Koffieboontjes en trommelstokken

De Deense student richt zich tijdens zijn opleiding in Kopenhagen in eerste instantie op plantkunde. De in zijn tijd sterk verbeterde microscoop wekt zijn belangstelling en zorgt voor een ommezwaai richting geneeskunde. Het eind van de negentiende eeuw staat bekend als de gouden eeuw van de microbiologie; met name in Duitsland ontdekken artsen aan de lopende band nieuwe ziekteverwekkers.

Van 1883 tot 1885 maakt Gram, zoals veel jonge geleerden in die tijd, een studiereis door Europa en verblijft in 1884 een poosje in Berlijn. De snelle ontwikkelingen –enkele tientallen jaren eerder geloofde nog amper iemand in het bestaan van ziektekiemen– fascineren de Deen en hij blijft enkele maanden op het Berlijnse lab hangen. Hij leert er veel van microbioloog Paul Ehrlich, die met kleurstoffen experimenteert om de van zichzelf doorzichtige bacteriën onder de microscoop zichtbaar te maken.

Voortbordurend op het werk van zijn leermeester ontwikkelt Gram een kleuring in meerdere stappen, die onderscheidt maakt tussen twee belangrijke groepen bacteriën. Vandaag de dag spreekt men op het lab nog steeds over Grampositieve en Gramnegatieve bacteriën. Een geoefend oog herkent in een volgens Gram gekleurd preparaat meteen de specifieke vorm van een bacterie en gebruikt koosnaampjes als koffieboontjes, trommelstokken en druiventrossen.

Gram werkt zijn methode uit met longweefsel van patiënten die aan een longontsteking zijn overleden. Het weefsel zit tjokvol bacteriën, maar om welke soort het gaat, is niet duidelijk. Zijn kleuring maakt in een oogopslag onderscheid tussen pneumococcen (bolletjes die twee aan twee liggen en Grampositief kleuren) en de ziekteverwekker Klebsiella pneumoniae (een staafvormige bacterie die Gramnegatief kleurt).

Artsen willen altijd zo snel mogelijk weten of er een bacterie in het spel is en om welke het gaat. Vaak is er geen tijd om een dag op een kweek te wachten. Een van de eerste dingen die een analist op een microbiologisch laboratorium dan ook doet, is het patiëntenmateriaal onder de lichtmicro-scoop bij een vergroting van 1000 keer beoordelen op de aanwezigheid van deze ziektekiemen.

Op een glasplaatje brengt hij bijvoorbeeld een uitgesmeerde druppel pus aan of een klein gedeelte van een bacteriekweek. Na drogen fixeert en doodt hij de micro-organismen door het glaasje even in een gasvlam te houden.

Aan de basis van de Gramkleuring staat de behandeling met kristalviolet, dat bacteriën donkerpaars kleurt. In de tijd van Gram zijn de goede resultaten met deze kleurstof al bekend. De toegevoegde waarde van de Deen is dat hij het preparaat vervolgens ontkleurt met een sterke alcoholoplossing. Een deel van de bacteriën behoudt zijn paarse kleur en heet Grampositief. Anderen verliezen hem en worden nabehandeld met het lichtrode fuchsine.

Hoe het precies komt dat de ene bacteriesoort kristalviolet wel vasthoudt en de andere niet, is nog altijd niet helemaal duidelijk. Wel is bekend dat het wandje dat het micro-organisme omgeeft –het celmembraan– deze eigenschap bepaalt.

De nabehandeling met fuchsine heeft Gram niet zelf bedacht. In de jaren na zijn vinding perfectioneren bacteriologen zijn methode, waardoor Gram-negatieve bacteriën beter zichtbaar worden gemaakt. Gram zelf neemt dat niet over, maar laat zijn collega’s hun gang gaan. Zelf zegt hij dat hij zijn methode expres in een vroeg stadium heeft gepubliceerd, zodat anderen waardevolle aanvullingen kunnen bedenken.

Ondanks zijn fascinatie specialiseert Gram zich niet in de microbiologie. Na zijn Europese studiereis bekwaamt hij zich in de farmacologie. In 1891 krijgt hij een aanstelling als hoogleraar in zijn thuisplaats Kopenhagen. In Denemarken staat zijn werk hoog aangeschreven en put men decennialang uit het vierdelig standaardwerk dat hij schrijft over de klinische praktijk.

Naam: Hans Christian Joachim Gram

Geboortedatum: 13 september 1853

Sterfdatum: 14 november 1938

Nationaliteit: Deens

Vernoeming: Gramkleuring