Enterobacteriaceae og andre store Gram-negative stave F37 og F38

Transkript

1 Enterobacteriaceae og andre store Gram-negative stave F37 og F38 UFFE B. Skov Sørensen Institut for Biomedicin Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet Aarhus Universitet Dias 1 1. Introduktion Disposition 2. Om colibakterier (Escherichia coli) med hovedvægt på virulensmekanismer 3. Urinvejsinfektioner 4. Pause 5. Andre vigtige Gram-negative bakterier Klebsiella, Proteus og Pseudomonas 6. OmSalmonella enterica 1

2 Enterobacteriaceae Store 2-5 µm Gram-negative Stavformede Vokser med og uden ilt Identifikation Røde i Gram-farvning Aflange, parallelle sider (Fakultativt anaerobe) Biokemi, serologi m.v. Dias 3 Vigtige tarmbakterier Enterobacteriaceae: Escherichia coli (kan have mange forskellige virulensegenskaber) Salmonella enterica (mange serotyper) Shigella sonnei dysenteria Klebsiella pneumoniae Proteus mirabilis Yersinia enterocolitica Andre: Pseudomonas aeruginosa 4 2

3 Patogene colibakterier Escherichia coli EAggEC, EIEC, EPEC, ETEC, VTEC Dias 5 E. coli infektioner Ekstraintestinale patogene E. coli Entero-toxigenic Enteropathogenic Verocytotoxinproducing ExPEC, endogene infektioner såsom urinvejs- infektioner ( ) og bakteriæmi (4.000) EPEC, vandig diaré. Rammer ofte mindre børn under 1 år. (750) ETEC, vandig diaré, rejsediaré. Udbredt. Rammer børn og voksne (125) VTEC (EHEC), blodig diaré, HUS (90) Entero-invasive EIEC, blodig diaré. Se kun sjældent (5) Dias6 3

4 EAggEC Entero-aggregative Escherichia coli Dias 7 EAggEC Stacked-brick formation Aggregative adhesion Dias 8 4

5 Enteroinvasive Escherichia coli EIEC Dias 9 EIEC = enteroinvasive E. coli Adhesion Endocytose Destruktion af celleoverfladen Translokation 1 2 N N 3 N Cytoskelet 10 5

6 Shigellose Shigella sonnei Shigella flexneri Shigella dysenteria

7 Shigella sonnei flexneri dysenteriae 13 Shigellose Shigella sonnei: Shigella flexneri: Shigella dysenteria: relativ mildform middelsvær alvorlig dysenteri Shiga-toksin angriber særligt endothelceller i de små kar, hvor proteinsyntesten ødelægges, så cellerne dør. 14 7

8 EPEC Enteropathogene Escherichia coli Dias 15 Colibakterier adhærerer til tarmceller bakterie Mikrovilli Enterocyt Cellekerne Humbert, J. et al Microsc. Res. Tech. 49: µm 8

9 EPEC enteropathogenic E. coli Angreb hyppigt børn for år siden, men ses nu relativt sjældent. Kan også give diaré hos rejsende. 17 EPEC enteropathogenic E. coli Pili Cl - Na + Attaching and effacing lesions Intimin 1 N 2 N TIR 3 N 18 Cytoskelet (actin) 9

10 EPEC enteropathogenic E. coli Bakterier Fluorescens-mærket på celleoverflade actin Colibakterierne hæfter sig på overfladen, hvorefter cellernes cyto-skelet rearrangeres 19 EPEC, enteropathogenic E. coli Attaching and effacing lesion Bakterierne sidder på sokler (pedestals), der er dannet på cellens overflade Dias 20 10

11 Enterotoxinogene Escherichia coli ETEC Dias 21 Case 1 Fødevarebårent udbrud af ETEC og Salmonella Den sandsynlige smittekilde var pesto fremstillet af frisk basillikum,.. der var massivt fækalt kontamineret! EPI-nyt nr. 51, 2006 Dias 22 11

12 ETEC Enterotoksinogene E. coli rejsediaré Ses sjældent i Danmark, hvorfor? Infektiøs dosis ca bakterier Danner plasmidbetingede enterotoksiner, der virker på tyndtarmen 23 ETEC = enterotoxigenic E. coli LT = labilt toxin, ST = stabilt toxin Cl - Na + Pili N N 24 12

