Bakteriell patogenes T7 Mars 2010 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

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

S. Aureus Basgrupp 1

Stafylokocker sfäriska grampositiva ”druvklasar” 0,5-1,5 um diameter ej motila fakultativt anaeroba 35 arter och 17 subarter

S. aureus Cytoplasmamembran – lipider, proteiner, kolhydrater Cellvägg Petptidoglycan Teiconsyra Protein A Coagulas (endast S.aureus) Kapsel Cellväggen kan var täckt av polysackarid kapsel Skyddar mot fagocytos S. aureus guldfärgade kulturer – bildar ett carotenoid pigment Koagulas positiva kocker

Virulensfaktorer och toxiner Kapsel och protein A Koagulas, katalas Lipas, hyaluronidas Penicillinaser Cytolytiska toxiner, 5 st Exfoliativa toxiner A och B Enterotoxiner, 8 st TSST 1

Normalflora Vanliga sjukdomar Generell behandling

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

Streptococcus pyogenes Grampositva runda kocker i kedjor Betahemolytiska Katalasnegativ, bacitracinsensitiva Lancefield serotyp A Streptococcus pyogenes Domän: Bakterier Stam: Firmicutes Klass: Bacilli Ordning: Lactobacilliales Familj: Streptococcaceae Släkte: Streptococcus Art: Pyogenes

Virulensfaktorer exotoxiner: Streptococcus pyogenes Kapsel F-protein Pyrogeniska exotoxiner Cell membran DNase Streptolysin O o S Streptokinase DNase C5a peptidase M-protein (Pili) M-lika proteiner Lipoteikonsyra

Normalflora vs infektion Normalt: slemhinnor såsom näsa, svalg, GI, genitalt. Även i torra eksem, dock inte på frisk hud Infektioner: Hud och mjukdelsinfektioner (impetigo, erysipelas, sårinfektioner, fascit) Luftvägsinfektioner (tonsillit, sinuit, otit, faryngit) Bakteremi (sepsis, endokardit, meningit) Faktorer som påverkar: värdens allmäntillstånd, immunitetsläge och hudtillstånd

Bg 3 Streptococcus pneumoniae

Pneumokocker Släktskap och morfologi Streptococcus pneumoniae Grampositiva diplokocker Ovala eller lansettformade, diameter 0,5 – 1,2 μm Delas in på tre sätt - Serologi Polysackaridkapsel Hemolys α/β hemolys – aerob/anaerob miljö Fysiologiska mönster Fakultativt anaeroba Katalasnegativa

Normalflora Hals och nasofarynx hos 5-75 %. Vanligare hos barn. Serotypsbyte sker då immunitet uppnås. Infektion Pneumoni, mediaotit, sinuit. Föregås av ÖLI. Meningit Sepsis sekundärt till dessa.

Kolonisering och migration Virulensmekansismer Kolonisering och migration S-IgA proteas Adhesionsproteiner Pneumolysin Vävnadsdestruktion Teikonsyra (TA) och Peptidoglykan (PG) Väteperoxid Phosforylcholin Fagocytosöverlevnad Polysackaridkapsel Sjukdomssymtomen beror ffa på värdens inflammatoriska svar!

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

Basgrupp 4: E.coli (Enterobacteriaceae)

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 menignit, UTI och gastroenerit Flesta infektioner är endogena, undantag gastroenterit och neonatal meningit

Blododlingssvar Arne 66 år Du är underläkare  på medicinkliniken i Säffle 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 Karlstad 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

Basgrupp 5: Haemophilus influenzae

Haemophilus Influenzae Basgrupp 5

Släktskap, morfologi och virulens Gramnegativ stav. Uppdelad i typer A-F (serologisk) och subtyp 1-8 (Biokemisk). B, C och F har polysackaridkapsel (PRP). Ickemotil och fermenterande fakultativ anaerob. Behöver faktor V eller X (Haemin respektive NAD) för att växa och överleva Växer på chokladagar. Virulensfaktorer: -Kapsel -IgA proteaser -LPS -Protein som inhiberar ciliefunktion.

Normalflora och infektionsfokus Ickekapsulära H. Influenzae är en del av vår normalflora i mag och tarmkanalen samt nedre urinvägar. Okapslade typer ger otit, sinuit, pneumoni, meningit, sepsis och konjuktivit etc. Typ B är invasiv och kan även ge cellulit, epiglottit, meningit, och artrit etc.

Behandling, resistens och vaccination Förstahandsval är cefotaxin vid meningiter. 23.3% är resistenta mot betalaktamer! Man kan vaccinera mot kapsel (Typ B). Innan vaccinering var komplikationsrisken 1 på 300. Nu är den i princip obefintlig.

