Modul 1 - Allmän mikrobiologi

Kurs: Basvetenskap 6

Metodologiska principer för klassificering av bakterier

• Minnesramsa för bakterietaxonomin (ordning → familj → släkte → art → subtyp → klon): “Livet De Rika Flyr Kommer Oftast Från Släktens Artighet, Utan Särskilt Kära Värderingar”.
• Genen för 16s rRNA används för att bestämma släktskap bland Prokaryoter. Genen har delar som är gemensamma för alla prokaryoter och delar som varierar - ju fler överensstämmande variabla delar två bakterier har, desto närmare släktskap har de. Sekvensering av 16s rRNA är ett klassiskt sätt att klassificera bakterier.
• Underarter kan även skiljas åt med biokemiska och genetiska metoder - biokemisk klassificering utgår från vad bakterien kan metabolisera.
• Subtyper skiljs åt med Agglutination (antikropp binder till sitt korresponderande antigen och klumpar ihop bakterierna), vilket beror på specifika antigen-antikroppsreaktioner. Man talar om olika Serovars/Serotypes. Hos Salmonella används två strukturer som måltavlor: flagellen (kallas H-antigen) och LPS (kallas O-antigen).
• För att skilja kloner av Salmonella används helgenomsekvensering och SNP (Single Nucleotide Polymorphism)-analys. Man skiljer på icke-H58-kloner och H58-kloner - H58-klonen har högre tolerans för gallsyror samt är mer resistent mot fluorokinoloner.

Klassificering av virus, bakterier, parasiter och svampar

• En mikroorganism är en organism så liten att den inte kan ses med blotta ögat. Bakterier, Virus, Prioner, Svampar och Parasiter är alla mikroorganismer.
• Bakterier är Prokaryoter.
• Svampar är eukaryoter som delas i Mögelsvampar (flercelliga Hyfer, förökar sig genom apikal extension, bildar mycelium) och Jästsvampar (encelliga, förökar sig genom Avknoppning och binär fission, producerar pseudohyfer, tål högre temperatur). Dimorfa svampar kan växla mellan jäst- och mögelform beroende på miljön (t.ex. Candida albicans). Svampar kan leva som saprofyter (på dött material) eller parasiter (på levande organismer).
• Parasiter delas efter livscykel/struktur i Endoparasiter (lever inuti värden: Protozoer, Helminter) och Ektoparasiter (lever på/utanför värden: Artropeder, Annelider).
• Protozoer: encelliga eukaryoter, oftast harmlösa i vatten/jord, men nästan alla humanpatogena protozoer är endoparasiter. Reproducerar asexuellt via binär fission eller multipel fission (merogoni, schizogoni); sexuell rekombination förekommer men ökar sällan antalet. Delas efter förflyttningssätt:
  • Amöbor - använder Pseudopodier.
  • Flagellater - använder Flageller.
  • Ciliater - använder Cilier.
  • Sporozoer - ofta orörliga, vissa stadier rör sig via aktin-myosin-driven glidande motilitet. Apicomplexa utgör nästan alla sporozoer och har ett apikalt komplex med organeller.
• Helminter: generell term för parasitisk mask, multicellulära, ca 300 arter är humanpatogena, de flesta är zoonoser, få läkemedel/inga vacciner finns. Delas i Platyhelminter (plattmaskar) och Nematoder (rundmaskar). Uppbyggnad: Cuticle (rundmaskars ytterhud) eller Tegument (plattmaskars ytterhud), nervsystem, muskelfibrer, tarmkanal, känsorgan. Rundmaskar är tvåkönade, plattmaskar hermafroditer (utom Schistosoma, som är tvåkönad). Maskar multiplicerar generellt INTE i värden - antalet maskar beror på antal infektionshändelser.
• Virus: arvsmassa i ett proteinskal med eller utan hölje och enzym. Inte levande (ingen egen metabolism, replikeras inte utan värd). Klassificeras efter genetiskt material (DNA-virus eller RNA-virus), struktur (enkel-/dubbelsträngat) och värdar.
  • DNA-virus: utnyttjar cellens maskineri, har “proof-reading” (genetisk stabilitet), replikerar oftast i cellkärnan (undantag Poxvirus, cytoplasman), oftast större genom → möjliggör temporalitet i transkriptionen: “Immediate-early” (direkt efter inträde, ofta kapsidproteingener) → “Early” (tidigt i livscykeln) → “Late” (sent, gener för hopsättning).
  • • enkelsträngat RNA-virus: RNA:t fungerar direkt som mRNA. Mindre stabila, högre mutationsfrekvens (RNA-polymeras felbenäget).
  • dsDNA-virus: genom liknar värdcellens, replikeras via värdcellens kärnmaskineri, mer stabila/lägre mutationsfrekvens (DNA-polymeras har korrekturläsning).
• Klassificering av bakterier efter Gram-färgning:
  • Gram-negativa: tunnare peptidoglykanvägg, yttre membran med Lipopolysackarider (LPS) (O-antigen + polysackaridkedja + lipid A, känns igen av TLR4), har endotoxiner.
  • Gram-positiva: tjock cellvägg av flera lager peptidoglykan (ger lila färg vid gramfärgning), Lipoteikonsyra (LPA) i cellväggen kan trigga immunsystemet.
• Klassificering av parasiter i sporozoer (protozoer) och rundmaskar (helminter med matsmältningssystem mun-till-anus).
• Klassificering av svampar i dimorfa (t.ex. Candida albicans - disseminering kallas invasiv candidiasis) och icke-dimorfa svampar (behåller enhetlig form oavsett miljö).