13 LT: Labilt toxin Fem del-komponenter kan binde til cellen, en aktiv del-komponent trænger ind i cellen Cl - Na + camp cgmp N N Osmotisk gradient 25 Vibrio cholerae Gram-negativ komma eller S-formet stav. Findes i brakvand i forbindelse med krebsdyr. Næsten alle udbrud forbindes med serotype 01 og senere O139. Fækal oral smitte via drikkevand. Patogene stammer producerer kolera-toksin, som forårsager vandtynd diaré ( risvand ). Svært væsketab medfører dehydrering. Sidste epidemi i Danmark var i

14 VTEC (EHEC) Vero cytotoxin producing Escherichia coil VT = Vero cytotoxin = Shiga-like toxin EHEC ; Enterohemorrhagic Escherichia coli Abdominal pain, watery diarhoea to serve manifestations as grossly bloody diarrhoea and acute renal failure. Most common in infants and young children. Dias 27 VTEC VT = Vero cytotoxin = Shiga-like toxin EHEC ; Enterohemorrhagic Escherichia coli Diaré, ofte blodig Hyppigste årsag til akut nyresvigt hos børn under 15 år

15 VTEC / EHEC Enterohemorrhagic E. coli Intimin / TIR VT = Vero cytotoxin = Shiga-like toxin 1) Hæmning af optagelsen af Na-ioner diaré Vt N 2) Celledrab ved hæmning af proteinsyntesten Hæmoragisk colitis HUS, hæmolytisk uræmisk syndrom Blodig diaré og akut nyresvigt hos småbørn 29 Humane E. coli VTEC tilfælde

16 Humane E. coli VTEC tilfælde Annual Report on Zoonoses in Denmark, DTU Case 2 Udbrud af VTEC forårsaget af oksespegepølse Udbrud registreret marts 2007 Primær tilfælde Sekundær tilfælde EPI-Nyt, uge 16, 2007 Dias 32 16

17 PCR analyse for virulensgener Positive Størrelses- Markør Negative PCR-produkt Dias 33 Udbrud af E. coli VTEC O104 i Tyskland Tyskland blev i maj 2011 ramt af et udbrud af alvorlig diarésygdom forårsaget af bakterien E. coli O104, der smitter gennem fødevarer. I Danmark er der også rapporteret om syge Maj Juni Dias 34 17

18 Outbreak of E. coli VTEC O104 in Germany The German authorities had knowledge of 373 cases of haemolytic uraemic syndrome (HUS) and 796 cases of bloody diarrhoea with onset in May This unusual outbreak is caused by infection with the verocytotoxin-producing (VTEC) E. coli O104:H4. The source was assumed to be raw vegetables distributed in Northern Germany. By the end of June, 908 HUS cases and 50 death were registered and further VTEC-cases were reported. The source of the outbreak was traced to fenugreek seeds germinate (bukkehorns spirer) produced in Egypt. Ingredienser: 1 grov bolle el. 2 skiver brød marmite salatblade koldpresset kokosolie portobello tamari sesamfrø bukkehornsspirer lucernespirer rødløg Hummus 18

19 VTEC, E. coli O104 Outbreak of E. coli VTEC O104 in Germany 19

20 Humans do not possses Neu5Gc N-glycolylneuraminic acid N-acetylyneuraminic acid Lieberman, B Nature, 454: Dias 39 Food poisening by Neu5Gc subtilase cytotoxin Dias 40 20

21 Urinvejsinfektioner Urosepsis Kompliceret Nyrebækken betændelse (pyelonefritis) Ukompliceret Blærerbetændelse (akut cystitis) akut ukompliceret E. coli (80%) S. saprophyticus (15%) Urinrørs katar (urethritis) kønssygdomme m.v. Bakteriuri asymptomatisk 41 Bakteriæmi tilfælde * Stafylococcus aureus 16,6 % Hæmolytiske streptokokker 4,5 % Streptococcus pneumoniae 12,4 % Escherichia coli (ExPEC) 31,2 % Salmonella sp. 2,1 % Andre enterobakterier (Klebsiella, Proteus m.fl.) 11,6 % Pseudomonas aeruginosa 2,4 % * Kun de hyppigste fund er anført Henrik C. Schønheyder, Ugeskrift for læger, 162/20:

22 Escherichia coli (ExPEC) Blærebetændelse (cystit) Nyrebækkenbetændelse (pyelitis) ( ) Type 1 fimbriae 43 PAUSE 44 22

23 Andre enterobakterier Dias 45 Klebsiella pneumoniae Klebsiella danner ofte mukoide kolonier, da de som regel har store polysakkarid kapsler 46 23

