9789144038681 by Smakprov Media AB

46 mm

BRAUNER ARVIDSON BLOMBERG CASTOR

Huvudredaktör: Annelie Brauner, professor i klinisk bakteriologi vid Karolinska Institutet och överläkare i klinisk mikrobiologi vid Karolinska Universitetssjukhuset.

FALK KÄRRE LINDE THELESTAM

Redaktörer: Staffan Arvidson vid Karolinska Institutet, Jonas Blomberg vid Uppsala universitet och Akademiska sjukhuset i Uppsala, Birgitta Castor vid Skånes universitetssjukhus i Malmö, Kerstin Falk vid Karolinska Institutet och Folkhälso myndigheten, Klas Kärre vid Karolinska Institutet, Annika Linde vid Folkhälso myndigheten och vid Karolinska Institutet. Alla redaktörerna har mycket stor erfarenhet av undervisning inom mikrobiologi och immunologi.

MEDICINSK MIKROBIOLOGI & IMMUNOLOGI

Bokens andra, kliniska del tar upp infektioner i ett eller flera specifika organ. Här introduceras olika sjukdomstillstånd samt patogenesen vid dessa, provtagning och särskilda observandum vid tolkning av provsvaren. Dessutom tar boken upp infektioner som drabbar grupper av patienter, till exempel infektioner under graviditet och förlossning, barnsjukdomar och infektioner hos immunsupprimerade patienter. Avslutningsvis behandlas profylaktiska möjligheter, såsom vårdhygien och vaccination. I första hand är boken avsedd som kurslitteratur för studenter inom läkar-, biomedicin- och biomedicinska analytikerprogrammen men även studenter på andra utbildningar inom biomedicin- och mikrobiologiområdet kan ha stor nytta av den. Boken kan även med fördel användas av yrkesverksamma läkare och andra yrkesgrupper verksamma inom mikrobiologi och immunologi. Med boken följer tillgång till bokens webbplats där bokens fullständiga text finns att tillgå, liksom sammanfattningar, ordförklaringar, fördjupningsmaterial samt fallbeskrivningar att öva sig på och befästa k unskapen med.

Art.nr 31941

978-91-44-03868-1_01_cover.indd 1

MEDICINSK MIKROBIOLOGI & IMMUNOLOGI

Infektionssjukdomar är det globalt största hälsoproblemet, och kunskap om mikrobiologi, immunologi och vårdhygien blir allt viktigare för att behandla patienterna optimalt. Denna läroboks första del beskriver mikroorganismernas struktur och de väsentliga virulensmekanismer som de använder för att orsaka infektion. De bakteriearter, virus, svampar och parasiter som är relevanta för svensk sjukvård skildras ingående, liksom de metoder som används på laboratoriet för att diagnostisera dem. Denna del ger även förståelse för hur kroppens immunförsvar arbetar för att motverka infektion.

MEDICINSK MIKROBIOLOGI & IMMUNOLOGI

Huvudredaktör ANNELIE BRAUNER Redaktörer STAFFAN ARVIDSON JONAS BLOMBERG BIRGITTA CASTOR KERSTIN FALK KLAS K ÄRRE ANNIK A LINDE MONICA THELESTAM

2014-12-30 10:45

omslagets bilder Bakgrundsbild: Salmonella enteritidis (Scientific Photo Library) Sidobilderna uppifrån: 1. Makrofag som attackerar en bakterie (Scientific Photo Library) 2. E. coli (Scientific Photo Library) 3. Giardia lambia (Scientific Photo Library) 4. Papillomavirus (Scientific Photo Library) 5. Bakteriekolonier på odlingsplatta (Shutterstock)

Kopieringsförbud Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares och studenters begränsade rätt att kopiera för undervisningsändamål enligt Bonus Copyright Access kopieringsavtal är förbjuden. För information om avtalet hänvisas till utbildningsanordnarens huvudman eller Bonus Copyright Access. Vid utgivning av detta verk som e-bok, är eboken kopieringsskyddad. Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter eller fängelse i upp till två år samt bli skyldig att erlägga ersättning till upphovsman eller rätts innehavare. Studentlitteratur har både digital och traditionell bokutgivning. Studentlitteraturs trycksaker är miljöanpassade, både när det gäller papper och tryckprocess. Art.nr 31941 ISBN 978-91-44-03868-1 Upplaga 1:1 © Författarna och Studentlitteratur 2015 www.studentlitteratur.se Studentlitteratur AB, Lund Omslagslayout: Werner Schmidt Omslagsbilder: Se ovan Illustrationer: Lena Lyons Printed by Dimograf, Poland 2015

978-91-44-03868-1_01_book.indd 4

2014-12-19 15:06

Innehåll

Förord 13 Författarpresentation 15

1 Introduktion Några milstolpar i den medicinska mikrobiologins historia 19 Klassificering av mikroorganismer 21 Kort översikt av de olika grupperna av mikroorganismer 23 Sammanfattning 26

2 Infektionsimmunologi

Det konstitutiva försvarets receptorer för immunförsvarets och kroppens egna molekyler 48 Fagocytos 49 Utsöndring av mediatorer, cytokiner och kemokiner 50 Lokala cytokineffekter – inflammation 51 Komplementsystemet 52 Systemeffekter av proinflammatoriska cytokiner 54 Induktion av det adaptiva försvaret genom dendritiska celler 58 Sammanfattning 58

2.1 Introduktion till immunförsvaret 27

2.3 B-celler och immunglobuliner 61

Historik 27 Infektionsförsvarets första nivå – barriärskydd 28 Immunförsvarets specialiserade celler – leukocyterna 29 Benmärgen 32 Myelopoes 32 Lymfopoes 35 Immunsystemets organ 38 Cellmembranbundna molekyler i immunsystemet 41 Immunsystemets budbärarmolekyler: cytokiner och kemokiner 42 Övriga grupper av extracellulära och intracellulära molekyler med viktiga funktioner i immunsystemet 44 Sammanfattning 44

Klonalt uttryck och selektion av antikroppar 61 Immunglobulinernas grundstruktur 61 Interaktion mellan antikropp och antigen 64 Antikroppars effektormekanismer 65 Isotyper av immunglobuliner 67 Isotypmönstret efter aktivering av en B-cellsklon och under utveckling till immunologiskt minne 68 Gåtan om immunglobulinernas mångfald 69 Rearrangering av DNA som kodar för immunglobulin under B-cellens mognad 70 Mekanismer för att generera ytterligare isotyper och mångfald i mogna B-celler 71 B-cellens immunglobulingener under dess utmognad och livscykel – en översikt 72 Sammanfattning 75 2.4 T-celler och antigenpresentation 77

2.2 Det konstitutiva försvaret 46

Antigenpresentation 77 T-cellernas antigenspecifika receptor 77 Två typer av MHC-molekyler, två klasser av T-celler 78 Aktivering av naiva T-celler kräver professionella antigenpresenterande celler med kostimulerande molekyler 83

Det konstitutiva försvaret 46 Det konstitutiva försvarets receptorer för att känna igen mikroorganismer och deras beståndsdelar 46

978-91-44-03868-1_01_book.indd 5

2014-12-19 15:06

6 Antigenpresentationens anatomi – en central roll för lymfknutorna 84 Igenkänning av MHC-peptidkomplex utan kostimulation – olika konsekvenser för naiva och redan aktiverade T-celler 85 T-celler mognar och genomgår positiv och negativ selektion i tymus 86 MHC – genkomplexet bakom HLA-molekylerna i ett infektionsbiologiskt, evolutionärt och kliniskt perspektiv 88 Sammanfattning 89 2.5 Det integrerade infektionsförsvaret 91

