professor gunnar sandström avd för klinisk mikrobiologi ... · avd för klinisk mikrobiologi ....

Bakteriologi

Professor Gunnar Sandström Avd för klinisk mikrobiologi

Karolinska Institutet Karolinska universitetssjukhuset

Huddinge, Stockholm [email protected]

Vad innehåller en bakterie?

Alla har: • Kromosom (DNA), olika RNA-typer • Ribosomer (proteinsyntesmaskiner) • Cellmembran De flesta har: • Cellvägg

– Grampositiv – Gramnegativ (har dubbelmembran)

Bakterier är prokaryota

• Bakterier saknar cellkärna (grek. karyos= kärna)

• Två riken – Arke – Eubakterier

Arke

• Arke – varma källor – saltsjöar – kärr (metanbildare) Ingen medicinsk betydelse

Eubakterier

• Indelas efter färgningsmetoder i: – Grampositiva bakterier, t ex stafylokocker – Gramnegativa bakterier, t ex coli-bakterien – Syrafasta stavar, t ex tuberkelbakterien – Spiroketer, t ex Borrelia, Treponema pallidum

Grampositiva och gramnegativa kan vara runda

(kocker) eller stavar

Eukaryota celler • Har cellkärna = eukaryota celler • (Grek karyos = kärna) • Organismer med eukaryota celler • Fyra riken

– Protista (encelliga organismer, t ex amöba) – Svampar – Växter – Djur

Bakterier kan ha:

• Flageller (rörelseorgan) • Pili (trådlika utskott för vidhäftning eller

cell-cellkontakt) • Sporer (för överlevnad under svåra

förhållanden) • Kapsel (av kolhydrat, kan skydda mot

fagocytos) • Plasmider – små extra kromosomer

Virulens

• Virulent bakterie: Orsakar ofta – alltid infektion hos värden

• Opportunist: Bakterie som bara orsakar infektion hos människor med nedsatt immunförsvar (skador, främmande kroppar, immunbristsjukdomar med mera)

Virulensfaktorer

Farliga bakterier har /kan ha: • Exotoxiner: proteiner som utsöndras:

– Cytolysin (hämolysin): förstör cellmembran – Hindrar proteinsyntes, t ex difteritoxin – Påverkar nerver, nervsystem, t ex tetanus

(stelkramp), botulinus (förlamning) – Diarrétoxin, t ex koleratoxin – Proteaser, hyaluronidas, fibrinolysin:

bakterien kan sprida sig i vävnader

Virulensfaktorer

• Adhesionsfaktorer (vidhäftning) • Utan adhesion, ingen infektion! • Bakterier i sjukhusmiljö har god förmåga

att kolonisera • Bindningen oftast mycket specifik

– Pili (Gramnegativa bakterier) – Cellväggsproteiner (t ex fibrinogenbindande)

Virulensfaktorer

• Kapsel – skyddar mot fagocytos • Förmåga att överleva i leukocyter och

makrofager • Resistens mot serums baktericida aktivitet

(komplement med mera)

Gramfärgning

• Färgning (blå färg) • Avfärgning (alkohol) • Kontrastfärgning (röd färg) • Blå bakterier behåller färg – Grampositiva • Röda bakterier, avfärgade – Gramnegativa • Beror på skillnader i cellväggens

uppbyggnad

Grampositiva kocker (Enterokocker)

Cellväggen hos Grampositiver

• Strukturbärande element: Mukopeptid (peptidoglykan) består av

socker (N-acetylglukosamin omväxlande med N-acetylmuraminsyra) bildar en jättemolekyl, flera hundra lager tjock. Kedjorna korskopplade genom korta kedjor av aminosyror (en del av D-typ)

Ger mekanisk stabilitet

Cellväggen hos Grampositiver

• Förutom mukopeptid finns teikonsyra, lipoteikonsyra med mera

• Proteiner: förmedlar näringsupptag eller adhesion

• Syntes av cellväggen (peptidoglykan) hämmas av penicillin → bakteriens död

Gramnegativ stav (E. coli)

Cellväggen hos Gramnegativer

• Innerst mukopeptid – tunt lager • Utanför: periplasmatiskt rum: Innehåller

enzymer för syntes av cellvägg och näringsupptag

• Ytterst: Yttre membran av lipider och allra ytterst lipopolysackarid (LPS) även kallad endotoxin.