24 Klebsiella pneumoniae Klebsiella er en ubevægelig enterobakterie, der udgør en del af den normale tarmflora. Klebsiella har polysakkaridkapsler, der gør at bakterien undertiden kan forårsage infektioner: urinvejsinfektioner bakteriæmi / sepsis lungebetændelse sårinfektioner 47 Proteus mirabilis Proteus er en meget bevægelig enterobakterie, der sværmer på almindelige blodplader. Proteus kan forårsage blærebetændelse og undertiden andre mere alvorlige infektioner Proteus danner urease, hvilket kan disponerer for dannelsen af nyresten m.v 48 24

25 Andre store gram-negative stave Pseudomonas Dias 49 Pseudomonas aeruginosa Stor Gram-negativ stav Aerob Bevægelig Danner farvede pigmenter Miljøbakterie Opportunistisk patogen Kolonier på blodagar Beta-hæmolyse Pigmenter Speciel duft 50 25

26 Pseudomonas aeruginosa Ekspektorat med mikrokolonier indlejret i alginat Alginat omkring kolonierne på en agar-plade Endotoksin (LPS), lipaser, proteaser, toksiner, polysakkarid (alginat), resistens egenskaber 51 Pseudomonas aeruginosa Ofte resistent overfor flere antibiotika Resistent over for mange dissenfektionsmidler Lungeinfektioner (f.eks. ved cystisk fibrose) Sårinfektioner (ved traumer og i brandsår) Øjninfektioner (f.eks. keratitis) Sepsis Endocarditis m.v

27 Pseudomonas aeruginosa Folliculitis 53 Pseudomonas aeruginosa Otitis externa, swimmer s ear 54 27

28 Pseudomonas aeruginosa Ecthyma gangrenosum 55 Pseudomonas aeroginosa Brandsårsinfektion Medical Microbiology, 5th. Ed, Murray

29 Salmonella enterica Dias 57 Salmonella Dias 58 29

30 Case 3 59 Case 3 (fortsat) I løbet af sommeren har der været et stort udbrud forårsaget af multiresistente Salmonella enterica Typhimurium. Kilden til udbruddet blev sporet til en restaurant på Bakken, hvor hovedattraktionen var tag-selv buffet. Hvad kunderne imidlertid ikke viste var, at buffeten var krydret med salmonella. Der blev fundet salmonella (og koliforme bakterier) i to dele af buffeten; pasta og blandet salat. Danmarks Fødevare Forskning, august 2003 Dias 60 30

31 67 patienter blev fundet smittet med samme Salmonella stamme. De havde alle spist på samme restaurant inden for en tre ugers periode. Stammen blev også fundet i afføringsprøve fra en køkkenmedarbejder. Der blev ikke konstateret fejl restaurantens almindelige procedure. Årsagen til udbruddet skyldes formentlig at den ansatte udskilte bakterien og forurenede maden. Dette understreger vigtigheden hyppig og grundig vask af hænder når man håndtere madvarer. Ud fra attack rate skønnes mere end 400 at være smittet. Inkubationsperiode var 4 dage (median) til 27 dage (maks.). 1/3 patienter blev indlagt. Danmarks Fødevare Forskning, august 2003 Dias 61 Levnedsmiddelbåren sygdomme er individuelt anmeldelsespligtige of Salmonella 510 anmeldelser i 2009 Dias 62 31

32 Taksonomi Familie (family): Slægt (genus): Art (species): Serotype: Enterobacteriaceae Salmonella enterica Typhimurium Salmonella enterica Typhimurium S. enterica Typhimurium (S. Typhimurium) Zoonotiske infektioner (overføres fra dyr til menensker) Dias 63 Serologisk typning Antisera O (LPS) K (kapsel) Agglutination H (flagel) Dias 64 32

33 Salmonella enterica; serotyper Hyppigst forekommende serotyper af salmonella, 2009 S. enterica Enteritidis 600 S. enterica Typhimurium 767 Andre serotyper 762 Anmeldte tilfælde i alt Ca. 40 tilfælde pr indbyggere pr. år 65 DNA-analyse DNA-fingerprint 1 DNA-prøve behandlet med restriktionsenzym DNA-mønster Pulsed field gel electrophoresis (PFGE) Dias 66 33

