print logo

Miltbrann og andre sykdommer

Alle organismer, inkludert dyr og mennesker er utsatt for potensielt sykdomsframkallende organismer (patogener, gr. pathos - lidelse) som bakterier, sopp, protozooer, og flatormer. I tillegg kan virus og prioner gi sykdom. Mange arter inneholder stoffer som er giftig for andre arter. Samtidig lever organismene sammen i et komplisert samspill i økosystemene, og er avhengig av hverandre. Vi er f.eks. helt avhengig av "vennligsinnete" bakterier i tarmen og på alle ytre overflater.

Mikroskopfoto av miltbrannbakterier (Bacillus anthracis)

Det er i perioder mye oppmerksomhet i media rundt bakterier og virus, f.eks. i Aftenposten:

  • De verste bakteriekildene på jobb (10-02-2011)
  • To innlagt med svineinfluensa (02-01-2011)
  • Legionærsyken: Nytt tilfelle, smittekilden sirkles inn (28-08-01).
  • Creutzfeldt-Jakobs forsetter å øke (08-09-01).
  • Antallet nye HIV-smittede i Norge stiger (20-10-01).
  • Miltbrann-frykt i USA (10-10-01).
  • Miltbrannfrykten griper om seg (15-10-01).
  • Miltbrann-frykt over hele verden (16- 10-01).
  • Ny miltbrannterror i USA (19-10-01).
  • USA kjøper koppevaksine til alle (23-10-01).
  • Influensa-frykten overdrevet, sier eksperter - Unødvendige vaksinasjoner (24-10-01).
  • 10 000 ansatte i posten testes for miltbrann (24-10-01). 

Begrepene biologisk terrorisme, biologisk terror og bioterror har vært brukt. Listen over "pest og kolera" kan bli svært lang. Biologisk kunnskap kan være et middel til å bekjempe frykten.

Hva er miltbrann (anthrax) ?

Mikrobiologen Robert Koch oppdaget i 1876 at bakterien Bacillus anthracis kunne gi miltbrann (anthrax, gr. anthrax - kull, karbon) hos herbivore dyr (grasetere) som kveg, hester, geiter og sauer. Bakterien har fått navn etter hvordan milten ser ut hos syke dyr.

Louis Pasteur laget en bakteriell vaksine mot miltbrannsykdommen i 1881. Bacillus anthracis er en Gram-positiv stavformet bakterie som lever i jord, og som andre arter av Bacillus kan den danne hardføre endosporer. Den danske bakteriologen Hans Christian Gram (1853) utviklet i 1884 en fargemetode som gjorde det mulig å skille mellom Gram-positive og Gram-negative bakterier. Gramfargingen forteller noe om hvordan celleveggen omkring bakterien er bygget opp. 

Sporene tåler uttørking, kulde, varme, desinfeksjonsmidler, og stråling. Det er bare gjentatte autoklaveringer, hvor man får sporene til å spire mellom hver gang, som kan drepe dem. Miltbrannbakterien vokser aerobt eller fakultativt anaerobt. Den sykdomsfremkallende effekten skyldes at miltbrannbakterien er omgitt av en kapsel som inneholder polypeptid (poly-D-glutaminsyre). Glutamat/glutaminsyre er en aminosyre, og den forekommer vanligvis i L-form, men her i D- form). Kapselen gjør at den er beskyttet mot å bli spist (fagocytose) av makrofager som deltar i forsvaret mot sykdommen.

I tillegg skiller bakterien ut en gift (toksin). Genene som koder for protein i kapselen og giften befinner seg på to plasmider. Et plasmid er et sirkulært DNA som bakterien har i tillegg til bakteriekromosomet. Miltbranntoksinet minner litt om koleratoksin fra bakterien Vibrio cholerae og ricin fra planten Ricinus communis som begge har en A-B-struktur på toksinproteinet, hvor A fester seg på utsiden av cellen og B går inn i cellen som toksin. Koleratoksinet består av 3 proteiner A1, A2 og B. B-proteinet inneholder adenylat cyklase som gjør at tarmslimhinnene i tynntarmen skiller ut ioner (Cl, HCO3- etc.) og vannutskillelsen blir større enn vannopptaket i tykktarmen. Adenylat cyklase er et enzym som lager signalstoffet syklisk AMP (cAMP) fra ATP.

