Är åderförkalkning en TWAR-infektion?

Är åderförkalkning en TWAR-infektion? Jens Boman virusspecialist, smittskyddsläkare i Västerbottens län Erling Petersen enheten för kirurgi Anders Waldenström professor, enheten för medicin (kardiologi) Anders Waldenström: Vi är ett forskarlag som varit intresserade av orsakerna till ateroskleros. Jag, Jens Boman och Erling Petersen ska alla ta upp varsin del i detta. Jag ska först beskriva lite schematiskt hur aterosklerosprocessen går till. Figur 1 är en röntgenbild som visar kransartärerna, dvs. de pulsådror som försörjer hjärtmuskeln med blod. Man har sprutat in kontrastmedel, som nu sprids i kärlträdet. Vid pilen är det lite tunnare och där Figur 1. En förträngning av kransartärerna leder till att hjärtats blodförsörjning hindras. 63

Figur 2. Den förstorade delen av bilden visar hur blodflödet blockeras av beläggningar på kärlväggen och levrat blod. Området nedanför kransartären dör av syrebrist och en hjärtinfarkt uppstår. finns en förträngning i kransartären, dvs. orsaken till angina pectoris. Här kan det bli en fullständig förträngning så att inget blod alls kommer fram och den delen av hjärtmuskeln dör, dvs. en hjärtinfarkt, se Figur 2. Inträffar förträngningen plötsligt är det hög risk för en akut hjärtinfarkt, går det långsamt kan det bildas blodkärl som går vid sidan om och överbryggar skadan, s.k. kollateraler, och då avlöper det mycket bättre. Den aterosklerotiska processen tar lång tid. På barn kan man se en första början, men sedan utvecklas det under 20 40 år, fortare hos dem som är utsatta för vissa riskfaktorer diabetes, rökning, högt blodtryck och långsammare hos andra som inte har de här riskfaktorerna. Alla har vi emellertid något lite av ateroskleros i oss, åtminstone om vi uppnår pensionsåldern. Det här en väldigt vanlig process och man kan säga att mer än hälften av oss i västvärlden dör av aterosklerotiska hjärt-kärlsjukdomar. 64

Kroppens största organ Ett blodkärl består av ett bindvävslager längst ut, ett muskellager och det s.k. endotelet längst in. Muskellagret är till för att variera håligheten utifrån hur mycket blod vävnaden behöver vid olika tillfällen. Längst in mot håligheten finns endotelcellerna. För 15 20 år sedan trodde man att de bara fungerade som en tapet med huvuduppgift att vara så glatta att blodet kunde rinna igenom. Idag vet vi att endotelcellerna är väldigt aktiva och många. Egentligen, om man räknar ihop dem, är de kroppens största organ. De har bindarproteiner av den typ som Thomas Borén och Anna Arnqvist nyss berättade om och som kan göra att blodkroppar fastnar. Bara för några år sedan fick tre forskare nobelpriset i medicin för att de kunde visa några viktiga funktioner hos de här endotelcellerna. Det kan uppstå en skada i endotelet och det vi kallar ateroskleros kan utvecklas allt mer. När de vita blodkropparna fastnar i kärlväggen kan de också ta upp fetter och bilda avlagringar som på Figur 3. Det blir en "bulle" som Figur 3. Ateroskleros, åderförkalkning, visar sig som en skada på blodkärlets innervägg, endotelet. 65