Från aktivering till effektorfunktioner i det adaptiva försvaret – anatomiska aspekter 91 CD8-positiva T-cellers utveckling till cytotoxiska T-celler 91 CD4-positiva T-cellers utveckling till olika typer av cytokinutsöndrande celler 94 Samverkan mellan T-celler och B-celler vid initial aktivering och affinitetsmognad av antikroppsvar 97 T-cellsoberoende antikroppssvar 98 Undergrupper av T-celler med särskilda funktioner 100 NK-celler i samverkan med andra celler 100 Immunologiska reaktioner i olika anatomiska lokalisationer – slemhinnornas immunologi 101 Det integrerade infektionsförsvaret 103 Immunologisk reglering och homeostas 104 Yttre faktorer som påverkar immunologiska reaktioner 105 Immunpatologi 106 Sammanfattning 108 2.6 Primära immundefekter 110

Primära immunbristsjukdomar 110 Defekter i tidig B-cellsutveckling 111 Variabel hypogammaglobulinemi 113 IgA-brist 113 IgG-subklassbrist 113 T-cellsdefekter 114 Kombinerade immundefekter 115 Granulocytdefekter 117 Komplementdefekter 117 Sammanfattning 119

3 Basal bakteriologi 3.1 Introduktion till bakteriologi 123

Bakteriers komponenter och strukturer 123 Bakteriers tillväxt och näringsbehov 136 Bakteriegenetik 138 Klassificering av bakterier 145 Sammanfattning 147 3.2 Bakteriell patogenitet och virulens 148

Smittspridning 148 Bakterier inducerar inflammation 148 Adhesion 149 Strategier att motstå det konstitutiva försvaret 151 Invasion av icke-fagocyterande celler 152 Strategier att motstå det adaptiva försvaret 156 Sammanfattning 157 3.3 Den normala floran 159

Det tredje genomet 159 Lokalisation 159 Sammansättning 160 Utveckling av normalfloran 163 Funktioner 164 Sammanfattning 164 3.4 Antibiotika 165

Historik 165 Antibakteriellt spektrum 165 Antibiotika och deras verkningsmekanismer 166 Farmakokinetik 172 Bakteriers resistensmekanismer 173 Sammanfattning 177 3.5 Stafylokocker 179

Staphylococcus aureus 180 Koagulasnegativa stafylokocker 185 Sammanfattning 186 3.6 Streptokocker 187

Indelning av streptokocker 187 Sammanfattning 194 3.7 Pneumokocker 196

Genom 196 Serotyper 197 Sammanfattning 200

978-91-44-03868-1_01_book.indd 6

2014-12-19 15:06

3.8 Enterokocker och andra katalasnegativa grampositiva kocker 202

3.17 Helicobacter 259

Enterokocker 202 Andra grampositiva katalasnegativa kocker 204 Sammanfattning 205 3.9 Bacillus 206

Ytstrukturer 206 Sporbildning 206 Viktiga humanpatogener 207 Sammanfattning 209 3.10 Listeria och Erysipelothrix 210

Listeria monocytogenes 210 Erysipelothrix 213 Sammanfattning 213 3.11 Korynebakterier och andra grampositiva stavar 215

Korynebakterier 215 Corynebacterium diphtheriae och difteri 215 Andra grampositiva stavar 219 Sammanfattning 220 3.12 Neisseria 221

Neisseria gonorrhoeae 221 Neisseria meningitidis 223 Sammanfattning 226 3.13 Pasteurellaceae 227

Släktet Haemophilus 227 Släktet Pasteurella 232 Släktet Actinobacillus 232 Sammanfattning 232 3.14 Enterobacteriaceae 234

E. coli 236 Andra kliniskt relevanta bakterier tillhörande Enterobacteriaceae 240 Sammanfattning 241 Yersinia, Salmonella och Shigella 241 Sammanfattning 248 3.15 Vibrio, Aeromonas och Plesiomonas 250

Vibrio 250 Aeromonas 254 Plesiomonas 254 Sammanfattning 255 3.16 Campylobacter 256

Sammanfattning 258

Helicobacter pylori 259 Andra kliniskt relevanta Helicobacter-arter 260 Sammanfattning 260 3.18 Pseudomonas och andra icke-fermenterande gramnegativa bakterier 262

Andra icke-fermenterande bakterier 265 Sammanfattning 265 3.19 Moraxella 266 3.20 Bordetella, Brucella och Francisella 267

Bordetella 267 Brucella 270 Francisella 271 Sammanfattning 272 3.21 Legionella och ovanliga men kliniskt signifikanta gramnegativa bakterier 273

Legionella 273 Ovanliga gramnegativa bakterier som orsak till infektion 276 Sammanfattning 277 3.22 Anaeroba grampositiva kocker och grampositiva icke-sporbildande stavar 278

Grampositiva kocker 278 Grampositiva icke-sporbildande stavar 278 Sammanfattning 280 3.23 Klostridier 281

Clostridium difficile 281 Clostridium tetani 282 Clostridium botulinum 284 Clostridium perfringens och andra liknande Clostridium-arter 286 Sammanfattning 287 3.24 Anaeroba gramnegativa stavar 288

Sammanfattning 291 3.25 Aktinomyceter och besläktade bakterier 292

Actinomyces 292 Actinobaculum, Arcanobacterium och Propionibacterium 293 Aeroba Actinomycetales 293 Andra aeroba aktinomyceter 294 Sammanfattning 294

978-91-44-03868-1_01_book.indd 7

2014-12-19 15:06

3.26 Mycobacterium 296

4.2 Antivirala läkemedel 363

Smittspridningen av tuberkulos 296 Mycobacterium tuberculosis-komplexet 297 Icke-tuberkulösa mykobakterier 299 Mycobacterium leprae 301 Sammanfattning 301

Historik 363 Målsättning för antiviral behandling 363 Verkningsmekanismer 366 Läkemedelsklasser 367 Resistensutveckling 371 Kliniska användningsområden 373 Framtidsperspektiv 375 Sammanfattning 376

3.27 Spiroketer – Borrelia, Treponema och Leptospira 302

Borrelia 302 Treponema pallidum 307 Övriga treponematoser 308 Orala Treponema-arter 309 Leptospira 309 Sammanfattning 310 3.28 Mykoplasma och ureaplasma 311

Taxonomi och klassificering 311 Sammanfattning 314 3.29 Rickettsier och Coxiella 315

Rickettsiaceae 315 Orientia 317 Anaplasmataceae 318 Coxiella 319 Sammanfattning 319 3.30 Bartonella 321

Sammanfattning 322 3.31 Chlamydiaceae 323

Ögoninfektioner 323 Genitala infektioner 323 Lymphogranuloma venereum (LGV) 324 Luftvägsinfektioner 324 Sammanfattning 326

4 Basal virologi 4.1 Introduktion till virologi 327

Historik 327 Virus struktur och klassifikation 329 Allmänt om virusgenom 334 Klassifikation enligt hierarkiskt system 334 Virusreplikation 336 Viral patogenes: den virusinfekterade cellen 347 Viral patogenes: den virusinfekterade organismen 349 Virus samspel med immunförsvaret 357 Sammanfattning 361

4.3 Togavirus 377

Allmän bakgrund 377 Struktur 377 Replikation 377 Immunitet 379 Epidemiologi 379 Sammanfattning 380 4.4 Arenavirus 381