Uppbyggnad och beståndsdelar hos virus, bakterier, parasiter och svampar

Bakteriens uppbyggnad

• Encelliga prokaryoter med DNA-arvsmassa, inga membranbundna organeller, men en unik cellvägg av Peptidoglykan (kan länkas ihop, ny cellvägg tillverkas vid celltillväxt). Cellväggen ger stabilitet mot det höga interna trycket (Turgor).
• Kapsel: polysackarider som kan användas för klassificering (serotyper/serogrupper), hämmar komplementaktivering och fagocytos, förhindrar adherens till epitelceller. Kapselförsedda arter tenderar orsaka allvarligare sjukdom (sepsis, hjärnhinneinflammation, endokardit). Kapselvacciner konjugeras ofta med icke-toxiska toxindelar (t.ex. difteri- eller tetanustoxoid) eftersom kapseln i sig inte är immunogen.
• Flagell: bakteriens transportsätt, drivs oftast av “proton motive force” (protongradient över membranet), roterar med- och moturs beroende på signaler i C-ringen.
• Fimbriae/Pilus: hårlika strukturer, möjliggör DNA-upptag, celladherens och viss motilitet (“twitching motility”); längden styrs av polymerisation/depolymerisation av subenheter.
• Biofilm: när bakterier går från enskilda celler till en synkroniserad koloni; skyddar mot miljöfaktorer och antibiotika, kan vara multimikrobiell.
• Sporer: metabolt inaktiva celler, bildas via sporulering hos vissa bakterier, motståndskraftiga mot värme, näringsbrist och torrhet, vanliga vid t.ex. matförgiftning.

Svampens cellvägg

• Svampar tillhör riket Fungi, är eukaryota men skiljs från andra eukaryoter genom cellvägg av Kitin och β-glukaner samt cellmembran med ergosterol istället för kolesterol.
• Ergosterol är en måltavla för antifungala läkemedel.

