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Mikrobiologie

Gramm-Färbung: Methodik, Schritte, grampositive und gramnegative Bakterien

Redaktion von WhiteCoat Pro11. April 2026Aktualisiert am 16. September 20265 Min. Lesezeit
Inhalt · 12 Abschnitte
  1. 1. Geschichte und Autor
  2. 2. Methodik (4 Schritte)
  3. 3. Aufbau der Zellwand
  4. 4. Gram+ Bakterien – die wichtigsten
  5. 5. Gram− Bakterien – die wichtigsten
  6. 6. „Nicht Gram-färbbar“
  7. 7. Klinische Anwendung
  8. 8. Empirische Antibiotikatherapie
  9. 9. Grenzen der Methode
  10. 10. Untersuchungsfehler
  11. 11. Moderne Alternativen und Ergänzungen
  12. 12. FAQ

Kurz und bündig. Die Gram-Färbung (1884, Hans Christian Gram) ist die Standardmethode zur Klassifikation von Bakterien: Gram+ färben sich violett (eine dicke Peptidoglykanschicht hält den Kristallviolett-Jod-Komplex zurück), Gram− pink (dünnes Peptidoglykan + äußere Membran mit LPS, der Komplex wird durch Alkohol herausgelöst und mit Safranin/Fuchsin gegengefärbt). Liefert in 3–5 Min. eine Orientierung: Gram+ Kokken – Staphylo-/Strepto-/Enterokokken; Gram− Stäbchen – Enterobacteriaceae, Pseudomonaden; Gram+ Stäbchen – Clostridien, Listerien, Bacilli; Gram− Kokken – Neisserien. Von entscheidender Bedeutung für die Wahl der empirischen Antibiotikatherapie vor Vorliegen der Kultur.

1. Geschichte und Autor

  • Entwickelt 1884 vom dänischen Mikrobiologen Hans Christian Gram.
  • Ursprünglich zur Differenzierung von Pneumokokken und Klebsiellen in Lungenpräparaten.
  • Seit den 1920er Jahren der Standard in der medizinischen Mikrobiologie.
  • Basiert auf Unterschieden im Aufbau der Zellwand.

2. Methodik (4 Schritte)

StadiumReagenzDauerErgebnis
1. PrimärfärbungGentianaviolett / Kristallviolett1 Min.Alle Zellen violett
2. BeizeLugolsche Lösung (I₂-KI)1 Min.Bildung des Kristallviolett-Jod-Komplexes
3. Entfärbung96%iges Ethanol oder Aceton15–30 Sek.Gram− verlieren den Farbstoff; Gram+ behalten ihn
4. GegenfärbungSafranin oder Pfeiffer-Fuchsin1 Min.Gram− pink; Gram+ bleiben violett
  • Zwischen den Schritten mit destilliertem Wasser spülen.
  • Kritisch: Beim Entfärben nicht zu lange einwirken lassen → falsch-negativ (Gram+ werden pink).
  • Material – Nativmaterial (Sputum, Urin, Liquor, Wundsekret) oder von Kolonien auf Agar.

3. Aufbau der Zellwand

Gram+ Bakterien

  • Dicke Peptidoglykanschicht (20–80 nm).
  • Teichonsäuren und Lipoteichonsäuren.
  • Keine äußere Membran.
  • Der Peptidoglykan-Jod-Kristallviolett-Komplex ist groß und wird durch Alkohol nicht ausgewaschen.
  • Empfindlich gegenüber Penicillinen, Vancomycin, Lysozym.

Gram− Bakterien

  • Dünne Peptidoglykanschicht (2–7 nm).
  • Äußere Membran mit Lipopolysaccharid (LPS, Endotoxin) und Porinen.
  • Periplasmatischer Raum zwischen den beiden Membranen.
  • Bei Behandlung mit Alkohol löst sich die Lipidschicht auf → der Komplex wird ausgewaschen.
  • Resistent gegen Vancomycin (kann die äußere Membran nicht passieren).