Allmän bakgrund 381 Struktur 382 Replikation 382 Immunförsvar 383 Epidemiologi 383 Sammanfattning 383 4.5 Bunyavirus 384

Allmän bakgrund 384 Struktur 384 Replikation 384 Immunitet 385 Epidemiologi 385 Puumalavirus 386 Sammanfattning 386 4.6 Calicivirus 387

Allmän bakgrund 387 Struktur 388 Replikation 390 Immunitet 390 Epidemiologi 391 Sammanfattning 393 4.7 Coronavirus 394

Allmän bakgrund 394 Struktur 395 Replikation 396 Epidemiologi 396 Sammanfattning 396

978-91-44-03868-1_01_book.indd 8

2014-12-19 15:06

4.8 Flavivirus 398

Immunitet 428 Epidemiologi 428 Parainfluensavirus 428 Påssjukevirus (parotitvirus) 429 Mässlingsvirus 430 Respiratoriskt syncytievirus, RSV 431 Humant metapneumovirus 434 Zoonoser orsakade av paramyxovirus 434 Sammanfattning 435

Allmän bakgrund 398 Struktur 398 Replikation 399 Epidemiologi 400 Fästingburet encefalitvirus (TBEV) 401 Sammanfattning 402 4.9 Filovirus 403

Allmän bakgrund 403 Struktur 403 Replikation 404 Epidemiologi 405 Sammanfattning 405 4.10 Hepatit C-virus 407

Allmän bakgrund 407 Struktur 408 Replikation 409 Epidemiologi 411 Profylax och terapi 411 Sammanfattning 412 4.11 Hepatit D-virus 413

Allmän bakgrund 413 Genom och replikation 413 HDV-replikation 413 Epidemiologi 414 Sammanfattning 414 4.12 Hepatit E-virus 415

Allmän bakgrund 415 Struktur och replikation 416 Epidemiologi 416 Profylax 417 Sammanfattning 417 4.13 Ortomyxovirus 418

Allmän bakgrund 418 Klinisk bild vid influensa 418 Struktur 419 Replikation 419 Patogenens 421 Immunitet mot influensa 422 Epidemiologi 423 Sammanfattning 424 4.14 Paramyxovirus 425

Allmän bakgrund 425 Struktur 426 Replikation 426

4.15 Picornavirus 436

Allmän bakgrund 436 Struktur 436 Replikation 437 RNA-transkription och replikation 437 Enterovirus 438 Enterovirus A (EV-A) 440 Humant enterovirus C (EV-C) 441 Enterovirus D (EV-D) 442 Kobuvirus 443 Aftovirus 443 Hepatit A-virus 444 Sammanfattning 445 4.16 Reovirus 447

Allmän bakgrund 447 Struktur 449 Replikation 449 Sammanfattning 450 4.17 Retrovirus 451

Allmän bakgrund 451 Humant immunbristvirus (HIV) 451 Deltaretrovirus 460 Endogena retrovirus 464 Sammanfattning 467 4.18 Rhabdovirus 469

Allmän bakgrund 469 Struktur 470 Replikation 470 Immunsvar 471 Epidemiologi 472 Sammanfattning 472 4.19 Rubivirus 474

Allmän bakgrund 474 Struktur 475 Replikation 475 Epidemiologi 476

978-91-44-03868-1_01_book.indd 9

2014-12-19 15:06

10 Vaccination 476 Sammanfattning 476 4.20 Adenovirus 478

Allmän bakgrund 478 Struktur 479 Genomet 479 Replikation 480 Replikation av genomet, transkription och translation 480 Sammanfogning av viruskomponenter 480 Immunförsvar 481 Epidemiologi 481 Sammanfattning 481

Struktur 511 Replikation 512 Patogenens 512 Immunitet 512 Epidemiologi 513 Sammanfattning 514 4.25 Polyomavirus 515

Allmän bakgrund 515 Struktur 516 Replikation 517 Immunitet 517 Epidemiologi 518 Sammanfattning 518

4.21 Hepatit B-virus 482

4.26 Poxvirus 519

Allmän bakgrund 482 Struktur 483 Replikation 484 Immunitet 485 Epidemiologi 485 Profylax och terapi 486 Sammanfattning 486

Allmän bakgrund 519 Variola och andra ortopoxvirus 520 Sammanfattning 522

4.22 Humana herpesvirus 487

Allmän bakgrund 487 Struktur 490 Replikation 490 Immunitet 492 Epidemiologi 493 Herpes simplex-virus typ 1 och 2 494 Varicella-zoster-virus 497 Cytomegalovirus 498 Epstein–Barr-virus 500 Humant herpesvirus 6 och 7 (HHV6 och HHV7) 503 Humant herpesvirus 8, HHV8 505 Sammanfattning 506 4.23 Parvovirus 507

Allmän bakgrund 507 Struktur 508 Replikation 508 Immunitet 508 Epidemiologi 509 Sammanfattning 509 4.24 Papillomvirus 510

Allmän bakgrund 510 Klinisk blid 510

4.27 Prioner 524

Prionproteinet 529 Sammanfattning 532

5 Svampar Svamparnas indelning 535 Allmänna egenskaper 536 Viktiga kännetecken och artbestämning 536 Mögelsvampar 537 Hudsvampar, dermatofyter 538 Jästsvampar 539 Jästliknande svamp 541 Primärpatogen svamp 542 Pneumocystis 544 Resistens mot antimykotika 545 Sammanfattning 546

6 Parasiter 6.1 Introduktion till parasitologi 549

Livscykel, värdar, vektorer 549 Sammanfattning 550 6.2 Protozoer 552

Sammanfattning 554 Sarcomastigophora 554 Patogen amöba 554 Sammanfattning 555 Apatogena tarmamöbor 557 Sammanfattning 558 © FÖRFAT TARNA OCH STUDENTLIT TERATUR

978-91-44-03868-1_01_book.indd 10

2014-12-19 15:06

Frilevande amöbor 558 Sammanfattning 559 Flagellater 559 Sammanfattning 560 Apatogena tarmflagellater 561 Sammanfattning 561 Övriga flagellater 561 Trypanosoma brucei gambiense och rhodesiense 561 Sammanfattning 564 Trypanosoma cruzii 565 Sammanfattning 567 Leishmania-arter 567 Sammanfattning 570 Ciliphora & Microspora 570 Ciliater 570 Mikrosporidier 570 Sporozoea 570 Eimerina 570 Sammanfattning 572 Sammanfattning 572 Cyclospora cayetanensis 573 Hemosporina 574 Sammanfattning 577 Piroplasma 577 Sammanfattning 577

Sensitivitet och specificitet 639 Patientnära tester 639 Kvalitetssäkring och ackreditering 639 Molekylärepidemiologi – ett redskap för forskning och smittspårning 641 Sammanfattning 643

6.3 Maskar (Helminthes) 578

8.4 Ögoninfektioner 670

Masksjukdomar 578 Plattmaskar 578 Flundror, trematoder 583 Övriga trematoder 587 Rundmaskar, nematoder 588 Trikiner 594 Rundmaskar i andra organ än tarmen 597 Apatogena filariaarter 599 Sammanfattning 605 6.4 Sjukdomsorsakande insekter och kvalster 606