Miltbranntoksinet består også av 3 proteiner:

  1. Ødemfaktor som inneholder calmodulin-avhengig adenylat cyklase. Calmodulin er et kalsiumbindende protein som deltar i signaloverføring i cellen.
  2. Beskyttende antigen faktor som binder seg til overflatereceptorer på cellene.
  3. Letalfaktor

Ødemfaktoren og letalfaktoren går inn i cellene.

Mennesker kan få sykdommen i direkte kontakt med infiserte dyr, eller indirekte via infiserte dyreprodukter og bakteriesporer. Den smitter ikke fra menneske til menneske.

Hos mennesker finnes miltbrann i 3 typer:

  1. Kutan anthrax (l. cutis - hud) hvor bakteriene kommer gjennom huden via sår.
  2. Tarm anthrax ved å spise sporer eller infisert kjøtt som kommer inn gjennom sår på tarmslimhinnene.
  3. Inhalasjonsanthrax via inhalasjon av støv med sporer gjennom lungene. Denne typen har vanligvis fatal utgang hvis behandling med antibiotika ikke starter før symptomene viser seg.

Planlagt brukt i første verdenskrig

For en tid tilbake ble det ved politimuseet i Trondheim funnet sukkerbiter som inneholdt glassampuller med sporer fra Bacillus anthracis. Sukkerbitene var en del av et beslag gjort i bagasjen til Baron Otto Karl von Rosen, som ble arrestert i Karasjok i januar 1917. Det ble hevdet at anthraxbakteriene skulle brukes til å forgifte reinsdyr og hester som ble brukt til transportoppdrag mellom Norge og Finland, eventuelt forgifte soldater som spiste infisert kjøtt. Berdal og medarbeidere kunne vise at sporene var levedyktige etter mer enn 80 års lagring. PCR med primere spesifikke for letalfaktorgenet og kapselproteinet på hvert sitt plasmid viste at det virkelig var antrhax-bakterier.

Redmond, C., Pearce, M.J., Manchee, R.J. & Berdal, B.P.: Deadly relic of the Great War. Nature 393 (1998) 747-748.

Mikrobiologi og virus

Dansken O.F. Müller klassifiserte mikroorganismene i protozooer og bakterier i sin Animalia infusoria fra 1786. Den britiske biologen Edward Jenner (1749-1823) hadde i 1796 vist at vaksinasjon (l. vacca - ku) med kukopper kunne gi beskyttelse og immunitet mot dødelig koppevirus. Jenner hadde sett at de som melket kuene i mange tilfeller ikke fikk kopper.

Mikrobiologene Robert Koch (1843-1910) og Louis Pasteur, grunnleggerne av moderne bakteriologi fant at bakterier framkalte sykdom. Louis Pasteur hadde postulert at det fantes noe som fremkalte sykdom, men som ikke kunne observeres i et lysmikroskop. Koch fant at basiller ga tuberkulose og kolera, og ved dyrking av miltbrannbakterier (antrax, Bacillus anthraci) som laget sporer kunne han overføre miltbrannsykdommen til dyr. Seinere laget Pasteur en vaksine mot antrax.

Koch og medarbeidere viste at damp var mer effektiv enn tørr varme til å drepe bakterier, og med forskjellige desinfeksjonsmidler revolusjonerte de sykehusvesenet og synet på hva som framkalte sykdom (Kochs postulater).

Andre viktige mikrobiologer på den tiden var Joseph Lister (1827-1912) som introduserte antiseptisk kirurgiteknikk og M.W. Beijerinck. Lister observerte at sårskader der huden var like hel ikke ble infisert, i motsetning til åpne sår. Marinius Willem Beijerinck (1851-1931), botaniker fra Nederland, utviklet metoder for anrikningskultur og selektive medier for dyrking av bakterier. Han var den første som fikk fram renkulturer av sulfatreduserende og sulfatoksiderende bakterier, og aerobe nitrogenfikserende bakterier i rotknoller fra erteplanter.

Sergei Winogradsky (1856-1953) arbeidet med renkulturer av nitrifiserende bakterier og svoveloksiderende bakterier som oksiderte hydrogensulfid. Winogradsky publiserte Microbiologie du Sol i 1887. Både Beijerinck og Winogradsky øket forståelsen av de mikrobielle prosessene i jord som påvirket plantene. I 1892 viste bakteriologenen Dimitri Ivanowsky fra Russland at det i ekstrakt fra syke tobakksplanter var noe som kunne gi mosaikksykdom på friske tobakksplanter. Det var imidlertid Beijerinck som fant at noe som var mindre enn bakterier kunne gi sykdom på tobakksplanter - Contagium vivum fluidum (levende kim (spire)) som er løselig). Han postulerte at stoffet måtte inkorporeres i celler for å kunne reprodusere seg. Stoffet ble kalt filtrerbart virus. Det latinske virus ble opprinnelig brukt om slimete slangegift, men Beijerinck skjønte at det ikke dreide seg om en gift. Saft fra infekterte planter kunne gi sykdom på friske planter, selv etter filtrering som fjernet de minste bakteriene. Sykdommen skyldtes tobakksmosaikkvirus .