Basgrupp 6: Neiserria meningitids

Neisseria meningitidis (meningokocker) Släktskap & Morfologi Gramnegativ aerob diplokock Flera serotyper (beroende på polysackaridkapsel) varav A, B, C, Y och W135 är de mest virulenta Släkt med Gonorré

Virulensmekanismer inklusive endo/exo-toxin Kapsel – hämmar fagocytos IgA-proteas Pili & Fimbriae - infästning Endotoxin - LPS Yttre membran proteiner – bla degranulera neutrofiler, infästning till epitel mm Invasion av blod och meningier är ovanligt och dess mekanismer är huvudsakligen okända.

Normalflora vs vanliga infektionsfokus Finns som normalflora i nasofarynx hos 20% Barn vid övergång från moderns till egen immunitet Vid övergång till tonåren om man ej stött på bakterien tidigare Inget specifikt infektionsfokus Utbrott oftast under sen vinter/tidig vår

Basgrupp 7 Pseudomonas aeruginosa

PSEUDOMONAS AERUGINOSA G- liten, stav (0,5-0,8 x 1,5-3 µm) Mobil med monotrik flagell. Aerob, men kan även utnyttja NO3- som slutlig elektronacceptor i andningskedjan. Bildar biofilm. Odling Stora, plana och grönaktiga kolonier med oregelbundna kanter. Ger ibland β-hemolyszon. Karaktäristisk lukt (karamell eller smultron). Katalas och Oxidas positiv Domän: Bakterier Fylum: Proteobacteria Klass: Gamma Proteobacteria Ordning: Pseudomonadales Familj: Pseudomonadadaceae Genus: Pseudomonas Art: Aeruginosa

Virulensfaktorer Strukturella: Adhesiner: Pili och non-pili samt neuraminidase Polysaccaridkapsel Endotoxin: Lipid A Exotoxiner: Exotoxin A Exoenzymer S och T Enzym: Elastaser Proteaser Hemolysiner Pyocyanin Antibiotikaresistens: Poriner Betalaktamaser 39

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!

Normalflora och infektionsfokus Förekommer i begränsad mängd i normal tarmflora, framförallt hos inneliggande patienter. Finns i jord och vatten. Trivs bra i fuktiga miljöer. Opportunistiska infektioner Hudinfektioner UVI Pneumonier Otiter Sår, brännskador Nosokomiala infektioner

Basgrupp 8: Enteroccus faecalis & E. faecium

Enterococcus faecalis & E. faecium Släktskap och morfologi Grampositiv kock Växer i par och korta kedjor Tidigare klassificerad som grupp D streptokock 38 olika enterokocker – Dessa 2 är de kliniskt viktigaste Icke-, alfa- eller betahemolyserande Fakultativt anaeroba

Virulensmekanismer inklusive endo/exotoxin Inget potent toxin Ytadhesinproteiner Hemolytiska och proteolytiska proteiner Multipla plasmider och kromosomgener – resistens mot Aminoglykosider, Betalaktam och Vankomycin Resistensmönstret skiljer sig mellan arterna Producerar bakteriosiner –hämmar andra bakteriers tillväxt Kan överleva på ytor länge pga cellväggsuppbyggnaden 44

Normalflora vs vanliga infektionsfokus Normalflora i tarm (colon) och i urogenitalorganen Problem vid bredspektrumantibiotikabehandling, bukkirurgi, immunsuppression samt korssmitta mellan patienter. Orsakar: UVI, sårinfektioner (intraabdominellt), bakteremi, endokardit Står för 10% av alla nosokomiala infektioner. Källa: Mims Medical Microbiology Murray Medical Microbiology

Basgrupp 9: Bacteroides fragilis

Bakteroides fragilis Släktskap, morfologi och förekomst: Tillhör familjen bacteroidaceae Anaerob icke sporbildande gramnegativ stav Förekommer som normalflora i colon (1011/g feces) samt i vagina hos 60% av kvinnorna

Virulensmekanismer Polysackaridkapsel Endotoxin, modifierat  minskad virulens Proteolytiska enzym (viktigt för abscessutveckling) Enterotoxin (omdiskuterat huruvida det är patogent.) Bildar betalaktamas Pili och fimbrier

Infektioner Endogena infektioner, kommer vanligtvis från en skadad mukosa. Bakterien smittar inte. Bildar lokala samt spridda abscesser genom hematogen spridning. Abscesser framförallt under diafragmanivå Nekrotiserande fascit Lungabscesser genom aspriation av oral flora.