Virusets uppbyggnad

• En viruspartikel kallas virion och består av hölje, Kapsid, genom och enzym. Genomet (RNA eller DNA) klassificeras i 7 grupper enligt Baltimore-schemat.
• Virusgenomets egenskaper: litet (snabb replikation, många virioner per cell) och kompakt (hela genomet kodar protein, ibland överlappande läsramar, saknar introner).
• Kapsid: proteinskal av upprepade kapsidproteiner, skyddar genomet; för höljelösa virus fungerar kapsidproteinet som ligand till virusreceptorer.
• Hölje: membran (lipidlager) från värdcellen (cellyta, ER, golgi eller kärnmembran) plus virusproteiner, erhålls vid avknoppning. Tillåter variation av ytstrukturen → anledningen till att man måste vaccinera om sig. Höljebärande virus är känsliga för uttorkning, pH, temperatur och tvål, och frisätts endast via avknoppning - förlorat hölje = förlorad infektionsförmåga. Nakna virus är mer motståndskraftiga och frisätts genom cellys.
• Vissa virioner bär med sig egna enzym.

Skillnaden mellan bakteriens och svampens cellvägg

• Bakteriens cellvägg: Peptidoglykan - långa sockerkedjor (N-acetylglukosamin och N-acetylmuraminsyra) korslänkade med korta peptider.
• Svampens cellvägg: Kitin (långa kedjor av N-acetylglukosamin, styv och resistent) plus β-glukaner (polysackarid av glukos).

Replikationscykler/livscykler för virus och parasiter

De generella stegen i virus livscykel:

1. Bindning via receptor till cellmembran (t.ex. SARS-CoV-2 binder ACE2; vaccin-inducerade antikroppar mot Spike-proteinet blockerar detta).
2. Inträde och avklädning - höljebärande virus via fusion med membranet eller efter endocytos; nakna virus alltid via endocytos.
3. Virala genomet går in i cellkärnan.
4. Transkription (mRNA) och replikation av genom - mRNA-produktionen börjar tidigt men fortgår kontinuerligt.
5. Genom och mRNA transporteras ut ur kärnan, translation sker i cytosolen med värdcellens ribosomer.
6. Ihopsättning av proteiner (t.ex. kapsid) och genom till viruspartiklar.
7. Utträde och frisättning - höljebärande virus avknoppas, nakna virus lyseras ut eller via exocytos.

Sammanlagt finns 7 olika livscykler (minnesregel för dubbelsträngade DNA-virus: CAVEHACK):

• Enkelsträngat DNA-virus (ssDNA): t.ex. Parvoviridae (Parvovirus B19 - femte sjukan; Humant Bocavirus - luftvägsinfektion). Litet genom, kräver växande celler eftersom DNA-polymeraset inte alltid uttrycks. Livscykel: ssDNA tar sig in i kärnan via avklädning → cellen reparerar det “skadade” enkelsträngade DNA:t till dubbelsträngat via DNA-polymeras → dsDNA replikeras tillbaka till ssDNA via DNA-polymeras. Parvovirus B19 saknar hölje och infekterar erytropoetiska stamceller.
• Dubbelsträngat DNA-virus (dsDNA): arvsmassan existerar som episomalt DNA i kärnan, större genom, behöver inte växande cell. Livscykel: virus klär av sig → dsDNA in i cellen, replikeras via DNA-polymeras → integreras INTE normalt i värdgenomet (i mycket sällsynta fall kan detta ändå ske av misstag). Human papillomvirus (HPV) kodar E6 (blockerar p53) och E7 (blockerar pRB, tillåter kontinuerlig celltillväxt); HPV i sig orsakar inte cancer men kan driva okontrollerad celltillväxt som indirekt leder till livmoderhalscancer. Poxvirus är ett undantag - dsDNA-virus som replikerar i cytoplasman eftersom det kodar egna polymeraser/enzymer (men saknar egna ribosomer).
• Dubbelsträngat DNA-virus med RNA-intermediär (dsDNA-OT): t.ex. hepatit B-virus. Omvänt transkriptas (OT) skapar DNA från RNA. Livscykel: dsDNA-OT-virion avklädning i kärnan → dsDNA omvandlas till +ssRNA (translation + templat) → mRNA translateras till kapsid (som även innehåller OT) → OT replikerar ssRNA till dsDNA i kapsiden. Ger även kroniska, persisterande infektioner (asymtomatiska under stora delar av infektionstiden).
• RNA-virus (4 grupper): mindre genom än DNA-virus, saknar “proof-reading” (RNA-beroende RNA-polymeras/RbRp saknar korrekturläsning - undantag coronavirus), orsakar ofta akuta sjukdomar.
  • +ssRNA: läses 5’→3’, saknar cap/svans men kan läsas direkt av ribosomen. Livscykel: translateras direkt till RbRp → -ssRNA-templat produceras → -ssRNA replikeras tillbaka till +ssRNA.
  • -ssRNA: läses 3’→5’, kan inte läsas av ribosomen direkt - viruset måste bära med sig eget RbRp. Har segmenterat genom.
  • dsRNA: komplementära +ssRNA/-ssRNA, bär med sig RbRp. -ssRNA läses i kapsiden, +ssRNA skjuts ut för translation/hopsättning.
  • +ssRNA-OT (t.ex. HIV): inträde via fusion → OT skapar dsDNA från +ssRNA → Integras integrerar dsDNA i värdcellens genom → nytt +ssRNA produceras kontinuerligt från det integrerade genomet. Integration gör att infektionen pågår livet ut. HIV-1 har inte segmenterat genom men bär två kopior av sitt RNA-genom.
• Livscykeln för echinokocker: se Echinococcus / Echinokockos - E. granulosus ger cystiska hydatida cystor (lever, lunga), E. multilocularis ger aggressiva alveolära cystor.