4. Gram+ Bakterien – die wichtigsten

GattungFormMorphologieErkrankungen
StaphylococcusS. aureusHaufwerkokkenPyodermien, Sepsis, Endokarditis, Pneumonie
StreptococcusS. pyogenes (BGA)KettenkokkenAngina tonsillaris, Scharlach, Erysipel, akute Glomerulonephritis
StreptococcusS. pneumoniaeLanzettförmige DiplokokkenPneumonie, Meningitis, Otitis media
EnterococcusE. faecalisDiplokokkenHWI, Endokarditis
BacillusB. anthracisStäbchenMilzbrand
ClostridiumC. difficile, tetani, botulinum, perfringensAnaerobe StäbchenPseudomembranöse Kolitis, Tetanus, Botulismus, Gasbrand
ListeriaL. monocytogenesStäbchenListeriose bei Schwangeren und Neugeborenen
CorynebacteriumC. diphtheriaeStäbchenDiphtherie

5. Gram-negative Bakterien — von zentraler Bedeutung

GattungErregerErkrankungen
EnterobacteriaceaeE. coli, Klebsiella, Enterobacter, Proteus, SerratiaHWI, Sepsis, Pneumonie, Peritonitis
SalmonellaS. typhi, S. enteritidisTyphus, Salmonellose
ShigellaS. dysenteriae u. a.Shigellose
PseudomonasP. aeruginosaNosokomiale Infektionen, VAP, Brandwunden
AcinetobacterA. baumanniiNosokomial, MDR
NeisseriaN. meningitidis, N. gonorrhoeaeMeningitis, Gonorrhö
HaemophilusH. influenzaeEpiglottitis, Meningitis, Otitis
BordetellaB. pertussisPertussis
CampylobacterC. jejuniEnteritis
HelicobacterH. pyloriGastritis, Ulkus, Magenkarzinom

6. „Gram-negative/positive nicht anfärbbar“

  • Mykobakterien (M. tuberculosis, M. leprae) — wachsreiche Wand; Ziehl-Neelsen-Färbung (AFB).
  • Mykoplasmen (M. pneumoniae) — keine Zellwand; in der Gram-Färbung nicht sichtbar.
  • Spirochäten (T. pallidum, Borrelia) — dünn, schlechte Anfärbbarkeit; Dunkelfeldmikroskopie, Silberimprägnierung.
  • Chlamydien, Rickettsien — intrazelluläre Parasiten.
  • Legionella — erfordert Silberimprägnierung oder Spezialmedien (BCYE).

7. Klinische Anwendung

  • Sputum — schnelle Orientierung bei ambulanter und nosokomialer Pneumonie.
  • Liquor — Notfall bei Meningitis: Gram-positive Diplokokken — Pneumokokken; Gram-negative Diplokokken — Meningokokken; Gram-negative Stäbchen — H. influenzae.
  • Urin — bei Urosepsis; Gram-negative Stäbchen — meist Enterobacterales (Darmflora).
  • Blut (aus Blutkulturflaschen) — bei Sepsis.
  • Wundsekret, Eiter.
  • Urethral-/Zervixstrich — Gonorrhö (Gram-negative Diplokokken intrazellulär in Neutrophilen).

8. Empirische Antibiotikatherapie

  • Gram-positive Kokken im Sputum bei ambulanter Pneumonie — Ceftriaxon ± Makrolid; Pneumokokken wahrscheinlich.
  • Gram-negative Stäbchen im Urin — Ceftriaxon, Fluorchinolone.
  • Gram-positive Diplokokken im Liquor — Ceftriaxon + Vancomycin (Pneumokokken, Resistenz möglich).
  • Gram-negative Diplokokken im Liquor — Ceftriaxon (Meningokokken); Kontaktpersonenprophylaxe.
  • Mischflora im Peritonealexsudat — β-Laktam + antianaerobes Mittel (Metronidazol) oder Carbapenem.
  • Anaerobe Gram-positive Stäbchen mit Sporen — Verdacht auf Clostridieninfektion.