Insekter 606 Kvalster 614 Sammanfattning 617

7 Provtagning och laboratoriemetoder Provtagning och provhantering 619 Remissen 619 Laboratoriemetoder 619

8 Klinisk mikrobiologi 8.1 Introduktion till klinisk mikrobiologi 645 8.2 Infektioner med allvarlig system påverkan 645

Sepsis 645 Svampinfektioner 647 Sammanfattning 651 Parasitorsakade infektioner 651 Sammanfattning 655 8.3 Infektioner i CNS 656

Bakteriella infektioner 656 Sammanfattning 660 Virusinfektioner 661 Sammanfattning 665 Parasitorsakade infektioner 666 Sammanfattning 667 Sammanfattning 669 Bakteriella ögoninflammationer och virusinfektioner 670 Sammanfattning 674 Parasitorsakade ögoninfektioner 675 Sammanfattning 677 8.5 Luftvägsinfektioner 678

Bakteriella infektioner 678 Sammanfattning 684 Virusinfektioner 684 Sammanfattning 687 Parasitorsakade infektioner 688 Sammanfattning 689 8.6 Infektioner i hjärta och kärl 690

Bakteriella infektioner 690 Sammanfattning 692 Virusinfektioner 693 Sammanfattning 694 Parasitorsakade infektioner 694 Sammanfattning 694

978-91-44-03868-1_01_book.indd 11

2014-12-19 15:06

12 8.7 Mag- och tarminfektioner 695

Bakteriella infektioner 695 Sammanfattning 702 Virusinfektioner 703 Sammanfattning 705 Parasitorsakade infektioner 706 Sammanfattning 711

8.14 Infektioner under graviditet och förlossning 761

Bakteriella infektioner 761 Sammanfattning 763 Virus- och parasitorsakade infektioner 763 Sammanfattning 768 8.15 Infektioner hos immunsupprimerade 769

Virusinfektioner 712 Sammanfattning 719 Parasitorsakade leversjukdomar 720 Sammanfattning 721

Bakteriella infektioner 772 Virusinfektioner 772 Svampinfektioner 772 Parasitorsakade infektioner 773 Sammanfattning 773

8.9 Urinvägsinfektioner 723

8.16 Infektioner efter utlandsvistelse 774

Bakteriella infektioner 723 Sammanfattning 727 Parasitorsakade infektioner 727 Sammanfattning 728

Infektioner utan symtom, bärarskap 774 Infektioner med symtom 775 Hepatit och HIV 775 Sammanfattning 778

8.10 Sexuellt överförda infektioner 729

8.17 Vaccinationer 779

Klamydia 729 Sammanfattning 735 HIV 736 Sammanfattning 739

Sammanfattning 787

8.8 Leverinfektioner 712

8.11 Hud- och mjukdelsinfektioner 740

Bakteriella infektioner 740 Sammanfattning 744 Svampinfektioner 744 Virusinfektioner 744 Parasitorsakade infektioner 746 Sammanfattning 748 8.12 Infektioner i skelett och leder 749

Bakteriella infektioner 749 Sammanfattning 753 8.13 Barnsjukdomar 755

Virusinfektioner 755 Sammanfattning 759

8.18 Vårdhygien 789

Vad är vårdhygien? 789 Infektionsregistrering 789 Det vårdhygieniska teamet 789 De vanligaste vårdrelaterade infektionerna 789 Smittvägar inom vården 791 Vilken smittspridning kan vi mäta? 792 Biofilm ur vårdhygienisk synpunkt 793 Rengöring, desinfektion och sterilisering 793 Basala hygienrutiner 796 Vårdrum 796 Laboratoriearbete 797 Sammanfattning 797 Ordförklaringar 799 Sakregister 807

978-91-44-03868-1_01_book.indd 12

2014-12-19 15:06

Förord

Den ständigt ökande antibiotikaresistensen är ett stort problem som medför svåra konsekvenser för sjukvården. Särskilt allvarlig är resistensutvecklingen eftersom den omfattar de vanligen använda och moderna preparaten. Att snabbt sätta in adekvat behandling, där så behövs, är ofta avgörande för att förhindra komplikationer. Kunskap om mikrobiologi, immunologi och vårdhygien har därför blivit allt viktigare för att optimalt kunna behandla patienterna. Samtidigt har WHO klassificerat infektionssjukdomar som det globalt största hälsoproblemet, vilket ytterligare förstärker behovet av gedigna kunskaper om mikroorganismer och interaktionen mellan mikroorganismen och värden, det vill säga patienten. Denna lärobok omfattar en teoretisk och en klinisk del, där den teoretiska delen omfattar immunologi, bakteriologi, virologi, mykologi och parasitologi. Den utgår från de olika mikroorganismerna av betydelse för infektioner hos människan. Här förklarar författarna deras struktur samt de väsentliga virulensmekanismerna som mikroorganismerna använder sig av för att orsaka infektion. Den immunologiska delen beskriver det medfödda och det adaptiva immunsystemets olika komponenter. Framställningen förklarar sedan hur dessa samverkar i det integrerade infektionsförsvaret, och hur olika immundefekter ger ökad känslighet för infektioner. Den kliniska delen har istället en organrelaterad utgångspunkt. Samtliga kliniskt relevanta mikroorganismer behandlas. Här ges en kort introduktion till olika sjukdomstillstånd samt patogenesen vid dessa, provtagning och beskrivning av vad man

särskilt ska tänka på i samband med tolkning av provsvaren. Dessutom tar boken upp sjukdomar som drabbar grupper av patienter som infektioner under graviditet och förlossning; barnsjukdomar och infektioner hos den immunsupprimerade patienten. Avslutningsvis tas preventiva aspekter upp i kapitlen om vårdhygien och vaccinationer. I anslutning till läroboken finns också webbbaserade sammanfattningar, ordförklaringar, en stor portion fördjupningsinformation samt typfall med övningar. Avsikten med dessa är att studenten ska kunna testa både sina teoretiska och kliniska kunskaper. Frågorna täcker de väsentliga delarna av vad en kliniskt verksam läkare behöver kunna. Läroboken i mikrobiologi och immunologi är resultatet av ett unikt samarbete mellan ett mycket stort antal svenska specialister inom dessa ämnesområden. De allra flesta med mångårig erfarenhet av att undervisa studenter. Denna lärobok vänder sig i första hand till studenter under utbildning till läkare, biomedicinare och biomedicinska analytiker. Dessutom är boken avsedd att vara till hjälp för yrkesverksamma läkare och andra yrkesgrupper inom specialiteten. Vi vill också tacka Studentlitteratur och deras medarbetare som lyhört och vänligt hjälpt oss med detta projekt. Alldeles särskilt vill vi framföra vårt tack till förläggare Annette Säfholm, vår tekniska redaktör Inger Jänchen samt vår illustratör Lena Lyons som bidragit på konstruktiva sätt för att föra projektet i hamn. December 2014 Annelie Brauner

978-91-44-03868-1_01_book.indd 13

2014-12-19 15:06

978-91-44-03868-1_01_book.indd 14

2014-12-19 15:06

Författarpresentation

Redaktionskommitté

Medverkande författare

Annelie Brauner, professor, överläkare Institutionen för mikrobiologi, tumöroch cellbiologi Karolinska Institutet och Klinisk mikrobiologi Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm

Jan Albert, professor, överläkare Institutionen för mikrobiologi, tumöroch cellbiologi, Karolinska Institutet och Klinisk mikrobiologi Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm

Staffan Arvidson, professor emeritus Karolinska Institutet, Stockholm

Tobias Allander, docent, verksamhetschef Klinisk mikrobiologi Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm

