Medicinsk viktiga bakterier (Claës Linder, Karin Carlson, 2008) Idag ser vi nya infektionssjukdomar som vi inte sett förut, och gamla infektionssjukdomar som återvänder (tabell 1.1). Detta beror åtminstone delvis på att åldersstrukturen i mänskliga populationer ändrats, människors livsstil ändrats och medicinsk omvårdnad förändrats så att man idag kan ta hand om mycket sjukare patienter än tidigare. 1 BAKTERIER Tabell 1.1 Nya och nygamla infektionssjukdomar (källa: Salyers & Witt, Bacterial Pathogenesis, 2nd ed. 2002) Sjukdomsslag Sjukdom (organism) Nya sjukdomar orsakade av nyupptäckta bakterier Borrelia (Borrelia) Sjukdomar orsakas av bakterier som varit kända länge men som bara nyligen upptäckts vara patogena Diarré pga. kontaminerad föda (Campylobacter) Legionärssjuka (Legionella) Gamla sjukdomar med kända orsaker som man Tuberkulos (Mycobacterium tuberculosis) trodde eliminerats men som nu dyker upp igen Kolera (Vibrio cholerae) Difteri (Corynebacterium diphteriae) Välkända patogener som förvärvat egenskaper Antibiotikaresistenta bakterier som gör dem farligare 1 Tabell 1.2 Förekomst av olika infektionssjukdomar i Sverige (källa: Smittskyddsinstitutet) De medicinskt viktiga bakterierna hör hemma framför allt bland proteobakterierna (gramnegativa) och i de två grampositiva grupperna. Dessutom finns det enstaka också i övriga grupper. Förekomsten i Sverige av en del infektionssjukdomar visas i tabell 1.2. 1.1.1 Normalfloran Många av de patogena och/eller opportunistiska bakterierna som beskrivs nedan hör till normalfloran, eller har nära släktingar som hör till normalfloran. Av viktiga bakterier i normalfloran som inte är förknippade med sjukdom tas här bara de övriga mjölksyrebakterierna (utom Streptococcus och Enterococcus) upp. 1.1.1.2 Mjölksyrebakterier Beskrivning Grampositiva stavar eller kocker, obl. fermenterande, aerotoleranta (”mikroaerofila”), hör till fylum Firmicutes. Reservoarer Jord, växtlighet, djur och människor Skyddande faktorer Koloniserar kroppsytor och hindrar därmed andra bakterier från att kolonisera; försurar miljön (ned till pH 4-5), producerar antibakteriella peptider [nisin] 2 1.1.2 Patogena och/eller opportunistiska bakterier 1.1.2.3 Firmicutes (GC-fattiga grampositiva) Staphylococcus Beskrivning Grampositiva kocker, orörliga (immotila), fakultativt anaeroba , tål höga salthalter, kan ofta selekteras på mannitol-saltagar S. aureus (”den gyllne stafylokocken”) har ett karotenpigment som gör kolonierna gula. S.a. är koagulaspositiv, övriga stafylokocker (S. epidermidis, S. saprophyticus) koagulasnegativa. S. saprophyticus är resistent mot novobiocin . Sjukdomar S. aureus Sjukdomar orsakade av toxiner, infektioner på många platser (ofta i sår), sepsis. Vanlig orsak till sjukhusinfektioner. Vanlig orsak till matförgiftning. S. epidermidis: infektioner vid katetrar, biofilmer på implantat, endokardit (hjärtmuskelinflammation) S. saprophyticus: urinvägsinfektioner hos unga kvinnor. Ingår ej i normalfloran. Reservoarer Människa, miljön. De två förstnämnda hör till normalfloran på huden. Nosokomiala infektioner (sjukhusinfektioner). Ofta multiresistent mot antibiotika (MRSA= meticillinresistenta S.aureus). Virulensfaktorer S. aureus protein A (binder IgG), koagulas m fl hydrolytiska enzymer, exfoliativt toxin (serinproteas, hud), cytotoxiner, enterotoxiner, toxic shock toxin (superantigen), lipotekoinsyra, adhesiner, karoten (inaktiverar singlettsyre), kapsel, antibiotikaresistens S. epidermidis: bildar biofilm på plastytor (ytpolysackarider, adhesiner), orsakar inflammatoriskt svar, antibiotika resistens S. saprophyticus: vidhäftning till urinblåsan, orsakar inflammatoriskt svar Förebyggande och behandling handhygien; desinfektionsmedel; reducera kateteranvändning, vaccin mot S. aureus är under utvecklande; passiv