9. Methodische Einschränkungen

  • Sensitivität ~60–80 % (für eine verlässliche Beurteilung sind ≥ 10⁵ Zellen pro Gesichtsfeld erforderlich).
  • Probenqualität: Sputum — Qualitätskontrolle nach Kriterien (< 10 Epithelzellen und > 25 Neutrophile pro Gesichtsfeld bei ×100).
  • Differenziert nicht zwischen vitalen und toten Zellen.
  • Liefert keine Artdiagnose (Kultur + Biochemie + MALDI-TOF-Massenspektrometrie erforderlich).
  • Ersetzt nicht die Antibiotika-Empfindlichkeitsprüfung — diese wird erst nach der Kultur durchgeführt.

10. Häufige Fehler bei der Untersuchung

  • Zu lange Entfärbung mit Alkohol — falsch-negativ (Gram-positive erscheinen als Gram-negativ).
  • Zu kurze Entfärbung — falsch-positiv.
  • Alte Kulturen — Gram-positive können ein gramvariable Bild zeigen (aufgrund von Wandabbau).
  • Zu dicker Ausstrich — unzureichende Entfärbung.
  • Kontamination — zahlreiche Morphotypen.

11. Moderne Alternativen und Ergänzungen

  • Kultur mit Identifizierung mittels MALDI-TOF (Massenspektrometrie) — Artdiagnose in 15 Min.
  • PCR-Panels (Septi-Fast, FilmArray BCID/GI/RP) — schneller Erregernachweis in Blut, Liquor, Atemwegsproben.
  • 16S-rRNA-Sequenzierung — Identifizierung bei negativer Kultur.
  • Antigentests (Pneumokokken- und Legionellen-Antigen im Urin).
  • Die Gram-Färbung bleibt aufgrund von Geschwindigkeit und Kosteneffizienz das primäre Screening-Verfahren.

12. FAQ

Warum färben sich Mykobakterien nicht in der Gram-Färbung an?
Ihre Zellwand enthält hochmolekulare Mykolsäuren und Wachse → die hydrophobe Oberfläche lässt wasserlösliche Farbstoffe nicht durch. Es wird die säurefeste Färbung verwendet (Ziehl-Neelsen, Auramin-Fluoreszenz).

Was sind gramvariable Bakterien?
Bakterien, die unter verschiedenen Bedingungen ein unterschiedliches Bild zeigen: alte Gram-positive (Wandabbau), einige Clostridien, Listerien. Sie entsprechen in der Regel echten Gram-p-Bakterien.

Warum sind Gram-negative Stäbchen im Urin meistens E. coli?
Escherichia coli ist ein normaler Kommensale des Gastrointestinaltrakts und die Hauptursache für unkomplizierte ambulante Harnwegsinfektionen (70–80 %). Dies ist die Arbeitshypothese beim Nachweis von Gram-negativen Stäbchen im Urin.

Kann man S. aureus und S. epidermidis mittels Gram-Färbung unterscheiden?
Nein. Beide sind Gram-positive Kokken in Haufen. Die Differenzierung erfolgt über Koagulase (S. aureus +), Katalase (beide +) und Biochemie.

Warum wirkt Vancomycin nicht gegen Gram-negative Bakterien?
Vancomycin ist ein großes Molekül, das an D-Ala-D-Ala im Peptidoglykan bindet. Gram-negative Bakterien besitzen außen eine Membran mit kleinen Porinen, die das Eindringen von Vancomycin verhindert.

Siehe auch: Antibiotika · Sepsis · Meningitis · Tuberkulose · Mikrobiologie-Katalog

Das Material hat Bildungscharakter und ersetzt keine ärztliche Beratung. Überprüfen Sie Behandlungs- und Dosierungsschemata anhand der geltenden klinischen Leitlinien.

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