Verkningsmekanismer för virulensfaktorer hos bakterier

• Bakterier delas metaboliskt in i Heterotrofa bakterier (energi från organiska molekyler, vanligast medicinskt; Fermentering när en organisk molekyl är slutgiltig elektronmottagare), Autotrofa bakterier (energi från oorganiska molekyler, CO2-beroende), Fototrofa bakterier (energi från solljus, bakterieklorofyll, nästan bara gramnegativa) och Mixotrofa bakterier (blandning).
• Bakterier delas även i aeroba och anaeroba - obligat aeroba är ovanliga, fakultativt anaeroba vanligast (kan växla metabolism efter syretillgång, likt humana celler).
• Virulensfaktorer: egenskaper som gör att patogener kan kolonisera, undkomma/motarbeta immunsvar, få näring, känna av miljöförändringar.
• Många bakterier koloniserar utan att orsaka sjukdom (stafylokocker på huden, streptokocker i näsan, meningokocker i halsen, Enterobacteriaceae i tarmen). Strikta patogener (t.ex. Salmonella Typhi, Vibrio cholerae) kan invadera utan att först kolonisera. Oavsett väg måste bakterier adherera till värdceller först - adhesion gör att bakterien ändrar form och binder starkare; flagellen kan också binda till ytan för att möjliggöra adhesionsbildning.
• Bakteriens kapsel skyddar mot komplement/fagocytos; biofilm bidrar till överlevnad genom skydd mot miljöfaktorer och antibiotika; adherensförmåga är kopplad till förmåga att invadera celler och bilda biofilm.

