Bacillus anthracis

Kurs: Basvetenskap 6 Typ: Bakterie · grampositiv stav · sporbildande · aerob · zoonos · potentiellt bioterrorvapen

Snabbfakta

Fält	Värde
Agenstyp	Bakterie
Familj	Bacillaceae
Gram och morfologi	Stor grampositiv stav med kantiga ändar som ligger i långa kedjor – “bambustavar”; orörlig (unikt bland Bacillus)
Katalas	Positiv
Hemolys	Icke-hemolytisk på blodagar (skiljer från B. cereus)
Sporer	Ja – centrala, ej svällande; bildas i syrerik miljö utanför värden
Kapsel	Polypeptidkapsel av poly-D-glutaminsyra (ej polysackarid)
Syrekrav	Aerob/fakultativt anaerob
Växtbetingelser	Kolonier med “medusahuvud”-utseende; kapselproduktion kräver CO₂ och bikarbonat
Reservoar	Sporer i jord – överlever decennier till århundraden; herbivorer (nöt, får, get)
Smittväg	Inhalation av sporer, hudkontakt, förtäring; inte person till person
Inkubationstid	1–7 dygn kutant; inhalationsantrax 1–6 dygn men upp till 43–60 dygn
R₀	I praktiken 0 – smittar inte mellan människor
Målorgan	Hud, Lungor (mediastinala lymfkörtlar), Tarm
Anmälningspliktig	Ja – anmälnings- och smittspårningspliktig

Vad är agenset?

• Bacillus anthracis orsakar Mjältbrand (antrax), en klassisk zoonos.
• Historiskt central: Robert Koch demonstrerade Kochs postulat på just denna bakterie 1876, och Pasteur gav 1881 det första framgångsrika bakteriella levande vaccinet till får.
• Genetiskt nästan identisk med Bacillus cereus – hela virulensen ligger på två plasmider:
  • pXO1 – kodar toxinkomponenterna (PA, LF, EF).
  • pXO2 – kodar kapselsyntesen (poly-D-glutamat).
  • Utan båda plasmiderna är bakterien harmlös; Sterne-vaccinstammen saknar pXO2.
• Sporen är nyckelfaktorn – den är extremt motståndskraftig mot torka, värme, UV och desinfektionsmedel och kan ligga infektiös i jord i årtionden. Gamla begravningsplatser för boskap kallas därför “mjältbrandsfält”.

Epidemiologi

• Global utbredning i områden med extensiv boskapsskötsel: Afrika, Centralasien, Sydamerika, delar av Sydeuropa.
• I Sverige mycket ovanligt – enstaka utbrott bland nötkreatur (Örebro 2008, 2011, 2016) från gamla nedgrävningsplatser som blottats vid markarbete eller torka.
• Yrkesrelaterad (“woolsorter’s disease”): lantbrukare, veterinärer, garverier, ull- och hudhantverkare.
• Injektionsantrax – ett modernt europeiskt epidemiologiskt fenomen: utbrott bland heroinbrukare i Skottland, Tyskland och Danmark 2009–2012 (>70 fall) efter kontaminerat heroin.
• Bioterrorism: brevattackerna i USA 2001 – 22 fall, 5 döda. Sporer är listade som kategori A-agens eftersom de kan aerosoliseras, är stabila och ger hög mortalitet.
• Sovjetunionens olycka i Sverdlovsk 1979 (läckage från vapenanläggning, minst 66 döda) visade inhalationsantraxens dödlighet.

Smittvägar och smittsamhet

• Kutan (95 % av naturliga fall): sporer i sår vid hantering av infekterade djur, hudar, ull eller ben.
• Inhalation: aerosoliserade sporer 1–5 µm i diameter som når alveolerna – den storleksfraktionen avgör om exponeringen blir farlig.
• Gastrointestinal: förtäring av otillräckligt tillagat kött från sjukt djur; vanligast i låginkomstländer.
• Injektion: kontaminerat heroin, subkutant eller intramuskulärt.
• Person-till-person-smitta förekommer i praktiken inte (mycket sällsynt vid kutan form via sårsekret). Patienten behöver inte luftisoleras – till skillnad från vad populärkulturen antyder.
• Infektionsdos vid inhalation uppskattas till 8 000–50 000 sporer (LD₅₀), men enstaka fall vid lägre dos.

Livscykel

• Sporen tas upp i värden → gror i näringsrik, CO₂-rik miljö → vegetativ, kapselklädd, toxinproducerande form → massiv bakteriemi och död → kadavret öppnas/blod exponeras för syre → sporulering i syrerik miljö → sporerna återgår till jorden.
• Kritiskt jordbruksfaktum: ett misstänkt mjältbrandskadaver får inte obduceras eller öppnas, eftersom syreexponering utlöser sporulering och kontaminerar marken i decennier. Kadavret ska brännas eller djupt nedgrävas med kalk.

Var och hur infekterar den? Tropism och patogenes

• Sporer fagocyteras av alveolära Makrofager och Dendritiska celler och transporteras – fortfarande som sporer – till mediastinala och peribronkiella lymfkörtlar. Där gror de.
• Inhalationsantrax är alltså inte en pneumoni utan en hemorragisk mediastinit med lymfadenit; alveolerna själva är relativt oberörda. Det förklarar varför lungröntgen visar breddökat mediastinum snarare än infiltrat.
• Toxinerna slår ut det medfödda immunförsvaret lokalt, bakterien förökar sig ohämmat och ger bakteriemi med upp till 10⁸ bakterier/mL blod.
• Hematogen spridning till CNS ger hemorragisk meningit (“cardinal’s cap” – kraftigt blodig hjärnhinna) hos cirka hälften.
• I huden ger toxinerna lokalt massivt ödem och nekros utan varbildning.