Gramnegativ cellvägg

LPS (endotoxin)

• Består av tre delar: • Lipid A (innerst, toxisk del) • Core-del (kolhydrat, konservativ) • O-antigen (repeterande enhet av tre – fyra

sockermolekyler), bakteriens ansikte utåt. O-antigen mycket varierande mellan olika stammar, t ex mer än 100 olika O-antigen beskrivna för E. coli-stammar

Lipid A

• Består av två glukosmolekyler och fettsyror.

• Den toxiska delen av LPS • Injektion av LPS orsakar feber, leukocytos,

aktivering av immunförsvaret • I höga doser cirkulatorisk chock

(blodtrycksfall, otillräcklig blodcirkulation), organskador, död.

Anpassningsförmåga

• Bakterier är anpassningsbara: Utveckling av antibiotikaresistens via - Mutationer i kromosomen - Ny genetisk information från andra

bakterier Antibiotikaresistens kan vara viktig för

överlevnad och spridning i sjukvården

Fysiologi

Näringsbehov: • E. coli växer i enkelt medium (salter,

glukos, ammoniak) • Streptokocker behöver flera aminosyror

och vitaminer • Klamydia måste ha cellkultur för att växa • Vissa bakterier (t ex Treponema) kan inte

odlas

Identifiering av bakterier

• Gramfärgning och andra färgningsmetoder Grampos / Gramneg; Stavar / kocker Om Grampositiva kocker: Ligger två och två (pneumokocker?) Ligger i hopar (stafylokocker?) Ligger i kedjor (streptokocker?)

Identifiering

• Växt på olika typer av agarplattor • Koloniutseende, lukt • Hämolys på blodagarplattor

(streptokocker) • Växt aerobt, anaerobt eller kräver

koldioxid

Identifiering

• Biokemiska reaktioner: Jäsningar med olika kolhydrater Bildning av vissa produkter (indol,

smörsyra, svavelväte) Enzymaktivitet (DNas, koagulas) • Reaktion med olika antisera • DNA-sekvensering

Medicinskt viktiga bakterier

Stafylokocker: Staphylococcus aureus Koagulas-negativa stafylokocker: Staphylococcus epidermidis

Stafylokocker

Staph. aureus

• S. aureus bildar många toxiner: koagulas, hämolysiner, leukocidin, DNas,

enterotoxin (diarréer, kräkningar) • Protein A – binder antikroppar • Bildar ofta abscesser (koagulas) • Kan spridas på vårdavdelningar

Staph. aureus

Finns normalt i näsa och perineum hos 30% av oss Orsakar hudinfektioner, sårinfektioner,

sepsis, matförgiftning, osteit (benröta). Förmåga att utveckla antibiotikaresistens

Koagulasnegativa stafylokocker

• Finns normalt i huden och näsan • Orsakar infektioner hos patienter med

främmande kroppar, t ex venkatetrar, pacemaker, konstgjorda höftleder med mera.

• Vanliga som föroreningar i blododlingar

Streptokocker

• Grampositiva kocker i kedjor • Grov indelning efter hämolys:

– Betahämolys: Klar hämolys på blodagar – Alfahämolys: Grön hämolys – Icke-hämolytiska

Streptokocker

Betastreptokocker

• Betastreptokock grupp A = Str. pyogenes • Virulent bakterie, orsakar halsfluss,

scharlakansfeber, sårinfektioner, hudinfektion (erysipelas = rosfeber), impetigo, otit, sepsis, myonekros (”köttätande mördarbakterien”)

Betastreptokocker

Betastreptokock grupp A

• Virulensfaktorer • Toxiner: Streptolysiner (hämolysiner),

hyaluronidas (spreading factor) streptokinas (fibrinolysin) erytrogent toxin • M-protein

