Bacillus anthracis/mjältbrand
Huvudartikel
Till innehållsförteckningen för Referensmetodik: Bakteriologisk diagnostik av infektioner i hud, mjukdelar, skelett och inre organ eller
Referensmetodik:Smittskyddslagens sjukdomar med falldefinition i artikeln Mjältbrand
Bacillus anthracis
Smittämnet
Bacillus anthracis tillhör genus Bacillus i familjen Bacillaceae som dessutom omfattar genus Clostridium. Två bacillusarter ger sjudom hos människa. B. cereus orsakar matförgiftning och B. anthracis antrax/mjältbrand.
Bacillus anthracis är sporulerande aeroba grampositiva stavar. I naturen förekommer de huvudsakligen som sporer. Sporernas överlevnad är mycket lång, >40 år. Den vegetativa formen av Bacillus anthracis dör relativt snabbt i de flesta miljöer. Organismen Bacillus anthracis är nära förknippad med bakteriologins utveckling och Louis Pasteur, både vad gäller basen för Koch´s postulat och principerna för vaccinologi. Antrax är ett fruktat biologiskt stridsmedel. Arbete med organismen måste ske i BSL3-laboratorium.
Patogenes och patofysiologi
Infektionsdosen för människa har beräknats till 8 000-50 000 sporer vid inhalation. Infektionsdosen varierar mellan olika djurslag. Virulensfaktorer är dels en antifagocytär kapsel bestående av poly-D-glutaminsyra dels ett exotoxin. Isolat som saknar kapsel är relativt avirulenta. Toxinet består av tre skilda peptidkedjor, Edema Factor (EF) ett adenylat cyklas, Protective Antigen (PA) som binder till en receptor och Lethal Factor (LF) ett endopeptidas. Var för sig har de ingen effekt, men tillsammans ger de ödem, nekros och gör bakterien letal för försöksdjur. Alla tre toxinerna kodas genom en 180 kb plasmid, pXO1, medan kapselbildning kodas av en 80-kb plasmid benämnd pXO2.
Patofysiologin är beroende av infektionsväg. Vid inhalation transporteras sporerna till regionala lymfkörtlar där de övergår i vegetativ form, multipliceras och bildar toxin. Tillväxten är snabb och leder till massiv bakteriemi och död om inte behandling insätts tidigt. Tillväxten fortsätter post mortem och kan resultera i bakteriekoncentrationer på bakterier/mL. Karakteristiskt är att blodet inte koagulerar post mortem.
Vid kutan antrax infekteras ett sår av sporer vilka sedan germinerar. Förloppet är långsammare och dödligheten lägre även obehandlad men infektionen kan via regionala lymfkörtlar sprida sig till blod och ge sepsis.
Symtom och klinisk bild
I princip förekommer tre former: en kutan, en pulmonell och en gastrointestinal form.
Den kutana formen är vanligast i utvecklade länder (90 - 95 %) och ses främst på händer, underarmar och i ansiktet. Inkubationstiden är två dagar till en vecka. Vid denna typ uppstår först ett typiskt gelatinöst ödem (EF) följt av ett nekrotiskt sår som blir svart och kan vara flera cm i diameter. Hudförändringarna är typiskt oömma. Obehandlad är dödligheten ca 20 %.
Efter inhalation uppträder först ospecifika infektionssymtom vilka efter några dagar hastigt förvärras med tecken på sepsis och meningit. På röntgen ses mediastinal körtelförstoring. Pneumoni i egentlig mening med sputa och lungaffektion utvecklas i allmänhet ej. Dödligheten är 100 % om sjukdomen inte behandlas. Om behandlingen sätts in tidigt, före 4 - 5 dagen, kan dödligheten reduceras.
Förtäring av infekterat kött kan leda till oro-faryngeal eller intestinal antrax.
Epidemiologi
Antrax är en zoonos som i första hand drabbar gräsätare. Historiskt har antrax orsakat enorma förluster inom boskapsnäringen. Hos människa blev sjukdomen tidigt känd som Woolsorter´s disease (pulmonär form). Det senast kända svenska fallet av antrax hos människa inträffade 1964. En person som arbetade på en mattfabrik insjuknade och avled under loppet av några dygn. Kutan antrax uppträder vanligen efter arbete med ull, hudar eller infekterade djur.
Mjältbrand hos djur påvisas huvudsakligen bland växtätare, i Sverige senast 1981. Smittämnet antas kunna spridas med flugor som förtärt icke koagulerat blod från döda djur, ev. också genom insektsbett. Smittan anses ej spridas direkt mellan människor. Globalt uppskattas antalet fall per år som 2000 till ca 20 000 fr.a. i Asien och Afrika.
Antrax har också en potential som biologiskt stridsmedel.
Vid det utbrott som började i Florida den 2 oktober 2001 och orsakades av infekterade brev inträffade 22 fall (11 pulmonella och 11 kutana), varav fem med dödlig utgång. Under perioden 1955 - 1991 rapporterades totalt i USA 234 fall av kutan antrax.
Prevention
Antrax hos tamboskap förhindras bäst genom vaccination. Ett vaccin för humant bruk används på militär personal i USA fr.a. vid stationering i riskområden som Sydkorea och Mellersta östern. Vaccinet är framställt från odlingsfiltrat efter en avirulent stam V770-NP1-R. Den är okapslad men innehåller de tre toxinkomponenterna PA, LF, och EF. Effekten, speciellt vid inhalation av stora mängder sporer, är av naturliga skäl ej klarlagd.