Virulensfaktorer

• Kapseln av poly-D-glutaminsyra – D-aminosyrorna gör den icke-immunogen och resistent mot proteaser; den är kraftigt antifagocytär. Unik bland bakteriekapslar som annars är polysackarider.
• Tredelat toxin (AB-typ med två alternativa A-delar):
  • Protective antigen (PA) – B-delen, binder receptorerna TEM8/ANTXR1 och CMG2/ANTXR2, klyvs av furin, oligomeriserar till en por som transporterar in LF eller EF. Kallas “protective” för att antikroppar mot PA skyddar – det är vaccinets målantigen.
  • Letalt toxin (PA + LF) – LF är en zinkmetalloproteas som klyver MAPKK (MEK 1–3) och slår ut MAP-kinassignalering → makrofagdysfunktion, cytokinstorm, apoptos, chock och död.
  • Ödemtoxin (PA + EF) – EF är en kalmodulinberoende adenylatcyklas som driver upp cAMP våldsamt → massivt ödem och hämmad neutrofilfunktion. Samma princip som Pertussistoxins effekt och Koleratoxinets cAMP-höjning, men här är enzymet bakteriens eget.
• S-lagerproteiner, antioxidativa enzymer.

Symtom och klinisk bild

• Kutan antrax (letalitet <1 % behandlad, 20 % obehandlad):
  • Smärtfri röd papel → vesikel → svart nekrotiskt eschar omgivet av kraftigt, gelatinöst, icke-gropigt ödem.
  • Såret är påfallande smärtfritt – det är kardinaltecknet och skiljer det från stafylokockabscess eller nekrotiserande mjukdelsinfektion.
  • Regional lymfadenopati, måttlig feber. Läker med ärr på 2–6 veckor.
• Inhalationsantrax (letalitet 45–90 %):
  • Tvåfasigt förlopp: 1–5 dygn ospecifika influensaliknande symtom (feber, torrhosta, myalgi, bröstsmärta) – utan snuva, vilket skiljer från influensa.
  • Sedan abrupt försämring med hög feber, dyspné, stridor, cyanos, chock och död inom 24–48 timmar.
  • Breddökat mediastinum och pleuravätska på lungröntgen är den klassiska bilden.
• Gastrointestinal antrax (letalitet 25–60 %): buksmärta, blodiga kräkningar, blodig diarré, ascites; orofaryngeal form med halsont, dysfagi och halsödem.
• Injektionsantrax: djup mjukdelsinfektion med massivt ödem utan eschar, snabb progress, hög mortalitet – lätt att förväxla med vanlig injektionsabscess.
• Hemorragisk meningit som komplikation, mycket hög dödlighet.

Diagnostik

• Grampreparat och odling från vesikelvätska, sår, blod eller liquor – stora grampositiva stavar i kedjor. Meddela laboratoriet vid misstanke (arbetsmiljörisk, BSL-3).
• PCR mot pXO1 och pXO2, immunhistokemi mot kapsel och cellvägg.
• M’Fadyean-färgning (polykrom metylenblått) visar kapseln som rosa halo runt blå stavar i blodutstryk.
• Serologi mot PA retrospektivt; toxinpåvisning i blod.
• Lungröntgen/DT thorax: breddökat mediastinum, pleuraexsudat.

Behandling och profylax

• Ciprofloxacin eller Doxycyklin är förstahandsval vid systemisk sjukdom och bioterrorismmisstanke – naturliga stammar är penicillinkänsliga, men vapeniserade stammar kan vara betalaktamasproducerande.
• Systemisk sjukdom behandlas med kombination (fluorokinolon + ett proteinsyntes-hämmande medel som Linezolid eller Klindamycin för att stänga av toxinproduktionen) samt tillägg av meropenem vid meningit.
• Antitoxin: monoklonala anti-PA-antikroppar (Raxibacumab, Obiltoxaximab) eller humant immunglobulin vid svår sjukdom.
• Okomplicerad kutan antrax: peroral ciprofloxacin eller doxycyklin 7–10 dygn (60 dygn vid bioterrorexponering).
• Postexpositionsprofylax efter inhalationsexponering: 60 dygns antibiotika + vaccination – den långa tiden beror på att sporer kan ligga kvar och gro sent i lymfkörtlarna.
• Vaccin: AVA/BioThrax (adsorberat PA-filtrat) till militär och riskyrken; djurvaccin (Sterne-stammen) är centralt i endemiska områden.
• Kirurgi ska undvikas vid kutan antrax – excision förvärrar.

Tenta-fokus

All virulens sitter på två plasmider: pXO1 (toxin) och pXO2 (kapsel). Toxinet är tredelat: PA är den gemensamma B-delen som transporterar in antingen LF (metalloproteas som klyver MAPKK) eller EF (adenylatcyklas som ger cAMP-driven ödem). Inhalationsantrax är en hemorragisk mediastinit, inte en pneumoni – leta efter breddökat mediastinum, inte infiltrat.

Klinisk pärla

Det kutana såret är smärtfritt trots imponerande utseende med svart nekros och massivt ödem. Smärtfrihet + svart eschar + yrkesexponering för djur, hudar eller ull = mjältbrand. Och: öppna aldrig ett misstänkt mjältbrandskadaver – syreexponeringen skapar sporer som kontaminerar marken i decennier.

Kopplingar

• Nära släkting: Bacillus cereus (hemolytisk, rörlig, ingen kapsel).
• Sporbildare: Clostridium tetani, Clostridium botulinum, Clostridioides difficile.
• Adenylatcyklastoxin även hos Bordetella pertussis.

Relaterat: Mjältbrand, Sporer, Protective antigen, Zoonos, Bioterrorism, Kochs postulat, Modul 1 - Allmän mikrobiologi