Bakteriell patogenes T7 MARS 2011 släktskap och morfologi, virulensmekanismer inklusive endo/exo-toxin, normalflora vs vanliga infektionsfokus fall Basgrupp 1: S. aureus Basgrupp 2: Streptococcus pyogenes Basgrupp 3: Streptococcus pneumoniae Basgrupp 4: E.coli (Enterobacteriaceae) Basgrupp 5: Haemophilus influenzae Basgrupp 6: Neiserria meningitidis Basgrupp 7: Pseudomonas aeruginosa Basgrupp 8: Enteroccus faecalis & E. faecium Basgrupp 9: Bacteroides fragilis Basgrupp 10: Clostridium difficile

Antibiotika Bakterier Värden PHARMAKOKINETIK (PK) Immunförsvar Absorption Distribution Elimination Biverkningar Toxicitet Virulens Resistensmekanismer Antibiotika Bakterier PHARMAKODYNAMIK (PK) Effekt av antibiotika i infektionshärden

VT 2011 S. Aureus Basgrupp 1

Staphylococcus Aureus Grampositiv gulfärgad kock som växer i klasar Fakultativt anaerob Tillhör genus staphylococcus Normalflora på hud och slemhinnor

Virulensfaktorer Strukturella Enzymer Toxiner - Kapsel - Slem - Teiconsyra och lipoteiconsyra - Peptidoglykan - Protein A Enzymer - Koagulas - Katalas - Betalaktamas - Hyaluronidas - Nukleas Toxiner - Cytotoxiner - Exfoliativa toxin - Enterotoxiner - Toxiskt chock-syndromtoxin 1

-kapsel -toxic shock syndrome toxin 1 -peptidoglykan -koagulas S. aureus virulensfaktorer Mandel et al 2005 Virulensfaktorer -kapsel -toxic shock syndrome toxin 1 -peptidoglykan -koagulas -protein A -katalas -cytotoxiner -lipas -exfoliativa toxiner -penicillinas -enterotoxiner

-kapsel -toxic shock syndrome toxin 1 -peptidoglykan -koagulas S. aureus virulensfaktorer Mandel et al 2005 Virulensfaktorer -kapsel -toxic shock syndrome toxin 1 -peptidoglykan -koagulas -protein A -katalas -cytotoxiner -lipas -exfoliativa toxiner -penicillinas -enterotoxiner

Sjukdomar Pneumoni Empyem, abscess SSSS (Staphylococcal scalded skin syndrome) Hud- och mjukdelsinfektioner Matförgiftningar Osteomyelit Endokardit Toxic shock syndrome

Normalflora vs. infektionsfokus Staphylococcus aureus Normalflora vs. infektionsfokus Normalflora Hud Näsa Perineum (Sjukhusmiljö) Hagabergarna 9

PVL-exotoxinets Panton–Valentine-leukocidin (PVL) är ett exotoxin som produceras av vissa stammar av Staphylococcus aureus. PVL-exotoxinets binder till och avdödar neutrofila granulocyter och monocyter genom att bilda en por i cytoplasmamembranet, vilket kan leda till leukopeni. Antikroppar mot PVL utvecklas sannolikt genom upprepade subkliniska exponeringar för toxinet vilket kan förklara att svår nekrotiserande pneumoni orsakad av PVL-pos Staph aureus har beskrivits främst hos barn och ungdomar. Läkartidningen nr 7 2007 volym 104

Läs mera om PVL-S.aureus i Läkartidningen nr 7 2007 volym 104

Bg 2 Streptococcus pyogenes Vt 2011 Bg 2 Streptococcus pyogenes

Streptococcus pyogenes Släktskap och morfologi Streptococcus Gram+ kocker, par eller kedjor. Fakultativa anaerober, höga näringskrav, fermenterar kolhydrater, katalasnegativa Domän: Bakterier Stam: Firmicutes Klass: Bacilli Ordning: Lactobacilliales Familj: Streptococcaceae Genus: Streptococcus Klassificering Serologiska Lancefield A-W (minus I och J) Biokemiska egenskaper Hemolytiska egenskaper Streptococcus pyogenes: Gram +, I kedjor. Viktigaste grupp A streptococcen, Beta-hemolytisk.