Jonas Blomberg, professor emeritus Institutionen för medicinska vetenskaper, Klinisk mikrobiologi Uppsala universitet och Vårdhygien, Virologi Akademiska sjukhuset, Uppsala Birgitta Castor, tidigare överläkare Infektionskliniken Skånes universitetssjukhus, Malmö Kerstin Falk, docent Institutionen för mikrobiologi, tumöroch cellbiologi Karolinska Institutet och Folkhälsomyndigheten, Stockholm Klas Kärre, professor Institutionen för mikrobiologi, tumöroch cellbiologi Karolinska Institutet, Stockholm Annika Linde, professor emerita, tidigare statsepidemiolog och sakkunnig vid Folkhälsomyndigheten, Stockholm. Monica Thelestam, professor emerita Institutionen för mikrobiologi, tumöroch cellbiologi Karolinska Institutet, Stockholm

Annika Allard, docent Klinisk mikrobiologi Norrlands universitetssjukhus, Umeå Sverker Bernander, tidigare överläkare Institutionen för klinisk mikrobiologi Karolinska Institutet, Stockholm Sven Bergström, professor Institutionen för molekylärbiologi Umeå universitet, Umeå Tomas Bergström, professor, överläkare Virologiska laboratoriet Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborg Ola Blennow, med.dr, biträdande överläkare Infektionskliniken Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm Gordana Bogdanovic, med.dr, överläkare Klinisk mikrobiologi Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm Kristina Broliden, professor, överläkare Infektionskliniken Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm

978-91-44-03868-1_01_book.indd 15

2014-12-19 15:06

Förfat tarpresentation

Maria Brytting, docent, enhetschef för Mikrobiell typning Folkhälsomyndigheten, Stockholm Tina Dalianis, professor Institutionen för onkologi-patologi Karolinska Institutet, Stockholm Marie-Louise Danielsson-Tham, professor Livsmedelshygien Restaurang- och hotellhögskolan Örebro Universitet, Grythyttan Joakim Dillner, professor Institutionen för laboratoriemedicin Karolinska Institutet, Stockholm

Anna-Lena Hammarin, medicinsk biolog Folkhälsomyndigheten, Stockholm Lennart Hammarström, professor, överläkare Klinisk immunologi och transfusionsmedicin Karolinska Institutet och Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm Andreas Heddini, med.dr, leg. läkare GlaxoSmithKline AB, Stockholm Kjell-Olof Hedlund, fil.dr, tidigare chefs mikrobiolog vid Folkhälsomyndigheten, Stockholm

Lena Dillner, med.dr, överläkare Klinisk mikrobiologi Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm

Birgitta Henriques Normark, professor, överläkare Institutionen för mikrobiologi, tumör- och cellbiologi Karolinska Institutet, Stockholm

Kathrine Dornbusch, laboratoriechef, Avdelningen för klinisk bakteriologi Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm

Peter Horal, docent, överläkare Klinisk mikrobiologi Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborg

Fredrik Elgh, professor, överläkare Institutionen för klinisk mikrobiologi Umeå universitet och Klinisk mikrobiologi Norrlands universitetssjukhus, Umeå

Thomas G.T. Jaenson, professor Institutionen för organismbiologi Uppsala universitet, Uppsala

Lars Engstrand, professor, överläkare Karolinska Institutet, Stockholm

Kari Johansen, med.dr, expert på influensa och andra vaccinpreventerbara sjukdomar European Centre for Disease Prevention and Control, Stockholm

Ingemar Ernberg, med.dr, professor Institutionen för mikrobiologi, tumöroch cellbiologi Karolinska Institutet, Stockholm

Karl-Erik Johansson, professor emeritus Institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskap Sveriges lantbruksuniversitet, Uppsala

Hans Fredlund, docent, smittskyddsläkare Laboratoriemedicinska länskliniken, Mikrobiologi Universitetssjukhuset, Örebro

Karin Jung, överläkare Klinisk mikrobiologi Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm

Marta Granström, professor, överläkare Klinisk mikrobiologi Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm Lena Grillner, docent, överläkare Klinisk mikrobiologi Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm

Bertil Kaijser, professor emeritus, överläkare Klinisk mikrobiologi Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborg Erik Kihlström, professor Klinisk mikrobiologi Linköpings universitet, Linköping

978-91-44-03868-1_01_book.indd 16

2014-12-19 15:06

Förfat tarpresentation

Lena Klingspor, docent, överläkare Klinisk mikrobiologi Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm Gunilla Källenius, professor Institutionen för klinisk forskning och utbildning Karolinska Institutet, Stockholm Teresa Lagergård, professor Avdelningen för mikrobiologi och immunologi Göteborgs universitet, Göteborg Ilona Lewensohn-Fuchs, docent, överläkare, områdeschef Klinisk mikrobiologi, Viruslaboratoriet Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm Magnus Lindh, professor Avdelningen för infektionssjukdomar Göteborgs universitet, Göteborg Åsa Ljungh, docent, överläkare Klinisk mikrobiologi Skånes universitetssjukhus, Lund Inger Ljungström, docent Karolinska Institutet och tidigare chefsmikro biolog vid Folkhälsomyndigheten, Stockholm Åke Lundkvist, PhD, professor Institutionen för medicinsk biokemi och mikrobiologi Uppsala universitet, Uppsala Lars Magnius, professor Institutionen för mikrobiologi, tumöroch cellbiologi Karolinska Institutet, Stockholm Maria Masucci, professor Institutionen för cell- och molekylärbiologi Karolinska Institutet, Stockholm Per Montan, docent, överläkare S:t Eriks ögonsjukhus, Stockholm

Roland Möllby, senior professor Institutionen för mikrobiologi, tumöroch cellbiologi Karolinska Institutet, Stockholm Carl Erik Nord, senior professor Klinisk mikrobiologi Karolinska Institutet och Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm Heléne Norder, docent, chefsmikrobiolog Klinisk mikrobiologi, Virologi Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborg Per Olcén, professor emeritus, överläkare Laboratoriemedicinska länskliniken, Mikrobiologi Universitetssjukhuset, Örebro Björn Olsen, professor, överläkare Institutionen för medicinska vetenskaper Klinisk mikrobiologi och infektionsmedicin Uppsala universitet och Akademiska sjukhuset, Uppsala Björn Petrini, professor emeritus, tidigare överläkare Laboratoriemedicinska länskliniken, Nationella referenslaboratoriet för patogena Neisseria, Universitetssjukhuset i Örebro och Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm Karin Pettersson, docent, överläkare Kvinnokliniken, Obstetriksektionen Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm Ulrika Ransjö, docent, överläkare Institutionen för medicinska vetenskaper, klinisk bakteriologi Akademiska sjukhuset, Uppsala Maria Rotzén Östlund, med.dr, överläkare Klinisk mikrobiologi Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm Agneta Samuelson, med.dr, överläkare Klinisk mikrobiologi Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm

978-91-44-03868-1_01_book.indd 17

2014-12-19 15:06

Förfat tarpresentation

Claës Schalén, docent, överläkare Klinisk mikrobiologi Skånes universitetssjukhus, Lund Elda Sparrelid, med.dr, överläkare Infektionskliniken Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm Lennart Svensson, professor Avdelningen för molekylär virologi Linköpings universitet, Linköping

Mats Wahlgren, professor Institutionen för mikrobiologi, tumöroch cellbiologi Karolinska Institutet, Stockholm Britta Wahren, professor Institutionen för mikrobiologi, tumöroch cellbiologi Karolinska Institutet, Stockholm

