Biofilmer och främmandekroppsinfektioner

En presentation över ämnet: "Biofilmer och främmandekroppsinfektioner"— Presentationens avskrift:

1 Biofilmer och främmandekroppsinfektioner
Åsa Melhus IMV/Sektionen för klinisk bakteriologi

2 Kochs postulat Bakterien ska regelbundet kunna påvisas från sjuka patienter Bakterien ska kunna isoleras i renkultur (en enda art) och odlas i flera generationer Bakterien ska därefter kunna inokuleras på lämpligt försöksdjur och hos detta orsaka samma sjukdom Bakterien ska kunna påvisas och isoleras hos försöksdjuret

3 Hela vårt sätt att se på bakterier kan vara en artefakt
- Fritt levande (planktoniskt) - Renkulturer (Koch)

4 Problem Industriella vattensystem Oljeledningar Dentala plack

5 Biofilmer - det dominerande växtsättet i alla naturliga ekosystem (>99,9%)

6 Definition Ett mikrobiellt samhälle
Irreversibelt fastsatt till en yta/varandra/någon form av underlag Inbäddat i en egenproducerad matrix av extracellulära substanser Uppvisar en förändrad fenotyp (tillväxt, gentranskription)

7 Bakterier kan i vår kropp befinna sig i
planktonisk och biofilmsform samtidigt (lokal infektion + sepsis) Säker markör för biofilmsformen saknas Vid rutinodling av bakterier på labbet, försvinner den typiska biofilmsfenotypen snabbt

8

9 Klinisk definition Bakterierna adhererar till någon yta/substrat
Lever i klustrar eller mikrokolonier omgivna av extracellulärt matrix Är lokaliserade till en viss plats Är svåra eller omöjliga att eradikera med antibiotika trots full känslighet i planktonisk form

10 Infektionsproblem relaterade till biofilmer
Främmande kroppar Stenar Kroniska infektioner (prostatit, kronisk bronkit, kronisk sinuit, mediaotit med effusion m.fl.) Miljöbakterier hos nedsatta patienter (Pseudomonas, Legionella spp.)

11 Biofilmproduktion i provrör
Beror på: pH CO2 Tillgång på näring Typ av material Förmågan att bilda biofilm i provrör är starkt korrelerat till förmågan att orsaka kliniska infektioner hos KNS

12 Biofilmer Förändras över tid och rum
Kan bestå av en eller flera olika arter Bildas lättast i strömmande vätskor - ju högre strömningshastighet ju högre hållfastbarhet (hög viskoelasticitet) Septiska embolier

13 Växt av P.aeruginosa i strömmande vätska

14 Fyra stadier Initiering Utmognad Underhåll Spridning (planktonisk fas)

15 Initiering - det kritiska steget
Grampositiva bakterier är generellt bättre på att adherera än gramnegativa Studie med 2345 endokarditfall: 56% streptokocker, enterokocker 25% stafylokocker (varav 19% S.aureus) Resterande gramnegativer och svamp

16 Alfahemolytiska streptokocker/viridansstreptokocker
Tillhör normalfloran i mun och svalg Ger upphov till: Karies Bukabscesser Subakut endokardit Hjärnabscesser

17 Experimentell endokardit (kanin)
Ca 30 min för bakterier att lokalisera kärlskada Förökning inom timmar Mikrokolonier < 24 tim (ej möjligt för neutrofiler att igenkänna) < 2 dagar majoriteten av bakteriecellerna vilande

18 Hjärtklaffsproteser 0,5-4% endokardit Tidiga infektioner: KNS
Sena (efter 12 mån): streptokocker, KNS, enterokocker, S.aureus

19 Risker med biofilmer med svamp
Jästsvampar är större än bakterier - vegetationerna är därmed också större Högre risk för septiska embolier Checka kapillärbäddar (fingrar, ögonbottnar)

20 Hälsovårdsrelaterade infektioner (USA)
2 miljoner/år - > dödsfall 70% är associerade med medicinteknisk utrustning som ligger inne i kroppen 2/3 orsakas av stafylokocker (S.aureus, S.epidermidis)

21 Främmande kroppar inom vården
Mekaniska hjärtklaffar Pacemakrar Kärlgrafter Ventrikelshuntar Ledproteser Stag, spikar, skruvar Hoffmanninstrument CVK, PAC, artärnålar, venflon KAD, nefrostomi-/suprapubiskatetrar ”Knapp på magen”

22 Främmande kroppar inom vården forts.
EDA-katetrar Dialys-/CAPD-katetrar Insulin-/cytostatikapumpar Linser Tandimplantat Suturer, staples Kvarglömda instrument, torkar

23 CVK Störst risk för infektion av alla främmande kroppar (3-5%)
Biofilmer finns alltid på CVK - alla katetrar kläds med bl.a. proteiner. Kolonisering och biofilmsbildning kan ske inom 3 dagar < 10 dagar - mer biofilm på utsidan Längre men < 30 dagar - mer biofilm på insidan Odlingsfynd: KNS, S.aureus, P.aeruginosa, K.pneumoniae, E.faecalis, C.albicans Undvik att dra blod från CVK vid blododling