34 Case 4 Den 2. januar 2000 fik embedslægeinstitutionen i Vejle Amt en henvendelse i anledningen af to uventede dødsfald blandt personer fra samme familie. Den første patient, en 44 årig mand, udviklede den gastro-enteritidis med kraftig diaré, opkastninger, mavesmerter, og feber. Symptomerne fortsatte frem til den 31.12, hvor patienten efter kortvarigt tilfælde med åndenød fik hjertestop. Den anden patient havde et kortere sygdomsforløb. Det drejer sig om den første patients 18-årige søn, som nytårsnat fik opkastninger og nytårsdag diaré samt feber. Ca. 26 timer efter faderens dødsfald blev sønnen bevidstløs og indbragt død til sygehuset. Dias 67 Case 4 (fortsat) Prøver udtaget ved medico-legalt ligsyn viste vækst af Salmonella enteritidis fra både fæces og blod. Det vurderes, at en kage fremstillet af rå æg, som familien havde spist mellem jul og nytår, er den mest sandsynlige kilde til udbruddet. Ubehandlet salmonella-sepsis har en letalitet på omkring 25%. EPI-nyt Uge 1, 2000 Dias 68 34

35 Risiko for infektion virulence x dosis Infektion = værtens modstandskraft For zoonotiske salmonalla-stammer er den infektiøse dosis høj, ofte over 10 5 CFU Men for S. enterica Typhi er den kun ca.10 CFU Institut for Medicinsk Mikrobiologi og Immunologi, Aarhus Universitet Dias 69 M-celle Lamina propria Dias 70 35

36 Dias 71 Salmonella typhimurium Deformeret celleoverflade Vakuole med bakterie Dias 72 36

37 Dias 73 LPS = endotoksin LPS er en bestanddel af de Gram-negative bakteriers ydre membran LPS består af en ikke toksisk sukkerdel, og af en toksisk lipid-del (lipid A) LPS optages af LPS-bindende protein og bindes til CD14 og til TLR4 på makrofager m.v. LPS kan aktivere complementsystemet, stimulere B- celler, aktivere makrofager, stimulere frigørelsen af cytokiner og meget mere LPS kan selv i små mængder (0,1 ug) give høj feber, mens større mængder kan udløse shock Dias 74 37

38 LPS is recognized by LPSbinding protein (LBP) and activates macrophages and neutrophile granolycytes through the CD14 receptor and TLR4 LPS = endotoxin = lipopolysaccharide 75 LPS fortsat 1. Feber; TNF-α IL-1 (IL6) m.fl. Komplementkaskade aktiveres 2. Hypovolæmisk shock (dilatation af blodkar) 3. Dissemineret intravaskulær koagulation Aktivering af koagulationskaskaden 4. Blødningstendens (purpura) blodplader og fibrinogen 5. Multiorgansvigt 6. Død 76 38

39 5 major zoonotic infections in humans in Denmark, Antal registrerede tilfælde År Dias 77 Forebyggelse og bekæmpelse af Salmonella Dias 78 39

40 Reported cases of human Salmonellalosis in Denmark, Dias 79 Salmonella infektioner Danmark Dias 80 40

41 Samfundsomkostningerne anslås at være på mio. Kr. 81 Art: Salmonella enterica Inddeling af Salmonella Vigtigste serotyper: Typhimurium, Enteritidis m.fl. Gastroenteritis, overføres fra dyr (zoonoser) Serotyperne: Typhi og Paratyphi Invasiv sygdom, er strikt humane Dansk tyfus Engelsk enteric fever typhoid fever Rickettsiae sp. Dansk plettyfus Engelsk typhus 82 41

42 Typhoid Mary Case 5 Mary tilbragte 26 år af sit liv i isolation på North River Island hospital. Marys forbrydelse var, at hun var asymptomatisk bærer af Salmonella Typhi Mellem 1900 og 1907 havde hun smittet 22 personer, hvoraf en døde. Hun fik fængsel i tre år. Trods forbud fortsatte Mary med at arbejde som kok, hvorved 25 flere fik tyfus, to døde. Mary blev interneret yderligere 23 år til hun døde i Diaré, blødning, perforation Tyfus Inflamation, sårdannelse Galde Indtagelse af S. enterica Typhi tyndtarm M-celler Lymfe Kronisk bærertilsand (som Mary) Galdeblærer Lymfeknuder Feber, andre organer angribes symptomer Septikemi inkubationstid Makrofager, lever, milt, benmarv Forbigående bakteriæmi 84 42

43 Nyttige Web-sites Statens Serum Institut Tarminfektions monitor Zoonosecenteret DanMap Dias 85 43