Oppdagelsen av at mikroorganismer kunne fremkalle sykdom, som ble gjort av Semmelweis, Pasteur, Koch og Lister, var av enorm betydning for videre utvikling av vår sivilisasjon. Den tyske bakteriologen Paul Ehrlich (1854-1915) startet arbeidet med å lete etter stoffer som kunne drepe sykdomsfremkallende bakterier. Et gjennombrudd gjorde Alexander Fleming (1881-1955), som viste at en muggsopp kalt Penicillium notatum kunne hemme veksten av bakterier.  Ernst Boris Chain (1906-1979) og Howard Florey isolerte penicillin og viste at det hadde terapeutisk effekt. Fleming, Chain og Florey fikk nobelprisen i fysiologi og medisin i 1945.

I 1944 oppdaget Selman Waksman at et antibakterielt stoff kalt streptomycin ble skilt ut i vekstmediet hos actinomyceten Streptomyces griseus. Aktinomyceter er bakterier som finnes i jord, gir lukten av jord, og vokser som hyfelignende filamenter. Den franske legen Charles Louis Alphonse Laveran (1845-1922) oppdaget at det var en protozoo (Plasmodium) overført med insekter (Anopheles) som framkalte malaria. Det var mange teorier om årsakene til malaria. En av dem var “dårlig luft” over sumpområder, mal aria kommer fra italiensk og betyr dårlig luft. Sovesyke (forårsaket av trypanosomer), og leishmaniasis (kala-azar) (oppkalt etter William Boog Leishman (1865- 1926), var andre insektoverførte protozoosykdommer som Laveran studerte. Jonas Edward Salk (f. 1914) utviklet i 1955 Salkvaksinen mot det fryktede polioviruset som ga poliomyelitt, etter at han fant at viruset kunne vokse i kyllingembryoer.

Frederick William Twort (1877-1950) oppdaget bakteriofager i 1915. Dette ble uavhengig bekreftet av den canadiske bakteriologen Felix d´Herelle ved Pasteurinstituttet i 1917 . Bakteriofager er virus som kan drepe bakterier. Selv om bakteriofagene var små, var de lette å påvise ved at de dannet plaques på skåler med bakterier. Bakteriofagene var bakteriespisere. Arbeidet til Heinz Fraenkel-Conrat (f.1910) på 1950-tallet skapte ny interesse for studiet av bakteriofager. Virus ga sykdom hos planter dyr og mennesker. Virus kunne renses og krystalliseres, noe som ble vist i 1935 av Wendell Meredith Stanley (1904-1971). Stanley fikk nobelprisen i kjemi i 1946 sammen med John Howard Northrop (f. 1891). Først trodde man at virus bare inneholdt protein, men seinere viste det seg at de også inneholdt nukleinsyrer. Heinz Fraenkel-Konrat og Gerhard Schramm viste at RNA var infeksjonsmaterialet. Virus overtok cellens maskineri for å uttrykke virusets egen informasjon. Fraenkel-Conrat klarte å atskille den ytre proteinkappen og nukleinsyredelen i virus, og hvis disse ble koblet igjen ble det nye viruspartikler. Fraenkel-Conrat oppdaget i 1957 at tobakksmosaikkvirus var et RNA-virus. Det finnes forskjellige typer virus: enkelttrådet- og dobbelttrådet RNA- og DNA-virus. HIV viruset er et retrovirus som binder seg til receptoren CD4 på T-celler i immunsystemet vårt.

Stanley B. Prusiner fikk nobelprisen i 1997 for oppdagelsen av prioner, proteiner som under spesielle forhold kan frambringe hjernesykdommen bovin spongioform encephalitt hos kuer og en ny type Creutzfeldt Jacobs sykdom hos mennesker.

Av Halvor Aarnes
Publisert 3. feb. 2011 14:44 - Sist endret 8. mar. 2011 00:20