24 Stafylokocker

25 Stafylokocker Grampositiva kocker, kan vara kapslade
Fakultativa anaerober, de flesta är katalaspositiva Tillväxer vid 18-40C, de flesta även i 10% natriumklorid 33 species, 17 kliniskt relevanta S.aureus är den mest virulenta (koagulaspositiv)

26 Koagulasnegativa stafylokocker
Den grupp bakterier som dominerar floran på huden, i hudens körtlar och på slemhinnor hos däggdjur Många stammar kan kolonisera samma person i flera år Mest bakterier ( cfu/cm2) finns i regioner med mycket talgkörtlar och svettkörtlar samt runt kroppsöppningar Utsatta områden där huden fjällar (atopiskt eksem, 80% koloniserade med S.aureus)

27 Specialiserade kolonisatörer
S.capitis: >90% av det som växer på skalpen efter puberteten (fett och talg) S.epidermidis: Ansiktet (torrare), thorax, armar och ben S.auricularis: Yttre hörselgången (vax) S.aureus: Näsan (varierar med ålder, 10-40% bland vuxna, mer hos vårdpersonal) S.saprophyticus: perineum - staging area?, ureasproduktion

28 Stafylokocker har vanligtvis ett gott förhållande till sin värd, men om hudkostymen skadas genom:
större trauma nålstick implantation av främmande kroppar kan dessa bakterier genom att få tillträde till hudens olika vävnader plötsligt bli patogena

29 Extracellulärt material Slem/glycocalyx
Produceras av de flesta stafylokocker Kopiösa mängder från många S.epidermidis och en del S.capitis stammar Modifierad teikonsyra? Formation av biofilmer via quorum sensing

30 Skillnader mellan KNS-infektioner på sta’n och på sjukhus
Samhällsförvärvad Ofta relativt känsliga stammar Mer subakut Sjukhusförvärvad Ofta multiresistanta stammar Stammarna har ökad förmåga att adherera till plastmaterial, olika typer av proteiner Mer akut

31 Läkningstider Klitoris 2-6 V Öra 6-8 V Ögonbryn 6-8 V
Längst ut på penis 3-9 mån Yttre blygdläpp 2-4 mån Läpp V Navel Upp till 9 mån Bröstvårta mån Pung mån Tunga V

32

33 Oral piercing Blödningar Inandning av metalldelar Oral cellulit
Säkra andningsvägar Ab i.v. Dränera abscesser

34

35 Näspiercing Näsborrar, nässeptum
Hål genom brosk medför ofta blödningar, infektioner, nekros, deformitet Dränage upp i hjärnan Kolonisering av S.aureus

36 Riskpatienter Diabetiker Patienter med immunsuppression
Patienter med klaffel, korrigerade medfödda hjärtfel

37 Biofilmassocierade infektioner
Dröjer ofta länge innan man får tydliga symtom Biofilmer: Påverkar T-lymfocyter och monocyter Påverkar B-lymfocyter, Ig produktion, koagulation Påverkar opsonisering och fagocytos

38 Cystisk fibros - patienter med biofilmssjuka
Staphylococcus aureus Haemophilus influenzae Pseudomonas aeruginosa (80%) Burkholderia cepacia Behandla så tidigt som möjligt

39 P.aeruginosa G- stav, miljöbakterie (spridd i sjukhusmiljön)
Ringa näringskrav - kan växa var som helst Obligat aerob, oxidas +, pigmenterad, söt doft Kapsel, LPS, ett flertal enzymer som bryter ner vävnader, exotoxin Naturligt resistent mot ett flertal Ab, utvecklar lätt resistens Den mest studerade biofilmsbildaren Icke mukoida - mukoida kolonier

40 Biofilm med P.aeruginosa schematiskt
Utsöndring av enzymer m.m. Yttre, ”inaktiv kapsel” Inre ”aktiv kärna” Biofilmer är resistenta mot antibiotika, desinfektions- medel, bakteriofager, amöbor

41 Test av quorom sensing hos P.aeruginosa

42 Njursten Ca 15-20% av alla njurstenar tillkommer i samband med urinvägsinfektioner Krävs basisk miljö för att mineralerna ska utfällas (urea blir ammoniak med ureasproducerande bakterier: Proteus, Providencia, Klebsiella, Pseudomonas) För att bli infektionsfri måste stenen avlägsnas

43 Vad göra när man inte mekaniskt kan ta bort biofilmen?
Försöka förhindra biofilmsbildningen (antibiotika, desinfektionsmedel, silver, jobba med olika material/ytor) Använda sig av en substans som hämmar kommunikationen mellan bakterieceller Ibland livslång antibiotikabehandling

44 Biofilmer och antibiotikaresistens
Kan inte penetrera in Långsam tillväxt Biofilmens struktur skyddar Högre frekvens plasmidöverföring, gör att en del bakterier naturligt kan plocka upp DNA från omgivningen och lättare bli resistenta

45 Antibiotika och biofilmer
Funkar inte: Vancocin, aminoglykosider Funkar sådär: Betalaktamer Funkar: Rifampicin, kinoloner, klindamycin, makrolider

46 Före och 1 tim efter klorbehandling

47 Hydrofila - hydrifoba ytor

48 Biofilm med bakterier och jästsvamp