immunisering, antibiotika Streptococcus, Enterococcus Beskrivning Gram-positiva kocker, immotila, obligat fermentativa (anaeroba). Grupperas i serotyper efter kolhydrater på cellväggens utsida (Lancefield-grupper A – H, KM, O-V). Grupp A och B -hemolytiska; grupp D (numera Enterococcus) hemolytisk. S. pneumoniae (också kallad Diplococcus pneumoniae) diplokocker, -hemolytiska. Sjukdomar 3 S. pyogenes (grupp A) diverse infektioner från sår till lunginflammation och barnsängsfeber, scharlakansfeber, reumatisk feber, nekrotiserande fascitis (streptokockkallbrand; bindvävsinfektionsepsis (blodförgiftning)) Enterococcus faecium, E. faecalis (grupp D) sårinfektioner, sepsis hos sjukhuspatienter i synnerhet med försvagat immunförsvar S. pneomoniae lunginflammation, meningit, sepsis; öroninfektioner hos barn Reservoarer Människor: S. pyogenes mun och svalg; Enterococcus sp. ändtarmen; S. pneomoniae mun och svalg. Kan också kolonisera andra kroppsdelar. Hör till människans normalflora Virulensfaktorer S. pyogenes toxiner (pyrogent exotoxin, streptolysin, streptokinas m fl enzymer), lipotekoinsyra, kapsel, adhesin (M-protein, F-protein) Enterococcus sp. dåligt karaktäriserade. God förmåga att överleva utanför människans kropp. Opportunister S. pneomoniae polysackaridkapsel, adhesiner, pneumolysin (porbildande toxin), lipotekoinsyra. Kapsel nödvändig för virulens. Förebyggande och behandling Hygien (t ex handtvätt). Vaccin endast mot S. pneumoniae. Streptokocker kan ge allvarliga följdsjukdomar och skall alltid behandlas. Nekrotiserande fascitis (orsakas av mördarbakterier, som är speciella patotyper av S.pyogenes) måste opereras. Antibiotika, men resistens är ett problem i synnerhet vad beträffar enterokocker Bacillus Beskrivning Gram-positiva stavar, endosporbildare, motila m h a flageller, aerob eller fakultativt anaerob metabolism Sjukdomar B. anthracis mjältbrand (antrax): vilket organ som drabbas beror på smittovägen, kan drabba hud, mag-tarmkanal eller lungor B. cereus matförgiftning Reservoarer B. anthracis husdjur; ingen smitta mellan människor B. cereus jordbakterie; kontaminerad föda speciellt som jordkontaminant i ris Virulensfaktorer B. anthracis överlever i makrofager, toxiner, poly-D-glutamatkapsel B. cereus enterotoxiner Förebyggande och behandling B. anthracis vaccin framtaget för att vaccinera husdjur men också verksamt i människor. Antibiotika om behandlingen kan sättas in tillräckligt snabbt B. cereus livsmedelshygien; ingen behandling normalt erforderlig 4 Clostridium Beskrivning Grampositiva stavar, endosporbildare, motila med hjälp av flageller, obligat anaeroba. Sjukdomar C. difficile diarré, pseudomembranös kolit (sår i tjocktarmsslemhinnan) C. perfringens vanlig orsak till matförgiftning (diarré); kallbrand C. botulinum botulinumförgiftning C. tetani stelkramp Reservoarer C. difficile: i ändtarmen på c:a 5 % av alla människor C. perfringens jord, låg frekvens i mag-tarmkanalen hos djur C. botulinum: jord, livsmedel (dåligt konserverade livsmedel) C. tetani: jord, hästar, nötkreatur, hundar Virulensfaktorer C. difficile kan växa till i ändtarmen om den anaeroba normalfloran reducerats på grund av antibiotikabehandling. Toxiner C. perfringens diarré: enterotoxin; kallbrand: -toxin (lecitinas), andra hemolysiner, kollagenas, proteas C. botulinum botulinumtoxin (AB-toxin) C. tetani tetanustoxin (AB-toxin) C. botulinum växer inte alls och C. tetani bara i viss grad i mänskliga vävnader Förebyggande och behandling C. difficile undvik behandling med antibiotika som reducerar den anaeroba normalfloran i ändtarmen. Följ patienter med sådan behandling och behandla symptomatiska patienter med lämplig antibiotika C. perfringens livsmedelshygien C. botulinum upphetta framför allt köttkonserver tillräckligt för att döda ev. endosporer C. tetani