Bo Svenungsson, docent, infektionsläkare Smittskydd Stockholm

Andrej Weintraub, professor, förste sjukhuskemist Institutionen för laboratoriemedicin Karolinska Institutet, Stockholm

Lars Sörén, docent, tidigare överläkare Mikrobiologiska laboratoriet Universitetssjukhuset, Linköping

Anders Widell, docent, överläkare Klinisk mikrobiologi Skånes universitetssjukhus, Malmö

Wilhelm Tham, professor Livsmedelshygien, speciellt livsmedelsmikrobiologi Restaurang- och hotellhögskolan Örebro Universitet, Grythyttan

Hans Wolf-Watz, professor Institutionen för molekylärbiologi Umeå universitet, Umeå

Erik Torell, med.dr, överläkare Infektionskliniken Gävle sjukhus, Gävle Ulf Törnebladh, med.dr, specialist i infektionssjukdomar Institutionen för medicin Karolinska Institutet, Stockholm Ingrid Uhnoo, överläkare, programchef Avdelningen för epidemiologi och utvärdering Folkhälsomyndigheten, Stockholm Göran Wadell, professor emeritus Klinisk mikrobiologi, Virologi Umeå universitet, Umeå

Bengt Wretlind, professor emeritus, överläkare Klinisk mikrobiologi Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm Benita Zweygberg Wirgart, med.dr, områdeschef Klinisk mikrobiologi Karolinska Universitetssjukhuset, Stockholm Lars Öhrmalm, med.dr, leg. läkare Institutionen för medicin Karolinska institutet, Stockholm Claes Örvell, docent Institutionen för laboratoriemedicin Karolinska Institutet, Stockholm

Torkel Wadström, professor emeritus, överläkare Klinisk mikrobiologi Skånes universitetssjukhus, Lund

978-91-44-03868-1_01_book.indd 18

2014-12-19 15:06

232

Teresa Lagergård

parat, men är känslig för azitromycin, ciprofloxacin och erytromycin.

Haemophilus parainfluenzae Bakterien förekommer normalt i människans luftvägar och kan orsaka opportunistiska infektioner, i sällsynta fall som blodförgiftning och inflammation i hjärtklaffarna.

Släktet Pasteurella Pasteurella, små fakultativ anaeroba, kockobaciller, omfattar några arter som ingår i normalfloran i munhåla och svalg hos många djur. P. multocida och mindre vanligt förekommande P. canis är förknippade med infektioner av zoonotisk karaktär, det vill säga smitta överförd från infekterade djur till människan. P. multocida är den humanmedicinskt viktigaste arten och förekommer i munhåla och luftvägar hos djur, främst hund och katt, men också hos nötkreatur, svin, kaniner och fjäderfä. Hos många av dessa djur kan bakterien orsaka sjukdomar som hemorragisk sepsis hos kor, pneumoni hos svin och diarré hos fåglar. Hos människa kan den om man blir biten av ett infekterat djur ge upphov till sårinfektioner, som uppstår en eller ett par dagar efter bettet. Dessa infektioner kan ibland utvecklas till pneumoni eller sepsis hos personer med sänkt lungfunktion eller nedsatt immunitet. P. multocida är känslig för olika antibiotika, men penicillin är förstahandsval vid infektioner.

Släktet Actinobacillus Actinobacillus omfattar fakultativt anaeroba, långsamt växande gramnegativa stavar, som koloniserar munhåla hos människor och djur och i sällsynta fall kan ge upphov till opportunistiska infektioner. Actinobacillus actinmycetemcomitans representerade tidigare den viktigaste humanpatogenen, men 2006 blev denna art och Haemophilus aphrophilus ett nytt släkte, klassificerade till släktet Aggregatibacter (se nedan).

rophilus. Båda arterna koloniserar munhålan, men kan sprida sig till blod och i vissa fall orsaka till exempel endokarid. A. actinomycetemcomitans är en vanlig bakterie som koloniserar munhåla och nasofarynx och orsakar tandlossningssjukdomar som periodontit och parodontit, liksom endokardit, sårinfektioner och opportunistiska infektioner. Bakteriens uttalade förmåga att fästa på tänder, blodkroppar och andra ytor har betydelse för patogenesen av olika infektioner. Bakterien producerar lösliga proteiner, till exempel ett leukotoxin med förmåga att döda granulocyter och makrofager, och ett cytoletalt distenderande toxin (CDT), vilket hämmar celldelningen. Detta toxin är nära besläktat med det som produceras av H. ducreyi. Vilken exakt roll dessa toxiner spelar i patogenesen är oklar.

Sammanfattning • Familjen Pasteurellaceae omfattar släktena Haemophilus, Pasteurella, Actinobacillus och Aggregatibacter. De är alla små, gramnegativa, krävande stavar. • Haemophilus omfattar två medicinskt viktiga humanpatogener: H. influenzae och H. ducreyi. H. influenzae förekommer i både kapslade och okapslade varianter. • Kapselpolysackarid och adhesiner är de viktigaste virulensfaktorerna. Kapsel typ b (Hib) orsakar de flesta allvarliga invasiva infektionerna. • Genomgången invasiv infektion orsakar inte antikroppssvar hos barn under två år, men senare i livet. • Ovaccinerade barn är känsliga för Hib-infektion från cirka sex till åtta månader efter födseln och upp till två års ålder, beroende på avsaknad av eller låga nivåer av antikroppar mot kapselpolysackarid. • Antikroppar mot polysackarid dödar bakterier genom aktivering av komplementberoende bakteriolys och opsonofagocytos.

Släktet Aggregatibacter Två representanter av släktet är potentiella humana patogener, A. actinomycetemcomitans och A. aph© FÖRFAT TARNA OCH STUDENTLIT TERATUR

978-91-44-03868-1_01_book.indd 232

2014-12-19 15:07

◆ 3.13 Pasteurellaceae

• Okapslade varianter av H. influenzae återfinns relativt ofta i svalget hos friska individer, men kan orsaka luftvägsinfektioner. • H. ducreyi orsakar den sexuellt överförbara sjukdomen schankroid, mjuk schanker. • Pasteurella omfattar några arter som ingår i normalfloran i munhåla och svalg hos många djur. • P. multocida kan hos människa ge upphov till sårinfektioner efter bett av bland annat hund och katt. • Actinobacillus koloniserar munhålla och näsofarynx hos människor och djur och orsakar sällan infektioner. • Aggregatibacter koloniserar munhåla och kan orsaka sällsynta opportunistiska infektioner. • A. actinomycetemcomitans kan ge upphov till infektioner som tandlossningssjukdom, endokardit, sårinfektioner och opportunistiska infektioner. REFERENSER

Agrawal A, Murphy TF. Haemophilus influenza infections in the H. influenza type b conjugate vaccine era. J Clin Microbiol 2011;49:3728–3732. Aubrey R, Tang C. The pathogenesis of disease due to type b Haemophilus influenzae. Methods Mol Med 2003;71:29–50. Chen HI, Hulten K, Clarridge JE. Taxonomic subgroups of Pasteurella multocida correlate