senare kan utveckla sig till en kapsel. Muskelcellerna börjar också vandra och lägga sig vid skadan och man kan få en vävnadsdöd, nekros, med små blödningar. Det som är riktigt farligt händer emellertid om kapseln brister: Då kommer den smetiga massan i kontakt med blodet och det finns stor risk för en blodpropp som täpper igen håligheten så att inget blod alls kommer fram. För att förhindra en sådan blodpropp och en ev. hjärtinfarkt äter man, som ni säkert har hört talas om och många av er kanske också gör, acetylsalicylsyra i olika former. Det viktiga i det här sammanhanget är att de vita blodkropparna är en del av en inflammatorisk reaktion. Det är viktigt att skilja mellan inflammation och infektion. Vid en infektion finns en utlösande bakterie eller ett virus och infektionen kan leda till en infl ammation, som är kroppens försvarsreaktion med T-celler, makrofager och allt vad de heter man kan alltså mycket väl få en infl ammation utan någon infektion. Figur 4 visar de här bindningsproteinerna som kan göra att de vita blodkropparna fastnar på endotelcellslagret i blodkärlens väggar. Också LDL-kolesterol kan tas upp via endotelet och komma in i blodkärlsväggen och så tas det upp av sådana här vita Figur 4. En modell för hur ateroskleros uppstår: Särskilda bindningsproteiner får de vita blodkropparna att fastna på blodkärlens väggar. 66

blodkroppar som då har vandrat in och som omvandlas till något som kallas för skumceller så småningom och så sker den här upplagringen på det viset. Därmed får Jens fortsätta med infektionsdelen i det här. Jens Boman: Jag är smittskyddsläkare i Västerbotten och ansvarar därmed för att minimera spridningen av smittsamma sjukdomar hos befolkningen i länet. Det gäller i första hand de 54 sjukdomar som faller under Smittskyddslagen. Ni har nyss hört om två av dem: Arne berättade om tuberkulos och Göran om HIV. Det jag ska tala om, TWAR-infektioner, ingår inte i Smittskyddslagen; däremot har jag tidigare tjänstgjort vid Norrlands universitetssjukhus som virusspecialist och hade då hand om TWAR-diagnostiken i Norrland under åtta år. TWAR är en bakterie som är defekt. Den kan inte föröka sig själv utan måste, precis som ett virus, gå in i våra levande celler och utnyttja delar av dem för att kunna föröka sig. Namnet TWAR kommer från de två först upptäckta stammarna av bakterierna: Den första kom från ett öga på ett barn i Taiwan 1965 och den andra från en student i Seattle som hade en luftvägsinfektion, eng. acute respiratory. De här två stammarna bidrog med Figur 5. TWAR-infektion har visat sig vara en förhållandevis vanlig sjukdom. 67

TW för Taiwan och AR för Acute Respiratory till namnet TWAR. Det är en klamydiaart, Chlamydia pneumoniae, och den har två andra släktingar som kan ge sjukdom hos människa. Chlamydia trachomatis, vanligen kallad klamydia, orsakar en könssjukdom som är den vanligaste av alla sjukdomar som ingår i Smittskyddslagen. Vi hade över 22 000 diagnostiserade fall i Sverige förra året och sjukdomen har ökat markat sedan mitten av 90-talet. En annan släkting, Chlamydia psittaci, ligger bakom papegojsjuka, som hos människor kan orsaka lunginflammation. Sjuka personer smittar inte vidare till andra utan smittbärare är ofta fåglar, exempelvis papegojor, som bär på infektionen. TWAR är en tämligen vanlig sjukdom, se sammanställningen i Figur 5. Många av dem som smittas blir sjuka. Det typiska första symtomet är ont i halsen och heshet. Så småningom går det över i en infektion med långdragen hosta och svår trötthet. Det är ofta en mycket besvärlig infektion. En del som har astma blir mycket sämre i den sjukdomen om de råkar ut för en TWAR-infektion. Bakterien kan t.o.m. utlösa astma hos personer som inte haft astma tidigare. Man räknar med att ungefär var tionde TWAR-smittad får lunginflammation. Har man haft TWAR en gång kan man få tillbaka det; man blir inte immun. Precis som könssjukdomen klamydia kan TWARinfektionen återkomma och man kan ha den flera gånger under sitt liv. Orienterarsjukan var inte TWAR Ni kanske minns att 16 elitorienterare avled under perioden 1979 1992 och att man misstänkte TWAR, mördarbakterierna som det hette på förstasidan i kvällstidningarna. Vi fick då prover till virologiska laboratoriet i Umeå från många idrottsmän i Norrland och de ville veta om de hade den här farliga bakterien i kroppen. Man trodde att TWAR var orsaken till orienterarnas död. De hade hjärtmuskelinflammation och några visade tecken på TWAR-infektion, men diagnostiken har ifrågasatts och sannolikt var det inte TWAR som var orsaken. En forskargrupp i Uppsala har hittat en annan bakterie som inte är lika välkänd. Den heter Bartonella och har påträffats i 4 av 5 hjärtan hos de här avlidna orienterarna, så det är den senast misstänkte i det fallet. 68