stelkrampsvaccinering (kombinationsvaccinering av barn mot stelkramp, difteri och kikhosta, DPT-vaccin; antibiotika + antitoxin Mycoplasma Beskrivning Saknar peptodyglykan i cellväggen, cellmembran med lipoproteiner och kolesterol. obligata parasiter, saknar flageller, kan röra sig glidande Sjukdomar Lunginflammation; influensaliknande infektion Reservoarer Infekterade människor Virulensfaktorer 5 Extracellulär patogen; adherensorganell (för bindning) i ena celländen, fosfolipaser, antigenvariation, stimulerar cytokiner Förebyggande och behandling Antibiotika (ej penicillin) Corynebacterium Beskrivning Grampositiva oregelbundna stavar, immotila (orörliga), obligat respiratorisk metabolism Sjukdomar C. diphteriae: Difteri Reservoarer Asymptomatiska bärare. “Difteroida stavar” hör till människans normalflora. Virulensfaktorer Difteritoxin (AB-toxin), profagkodat; neuraminidas Förebyggande och behandling Vaccinering (DPT-vaccin). Behandling med antibiotika och antitoxin Mycobacterium Beskrivning Hör fylogenetiskt till de GC-rika grampositiva bakterierna men färgas ej vid gramfärgning pga. mykolsyran i cellväggen; syrafasta stavar (Ziehl-Neelsens färgmetod), obligat aerob respiration; mycket långsam växt, lång överlevnad i människans vävnader. M. leprae kan ej odlas i syntetiskt medium. Sjukdomar M. tuberculosis, M. bovis tuberkulos (TB) M. leprae lepra eller spetälska Reservoarer M. tuberculosis Människa, i synnerhet individer med latent TB Aktiveras vid dåligt immunsvar vid AIDS. En tredjedel av världens befolkning är smittad M. leprae smittar från människa till människa och från bältdjur i södra USA. Virulensfaktorer M. tuberculosis förmåga att överleva länge i lungmakrofager; förmåga att ej aktivera makrofager; cellväggskomponenter som skadar vävnader; förmåga att överleva i åratal i inneslutna sårskador M. leprae invasivitet, överlevnad i makrofager. Lepromatös lepra leder till att perifera nerver förstörs och motoriken går förlorad; tuberkulär lepra ger överkänslighetssvar och läker oftast spontant Förebyggande och behandling 6 M. tuberculosis diagnos: hudtest, syrafast färgning; vaccin (varierande effektivitet); antibiotikaterapi kräver flera antibiotika och mycket långvarig behandling, vaccinering mot Mycobacterium bovis fungerar bäst på barn som skydd mot tuberkulos och kan inte användas på immunsvaga. M. leprae kombination av flera antibiotika 1.1.2.4 Proteobakterier(gramnegativa) Rickettsia Beskrivning Gramnegativa kocker eller stavar, immotila, obligatorisk respiratorisk metabolism, obligata intracellulära parasiter, begränsad metabolism Sjukdomar Rickettsia: tyfus; fläckfeber av olika sorter Reservoarer Rickettsia människa enda värden. Begränsad överlevnad utanför värdorganismen; överförs via artropoder (fästingar, löss, loppor) Virulensfaktorer Invaderar epitelet i små blodkärl Förebyggande och behandling Antibiotika Pseudomonas Beskrivning Gramnegativ stav, motil med hjälp av flageller, obligat respiratorisk metabolism, varierande energimetabolism, antibiotikaresistens Sjukdomar Diverse opportunistiska infektioner, t ex ögoninfektioner hos människor som använder kontaktlinser; sjukhusinfektioner i sht stora ytliga sår (brännskador, transplantationer), kan orsaka septisk chock. Lunginfektioner hos patienter med cystisk fibros, oftast orsak till deras död. Reservoarer Vanliga i vatten och jord samt på växter. Tillfällig kolonisering av människokroppen, nosokomiala infektioner (sjukhusinfektioner) Virulensfaktorer Adhesiner, lipopolysackarid, typ III-sektretionssystem, Exotoxiner injicerade via typ-III-sekretion. Bildar bl.a elastas, exotoxinA (liknar difteritoxin). Alginatproduktion, biofilmbildning (vid cystisk fibros) Förebyggande och behandling Hygien. Resistent mot många antibiotika, inga vacciner tillgängliga. 