Normalflora vs. Vanliga infektionsfokus Asymtomatisk kolonisering av hud och farynx 6-35 % av skolbarn bärare (i farynx) Vanliga infektionsfokus: Hals: Faryngotonsillit Hud och mjukdelar: Impetigo, erysipelas, cellulit, nekrotiserande fascit Systemiskt: Toxiskt shock syndrome Ovanliga följdsjukdomar: Rheumatisk feber Glomerulonefrit

Virulensfaktorer Save GAS! Adhesion: Anti-fagocytos: Enzym: Exotoxin: Lipoteichonsyra – svag bindning F-protein – till rec, invadering M-protein – till rec, invadering Anti-fagocytos: Kapsel av hyaluronsyra M-protein -> binder plasmaprotein -> fagocytos ↓ Enzym: C5a-peptidase Streptolysin O och S -> hemolyserar Hyluronidas -> degrad. av hyaluronsyra -> Invasion genom vävnad Streptokinase (=fibrinolysin) -> aktiverar plasminogen -> underlättar spridning Save GAS! Exotoxin: SPE-A, SPE-B, SPE-C -> Inducerar feber

Bg 3 Streptococcus pneumoniae

Streptococcus pneumoniae (pneumokocker) - lansettformade kocker i par eller kedjor - grampositiva -anaeroba -alfahemolyserande Klassifikation Klass: Bacilli Ordning: Lactobacillales Familj: Streptococcaceae Släkte: Streptococcus Art: S. pneumoniae

Virulensmekanismer S. pneumoniae Förmåga att kolonisera oropharynx adhesionsproteiner Invasion av steril vävnad pneumolysin, IgA-proteas Stimulera inflammatoriskt svar teichonsyra, peptidoglykanfragment, pneumolysin Undvika fagocytos polysackaridkapsel

Förekomst av S.pneumoniae i organ och befolkning Normalflora i naso- och orofarynx Små barn och deras närhet Samhällsförvärvad typisk pneumoni, sinuit, mediaotit, meningit och bakteriemi Riskgrupper: småbarn, äldre, immunsupprimerade t ex splenektomerade Inte så smittsamt

Lipopolysackarid (LPS) Lipid A + polysackarid Endotoxin Frisätts när bakterien lyserar

Basgrupp 4: E.coli (Enterobacteriaceae)

E. Coli Basgrupp 4

Escherichia Coli Tillhör familjen Enterobacteriaceae Gram negativa stavar Fakultativt anaeroba Generella virulensfaktorer Adhesiner- CFA,AAF, Bfp, mfl Exotoxiner

Undertyper av E. Coli ETEC EHEC EPEC EIEC EAEC Enterotoxinbildande, SL/ST toxin -> turistdiarré EHEC Enterohemorragisk, Shiga-liknande toxin -> blodig diarré HUS, Hemolytiskt Uremiskt Syndrom EPEC Enteropatogen, vanlig hos spädbarn i 3:e världen EIEC Enteroinvasiv, producerar Shiga-toxin -> dysenteriliknande, invaderar enterocyter EAEC Enteroaggregativ, producerar två olika toxiner. Adhesiva, ger kronisk diarré

Normalflora vs vanliga infektionsfokus Utgör en stor andel i den humana normala tarmfloran och är en vanlig orsak till: Sepsis, neonatal menign, UVI och gastroenterit De flesta infektionerna är orsakade av egen normalflora, undantag gastroenterit och neonatal meningit

Blododlingssvar Arne 66 år Du är underläkare  på medicinkliniken i Västervik och har på morgonronden träffat Arne 66 år. Arne lades in i förrgår kväll på din avdelning pga frossa och feber efter KAD-byte och blev insatt på Claforan (cefalosporin)  1g x 3 på akuten men har fortfarande efter 1 ½ dygn hög feber. Det kommer grumlig urin ur patientens KAD som spolats på akuten och senast inatt pga residualurin (700 ml). Följande telsvar från klin mikro i Kalmar kommer 1 ½ dygn efter inkomsten: ”Växt av gram-negativa stavar i 4/4 blododlingsflaskor” Din överläkare Hasse ber dig redogöra för alla relevanta bakterier som är gram-negativa stavar och ta reda på om Claforan är optimal behandling för dessa arter.

