Vad innehåller en bakterie?

Transkript

1 Bakteriologi Professor Gunnar Sandström Avd för klinisk mikrobiologi Karolinska Institutet Karolinska universitetssjukhuset Huddinge, Stockholm

2 Vad innehåller en bakterie? Alla har: Kromosom (DNA), olika RNA-typer Ribosomer (proteinsyntesmaskiner) Cellmembran De flesta har: Cellvägg Grampositiv Gramnegativ (har dubbelmembran)

3 Bakterier är prokaryota Bakterier saknar cellkärna (grek. karyos= kärna) Två riken Arke Eubakterier

4 Arke Arke varma källor saltsjöar kärr (metanbildare) Ingen medicinsk betydelse

5 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

6 Eukaryota celler Har cellkärna = eukaryota celler (Grek karyos = kärna) Organismer med eukaryota celler Fyra riken Protista (encelliga organismer, t ex amöba) Svampar Växter Djur

7 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

8 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)

9 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

10 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)

11 Virulensfaktorer Kapsel skyddar mot fagocytos Förmåga att överleva i leukocyter och makrofager Resistens mot serums baktericida aktivitet (komplement med mera)

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

13 Grampositiva kocker (Enterokocker)

14 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

15 Cellväggen hos Grampositiver Förutom mukopeptid finns teikonsyra, lipoteikonsyra med mera Proteiner: förmedlar näringsupptag eller adhesion Syntes av cellväggen (peptidoglykan) hämmas av penicillin bakteriens död

16 Gramnegativ stav (E. coli)

17 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.

18 Gramnegativ cellvägg

19 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

20 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.

21 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

22 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

23 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?)

24 Identifiering Växt på olika typer av agarplattor Koloniutseende, lukt Hämolys på blodagarplattor (streptokocker) Växt aerobt, anaerobt eller kräver koldioxid

25 Identifiering Biokemiska reaktioner: Jäsningar med olika kolhydrater Bildning av vissa produkter (indol, smörsyra, svavelväte) Enzymaktivitet (DNas, koagulas) Reaktion med olika antisera DNA-sekvensering

26 Medicinskt viktiga bakterier Stafylokocker: Staphylococcus aureus Koagulas-negativa stafylokocker: Staphylococcus epidermidis

27 Stafylokocker

28 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

29 Staph. aureus Finns normalt i näsa och perineum hos 30% av oss Orsakar hudinfektioner, sårinfektioner, sepsis, matförgiftning, osteit (benröta). Förmåga att utveckla antibiotikaresistens

30 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

31 Streptokocker Grampositiva kocker i kedjor Grov indelning efter hämolys: Betahämolys: Klar hämolys på blodagar Alfahämolys: Grön hämolys Icke-hämolytiska

32 Streptokocker

33 Betastreptokocker Betastreptokock grupp A = Str. pyogenes Virulent bakterie, orsakar halsfluss, scharlakansfeber, sårinfektioner, hudinfektion (erysipelas = rosfeber), impetigo, otit, sepsis, myonekros ( köttätande mördarbakterien )

34 Betastreptokocker

35 Betastreptokock grupp A Virulensfaktorer Toxiner: Streptolysiner (hämolysiner), hyaluronidas (spreading factor) streptokinas (fibrinolysin) erytrogent toxin M-protein

36 Streptokockfaryngit

37 Scharlakansfeber

38 Erysipelas

39 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)

40 Pneumokocker Streptococcus pneumoniae Alfahämolytiska Ligger två och två (diplokocker) Finns i nasofarynx hos barn Orsakar pneumoni, otit, sinusit, sepsis, meningit

41 Grampos kocker (pneumokocker)

42 Streptokock grupp B Farlig för spädbarn, orsakar neonatal sepsis och meningit. Finns mer eller mindre normalt i vagina hos kvinnor

43 Enterokocker Finns normalt i tarmen Naturligt resistenta mot många antibiotika Orsakar infektioner hos nergångna patienter (intensivvård, hämatologi, transplantationer)

44 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)

45 Clostridium perfingens gasbrand

46 Gramnegativa stavar Enterobakterier (Enterobacteriaceae) Escherichia coli Den mest studerade bakterien Finns i tjocktarmen

47 E. coli Kan orsaka infektioner: Urinvägsinfektioner Sepsis (från urinvägar eller tarmkanal) Diarré (ETEC, turistdiarré; EHEC = enterohämorragisk E. coli)

48 Urinvägsinfektioner Nedre (cystit, blåskatarr) Övre (pyelonefrit, njurbäckeninflammation) Vanligen specialiserade E. coli med pili, P-pili

49 Shigella Shigella orsakar diarré Genetiskt varianter av E. coli Tjocktarmsdiarré med inflammation, blod, slem och leukocyter i faeces Tenesmer (smärtsamma trängningar) Vanligen utlandssmitta

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

51 Salmonella Salmonella orsakar tarminfektioner Två typer av infektioner: a/ Sepsis, huvudsymptom feber Salmonella typhi tyfoidfeber Salmonella paratyphi paratyfoidfeber b/ Diarré huvudsymptom Övriga Salmonella-typer