233

with clinic presentation. J Clin Microbiol 2002;40:3438–3441. Hardy GG, Tudor SM, St Geme JW. The pathogensis of disease due to nontypeable Haemophilus influenzae. Methods Mol Med 2002;71:1–28. Nörskov-Lauridsen N, Kilian M. Reclassification of Actinobacillus actinomycetemcomitans, Haemophilus aphrophilus, Haemophilus paraphrophilus and Haemophilus segnis as Aggregatibacter actinomycetemcomitans gen. nov., and Aggregatibacter segnins comb. Niov., and emended description of Aggregatibacter aphrophilus to include V factor-dependent and V factor-dependent isolates. Int J Evol Microbiol 2006;56:2135–46. Trees D, Morse S. Chancroid and Haemophilus ducreyi: An update. Clin Microbiol Rev 1995;8:357–375. Tristram S. Jacobs M, Appelbaum P. Antimicrobial resistance in Haemophilus influenza. Clin Microbiol Rev 2007;20:368–389. INTERNETADRESSER

Folkhälsomyndigheten om smittsamma sjukdomar: http://www. folkhalsomyndigheten.se/amnesomraden/smittskydd-och-sjukdomar/ smittsamma-sjukdomar/

978-91-44-03868-1_01_book.indd 233

2014-12-19 15:07

234

Annelie Brauner

KLINIK

3.14 Enterobacteriaceae Annelie Brauner Enterobacteriaceae, enterobakterier eller enteriska tarmbakterier, är den största och mest heterogena gruppen av gramnegativa bakterier. Den omfattar mer än hundratrettio arter varav cirka tjugofem är medicinskt mycket betydelsefulla. Enterobakterierna ingår i människans normala tarmflora. De är oftast apatogena, men kan ibland ge upphov till tarminfektioner. De kan även spridas till andra organ med sjukdom som följd (figur 3.14.1). Vanligast är spridning till urinvägarna, vilket ger urinvägsinfektion. Smittan kan också spridas mellan människor och från djur till människa. Eftersom enterobakterier normalt utsöndras i stora mängder från både människor och djur förekommer de ofta i vår omgivning, bland annat i vatten och jord.

Centrala nervsystemet: E. coli

Luftrör: Klebsiella Enterobacter E. coli Blodomloppet: E. coli Klebsiella Enterobacter Tarm: Salmonella Shigella E. coli Yersinia Urinvägarna: E. coli Proteus Klebsiella

Figur 3.14.1 Vanliga lokalisationer där Enterobacteriaceae ger upphov till infektioner. Vanligast förekommande bakterier står först. Illustration: Lena Lyons.

Fig 1 Enterobacteriaceae

Förutom att ge upphov till tarm- och urinvägsinfektioner, kan enterobakterier exempelvis också förorsaka sepsis och i vissa fall meningit. Hos patienter med nedsatt immunförsvar kan vissa arter också orsaka pneumoni. VIKTIGA BAKTERIOLOGISKA KÄNNETECKEN

Enterobakterier är fakultativt anaeroba stavar 0,3– 1,0 × 1,0–6,0 μm i storlek. Som alla gramnegativa bakterier har de LPS (lipopolysackarid, ett endotoxin). Dess yttre repeterande del utgör det så kal lade O-antigenet och dess innersta del, lipid A, är toxisk (figur 3.14.2b). Bakterierna kan vara rörliga eller orörliga (figur 3.14.2a). De rörliga är utrustade med flageller (H-antigenet). De flesta enterobakterier har hög tillväxthastighet och delar sig mer än tre gånger per timme. Detta innebär att man med bakterieodling inom tolv till arton timmar kan se kolonier på agarplattor. Ett undantag är Yersinia som växer långsammare. Indelningen av Enterobacteriaceae baseras på biokemiska och molekylärbiologiska analyser. Vid utbrott av smittsamma sjukdomar kan man ibland behöva göra en epidemiologisk utredning. Man kan då använda serologisk diagnostik med antigenbestämning av O-antigen (somatiskt), K-antigen (kapsel-) och H-antigen (flagell-). Nyare tekniker som MALDI-TOF (matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry), nukleinsyrahybridisering och -sekvensering används allt mer i kliniska sammanhang och ger en mer exakt artbestämning än enbart biokemisk typning. VIRULENSFAKTORER

Enterobakteriers förmåga att ge upphov till infektion grundar sig på att de kan adherera till slemhinnan, invadera den och sedan överleva i denna miljö. Adhesion sker vanligen med hjälp av olika typer av fimbrier som kan fästa vid receptorer på slemhinnans epitelceller. De flesta enterobakterier kan själva bilda och växa i biofilm, som består av ett tredimensionellt extracellulärt matrix. Biofilm kan bildas både på celler och på främmande kroppar som katetrar och proteser och förhindrar att bakterierna sköljs bort. © FÖRFAT TARNA OCH STUDENTLIT TERATUR

978-91-44-03868-1_01_book.indd 234

2014-12-19 15:07

235

◆ 3.14 Enterobac teriaceae

Nukleoid

Kapsel

Flagell (H-antigen)

Utsöndrande toxiner (α-hemolysin CNF-1)

Fimbrier

Cytoplasma Cytoplasmamembran Peptidoglykanlager

Cellvägg

Yttermembran Lipopolysackarid (LPS)

Kapsel (K- eller Vi-antigen)

Lipid A O-antigen

Fimbrie

Figur 3.14.2 a) E. coli-bakterie med några viktiga virulensfaktorer. b) Cellväggen hos E. coli med antigena strukturer. Illustration: Lena Lyons.

Samtidigt är det också svårare för antibiotika att penetrera och immunförsvaret har svårigheter att bekämpa de bakterier som växer inne i biofilmen (figur 3.14.3). Hos flera enterobakterier beror förmågan att överleva i blodet på bakteriens kapsel, vars funktion är att försvåra fagocytos och motverka serums baktericida effekt. Mängden kapselpolysackarid varierar mellan olika arter. Många enterobakterier, exempelvis Salmonella, uppvisar så kallad fasvariation. Bakterien uttrycker exempelvis kapsel eller flagellantigenet endast i vissa situationer. På detta sätt kan bakterien skydda sig mot antikroppsme-

Fig 2ab Enterobacteriaceae

dierad fagocytos, eftersom antikropparna ofta riktas mot just dessa ytstrukturer. Även lipopolysackaridens repeterande O-antigen kan ha antifagocytär effekt och hindra komplementberoende lys. Stammar som saknar fullständig O-sidokedja har ofta lägre virulens. För att bakterien ska kunna föröka sig in vivo krävs också att den kan tillgodogöra sig tillväxtfaktorer som exempelvis järn (se delkapitlet om bakteriell patogenitet och virulens). Vissa enterobakterier bildar proteintoxiner, som har betydelse för patogenesen, till exempel enterotoxin, cytolysiner (hemolysin) och cytotoxiner (se nedan).

978-91-44-03868-1_01_book.indd 235

2014-12-19 15:07

236

Annelie Brauner

Figur 3.14.3 Bildande av bakteriell biofilm. Bakterierna adhererar till epitelcellerna och producerar extracellulär matrix som är mycket svårgenomtränglig både för kroppens naturliga immunförsvar och för antibiotika. Ur denna biofilm kan bakterier frigöras och orsaka infektion. Illustration: Lena Lyons.

Biofilm

Många enterobakterier är utrustade med typ 3-sekretionssystem (T3SS) med vars hjälp de kan påverka kroppens celler. Exempelvis kan E. coli inducera endocytos för att ta sig in i celler, medan Yersinia kan hämma fagocytos med sitt T3SS (se figur 3.1.12). Fig 3

E. coli Annelie Brauner Escherichia coli är den vanligaste patogena bakterien i familjen Enterobacteriaceae. Den är också den mest studerade av alla bakterier.