Återkoppling Arne 66 år Orsak: E. coli. Tillhör Enterobacteriaceae (gram-neg stavar) som kan ge urosepsis Enterobacteriaceae: Escherichia coli Klebsiella spp, Proteus spp, Enterobacter spp, Annan (nonfermentativ) gram-neg som kan ge UVI: Pseudomonas aruginosa

Haemophilus influenzae Gram stains of Haemophilus influenzae. A, Small coccobacilli forms seen in sputum from patient with pneumonia Basgrupp 5 2011

Morfologi Gramnegativ aerob stav (fakultativt aneorob) Finns i kapslade (6 serotyper A-F) och okapslade former Familj: Pasteurellaceae

Virulensmekanismer: Klinik: Normalflora: Övre luftvägar IgA proteas Kapsel som hindrar fagocytos IgA proteas Katalas mot ROS Pili (Adhesion) Endotoxiner (LPS) Lågmolekylärt GP (-cilie) Klinik: Normalflora: Övre luftvägar Odlas på chokladagar Analys via mikroskop CSF-latexagglutinationstest PCR-metod (ej rutin)

Behandling Drugs of choice: Cefolasporin och Fluorokinoloner 23 % var resistenta mot betalaktamer (2009) HIB-vaccin tillgängligt mot typ B (verkar mot kapselproteiner)

Neisseria meningitidis

Neisseria Meningitidis Släkt: Neisseriaceae Humanpatogener: N. Meningitidis (meningokocker), N. Gonorrhoeae (gonokocker) Serogruppering efter kapseltyp Typ B vanligast i Sverige Tetravalent vaccin mot A, C, Y och W-135 Egenskaper Gramnegativa diplokocker Oxidas-positiva Katalas-positiva Aerob kapnofil Odlas på chokladagar (35-37⁰C)

Neisseria Meningitidis Virulensfaktorer Kapsel – skyddar mot antikroppsmedierad fagocytos Pili – associering i nasofarynx, resistens mot neutrofil-avdödning LOS – endotoxin, ger kliniska manifestationer IgA proteas – motverkar humoralt immunsvar

Neisseria Meningitidis Ingår i normalflora i nasofarynx hos 10-20% av Sveriges befolkning Människan är den enda värden! Droppsmitta Meningokock-meningit Orsakar 25% av alla bakteriella meningiter Oftast sporadiska fall men kan ge epidemi 10% mortalitet trots behandling 100% mortalitet utan behandling Profylaktisk behandling för exponerade Sjukdomstillstånd Pneumoni Artrit Uretrit Meningit Sepsis el. Meningokockemi, Waterhouse-Friederichsen syndrom

Status Disability RLS

Basgrupp 7 Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa Basgrupp 7

P. aeruginosa Gramnegativ stav Motil Aerob Oxidaspositiv Kapsel

Normalflora Habitat: vatten, jord, växter, djur Kan kolonisera människor utan att ge infektion Opportunistisk bakterie som oftast orsakar nosokomiala infektioner Infektionssår Brännskador Leukemi Cytostatika behandling Cystisk fibros

Infektionsfokus Lokala Systemiska Ögon Öron Hud Urinvägar Luftvägar GI CNS Systemiska sepsis

Antibiotikaresistens Mutation i porproteiner Metallo-betalaktamaser Effluxpump

P. aeruginosa cell envelope (Gram-) VT 2010 P. aeruginosa cell envelope (Gram-) Toxic molecule MEX E MEX F OprN Periplasmic space Outer membrane Cytoplasmic membrane Imipenem PBP Beta-lactamase porin Imipenem and meropenem goes through the porin OprD and a loss of OprD results in resistance to imipenem and reduced susceptibility to meropenem. Betalactamses can also hydrolyze imipenem. Most efflux pumps are not active on imipenem but MexEFOprN causes reduced susceptibility to all betalactams and quinolones. 1 mutation is required for R* = highest risk among carbapenems (10-7 ) for development of R! Imipenem mechanism of resistance Loss of OprD* (mutation-frequency 10-7) Metallo-betalactamases (IMP, VIM) Efflux-pump (MexEFOprN) 1 mutation is required for R* = highest risk (10-7 ) for development of R!