52 Proteus Finns i tarmen Kan orsaka urinvägsinfektioner Bildar ureas frisätter ammoniak, kan leda till infektionsstenar

53 Andra Gramnegativa stavar Haemophilus influenzae Liten Gramneg stav Orsakar otit, sinusit, pneumoni Kapslade stammar kan orsaka meningit, numera ovanlig på grund av vaccination

54 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)

55 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

56 Helicobacter pylori

57 Gramnegativa kocker Gramnegativa diplokocker: Neisseria gonorrhoeae gonorré N. meningitidis meningit, sepsis

58 Gramnegativa kocker (meningokocker)

59 Meningokocksepsis

60 Mykobakterier Syrafasta stavar (tar upp färg, avfärgas inte av saltsyra) Mycobacterium tuberculosis tuberkulos Mycobacterium leprae lepra, spetälska

61 Tuberkulos

62 Tuberkulos, efter behandling

63 Tuberkulos, efter behandling

64 Lepra

65 Lepra

66 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

67 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

68 Syfilis Treponema pallidum går inte att odla Diagnostik: Baserad på serologi (påvisande av antikroppar i blod eller andra kroppsvätskor)

69 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

70 Spiroket (Borrelia)

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

72 Cellväggslösa bakterier Mycoplasma pneumoniae Naturligt resistenta mot penicillin Orsakar pneumoni, framför allt hos ungdomar

73 Vilka bakterier orsakar? Pneumoni:

74 Vilka bakterier orsakar? Pneumoni: Pneumokocker (Streptococcus pneumoniae) Mycoplasma pneumoniae Chlamydia pneumoniae Legionella Mycobacterium tuberculosis

75 Vilka bakterier orsakar? Öroninflammation?

76 Vilka bakterier orsakar? Öroninflammation Pneumokocker Haemophilus influenzae Moraxella catharralis Betastreptokock grupp A

77 Vilka bakterier orsakar Sinusit (bihåleinflammation)?

78 Vilka bakterier orsakar Sinusit (bihåleinflammation) Pneumokocker (Streptococcus pneumoniae) Haemophilus influenzae Moraxella catarrhalis

79 Tonsillit? Vilka bakterier orsakar

80 Vilka bakterier orsakar Tonsillit Betastreptokocker grupp A (Streptococcus pyogenes)

81 Vilka bakterier orsakar sårinfektioner?

82 Vilka bakterier orsakar sårinfektioner Staphylococcus aureus Betastreptokocker grupp A

83 diarré? Vilka bakterier orsakar

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

85 sepsis? Vilka bakterier orsakar

86 Vilka bakterier orsakar sepsis? E. coli Staph aureus Pneumokocker ovanligare men farliga: Betastreptokocker grupp A Neisseria meningitidis

87 meningit? Vilka bakterier orsakar

88 Vilka bakterier orsakar meningit? Meningokocker (Neisseria meningitidis) (barn, ungdomar främst) Pneumokocker (främst äldre) (Haemophilus influenzae tidigare hos barn, nu ovanlig tack vare vaccination)

89 Vilka bakterier orsakar meningit eller sepsis hos spädbarn?

90 Vilka bakterier orsakar meningit eller sepsis hos spädbarn? Streptokocker grupp B (S. agalactiae) E. coli

91 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

92 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

93 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

94 Penicillin, cefalsporin Hämmar cellväggssyntes Bensylpenicillin, V-penicillin mot streptokocker, syfilis, borrelios Isoaxa-pc mot Staph aureus

95 Isoxa-penicillin Aktivt mot Staph aureus (utom MRSA) och streptokocker

96 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 (betalaktamashämmare)

97 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

98 Staph. aureus evolution av resistens Staph aureus penicillinkänslig 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)

99 Staph aureus: utveckling av resistens mot bensylpenicillin

100 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.

101 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.

102 Erytromycin-gruppen Verkar på ribosomerna Aktivitet mot streptokocker, Mycoplasma, Chlamydia Alternativ till penicillin vid pc-allergi

103 Klindamycin Verkar på ribosomerna Verkar på stafylokocker, streptokocker, många anaerober Biverkan: Diarré orsakad av Clostridium difficile

104 Tetracyklin Ribosomer Tidigare storsäljare, numera begränsat användningsområde på grund av resistensutveckling Borrelia, Mycoplasma och liknande

105 Aminoglykosider Ribosomer Streptomycin första effektiva medlet mot tuberkulos (nu avregistrerat) Gentamicin med flera Snabb bakteriedödande effekt Måste injiceras Biverkan: Dövhet, balansrubbningar (åttonde hjärnnerven)

106 Metronidazol DNA-syntes Varunamn Flagyl Effekt endast på anaeroba bakterier + Helicobacter Kirurgernas favorit vid bukinfektioner Effekt även mot amöba (amöbadysenteri) Giardia och Trichomonas.

107 Kinoloner Verkar på DNA-syntes Ciprofloxacin, norfloxacin med flera Effekt framför allt mot gramnegativa bakt (E. coli, Salmonella med flera) Snabbt bakteriedödande Tyvärr resistensutveckling