Figur 6. Hur ställer man diagnosen TWAR-infektion? Hur som helt var det pga. orienterardöden som vi 1992 började med TWARdiagnostiken, och idag är det framför allt Umeå och Malmö som har laboratorier för att påvisa TWAR-bakterier med hjälp av avancerad teknik, se Figur 6. Det vanligaste sättet är via ett blodprov. Nackdelen är att det kan ta några veckor innan man vet om det är fråga om TWAR eftersom kroppen måste hinna bilda antikroppar som svar på infektionen. Vi har utvecklat snabbare tester direkt på luftvägsprov. Redan när någon insjuknar kan man ta prov från näsan eller svalget och vi kan då påvisa bakterierna med genteknik. Går en TWAR-infektion att behandla? Vissa antibiotika har effekt, men det gäller inte vanligt penicillin precis som för mykoplasma-infektioner. Mykoplasmabakterier ger liknande symtom som TWAR och penicillin har ingen eller tveksam effekt, därför måste man ge speciella antibiotika. Ungefär 80 % av de som behandlas blir då av med bakterierna och symtomen försvinner. Några kan få TWAR-infektionen mer kroniskt och behöver längre antibiotikakurer i högre dos. Det har kommit ett nytt antibiotikum som ännu inte finns på marknaden, men det har visat väldigt lovande resultat med 100 % utläkning i en amerikansk studie. Finns det något vaccin? Kopplingen till hjärt-kärlsjukdomar, som jag strax kommer in på, har fått flera läkemedelsbolag att tro på värdet hos ett vaccin. Man arbetar med att utveckla ett vaccin men det finns fortfarande inget som fungerar på människa. 69

Figur 7. Studier kring sambandet mellan TWAR och hjärt-kärlsjukdom. TWAR och åderförkalkning Kan då TWAR ge åderförkalkning? Ungefär hälften av de patienter som har åderförkalkningssjukdom, hjärtinfarkt etc. har klassiska riskfaktorer, t.ex. rökning, högt blodtryck och höga blodfetter, men hälften har inte de här riskfaktorerna. Då undrar man om det kan vara någonting annat som ligger bakom. Vi vet ju, som Anders visade, att ateroskleros är en inflammatorisk sjukdom. Frågan är om inflammationen är orsakad av en infektion. Det här har speciellt en grupp i Helsingfors funderat mycket på, se Figur 7. De tog 1988 prover på patienter med hjärt-kärlsjukdomar. Proverna skickades till flera olika mikrobiologiska laboratorier för att se om man kunde påvisa några virus eller bakterier. Ett laboratorium i Helsingfors såg då att 68% av patienterna med hjärtinfarkt hade tecken på en pågående TWAR-infektion. Bland patienterna med kronisk kranskärlssjukdom visade hälften liknande tecken jämfört med bara 17% bland friska personer. Det har bekräftats i flera studier, bl.a. här från Umeå, att de som har hjärtkärlsjukdomar oftare visar tecken på TWAR-infektion. Men det kan ju vara en parallell till det faktum att de som har gula fi ngrar löper större risk för lungcancer; det har ju inte med fi ngrarna att göra utan beror på att det rör sig om rökare. Frågan är, precis som Lennart Hänström var inne på, om 70