Smittvägar för virus och sjukdomsbild

• Kontaktsmitta
  • Direkt: hud-/slemhinnekontakt (t.ex. sårinfektioner, herpes simplex, skabb, sexuellt överförda infektioner).
  • Indirekt: via föremål/mellanhand, viktigt i sjukvårdsmiljö (t.ex. Semmelweis handhygien, dåligt rengjord utrustning som endoskop). I offentliga miljöer (t.ex. tunnelbanan) är indirekt kontaktsmitta osannolik eftersom mikroorganismer torkar ihjäl snabbt på släta ytor.
  • Sexuell: överlappar kontakt-/blodsmitta, smittämnet finns i genitalierna (klamydia, gonorré, HPV; många sexuellt överförda infektioner sprids även via blod - HIV, hepatit B, syfilis).
  • Blodsmitta: historiskt via transfusioner, idag oftast missbruk; blod-blod eller blod-slemhinna, injektionsnålar, sexuellt eller vertikalt (mor-barn). Kännetecknas av kronisk viremi utan symtom och begränsning till just dessa smittvägar (HIV, hepatit B/C, syfilis).
• Droppsmitta: droppar/aerosol från hosta, nysningar, tal (och viss utandning); huvudsaklig smittrisk <2 m; kan även smitta via förorenade ytor (fomiter) om smittämnet manuellt förs in i mun/näsa/ögon (vanligast hos barn).
• Luftburen smitta: traditionellt egen kategori, egentligen en flytande övergång till droppsmitta men med spridning över större avstånd; kräver särskild ventilation för isolering (Vattkoppor, Mässling, tuberkulos). Mässling är luftburen smitta, influensa är droppsmitta.
• Fekal-oral smitta: mikroorganismer som replikerar i mag-tarmkanalen, intag via förorenad mat/vatten (gödsel, avloppsvatten, dålig handhygien). Ex: Salmonella, Shigella, Yersinia, Campylobacter, EHEC, kolera, norovirus, rotavirus - samt icke-magsjuka-orsakande agens som hepatit A och polio.
• Vektorburen smitta: infektioner via insektsbett (malaria/myggor, denguefeber/myggor, TBE/fästingar, borrelia/fästingar).
• Endogen smitta: orsakas av kroppens egen normalflora (lunginflammation, urinvägsinfektion, sårinfektion).
• Förutsättningar för smitta: mikroorganismerna måste ta sig ut ur den smittade, överföras, och nå sitt målorgan (utan egen rörelseförmåga).
• Smittsamhet påverkas av antal utsöndrade mikroorganismer, överlevnadstid, symtom/beteende och mottaglighet; säsongsvariation (torr inomhusluft vintertid → droppar torkar fortare och flyger längre).
• Reproduktionstal (R): hur många nya personer varje fall smittar i genomsnitt. R > 1 → epidemin växer; R < 1 → epidemin krymper. R0 = reproduktionstalet vid en ny sjukdom utan immunitet/åtgärder; Rt = observerat reproduktionstal vid en given tidpunkt.
• Celltropism: en mikroorganisms preferens/förmåga att infektera vissa celltyper, beror på närvaro av virusreceptorer (mottaglighet) och cellens lämplighet för virusreplikation/proteinsyntes (medgivande).
• HSV-1-latens: HSV-1 infekterar munslemhinnan och når nervänden → transport av virioner längs axonen till cellkärnan → genomet lindas in i histoner för att tystas ner → reaktivering (t.ex. vid stress) → transport tillbaka längs axonen → symtom (t.ex. munsår), ibland utan symtom trots virusproduktion.

Bakteriers metaboliska förutsättningar och anpassningsförmåga

• Bakterier har olika temperaturpreferens - kyla/värme pausar tillväxt men särskilda proteiner möjliggör anpassning.
• pH-preferens: bakterier tål låga pH-värden genom dekarboxylaser, membranmodifikation, nedbrytning av urea, samt proteinchaperoner (t.ex. GroEL).
• Bakterier kan modifiera pH i sin omgivning; både pH och näringstillgång påverkar bakteriens form.
• Anpassningar beroende på miljöförändring: tillväxtkurva, näringsbehov, syreberoende (aeroba, obligat anaeroba, fakultativt anaeroba, mikroaerofila), temperatur, pH.