Streptokockfaryngit

Scharlakansfeber

Erysipelas

Alfa-hämolytiska streptokocker

• Finns normalt i munhåla och tarm • Vanligen ofarliga, men kan orsaka

– Karies (S. mutans) – Tandinfektioner – Endokardit (infektion i hjärtklaffar; 100%

dödlighet utan behandling)

Pneumokocker

• Streptococcus pneumoniae • Alfahämolytiska • Ligger två och två (diplokocker)

• Finns i nasofarynx hos barn • Orsakar pneumoni, otit, sinusit, sepsis,

meningit

Grampos kocker (pneumokocker)

Streptokock grupp B

• Farlig för spädbarn, orsakar neonatal sepsis och meningit.

• Finns mer eller mindre normalt i vagina hos kvinnor

Enterokocker

• Finns normalt i tarmen • Naturligt resistenta mot många antibiotika • Orsakar infektioner hos nergångna

patienter (intensivvård, hämatologi, transplantationer)

Sporbildare

• Grampositiva stavbakterier • Aeroba: Bacillus

– Bacillus subtilis (höbakterien) – Bacillus anthracis (antrax, mjältbrand)

• Anaeroba: Clostridium – Clostridium perfringens (gasbrand) – C. tetani (stelkramp), C.botulinum (botulism),

C. difficile (antibiotika-associerad diarré)

Clostridium perfingens gasbrand

Gramnegativa stavar

• Enterobakterier (Enterobacteriaceae) • Escherichia coli • Den mest studerade bakterien • Finns i tjocktarmen

E. coli

• Kan orsaka infektioner: – Urinvägsinfektioner – Sepsis (från urinvägar eller tarmkanal) – Diarré (ETEC, turistdiarré; EHEC =

enterohämorragisk E. coli)

Urinvägsinfektioner

• Nedre (cystit, blåskatarr) • Övre (pyelonefrit, njurbäckeninflammation)

• Vanligen specialiserade E. coli med pili, P-pili

Shigella

• Shigella orsakar diarré • Genetiskt varianter av E. coli • Tjocktarmsdiarré med inflammation, blod,

slem och leukocyter i faeces • Tenesmer (smärtsamma trängningar) • Vanligen utlandssmitta

Klebsiella

• Klebsiella pneumoniae kan finnas i tarmen • Kan orsaka UVI, sepsis, även pneumoni • Slemmiga kolonier på grund av kapsel

Salmonella

• Salmonella orsakar tarminfektioner • Två typer av infektioner:

a/ Sepsis, huvudsymptom feber Salmonella typhi – tyfoidfeber Salmonella paratyphi – paratyfoidfeber b/ Diarré huvudsymptom Övriga Salmonella-typer

Proteus

• Finns i tarmen • Kan orsaka urinvägsinfektioner • Bildar ureas – frisätter ammoniak, kan

leda till infektionsstenar

Andra Gramnegativa stavar

• Haemophilus influenzae • Liten Gramneg stav • Orsakar otit, sinusit, pneumoni • Kapslade stammar kan orsaka meningit,

numera ovanlig på grund av vaccination

Andra Gramnegativa stavar

• Campylobacter – vanligaste orsaken till bakterieutlöst diarré (som vi kan påvisa!) Normalflora hos hönsfåglar. Självbegränsande diarré normalt

• Helicobacter pylori – orsakar magsår (duodenalsår, sår i ventrikeln kan vara cancer)

Anaeroba Gramnegativa stavar

• Finns normalt i munhåla och tarm • Colonfloran är till 99% anaerob • De anaeroba bakterierna spelar stor roll

vid infektioner utgångna från munhåla och tarm (blindtarmsinflammation, tarmperforation med mera)

• Bacteroides viktigaste gruppen

Helicobacter pylori

Gramnegativa kocker

• Gramnegativa diplokocker: • Neisseria gonorrhoeae – gonorré • N. meningitidis – meningit, sepsis

