches der anderen Koordinate des Koordinatenschreibers 24 zugeführt wird. In dieser Weise zeichnet der Koordinatenschreiber die Intensität des Streulichts in Abhängigkeit vom Streuwinkel in Form einer Kurve auf.

Durch Messungen der einzelnen Probiergläser, einschließlich des die Kontrollkultur enthaltenden, in aufeinanderfolgenden Zeitabständen kann man jede Veränderung der Streuungscharakteristik der mit den Antibiotika und/oder Chemotherapeutika behandelten Kulturen im Vergleich zur Kontrollkultur feststellen. Eine Kultui einer bestimmten Bakterienart ruft eine charakteristische Streulichtverteilung hervor. Diese Verteilung bleibt bei einer Kontrollkultur über einen längeren Zeitraum stabil. Bei einer Kultur jedoch, welche mit einem Antibiotikum behandelt wurde, dem gegenüber die Bakterien empfindlich sind, treten innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne, beispielsweise innerhalb weniger Minuten, Veränderungen der Streulichtverteilung auf. F i g. 3 zeigt als Beispiel die Streulichtverteilung bei einer Kontrollkultur zu drei

verschiedenen Zeiten über einen Zeitraum von zweiundzwanzig Minuten. Man erkennt daß keine nennenswerte Veränderung der charakteristischen Streulichtverteilung eintritt Wie Fig.4 zeigt sind bei entsprechenden Messungen an einer Kultur, welcher ein Antibiotikum zugesetzt wurde, innerhalb zehn Minuten sehr auffällige Veränderungen der Slreulichtverteilung feststellbar. Die Verteilung verändert sich bei in aufeinanderfolgend längeren Zeitabständen durchgeführten Messungen laufend weiter. Demgegenüber ist festzustellen, daß gegenüber dem betreffenden antibiotischen Mittel unempfindliche Bakterienkulturen die gleichen charakteristischen Streulichtverteilungen beibehalten, wie sie in F i g. 3 gezeigt sind. Das heißt also, daß praktisch keine Veränderung der Streulichtverteilung im Vergleich zur Kontrollkultur feststellbar ist.

Die Untersuchungen werden normalerweise mit auf einem günstigen Nährboden gezogenen Bakterienkulturen angestellt Nach dem Aufbereiten der Proben, einschließlich der Zugabe der gewählten antibiotischen Mittel und/oder chemotherapeutischen Mittel, werden diese unter ein starkes Wachstum begünstigenden Temperaturen gehalten. Es wurden jedoch auch befriedigende Versuchsergebnisse erzielt, indem man abgeschwächte Zellen verwendete, die aus Kulturen stammten, welche zur Begrenzung des Wachstums einige Stunden in einem nährstoffarmen Medium gehalten wurden. In dieser Weise sind ebenfalls befriedigende Ergebnisse erzielbar, wenngleich die zur Veränderung der Streulichtverteilung benötigte Zeitraum bedeutend länger ist.

Aus vorstehender Beschreibung erkennt man, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine schnelle Ermittlung der Wirksamkeit von Antibiotika oder anderer chemotherapeutischer Mittel auf Bakterien gestattet. Durch Vergleich der lichtstreuenden Eigenschaften mehrerer Proben ist es möglich, die Empfindlichkeit eines Mikroorganismus gegenüber einer Anzahl verschiedener Antibiotika oder Chemotherapeutika gleichzeitig und schnell zu ermitteln. Das Verfahren ist vorstehend anhand von Untersuchungen an Suspensionen mit einer hohen Konzentration von Bakterienzellen, beispielsweise Suspensionen mit 10⁵ bis 10⁷ Zellen/ml beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, die Empfindlichkeit durch Untersuchungen an einer repräsentativen Anzahl von Einzelheiten zu ermitteln, wobei eine Lichtmeßanordnung verwendet wird, welche die Suspension einzelner Zellen im Lichtstrahl während der Messungen zulassen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Ermitteln der Empfindlichkeit von Bakterienstämmen auf antibiotische und/oder chemotherapeutische Mittel, bei dem man von den zu untersuchenden Bakterien eine Kultur anlegt, die Kultur in einem flüssigen Medium suspendiert, jeweils Teile der Suspension in eine Anzahl lichtdurchlässiger Behälter füllt und der Suspension in wenigstens einem Behälter ein bestimmtes i< > antibiotisches und/oder chemotherapeutisches Mittel zusetzt, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Behälter mit der das Antibiotikum und/oder Chemotherapeutikum nicht enthaltenden Suspension und den Behälter mit der das antibiotisehe und/oder chemotherapeutische Mittel enthaltenden Suspension in aufeinanderfolgenden Zeitabständen in einen monochromatischen Lichtstrahl bringt, die Intensität des durch die Suspension gestreuten Lichts zur Bestimmung der durch die Suspension hervorgerufenen Streulichtverteilung in verschiedenen Winkeln in bezug auf die Stellung des Behälters im Lichtstrahl mißt, um relative Änderungen der Streulichtverteilung der beiden Suspensionen zu ermitteln. :5