Kroppens mikrobiota

• Mikrobiota = alla mikrober på/i en specifik lokal (t.ex. mag-tarmkanalen); Mikrobiom = samtliga gener hos dessa mikrober; Dysbios = störd mikrobiota, inte sällan kopplad till sjukdom.
• Mikrobiotan består inte bara av bakterier utan även svampar, virus och andra mikrober, och varierar mellan individer.
• Tarmens mikrobiota: över 1000 odlingsbara arter, mängden bakterier ökar från tunntarm till rektum. Dominerande fylum: Bacterioidetes, Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria, Verrucomicrobia. Enterobacteriaceae (bl.a. E. coli) är vanliga i tunntarmen och kan orsaka opportunistiska infektioner.
• Hudens mikrobiota: gram-positiva bakterier (stafylokocker) och svampar (Malassezia, vanligast på huden). Propionibacterium/Cutibacterium dominerar oljiga miljöer. Staphylococcus aureus är en av de främsta hudopportunisterna.

Dysbios, opportunister och pre-/probiotika

• Mikrobiotan skyddar mot patogener via kolonisationsresistens (begränsar näringstillgång, stimulerar epitelceller via short-chain fatty acids/SCFA, stimulerar immunförsvaret).
• Bredspektrumantibiotika kan skapa dysbios och möjliggöra en Clostridioides difficile-infektion (CDI): sporer i tarmen aktiveras (germination) av primära gallsyror, bildar vegetativa bakterier som växer till och utsöndrar toxiner som skadar tarmen. Sporerna tål UV-ljus, extrem hetta, strålning, kemikalier, kräver ingen näring och är inaktiva - vilket skyddar genomet för långtidsöverlevnad. En balanserad mikrobiota metaboliserar primära gallsyror och konkurrerar om näring med C. difficile.
• Det finns två typer av toxiner: exotoxiner och endotoxiner. Tre typer av exotoxiner:
  • Typ 1: superantigener som tvingar fram en okoordinerad cytokinstorm.
  • Typ 2: bildar porer på värdcellens yta genom polymerisering - innehållet läcker ut och cellen dör.
  • Typ 3: transporteras in i cellen och påverkar cellsignalering (celldöd, diarré, ökad spridning).
  • Exotoxiner kan även grupperas efter målcell/plats/symtom, t.ex. hemolysiner och cytolysiner.
• Dysbios kan behandlas med fekal mikrobiotatransplantation (FMT).

Barriärer och det medfödda/adaptiva immunförsvaret

Första linjens immunförsvar mot virusinfektioner:

• Fysiska barriärer: hud, slem, cilier på epitelceller, magsaftens låga pH, gallsalter.
• Konstitutiv (medfödd) immunitet: mönsterigenkänning, interferon, cytokiner (IL-1, TNF, IL-6), NK-celler, komplement, makrofager, dendritiska celler. Interferoner aktiverar antivirala gener: hämning av proteinsyntes (RNaseL och Proteinkinas R) samt potentiering av immunsvaret.
• Antimikrobiella peptider (AMP): utsöndras från t.ex. keratinocyter, epitelceller, neutrofiler - bildar porer/spänning som förstör mikrobens cellmembran, samt binder till intracellulära molekyler och stör enzymaktivitet.

Andra linjens immunförsvar mot virusinfektioner:

• Adaptiv immunitet: specifik, nödvändig för att övervinna infektion och skapa långvarigt immunologiskt minne.
• B-celler/antikroppar: neutraliserande, opsonerande, cytotoxiska (ADCC, antikroppsmedierad cellulär cytotoxicitet).
• T-celler: CD8 känner igen endogena viruspeptider via MHC-1 (alla celler); CD4 känner igen exogena viruspeptider via MHC-2 (antigenpresenterande celler).
• Infektiösa agens känns igen av mönsterigenkänningsreceptorer (PRR) som binder PAMP (patogenassocierade molekylära mönster). Toll-like receptors och RIG-I-lika receptorer (RLR) är specialiserade på att känna igen RNA-virus.
• Skadade/stressade celler uttrycker DAMP (danger-associated molecular patterns) som signalerar vävnadsskada.