Ett annat attenuerat levande endosporvaccin används i de gamla sovjetstaterna.
Antibiotikaprofylax används efter exposition och bör pågå 60 dagar. Anledningen till denna långa tid är att vid ett oavsiktligt utsläpp i Sverdlovsk 1979 inträffade ett fall efter 42 dagar.
Provtagning och transport
Vid misstänkt inhalations- och intestinal antrax och vid sepsisbild rekommenderas blododling. Vid meningeala symtom likvor. Vid kutan antrax tas om möjligt aspirerat prov från blåsor annars pinnprov som vid andra sårodlingar. Vid gastrointestinal antrax kan ascites vara av värde.
Näsprov rekommenderas ej som diagnostiskt prov vid sjukdom men används vid misstänkt exposition och för epidemiologisk uppföljning.
Laboratoriediagnostik
Allmänt
Antrax verifieras företrädesvis genom odling och PCR.
För full hantering av antraxprov krävs BSL3-laboratorium och tillstånd från Arbetsmiljöverket.
Referensmetodik
Referenssubstrat
B. anthracis växer bra på de flesta odlingsmedier som blod- och hematinagar, vilka anses vara referenssubstrat.
Isolering
Bakterierna som är aeroba eller fakultativt anaeroba växer ut i vanlig atmosfär efter 24 tim. Bacillus har på blodagar ett karakteristiskt utseende.
För anrikning av antraxsporer i miljöprov kan värmebehandling utföras, varefter provet odlas ut på referenssubstrat samt selektiv PLET (polymyxin-lysozym-EDTA-tallosacetat)-agar. Inget av detta är normalt nödvändigt vid diagnostik av humana infektioner. Kapselbildning förstärks genom odling på fast substrat innehållande 0,5 % NaHCO3 i 5-10 % CO2.
Identifiering och minimikriterier
Fynd av aeroba långa grampositiva stavar i korta kedjor från blododling och/eller typisk klinisk bild skall väcka misstanke om antrax. Gramfärgning kan avslöja uppklarning kring bakterierna som tecken på kapselbildning. Bakterien är orörlig och hemolyserar ej. Växer ej på MacConkeyagar.
B. anthracis är nära besläktad med B. cereus, B. thuringiensis och B. mycoides både vad beträffar DNA-homologi, ytantigen och biokemiska reaktioner. Presumtiv diagnostik av B. anthracis kan erhållas med kommersiella analysbrickor som t.ex. API 50CHB.
Identifiering sker med PCR genom påvisande av de bägge virulensplasmiderna samt en specifik sekvens på 16S-rRNA, Slutlig verifiering sker genom sekvenering.
Misstänkt positiva fynd sänds vidare till SMI.
Alternativ diagnostik
Serologiska metoder finns utvecklade men är inte fullt validerade.
Resistensutveckling och resistensbestämning
Bakterien är känslig mot alla vanliga antibiotika utom polymyxin B och neomycin. Efter administration av penicillin blir såret bakteriefritt efter 24 tim.
Naturlig resistensutveckling är osannolik eftersom bakterien främst förekommer hos vilda ej antibiotikabehandlade djur. Icke verifierade uppgifter talar dock om en modifierad stam med penicillin- och makrolidresistens. Ciprofloxacin och doxycyklin rekommenderas av CDC som alternativ.
Epidemiologisk typning
Utförs ej rutinmässigt men har varit av värde vid spårning av den stam som spreds i USA 2001. 17 patientprov och 106 omgivningsprov visade samma molekylära subtyp.
Kvalitetskontroll
- Referensstam
- Bacillus anthracis, ATCC 14578.
Svarsrutiner
Fynd av primärdiagnostiserad Bacillus anthracis meddelas insändaren per telefon. Slutsvar lämnas efter verifiering vid annat laboratorium.
Laboratorierapportering
Mjältbrand är anmälningspliktig enligt smittskyddslagen (2004:168), allmänfarliga sjukdomar.
REFERENSER
- Bush LM, Abrams BH, Beall A et Johnson CC. Index case of fatal inhalational anthrax due to bioterrorism in the United States. N Engl J Med. 2001; 345:1607-1611.
- Ezzell J.W. Anthrax-Pasteur to present. Clin Microbiol Newslt. 1988;10:113-116.
- Guidelines for the surveillance and control of anthrax in humans and animals. WHO/EMC/ZDI/98.6.
- Inglesby TV, Henderson, DA, Barlett JG, Ascher MS, et al. Anthrax as a biological weapon: Medical and public health management (consensus statement). JAMA. 1999;281:1735-1765.
- Jernigan, D.B., et al. Investigation of bioterrorism-related anthrax, United States, 2001: Epidemiological findings. Emerging Infectious Diseases. 2002;10:1019.
- Laboratory protocols for clinical Laboratories for the identification of Bacillus anthracis. CDC BT public web site: www.bt.cdc.gov
- Snyder, J.W. The anthrax vaccine: A question of safety. Clin Microbiol Newslett. 2001;23:51-54.
- Swartz MN. Recoqnition and management of anthrax– an update. N Engl J Med. 2001;345:1621-1626.