Gramnegativa kocker (meningokocker)

Meningokocksepsis

Mykobakterier

• Syrafasta stavar (tar upp färg, avfärgas inte av saltsyra)

• Mycobacterium tuberculosis – tuberkulos • Mycobacterium leprae – lepra, spetälska

Tuberkulos

Tuberkulos, efter behandling

Obligat intracellulära bakterier

• Kan inte odlas på syntetiska medier, endast i cellkulturer eller försöksdjur

• Rickettsia orsakar fläckfeber, löss eller loppor sprider sjukdomen

• Chlamydia trachomatis orsakar könssjukdomen klamydia, ögoninfektioner, trakom (blindhet i u-länder)

• Chlamydia pneumoniae – pneumoni

Spiroketer • Treponema pallidum: Syfilis (lues) • Könssjukdom, flera stadier • Primärstadiet: Sår, läker utan behandling • Sekundärstadiet 7 – 10 v senare, feber,

utslag • Latent stadium • Tertiärstadium: Skador i CNS, hud, skelett,

blodkärl med mera • Kongenital syfilis: Sen abort eller

missbildat barn

Syfilis

• Treponema pallidum går inte att odla • Diagnostik: Baserad på serologi

(påvisande av antikroppar i blod eller andra kroppsvätskor)

Borrelia • Borrelios (Lyme disease)

– Erytema migrans – Neuroborrelios – meningit – Akrodermatit – kronisk infektion – Leder, hjärta kan också angripas – Sprids med fästingar Diagnostik: Serologi, men många friska

människor i Stockholms län har antikroppar

Spiroket (Borrelia)

Borrelios Varierande tid (dagar - veckor, ibland månader) efter fästingbett kan infektionen manifesteras som: 1. Erythema migrans (blårött utslag med centrifugal spridning)

Cellväggslösa bakterier

• Mycoplasma pneumoniae Naturligt resistenta mot penicillin Orsakar pneumoni, framför allt hos

ungdomar

Vilka bakterier orsakar…?

• Pneumoni:


• Pneumoni: Pneumokocker (Streptococcus pneumoniae) Mycoplasma pneumoniae Chlamydia pneumoniae Legionella Mycobacterium tuberculosis


• Öroninflammation?


• Öroninflammation Pneumokocker Haemophilus influenzae Moraxella catharralis Betastreptokock grupp A

Vilka bakterier orsakar

• Sinusit (bihåleinflammation)?


• Sinusit (bihåleinflammation)

Pneumokocker (Streptococcus pneumoniae) Haemophilus influenzae Moraxella catarrhalis


• Tonsillit?


• Tonsillit

• Betastreptokocker grupp A (Streptococcus pyogenes)


• sårinfektioner?


• sårinfektioner

Staphylococcus aureus Betastreptokocker grupp A


• diarré?


• diarré Campylobacter Salmonella Shigella, E. coli (ETEC, EHEC) Yersinia Vibrio cholerae Staph aureus (toxiner, ingen infektion)


• sepsis?

Vilka bakterier orsakar sepsis?

E. coli Staph aureus Pneumokocker ovanligare men farliga: Betastreptokocker grupp A Neisseria meningitidis


• meningit?


• meningit?

Meningokocker (Neisseria meningitidis) (barn, ungdomar främst) Pneumokocker (främst äldre) (Haemophilus influenzae tidigare hos

barn, nu ovanlig tack vare vaccination)


• meningit eller sepsis hos spädbarn?


• meningit eller sepsis hos spädbarn?