Strategier hos virus och parasiter för att undkomma immunförsvaret

• Virus har en dualistisk livsstil - obligata intracellulära parasiter, extracellulärt passiva.
• Virus inträdesportar: luftvägar (droppar/aerosol), mag-tarmkanalen (förorenad föda/vatten), övriga slemhinnor (ögon, sexuell kontakt), huden (ovanligt - ger fysiskt skydd men inte fullt ut mot HSV och HPV), blod (vektorer, iatrogent).
• Spridning inom en värd: lokal spridning (närliggande celler), hematogen spridning, viremi (via blodet), neuronal spridning (via nervtrådar).
• Spridning till nya värdar: horisontellt (person till person), vertikalt (mor till foster), horisontellt vektorburet (zoonos).
• Virus cell-/vävnadstropism (receptornärvaro + cellens lämplighet för replikation/proteinsyntes) avgör hur smittsamt ett virus kan bli.
• Parasiter är generellt svåra att eliminera: eukaryota (liknar oss, svårt att utveckla selektiva läkemedel), ofta komplicerade livscykler, vektorburna/långlivade transmissionsstadier, zoonoser, sprids i tropiska/fattiga områden, ofta asymtomatiska men opportunistiska (undgår diagnostik). Målet för parasiten är att överleva länge nog för kronisk infektion eller spridning till ny värd.
• Parasiters immunevasionsstrategier:
  • Intracellulär lokalisering - gömmer sig och inhiberar antigenpresentation.
  • Maskering med värdantigen eller värdliknande antigen.
  • Immunsuppression och modulering - trycker ner parasitspecifika B- och T-cellssvar.
  • Antigenvariation - parasiten växlar uttryck av proteiner från multigen-familjer via sofistikerade mekanismer för aktivering/nedtystning av gener, vilket även kan ändra vilka receptorer/vävnader parasiten binder till (celltropism).

Vårdhygien - grundläggande hygienprinciper och sterilitetsbegrepp

• Steril miljö/bakteriefria händer är inget krav i hemmet eller på förskolan, men särskilt viktigt på sjukhus pga: kirurgiska ingrepp, främmande material i kroppen (urinkateter, venösa infarter, implantat), injektioner/blodtransfusioner, mycket antibiotikaanvändning (→ resistenta bakterier i patientflora), känsliga patienter, och vårdpersonal som rör sig mellan patienter.
• Mål i sjukhusmiljön: helt steril kirurgi, undvika överföring av resistenta bakterier och infektioner mellan patienter, skydda personalen.
• Sterilisering = totalt avdödande inklusive sporer.
• Desinfektion = minskning av mikroorganismer till en nivå som inte orsakar infektion (bakteriesporer kan finnas kvar, svårast att ta kål på).
• Baktericid = dödar bakterier. Bakteriostatisk = förhindrar tillväxt. Antiseptisk = minskar bakteriemängden i/på levande vävnad.
• Basala hygienrutiner = åtgärder som alltid tillämpas oavsett misstänkt smittsam sjukdom: handhygien, skyddshandskar, visir/munskydd med skyddsglasögon vid stänkrisk, samt korrekta arbetskläder (hår, skägg, smycken, bandage på händer/underarmar).

Genetisk information hos bakterier - nedärvning och överföring

• Bakteriens genetiska material är cirkulärt. Plasmider är små DNA-ringar som kan bära extra gener, inklusive sjukdoms- och resistensgener. Genomet består av kromosom + plasmider.
• Bakteriegenomet modifieras via mutationer (punktmutationer - ändrar en nukleotid; frameshift-mutationer - insertion/deletion av en nukleotid) eller genom att ta upp nya gener.
• Vertikal överföring: mutationer nedärvs till alla dotterceller via DNA-replikation vid celldelning - inga nya gener tillkommer.
• Horisontell genöverföring (HGT): överföring oberoende av celldelning, kan ge nya gener. Tre mekanismer:
  • Transformation: upptag av extracellulärt DNA (t.ex. från döda bakterier) via pilus-medierad bindning, degradering till ssDNA, integrering via rekombinationsproteiner (DprA, RecA) och rekombinas.
  • Transduktion: bakteriofager överför bakteriellt DNA av misstag under sin replikationscykel, medieras av mobila genetiska element (MGE).
  • Konjugation: överföring av plasmider genom translokation av ssDNA via typ IV-sekretionssystem (T4SS), medieras av MGE.