Enterobacteriaceae

BEHANDLING

Genom ett generöst användande av antibiotika selekteras bakterier med resistens mot allt fler antibiotika. Bland enterobakterier är resistensutveckling ett växande problem. Plasmidmedierad resistens kan lätt överföras mellan olika arter och även mellan olika bakteriefamiljer. Exempelvis kan generna för betalaktamaser överföras mellan E. coli och Salmonella. FAKTARUTA 3.14.1

Viktigaste virulensfaktorerna hos Enterobacteriaceae

• Fimbrier, gör att bakterien kan adherera till eukaryota celler.

• Biofilm försvårar antibiotikabehandling och gör • •

• • •

att immunsystemet har svårt att nå bakterien. Kapseln skyddar mot fagocytos och mot serums baktericida effekt. Antigen fasvariation gör att bakterien kan slå på eller av, till exempel fimbrier (UPEC) och flageller (flera S. enterica-arter). Endotoxin (LPS) inducerar inflammation, O-antigenet kan skydda mot fagocytos. Proteintoxiner skadar humana celler. Typ 3-sekretion (T3S) möjliggör överföring av bakteriens virulensfaktorer till värdcellen.

KLINIK

Vanligast orsakar E. coli nedre urinvägsinfektioner (cystit), men den orsakar också akut pyelonefrit och sepsis, samt tarminfektioner och meningit. Samtidigt kan den förekomma som del av den normala bakteriefloran och är då helt harmlös. VIRULENSFAKTORER

E. coli kan ge upphov till så olika sjukdomar för att bakterien har olika uppsättningar av virulensfaktorer som adhesiner, proteintoxiner och T3SS. I epidemiologiska studier har man funnit att specifika O-, K- och H-antigen är associerade med olika sjukdomstillstånd.

Fimbrier och andra adhesiner På sin yta har E. coli ett flertal olika långa fimbrier som förmedlar adhesion till epitelceller (figur 3.14.4). P-fimbrier och typ 1-fimbrier är viktigast för att bakterien ska kunna fästa på urinvägsepitelet. Den distala delen av dessa fimbrier utgörs av ett adhesin, det vill säga ett protein som binder till en specifik receptor på värdcellen. För de tarmpatogena E. coli, EPEC (enteropatogena E. coli), är andra adhesiner av primär betydelse. Bundle-forming pili (Bfp) bildas på ytan till typiska EPEC-stammar. De liknar buntar av rep och medverkar till att bakterierna klumpar © FÖRFAT TARNA OCH STUDENTLIT TERATUR

978-91-44-03868-1_01_book.indd 236

2014-12-19 15:07

◆ 3.14 Enterobac teriaceae

237

ihop sig och hjälper EPEC att fästa på värdcellen. Kolonisationsfaktorantigen (CFA) är adhesiva fimbrier som gör att enterotoxinogena E. coli (ETEC) kan fästa på tarmepitelet. Invasion plasmid antigen (Ipa) hjälper enteroinvasiva E. coli (EIEC) stammar att invadera epitelceller.

Toxiner Enterotoxiner Enterotoxinogena E. coli (ETEC) utsöndrar ett eller flera enterotoxiner som bidrar till patogenesen hos många tarmpatogena stammar. Toxinerna indelas i två typer: 1) värmelabila av proteinnatur (LT-I och LT-II som inaktiveras vid 80 °C) och 2) värmestabila av peptidnatur (STa och STb). Generna för enterotoxinerna finns på mobila genetiska element (plasmider och patogenitetsöar) och kan därför relativt lätt spridas till andra stammar av E. coli eller andra besläktade arter.

Membranskadande toxiner – cytolysiner Flera olika hemolysiner förekommer hos E. coli. Det viktigaste är alfahemolysin som angriper och lyserar erytrocyter, granulocyter, endotelceller och njurepitelceller. Vid låga koncentrationer inducerar alfahemolysin förändringar i värdcellens kalciumbalans, vilket kan leda till en inflammatorisk reaktion.

Cytotoxiner Shigaliknande toxin (verotoxin) som förekommer hos vissa enteropatogena E. coli hämmar proteinsyntesen i tarmepitelceller genom att bryta ned ribosomalt RNA. Cytotoxisk nekrotiserande faktor 1 (CNF1) dödar celler genom att störa regleringen av aktincytoskelettets omsättning. CNF1 förekommer ofta tillsammans med alfahemolysin. PATOGENES

Urinvägsinfektion Urinvägsinfektion uppkommer när E. coli sprider sig från tarmen via perineum till uretra och urinblåsan. Dessa stammar kallas uropatogena E.Coli (UPEC). Oftast begränsas infektionen till urinblåsan (cystit), men bakterierna kan sprida sig vidare upp till njurarna och orsaka akut pyelonefrit. Majoriteten av de E. coli-stammar som ger upphov till urinvägsinfektion tillhör ett fåtal

Figur 3.14.4 Elektronmikroskopisk bild av E. coli isolerade från urinprov. Bakterierna som är under delning omges av fimbrier. I bilden syns även flageller. Bild: Annelie Brauner.

O-och K-serotyper. Särskilt viktiga för patogenesen är typ 1-fimbrier, P-fimbrier, alfahemolysin, LPS, kapseln och bildandet av aerobaktin, en järnkelator som bakterien utsöndrar för att tillgodogöra sig järn från transferrin eller laktoferrin. Förmågan att adherera till urinvägsepitelet sker med hjälp av typ 1-fimbrier och är avgörande för att bakterien ska kunna ge upphov till infektion. Bakterieadhesion stimulerar produktion av proinflammatoriska cytokiner och kemokiner, vilket medför att neutrofila celler ansamlas i urinen med pyuri som följd. FimH-adhesinet utgör den del av typ 1-fimbrier som fäster på mannosylerade glykoproteiner på uroepitelcellerna och bidrar till uppkomsten av cystit. Typ 1-fimbrier finns på såväl patogena som på apatogena E. coli-stammar i den normala tarmfloran. Efter att bakterierna har fäst på epitelcellerna frisätts toxiner som alfahemolysin och LPS, vilka medverkar till att skada slemhinnan och förstärka den inflammatoriska reaktionen. Bakterierna penetrerar in i urinblåscellerna där de kan bilda en biofilmliknande substans som underlättar bakteriens persistens och deras förmåga att ge upphov till nya infektioner. För uppkomst av akut pyelonefrit är å andra sidan P-fimbrier betydelsefulla. De binder till uretäroch njurepitel och har fått sitt namn genom att de binder till antigen inom blodgruppen P. När bakterierna väl nått njuren har typ 1-fimbrier en negativ effekt på bakteriens överlevnad genom att de underlättar fagocytos av bland annat makrofager.

978-91-44-03868-1_01_book.indd 237

2014-12-19 15:07

46 mm

BRAUNER ARVIDSON BLOMBERG CASTOR

Huvudredaktör: Annelie Brauner, professor i klinisk bakteriologi vid Karolinska Institutet och överläkare i klinisk mikrobiologi vid Karolinska Universitetssjukhuset.

FALK KÄRRE LINDE THELESTAM

MEDICINSK MIKROBIOLOGI & IMMUNOLOGI

Art.nr 31941

978-91-44-03868-1_01_cover.indd 1

MEDICINSK MIKROBIOLOGI & IMMUNOLOGI

Huvudredaktör ANNELIE BRAUNER Redaktörer STAFFAN ARVIDSON JONAS BLOMBERG BIRGITTA CASTOR KERSTIN FALK KLAS KÄRRE ANNIKA LINDE MONICA THELESTAM

2014-12-30 10:45