det finns s.k. confounding factors: Är det här kopplat till något annat? Nästa genombrott gjordes av patologen Allan Shor, som tittade på vävnader från människor. Han var specialist på kranskärlen i hjärtat och fann några små runda strukturer i de åderförkalkade placken inne i hjärtat. Han kontaktade en grupp som hade arbetat mycket med TWAR och det visade sig att det var just TWAR-bakterier; man kunde se dem i mikroskop och påvisa dem med genteknik. Ungefär hälften av de åderförkalkade placken bar på TWAR-bakterier medan friska kärl saknade TWAR-bakterier. Erling Petersen Vad gör bakterierna i hjärtat? Frågan är alltså vad bakterierna har för sig i hjärtat: Sätter de igång åderförkalkningen? Kommer de dit senare och förvärrar inflammationen? Eller finns de bara där som oskyldiga åskådare? Det är där vi står idag. Alla de nämnda möjligheterna finns och det är egentligen ännu inte visat vad TWAR gör. Hur ska vi då få svar på frågan om TWAR-bakteriernas roll? 71

Figur 8. Normalt ska det här vara en slät yta; insidan av denna kroppspulsåder är dock ojämn med förkalkningar och såriga områden. Ja, nu pågår en stor antibiotikastudie i USA på 26 sjukhus med totalt 4 000 hjärtpatienter. Hälften får sockerpiller, hälften får ett antibiotikum som är effektivt mot TWAR. Studien pågår ännu och vi har inga resultat, de blir sannolikt tillgängliga någon gång under 2004. Frågan är också hur det ligger till med pulsåderbråck och TWAR: Kan bakterien ha någonting med det att göra? Erling Petersen: Som kärlkirurg här i Umeå kommer jag dagligen i kontakt med patienter som söker hjälp för komplikationer till åderförkalkningssjukdomen. Det vanligaste är förträngning eller stopp i en pulsåder, något som i värsta fall kan leda till vävnadsdöd i form av sår eller kallbrand. Ibland försvagas pulsåderväggen så att den vidgar sig och ett pulsåderbråck bildas. Med kärlkirurgiska operationer kan man återställa blodflödet genom att t.ex. ersätta sjuka kärl med patientens egna eller med konstgjorda alternativ. Figur 8 visar insidan av en kroppspulsåder som är angripen av åderförkalkning. Här finns stor risk för bildning av blodproppar som sedan kan leda till 72

stopp i pulsådern. En annan följd av åderförkalkning är pulsåderbråck. Skadan i kärlväggen kan få kärlväggen att försvagas och vidga sig. Figur 9 visar ett pulsåderbråck på kroppspulsådern i buken. Det är farligt tillstånd eftersom bråcket kan brista: Ca 75% av dem som får en bristning i ett kroppspulsåderbråck överlever inte. Vid operation för dessa tillstånd har man möjlighet att ta prover från de sjuka blodkärlen. Med olika metoder kan vävnadsbitarna undersökas för att spåra TWAR-bakterier. En metod kallas immunhistokemi: Antikroppar mot TWAR tillsätts vävnad från ett kroppspulsåderbråck och när antikropparna fäster på TWAR-bakterier kan dessa fås att lysa grönt när de betraktas genom ett speciellt mikroskop. Vi vet idag att både åderförkalkning och kroppspulsåderbråck är inflammatoriska sjukdomar och att TWAR då finns i kärlväggen. Vi vet också att TWAR inte finns i friska kärl. Det är därför naturligt att fråga om TWAR- Figur 9. Ett pulsåderbråck på kroppspulsådern. Väggen är försvagad och hotar att brista. 73

bakterien kan ha betydelse för utvecklingen av dessa sjukdomar. Det är möjligt att den rent av är orsaken. Det är emellertid också möjligt att den bara råkar finnas i kärlväggen som en oskyldig åskådare utan att göra skada. Som Jens Boman berättade orsakar TWAR ofta en luftvägsinfektion. I luftvägarna fångas bakterien av celler, s.k. monocyter, som ingår i kroppens infektionsförsvar. Via blodet kan sedan TWAR-haltiga monocyter spridas till andra delar av kroppen. När monocyterna fastnar i vävnad kan de omvandlas till makrofager, de celler som Anders Waldenström nyss berättade om och som deltar i den tidiga utvecklingen av åderförkalkning. På det sättet kan TWAR transporteras från luftvägarna till blodkärlen, se fi gur 10. TWAR är en bakterie som enbart kan föröka sig när den vistas inuti en cell. Laboratorieförsök med TWAR-infekterade celler har avslöjat att bakterien kan påverka värdcellen till att bilda substanser av olika slag för att sätta igång en inflammatorisk process, vilket bl.a. är karakteristiskt för åderförkalkning och kroppspulsåderbråck. Figur 10. En modell för hur TWAR-bakterier kan transporteras från lungorna till blodkärlen. 74