Streptokocker grupp B (S. agalactiae) E. coli

ANTIBIOTIKA

• Antibiotika (anti = mot, bios = liv) – hämmar bakterier eller andra parasiter

specifikt – kinin första verksamma medlet mot malaria – Paul Ehrlich syntetiserade Salvarsan, första

medlet mot syfilis – Domagk – sulfa – Fleming, Chain, Florey – penicillin

Antibiotikas verkningsmekanismer

• Cellväggssyntes – penicillin, cefalosporin • Cellmembran – vissa medel mot svamp • Ribosomer – många medel, t ex

tetracycliner, erytromycin • Metabolism – sulfa, trimetoprim • RNA-syntes • DNA-syntes - kinoloner

Problem: antibiotikaresistens

• Bakterier bryter ner antibiotika – betalaktamaser – penicillin, cefalosporin

• Förändring av ”target”: förändrat enzym eller RNA i ribosomerna

• Förhindrat upptag • Efflux – utpumpning av ett eller flera

antibiotika

Penicillin, cefalsporin

• Hämmar cellväggssyntes • Bensylpenicillin, V-penicillin – mot

streptokocker, syfilis, borrelios • Isoaxa-pc – mot Staph aureus

Isoxa-penicillin

• Aktivt mot Staph aureus (utom MRSA) och streptokocker

Ampicillin, amoxicillin

• Aktivitet som bensylpenicillin, men även mot gramnegativa bakterier, t ex

• Haemophilus (15 % resistens) • Neisseria (gonokocker ofta resistenta) • E. coli (20 – 30 % resistens i dag)

• Amoxicillin + klavulansyra (betalaktamas-

hämmare)

Cefalosporiner

• Många olika: • Cefuroxim (Zinacef ®) klassiker • Cefotaxim (Claforan ®) bättre aktivitet mot

gramnegativa bakt • Cefadroxil, Cedax ® perorala medel • Spektrum: Stafylokocker, streptokocker,

många gramnegativa bakterier • Fortfarande ganska lite resistens

Staph. aureus – evolution av resistens

• Staph aureus penicillinkänslig 1940. • Sedan mitten av 40-talet stigande

frekvens betalaktamasbildande stammar

• 1960 kom meticillin – effektivt mot betalaktamasbildande stammar, meticillin nu ersatt av isoxa-pc (Ekvacillin, Diclocil, Heracillin)

Staph aureus: utveckling av resistens mot bensylpenicillin

Staph. aureus

• Omkring 1970 spridning av MRSA (meticillinresistenta Staph aureus), då oftast multiresistenta

• MRSA resistenta mot alla penicilliner och cefalosporiner

• Försvann spontant efter några år • Återkom mot slutet av 70-talet, troligen för

att stanna.

MRSA

• Resistensmekanism: mecA-gen, ett penicillin-bindande protein importerat sannolikt från Staph sciuri (finns hos ekorrar) – men S. sciuri är pencillinkänslig

• Det behövdes två mutationer för att få fram MRSA.

Erytromycin-gruppen

• Verkar på ribosomerna • Aktivitet mot streptokocker, Mycoplasma,

Chlamydia • Alternativ till penicillin vid pc-allergi

Klindamycin

• Verkar på ribosomerna • Verkar på stafylokocker, streptokocker,

många anaerober • Biverkan: Diarré orsakad av Clostridium

difficile

Tetracyklin

• Ribosomer • Tidigare storsäljare, numera begränsat

användningsområde på grund av resistensutveckling

• Borrelia, Mycoplasma och liknande

Aminoglykosider

• Ribosomer • Streptomycin första effektiva medlet mot

tuberkulos (nu avregistrerat) • Gentamicin med flera • Snabb bakteriedödande effekt • Måste injiceras • Biverkan: Dövhet, balansrubbningar

(åttonde hjärnnerven)

Metronidazol

• DNA-syntes • Varunamn Flagyl • Effekt endast på anaeroba bakterier +

Helicobacter • Kirurgernas favorit vid bukinfektioner • Effekt även mot amöba (amöbadysenteri)

Giardia och Trichomonas.

Kinoloner

• Verkar på DNA-syntes • Ciprofloxacin, norfloxacin med flera • Effekt framför allt mot gramnegativa bakt

(E. coli, Salmonella med flera) • Snabbt bakteriedödande • Tyvärr resistensutveckling

professor gunnar sandström avd för klinisk mikrobiologi ... · avd för klinisk mikrobiologi ....

Documents