7 Neisseria Beskrivning Gramnegativ diplokock, immotil, kräver speciella odlingsmedier Sjukdomar N. gonorrhoeae gonorré N. meningitidis epidemisk meningit (hjärnhinneinflammation) Reservoarer Människor. Hör till människans normalflora. Virulensfaktorer N. gonorrhoeae adhesiner (knippbildande pili); Opa-protein (variabelt ytprotein, adhesion); serumresistens, IgA-proteas, effektiva metoder att ta upp järn N. meningitidis kapsel, lipooligosdackarid, IgA-proteas, invasion av epitelceller, serumresistens, effektiva metoder att ta up järn Förebyggande och behandling En del vacciner finns för N. meningitidis; antibiotika Bordetella Beskrivning Gramnegativ kockobacill, kräver speciella odlingsmedier Sjukdomar Bordetella pertussis: kikhosta Reservoarer Människa, huvudsakligen vuxna Virulensfaktorer Adhesiner, specifika för cilierade celler. Flera toxiner bl a pertussistoxin. Lipopolysackarid och ett peptidoglykanfragment (trakealt cytotoxin). Antifagocytiska mekanismer. Förebyggande och behandling Vaccin (DPT). Antibiotika inte användbara annat än för att hindra spridning. Legionella Beskrivning Gramnegativa motila (flageller) stavar, färgas svagt med Gramfärgning; komplexa näringskrav Sjukdomar Legionärssjuka; lunginflammation hos respiratorpatienter Reservoarer 8 Biofilmer i vattenreservoarer inklusive kyltorn till luftkonditioneringsagrgegat; lever intracellulärt i amöbor. Vanliga i jord och vatten Virulensfaktorer Infekterar makrofager, överlever och förökas i dessa. Typ-IV-sekretionssystem. Sätter igång apoptos. Proteolytiska enzym Förebyggande och behandling Biocider som hindrar biofilmbildning i luftkonditioneringsaggregat; förhindra kontaminering av varmvattensledningar. Inga vaccin tillgängliga. Antibiotika. Enterobakterier Beskrivning Gramnegativa stavar, motila med hjälp av [peritricka] flageller, oxidasnegativa, fakultativt anaerob metabolism. Shigella immotil (ej rörlig). Sjukdomar Salmonella typhi: tyfoidfeber Salmonella sp.: gastroenterit Shigella sp.: dysenteri Escherichia coli: diarré, dysenteri, urinvägsinfektioner, sepsis, hemolytiskturemiskt syndrom, meningit. Olika patotyper ger olika sjukdomar. UPEC (urinvägspatogena kolibakterier) EPEC (enteropatogena kolibakterier) EHEC (enterohemoragiska kolibakterier) ETEC (enterotoxigena kolibakterier) EAEC (enteroaggresiva kolibakterier) EIEC (enteroinvasiva kolibakterier) DAEC (diffust adhererande kolibakterier) Klebsiella orsakar urinvägsinfektion och lunginflammation, kan fixera kväve Serratia bildar ett rött färgämne, ger infektioner hos immunsvaga Proteus svärmar och orsakar urinvägsinfektioner hos immunsvaga Yersinia pestis: böldpest Reservoarer Salmonella: mänskliga asymptomatiska bärare; reptiler och husdjur; kontaminerade livsmedel [ägg] Shigella E. coli: människans distala tunntarm och tjocktarm, djurtarmar [EHEC: nötkreatur], kontaminerade livsmedel Yersinia: sprids med loppor som har råttor som värd Alla utom Yersinia hör till människans normalflora Virulensfaktorer S. typhi: kapsel (Vi-antigen), andra ej väl kända S. typhimurium: syratolerans; adhesiner; invasion av slemhinneceller (skrynkling genom kontroll av aktinpolymerisering); övelevnad i makrofager; lipopolysackarid 9 Shigella: AB-toxin E. coli: ETEC: adhesiner, koleraliknande toxin. EPEC, EHEC: adhesiner, pedestalbildning genom kontroll av aktinpolymerisering EHEC: shigaliknande toxin EIEC: invasivitet UPEC: adhesiner, invasion av epitelceller, toxiner MNEC: K1-kapslar, adhesiner (S-fimbrier), invasion av epitelceller, toxin Förebyggande och behandling Hindra kontaminering av vatten med fekalier; livsmedelshygien (HACCP) S. typhi: antibiotika, vaccin S. typhimurium: antibiotika vid systemisk infektion, inga vaccin tillgängliga. E. coli: ETEC, EPEC, EHEC: Vätskeersättning, antibiotika ej påkallade E. coli: UTI, sepsis, meningit: Inga vaccin tillgängliga; antibiotika Vibrio Beskrivning Gramnegativa böjda stavar, motila m h a [polära] flageller, fak. resp.