Basgrupp 10: Clostridium difficile

Clostridium difficile Släktskap och morfologi Sporbildande grampositiv stav Anaerob 191 arter inom släktet Clostridier: C.difficile och C.perfringens är kliniskt vanligast Kan överleva i sjukhusmiljö flera månader pga sporer

Clostridium difficile Virulensmekanismer Bakteriella surface layer proteins (SLP) → binder in till epitel → lokal toxinproduktion Två toxiner: Enterotoxin (toxin A): kemotaktiskt för PMNL  inducerar cytokinproduktion i ileum med hypersekretion av vätska  hemorragisk nekros Cytotoxin (toxin B): verkar på G-protein som reglerar aktinfilament  aktin depolymeriserars  förstör cell cytoskelettet  dödar slhceller

Clostridium difficile Normalflora vs infektionsfokus Normalflora i tarmen hos < 5 % hos vuxna. 50 % av barn < 2 år är koloniserade Orsakar antibiotika associerade diarréer Kan variera mellan milda, självutläkande diarréer till livshotande pseudomembranös kolit Antibiotikan ändrar tarmens normalflora → överväxt av C.difficile eller ökad känslighet i tarmen för exogen infiltration av C.difficile

Blododlingssvar 1 Du är underläkare  på medicinkliniken i Säffle och har på morgonronden träffat Arne 70 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 Karlstad 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. Svar: E. coli. Gram-neg stavar som kan ge urosepsis: Enterobacteriaceae som bla omfattar: Escherichia coli Klebsiella spp, Proteus spp, Enterobacter spp, Nonfermentativ gram-neg stav: Pseudomonas aruginosa

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

Blododlingssvar 3 Du lägger in en patient med fult fotgangrän på ortopeden  för ställningstagande till amputation. Efter ett dygn på avdelningen ringer man från mikrobiologen och säger att det växer grampositiva stavar i anaerobflaskorna. Patienten är betydligt sämre och har 80 i systoliskt blodtryck. Sepsis? Etiologi?

Blododlingssvar 3 Svar: gasbrand: Clostridium perfringens Anaerober av betydelse Gram-positiva stavar: Clostridium perfringens, Clostridium tetani, Clostridium botulinum, Clostridium difficile, Propionebacterium Gram-positiva kocker: peptostreptokocker Gram-negativa stavar: Bacteroides fragilis, Fusobacterium necrophorum

Blododlingssvar 4 Gosse 3 år gammal inkom igår med 2 dagars anamnes på övre luftvägsinfektion och feber. Föräldrarna sökte då pojken förutom att han blivit slö även utvecklat blåmärkeliknande prickar på kroppen. Vid inkomsten igår morse tog man 2 blododlingar och jourhavande barnläkare insatte därefter Claforan (cefotaxim). Man ringer nu från lab och meddelar att det växer gram-negativa diplokocker i blododlingarna och din överläkare säger att då vet han säkert vad det är..nämligen? Är behandlingen rätt?

Blododlingssvar 4 Svar: Neisseria meningitidis Aeroba Gram-negativa kocker av betydelse: Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitides

Blododlingssvar 5 18 årig flicka inkommer på remiss från VC med en veckas feber och frossa. Patienten hade initialt ont i halsen men dessa besvär har försvunnit och patienten klagar istället på uttalad smärta i axel och höft. Svalgstatus: rodnad. Inlägges med Zinacefbehandling (cefuroxim) som dock byts redan efter 1 dygn till Tienam (imipenem) pga att patienten försämrats med uttalad konsumtion av koagulations-faktorer. Överföres till IVA. Laboratoriet meddela att det växer ovanliga gram-negativa stavar i de anaeroba blododlingarna. Det är inte Haemophilus influenzae – vad kan det vara?  Hur skall antibiotikabehandlingen fortsättta?

Blododlingssvar 5 Svar: Fusobacterium necrophorum ovanlig och därför lätt att missa om man aldrig hört talas om den! Anaerober Gram-negativa stavar av betydelse Bacteroides fragilis, Fusobacterium necrophorum

MDR Acinetobacter baumannii Spread and resorvoirs of resistant (R) and multidrugresistant (MDR) pathogens ICU MDR Pseud. aeruginosa MDR Acinetobacter baumannii MRSA Community R E. coli Penicillin-R pneumococci MRSA R Salm. R Camp. Animals - Farm MRSA R Salm. R Camp. R E. coli Adapted from D Monnet

Usefulness of Antimicrobial Resistance and Antimicrobial Use Data Comparison median High level of resistance High antimicrobial use High level of resistance Low antimicrobial use + + + Area of improvement: antimicrobial use + Possible areas of improvement: . infection control . identif. of colonized patients upon admission . appropriate dosage (low dose) . use of other antimicrobials + + + + + + + + % Resistant bacteria + median + + + + + + + + + + + Antimicrobial Use (DDD/1,000 pt-days) Low level of resistance Low antimicrobial use Low level of resistance Relatively high antimicrobial use Possible area of improvement: detection of resistance in the laboratory Possible explanation: resistant bacteria has not been introduced in setting Source : Int J Antimicrob Agents 2000;15:91-101 (adapted from CDC/NNIS/ICARE Phase 1). Source D Monnet