En fettrik diet ger åderförkalkning hos försöksdjur. Om djuren även blir TWAR-infekterade utvecklas åderförkalkningen snabbare. Den snabba utvecklingen av åderförkalkning i dessa infekterade djur kan dock bromsas om djuren antibiotikabehandlas mot TWAR inom fyra dagar. Om man däremot sätter in antibiotikabehandlingen först efter 14 dagar kan den snabbt utvecklande åderförkalkningen inte bromsas. Dessa resultat kan tolkas så att TWAR spelar en roll för utvecklingen av åderförkalkning men att den rollen gäller i tidiga stadier av sjukdomen. TWAR kan alltså ha satt igång en process som därefter inte längre är beroende av bakteriens närvaro. Vi har i vår forskningsgrupp intresserat oss för den teorin och studerat en process som är kopplad till åderförkalkning, nämligen nedbrytning av elastin. Pulsådror, framför allt kroppspulsådern, innehåller elastisk vävnad som består av ämnet elastin. Det har egenskaper som kan liknas vid ett gummiband. Elastinet gör att pulsådern kan vidga sig när pulsvågen passerar och sedan återgå till sin vanliga form. I kroppspulsåderns vägg ligger flera lager av elastin utanpå varandra. Men om det bara fanns elastin i kärlväggen skulle kärlet vidga sig enormt. Ett annat ämne i kärlväggen, kollagen, fungerar därför som säkerhetsnät och förhindrar att kärlet vidgar sig för mycket och spricker. Karakteristiskt för åderförkalkning och kroppspulsåderbråck är en inflammation i den skadade kärlväggen. Både de inflammatoriska cellerna och kärlväggens egna celler utsöndrar enzymer, som bl.a. bryter sönder elastinet i kärlväggen. Nedbrytningsprodukterna av elastin, s.k. elastin-deriverade peptider, har flera skadliga egenskaper. De kan bl.a. själva skapa en kraftig inflammation med vävnadsskada, liknande den vid åderförkalkning och kroppspulsåderbråck. De elastin-deriverade peptider som då utsöndras kan orsaka ytligare elastinnedbrytning så att en självgående nedbrytning startas. Det behövs dock en utlösande faktor för denna process. Många bakterier har egenskapen att kunna bryta ned vävnad för att kunna föröka sig vid en infektion. Vi ville undersöka ifall TWAR kunde bryta ned kärlväggens elastin och därmed starta processen. Vi studerade frågan i det försök som illustreras av Figur 11. Vävnad från friska kroppspulsådror delades i två bitar. Den ena lades i en cellodling som var infekterad med TWAR-bakterier och den andra i en annan odling, som inte var TWAR-infekterad. Efter en vecka undersöktes mängden elastinned- 75

Figur 11. Studier kring sambandet mellan TWAR och hjärt-kärlsjukdom. brytningsprodukter från vävnadsbitarna. Vi fann då att det bröts ner mer elastin i vävnaden när TWAR var närvarande. Försöket kan därmed stödja teorin om att bakterien kan vara den faktor som startar nedbrytningen av elastin i kärlväggen och sätter igång en självgående nedbrytningsprocess. Det här kan vara den teoretiska förklaringen till det faktum att antibiotikabehandling sent efter en TWAR infektion inte har någon bromsande effekt på utvecklingen av åderförkalkningen. I fortsättningen ska vår forskargrupp studera hur TWAR bryter ned elastinet i kärlväggen. 76