Bacillus anthracis/mjältbrand

Artikeln uppdaterad april 2012, innehållet preliminärt i väntan på konsensusförfarande

---

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 beror på 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 $10^{8}$ 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 (uppdaterad mars 2012)

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. Sporernas förmåga att överleva i många år i djurprodukter och i jord är en viktig faktor för sjukdomens utbredning och fortlevnad.

År 2008 och 2011 inträffade två utbrott av mjältbrand på gårdar. Innan dess var senaste fallet hos djur 1981. Vintern 2008 insjuknade och dog flera djur av mjältbrand på en nötkreatursgård i Halland. Gården spärrades av och övriga djur avlivades i förebyggande syfte. Personer som hade varit i kontakt med gården identifierades och antibiotikabehandling gavs till djur och människor i förebyggande syfte. Några fall hos människa inträffade aldrig. Orsaken till utbrottet kunde inte verifieras men man misstänkte grävning i en gammal mjältbrandsgrav vid en å uppströms från gården med efterföljande översvämning nedströms av mark där senare hö slogs och gavs som foder till djuren som därefter insjuknade. Sommaren 2011 insjuknade och dog ett 20-tal nötkreatur på en gård i Närke. Det aktuella betet spärrades av, friska djur flyttade till annat bete, fick förebyggande antibiotikabehandling och vaccinerades därefter. Personer som hade varit i kontakt med de sjuka och/eller döda djuren identifierades och antibiotikabehandlades i förebyggande syfte. Några fall hos människa inträffade aldrig. Orsaken till utbrottet kunde verifieras med positiv B.antracis-odling från jordprover tagna från en nyligen utförd grävning vid en misstänkt gammal mjältbrandsgrav i närheten av en bäck. Jordprover tagna längre från grävningen och vattenprover från bäcken var negativa. Den gamla graven övertäcktes. Ett djur som betat på andra sidan en å nedströms dog likaså men andra djur på samma bete smittades ej. Djur som kommer att beta i närområdet vaccineras inför kommande utesäsonger. 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 framförallt 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 brev som infekterats i terrorsyfte 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.

Både människor och djur kan behandlas med antibiotika. Det förekommer även att man vaccinerar djur som betar i områden där det nyligen har förekommit mjältbrandsutbrott.

Prevention

Antrax hos tamboskap förhindras bäst genom vaccination. Ett vaccin för humant bruk används på militär personal i USA framförallt 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. Vaccinet är inte tillgängligt i Sverige. 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.

Personer som har kontakt med djur eller vävnader från djur som nyligen har dött i mjältbrand ska använda skyddsutrustning. Smittskyddsläkaren i det aktuella landstinget ska kontaktas för rådgivning. Man ska vara försiktig i hanteringen av djur som hittas döda, där man inte känner till dödsorsaken, och tillkalla veterinär.

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, se artikel Odling och nukleinsyrapåvisning vid misstanke om riskklass 3-bakterier i prov.

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. gar. detta är normalt inte nödvändigt vid diagnostik av humana infektioner.

Kapselbildning förstärks genom odling på fast substrat innehållande 0,7 % NaHCO₃ i 5-10 % CO₂.

Identifiering och minimikriterier

Bacillus anthracis i gramfärgat preparat från Csv Bild:CDC via Wikimedia Commons

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.

B. anthracis är nära besläktad med B. cereus, B. thuringiensis och B. mycoides både vad beträffar DNA-homologi, ytantigen och biokemiska reaktioner.

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 Folkhälsomyndigheten.

Övrig 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. Resistensbestämning kan utföras på begäran.

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

Kvaliteskontroller sker genom ringtester inom ramen för Forum för beredskapsdiagnostik via Quandhip som är ett Europeiskt laboratorienätverk för högpatogena bakterier och virus (koordineras av Robert Koch- Institut (RKI, Tyskland) och L. Spallanzani National Institute for Infectious Diseases (INMI), Italien).

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.

Referensfunktioner

Ej beslutade

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.