Verkningsmekanismer för olika grupper av antibiotika

• β-laktamantibiotika och glykopeptider hämmar cellväggssyntesen - en bakterie utan intakt cellvägg lyserar.
  • Bakteriens cellvägg (både gram-positiv och -negativ) består av Peptidoglykan-monomerer: en pentapeptidkedja + en disackarid (NAM + NAG). Penicillin-bindande protein (transpeptidas) binder till kedjans terminala D-Ala-del och katalyserar “brobyggandet” mellan kedjorna.
  • Betalaktamantibiotika har en struktur som liknar D-Ala-D-Ala-substratet och “lurar” PBP att binda in antibiotikan istället, vilket hämmar cellväggsbygget (t.ex. penicillin, cefalosporiner).
  • Glykopeptider (t.ex. vankomycin) binder istället direkt till D-Ala-D-Ala-substratet, vilket förhindrar PBP från att utföra sin funktion överhuvudtaget.
• Antibiotika som hämmar proteinsyntesen riktar sig mot bakteriens ribosomala subenheter (30S liten, 50S stor):
  • Tetracykliner: binder A-platsen på 30S-subenheten, blockerar inkommande tRNA-inbindning.
  • Makrolider: binder till NPET (utgångskanalen) på 50S-subenheten, blockerar förlängning av peptidkedjan.
• Antibiotika som riktar sig mot DNA-replikationen: den bakteriella kromosomen är supercoiled, och DNA gyras avlindar övervridna regioner som bildas under replikation för att underlätta den. Kinoloner (t.ex. ciprofloxacin) hämmar DNA gyras förmåga att återligera DNA-fragment efter att enzymet kapat DNA:t för att lätta på supercoilingen - DNA:t förblir “sönderklippt” eftersom gyrasets “klister”-funktion är hämmad.

Fördjupning: Immunevasion, genöverföring och cellulära försvarsmekanismer

• Det medfödda immunförsvaret känner igen patogener via mönsterigenkänningsreceptorer som binder PAMP (molekylära mönster från mikroorganismer, t.ex. LPS eller viralt RNA) samt DAMP (signaler från skadad värdvävnad). Båda aktiverar liknande inflammatoriska signalvägar.
• ADCC (antikroppsmedierad cellulär cytotoxicitet) är ett exempel på samverkan mellan adaptivt och medfött immunförsvar: antikroppar binder infekterade celler, och NK-celler dödar därefter cellen via igenkänning av antikroppens Fc-del.
• Bakteriers virulensfaktorer regleras ofta genetiskt via Quorum sensing - bakteriens förmåga att anpassa genuttryck efter populationsdensitet, vilket möjliggör koordinerat, samtidigt uttryck av virulensfaktorer i hela bakteriepopulationen.

Klinisk pärla

Att virulensfaktorer ofta regleras via quorum sensing innebär att en enskild bakterie i låg koncentration kan vara relativt harmlös, medan samma bakterie i hög koncentration (t.ex. i en etablerad infektion eller biofilm) uttrycker en helt annan, mer aggressiv fenotyp.

Tenta-fokus

H58-klonen av Salmonella utmärks av högre gallsyretolerans och resistens mot fluorokinoloner - ett klassiskt exempel på hur SNP-baserad klontypning kopplas till kliniskt relevanta resistensegenskaper.

Tenta-fokus

Skilj tydligt mellan betalaktamers mekanism (binder PBP, hämmar D-Ala-D-Ala-igenkänning) och glykopeptiders mekanism (binder direkt till D-Ala-D-Ala-substratet) - båda hämmar cellväggssyntes men på olika molekylär nivå.