-ferm. metabolism, oxidaspositiva, akvatiska Sjukdomar De flesta är apatogena, enstaka serotyper av V. cholerae (t ex El Tor) orsakar kolera Reservoarer Infekterade människor, särskilt asymptomatiska bärare; marina evertebrater (t ex copepoder, ostron), alger? Virulensfaktorer Koleratoxin (AB-toxin) profagkodat, toxin-koreglerad pilus (TCP-pilus); motilitet Förebyggande och behandling Vattenrening, vätskeersättning. Vaccin tillgängliga. Haemophilus Beskrivning Gram-negativ stav, immotil, fakultativt anaerob metabolism. Komplexa näringskrav, odlas på medier som innehåller kokt blod (”chokladagar”) med 510% CO2. Första bakterien vars genom blev fullständigt sekvenserat (1995). Sjukdomar H. influenzae lunginflammation; meningit Reservoarer Människa, djur Virulensfaktorer Kapsel, neuraminidas, IgA1-proteas 10 Förebyggande och behandling Vaccin; antibiotika Helicobacter Beskrivning Gramnegativa böjda stavar, motila med hjälp av (polära) flageller, obligatorisk respiratorisk metabolism; mikroaerofila Sjukdomar Magsår, sår på tolvfingertarmen; sår förknippade med magcancer (enda bakterie som är klassad som carcinogen (cancerframkallande). Reservoarer Människans magsäck Virulensfaktorer Flageller, ureas (urea neutraliserar magsyra), syrahämmande protein, toxiner (mucinas, fosfolipas, katalas, superoxiddismutas), adhesiner, vakuoliserande toxin, lipopolysackariden liknar det humana Lewis-antigenet (immunmimikry) Förebyggande och behandling Inga vacciner tillgängliga; antibiotika, protonpumphämmare Campylobacter Beskrivning Gramnegativa spiralvridna stavar, motila med [polära] flageller, obligatoriskt respiratorisk metabolism, mikroaerofila, ofta komplexa näringskrav Sjukdomar Gastroenterit, diarré Reservoarer livsmedel: hönsfåglar, fläskkött, skaldjur Virulensfaktorer Invaderar epitel, toxiner (diarré) Förebyggande och behandling Livsmedelshygien (HACCP). Antibiotika påverkar sällan sjukdomsförloppet men kan reducera risken för spridning 1.1.2.5 Spiroketer (Borrelia och Treponema) Beskrivning Gramnegativa spiroketer, saknar lipopolysackarid, interna flageller, korkskruvrörelser Sjukdomar Borrelia: borrelios (Lyme disease”) 11 Treponema syfilis Reservoarer Borrelia: gnagare, småfåglar (sparvar); överförs med fästingar (människa ej naturlig värd) Treponema: Människan enda kända värden Virulensfaktorer Borrelia: Ytproteiner (binder värdmolekyler), motilitet kan möjliggöra rörelse ut ur blodbanor; ytantigenvariation; använder inte järn. De flesta virulensfaktorer fortfarande okända Treponema: Förmåga att invadera genom epitelet; korkskruvsrörelse kan underlätta färd genom vävnader och in i och ut ur blodbanor; förmåga att passera placentan Förebyggande och behandling Borrelia: Undvik lokaliteter där sjukdomen är endemisk; avlägsna fästingar omedelbart. Vaccin registrerat i USA, men andra stammar i Sverige. Antibiotika effektiva i sjukdomens tidiga stadier Treponema: Kondom; antibiotika 1.1.2.6 Klamydier (Chlamydiae) Beskrivning Små, har yttermembran men saknar peptidoglykan, obligata intracellulära parasiter, obligat respiratorisk metabolism, alternerande klamydiespor (spridningsform, infektiv, ingen metabolism) - elementarkropp (vegetativ förökning inuti värdcell); begränsad metabolism Sjukdomar C. pneumoniae: Influensaliknande sjukdom, eventuell hjärtsjukdom (Twar) C. trachomatis: klamydia [urogenital sjukdom], trakom (egyptisk ögonsjuka) Reservoarer C. pneumoniae, C. trachomatis infekterade människor Virulensfaktorer C. pneumoniae: okända C. trachomtis: Intracellulär levnad, klamydiesporen motståndskraftig, proteinutskott på ytan penetrerar endosomen till värdcellens sytoplasma Förebyggande och behandling Kondom; antibiotika (inklusive penicillin!) 12