Basgrupp 8: Enteroccus faecalis & E. faecium

E. Faecalis och E. faecium Klass: Bacilli Ordning: Lactobacillales Familj: Enterococcaceae Genus: Enterococcus G+, fakultativt anaerob kock Par / korta kedjor Tid. Grupp D Streptokocker

Bakterie Normalflora Virulens Infektion Behandling E. Faecalis GI ffa colon, 90% Lågvirulenta Adhesionsmolekyler Cytolysiner och gelatinas/serinproteas. Resistensgener ffa Faecium! Hos immunsupp och vid ab-behandling: UVI, ofta vid KAD Sårinfektioner Men också: Sepsis/Endokardit Ampicillin Piperacillin Imipenem Vankomycin Res: cefalosporin E. Faecium GI ffa colon, 10% Ökande VRE problematik. Behandla då med linezolid alt. Tigecyklin.

Basgrupp 9: Bacteroides fragilis

Bacteroides fragilis

Bacteroides fragilis Gramnegativ stav Obligat anaerob Normalflora i bl.a. tarm (<1%) Mest patogen av Bacteroides Framför allt associerad med luftvägs-, intraabdominella- och genitiala infektioner (abscesser)

Virulensmekanismer Adhesiner (fimbrie och polysackaridkapsel) Antifagocytos (polysackaridkapsel) Skydd mot syre (katalas och SOD) Vävnadsdestruktion (cytotoxiska enzymer) Toxiner (värmestabila zinkmetalloproteaser) Antibiotikaresistens (betalaktamas, ESBL)

Kliniska manifestationer Intraabdominella abscesser Peritonit Sepsis Lungabscess (25 % av alla) Genitala infektioner Diarré Hud- och mjukdelsinfektioner Riskfaktorer Behandling: Metronidazol (Flagyl) Linkosamid (Dalacin) Cefalosporin (Cefoxitin)

Basgrupp 10: Clostridium difficile

Clostridium Difficile BG 10

Struktur, släktskap och virulensfaktorer Grampositiv, strikt anaerob, sporbildande stav Genuset Clostridium; C. Difficile, C. Perfringens, C. Tetani, C. Botulinum etc. C. Difficiles virulensmekanismer

Normalflora och infektionsfokus • C. Difficile ingår i tarmens normalflora hos <5% av friska vuxna individer • Troligtvis vanligaste bakteriella orsaken till diarré i Sverige • Blossar upp och orsakar sjukdom i samband med antibiotikabehandling (ffa klindamycin, cefalosporiner, fluorokinoloner) • Varierande symtombild, alltifrån lindriga diarréer till psuedomembranös kolit eller toxisk megakolon

Förloppet i korthet

http://www.eurosurveillance.org/

Ny hypervirulent C. difficile Ökad virulens (toxintyp III) Sämre effekt av metronidazol/vankomycin Smitta även i samhället http://www.eurosurveillance.org/

http://www.eurosurveillance.org/

Blododlingssvar 2 Du är tf underläkare på ortopeden och en av dina patienter som opererades med insättande av knäprotes för 5 dagar sedan fick feber för 2 dagar sedan + ökad svullnad av knäet. Såret har  nu nästan spruckit och det växer Gram-pos kocker i 2/2 blododlingsflaskor. Innan du ringer till infektion för att få hjälp funderar du på vilka bakterier som gömmer dig bakom begreppet grampositiva kocker.

Blododlingssvar 2 Svar: S. aureus Grampositiva kocker av betydelse: Stafylokocker: Staphyloccocus aureus , KNS: Staphyloccocus epidermidis, Staphylococcus saprophyticus, Staphylococcus lugdunensis Streptokocker: Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pyogenes (betahemolytisk streptokock grupp A), Streptococcus agalactiae (betahämolytisk streptokock grupp B), ”viridansstreptocker” (alfahemolytisk streptokock), Streptococcus bovis Enterokocker: Enterococcus faecalis Entercoccus faecium