Bakterienkapsel
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LoslegenEnglisch: bacterial capsule
Definition
Die Bakterienkapsel ist eine schleimige Hülle aus Polysacchariden oder Polypeptiden, die bei manchen Bakterien außerhalb der Zellwand liegt und diese vollständig umschließt. Sie zählt zu den wichtigsten Virulenzfaktoren pathogener Bakterien und schützt den Erreger vor der Immunantwort des Wirts.[1]
Aufbau
Die Kapsel besteht bei den meisten Spezies aus langkettigen, hochmolekularen Polysacchariden. Bei einigen Arten wie Bacillus anthracis ist sie überwiegend aus Polypeptiden zusammengesetzt. Sie ist über einen Glykolipid-Anker mit der Zellmembran verbunden und wird von membranständigen Polymerase-Komplexen synthetisiert und exportiert.[2] Die chemische Struktur ist zwischen den Spezies und sogar innerhalb einer Spezies sehr variabel – dieser Umstand ist die Grundlage der Serotypisierung.[3]
Abgrenzung
Die Kapsel ist eine spezifische Unterform der bakteriellen Glykokalix. Ist die polysaccharidhaltige Hülle straff organisiert und fest mit der Zellwand assoziiert, spricht man von einer Kapsel. Ist sie dagegen nur locker gebunden oder unstrukturiert, wird sie als Schleimschicht ("slime") bezeichnet.[4][5]
Nachweis
Da Kapselmaterial klassische Farbstoffe kaum annimmt, gelingt der mikroskopische Nachweis meist durch eine Negativfärbung (z.B. Tuschepräparat), bei der sich die Kapsel als heller Hof um die gefärbte Bakterienzelle darstellt. Serologisch lässt sich die Kapsel mittels spezifischer Antiseren nachweisen (Quellungsreaktion nach Neufeld).
Virulenz
Die Kapsel schützt Bakterien vor Phagozytose und vor der Aktivierung des Komplementsystems, wodurch sie die Persistenz im Wirtsorganismus begünstigt. Nicht bekapselte Varianten pathogener Spezies sind in der Regel deutlich weniger virulent oder avirulent.[6]
Beispiele
- Streptococcus pneumoniae (Pneumokokken) – über 98 bekannte Kapsel-Serotypen, serotypspezifischer Immunschutz[3]
- Neisseria meningitidis (Meningokokken) – Serogruppeneinteilung (A, B, C, W, X, Y) anhand der Kapselpolysaccharide[7]
- Haemophilus influenzae Typ b – kapselassoziierte invasive Infektionen im Kindesalter
- Klebsiella pneumoniae – hypervirulente Stämme mit ausgeprägter Kapselbildung und Antibiotikaresistenz[8]
- Streptococcus agalactiae (Gruppe-B-Streptokokken) – Kapsel als zentraler Faktor der Immunevasion bei perinatalen Infektionen[9]
Klinik
Kapselpolysaccharide dienen als Antigene für zahlreiche Impfstoffe, darunter Pneumokokken-, Meningokokken- und Hib-Konjugatimpfstoffe. Da reine Polysaccharidantigene bei Kleinkindern nur schwach immunogen sind, werden sie an ein Trägerprotein konjugiert, um eine T-Zell-abhängige Immunantwort zu induzieren.[1]
Quellen
- ↑ 1,0 1,1 Paton und Trappetti, Capsular Polysaccharide. Microbiol Spectr, 2019
- ↑ Litschko et al., Transition transferases prime bacterial capsule polymerization, Nat Chem Biol, 2024
- ↑ 3,0 3,1 Geno et al., Pneumococcal Capsules and Their Types: Past, Present, and Future, Clin Microbiol Rev, 2015
- ↑ Roberts, The biochemistry and genetics of capsular polysaccharide production in bacteria, Annu Rev Microbiol, 1996
- ↑ Costerton et al., The bacterial glycocalyx in nature and disease, Annu Rev Microbiol, 1981
- ↑ Schipper et al., Meningococcal virulence in zebrafish embryos depends on capsule polysaccharide structure, Front Cell Infect Microbiol, 2022
- ↑ Rouphael und Stephens, Neisseria meningitidis: biology, microbiology, and epidemiology, Methods Mol Biol, 2012
- ↑ Xu et al., Klebsiella pneumoniae capsular polysaccharide: Mechanism in regulation of synthesis, virulence, and pathogenicity, Virulence, 2024
- ↑ Megli et al., Virulence and pathogenicity of group B Streptococcus: Virulence factors and their roles in perinatal infection, Virulence, 2025