Clostridier (Clostridium): anaeroba, sporbildande bakterier och toxiner

Lär dig om Clostridier (Clostridium) — anaeroba, sporbildande bakterier, deras farliga toxiner och sjukdomar som tetanus, botulism och Clostridium difficile-infektioner.

Clostridierna är en klass av Firmicutes, inklusive Clostridium och andra liknande släkten. Gruppen innehåller både miljöarter som lever som saprofytter och arter som kan orsaka allvarliga infektionssjukdomar hos människor och djur.

Clostridierna är obligatoriskt anaeroba bakterier. De saknar aerob andning och syre är giftigt för dem. Arter av släktet Clostridium är alla grampositiva och kan bilda sporer. Sporerna är tåliga mot värme, uttorkning och många desinfektionsmedel, vilket gör att bakterierna kan överleva i jorden och i kontaminerade livsmedel eller sår tills förhållandena blir gynnsamma för tillväxt.

Studier visar att de inte är en monofyletisk grupp. I själva verket är de mycket polyfyletiska. Deras släktskap är inte säkert. De flesta placeras i Clostridiales, men det är ingen naturlig grupp. Den kommer sannolikt att omdefinieras i framtiden. Trots detta används namnet och begreppet praktiskt i mikrobiologi och klinisk diagnostik för att beskriva sporbärande, anaeroba grampositiva stavar.

Ekologi och metabolism

De flesta arter av släktet Clostridium är saprofytiska organismer som finns på många ställen, framför allt i jorden. Många lever även i tarmkanalen hos människor och djur. Clostridier är fermentativa bakterier: de bryter ner kolhydrater och proteiner anaerobt och producerar gaser (t.ex. väte och koldioxid) samt olika organiska syror och exotoxiner. Vissa arter, som Clostridium acetobutylicum, används industriellt för att framställa lösningsmedel (acetone–butanol–ethanol) genom anaerob jäsning.

Toxiner och sjukdomsmekanismer

Släktet innehåller flera arter som producerar potenta exotoxiner. De toxiner som produceras av vissa medlemmar av Clostridium-släktet är bland de farligaste som man känner till. Exempel är tetanustoxin (känt som tetanospasmin) som produceras av C. tetani och botulinumtoxin som produceras av C. botulinum. Dessa toxiner angriper nervsystemet men med olika effekter: tetanustoxin hämmar inhibitoriska synapser och leder till spastisk förlamning (stelkramp), medan botulinumtoxin blockerar acetylkolinfrisättning och orsakar flack paralys (botulism).

Andra viktiga toxiner är: - C. perfringens alfa-toxin (en fosfolipas) som kan ge upphov till kallbrand/gasbrand och vävnadsnekros. - C. difficile-toxinerna (A och B) som orsakar inflammation i tjocktarmen och pseudomembranös kolit efter störning av normal tarmflora, ofta efter antibiotikabehandling.

Kliniska presentationer

Clostridier kan orsaka en rad sjukdomar, exempelvis:

• Gasbrand (kallbrand) och mjukdelsinfektioner med vävnadsnekros – ofta associerade med Clostridium perfringens.
• Pseudomembranös kolit – orsakad av Clostridium difficile (pseudomembranös kolit), vanligt efter bredspektrumantibiotika.
• Stelkramp – Clostridium tetani (stelkramp) ger spastiska krampfenomen.
• Botulism – Clostridium botulinum (botulism) ger neuroparalys.
• Matförgiftning – C. perfringens är en vanlig orsak till kortvarig matförgiftningsdiarré.

Bland de kända arterna i denna klass finns bland annat:

• Clostridium perfringens (kallbrand, matförgiftning)
• Clostridium difficile (pseudomembranös kolit)
• Clostridium tetani (stelkramp)
• Clostridium botulinum (botulism)
• Clostridium acetobutylicum.
• Clostridium haemolyticum
• Clostridium novyi
• Clostridium oedematiens

Diagnostik

Diagnos bygger på klinisk misstanke tillsammans med laboratorieprov. För vissa tillstånd mäts toxiner (t.ex. C. difficile-toxiner i avföring, botulinumtoxin i serum eller livsmedel). Anaerob odling, gramfärgning och molekylära metoder (PCR) används för artbestämning och toxinpåvisning. Eftersom många arter är sporbärande krävs särskilda odlingsförhållanden och snabb hantering av prover för att öka chansen att isolera organismen.

Behandling och förebyggande

Behandling beror på vilken art och vilket syndrom som föreligger. Några viktiga punkter:

• Stelkramp: antibiotika och tetanusimmunoglobulin samt intensivvård vid krampanfall. Vaccination (tetanus-toxoid) är effektivt förebyggande.
• Botulism: antitoxin, stödjande vård (ventilator vid andningssvikt) och ibland immunoterapi; tidig behandling minskar allvarlighetsgraden.
• C. difficile: aktuell förstahandsbehandling är peroral vancomycin eller fidaxomicin; återkommande infektioner kan ibland kräva fecal mikrobiota-transplantation.
• Gasbrand och vävnadsnekros: snabb kirurgisk debridering, bredspektrumantibiotika mot anaerober (inklusive penicillin/metronidazol beroende på art), och i vissa fall hyperbar syrgas som tillskott.
• Generellt är korrekt sårvård, hygien och säker livsmedelshantering viktiga förebyggande åtgärder. Antibiotikapolitik minskar risken för opportunistisk överväxt av C. difficile.

Taxonomi och framtid

Taxonomin för clostridier är under omprövning. Eftersom gruppen är polyfyletisk pågår arbete med att omklassificera arter i mer naturliga klader baserade på genomet. Trots det kvarstår namnet Clostridium i kliniskt bruk, och kunskap om arternas patogenes, toxiner och ekologiska roller är viktigt både inom medicin och bioteknik.

Heliobakterier tillhör också klassen Clostridia. Dessa är fotosyntetiska anaeroba bakterier som skiljer sig ekologiskt och fysiologiskt från de klassiska jord- och tarmlevande clostridierna.

Frågor och svar

F: Vilken är klassen Firmicutes där Clostridium ingår?

F: Är medlemmar av släktet Clostridium obligatoriskt anaeroba?

F: Är arter av släktet Clostridium monofyletiska eller polyfyletiska?

F: Var finns de flesta arterna av detta släkte?

F: Vilka toxiner produceras av vissa medlemmar av denna klass?

F: Vilka andra organismer tillhör denna klass?

F: Nämn fem anmärkningsvärda arter som tillhör denna klass?

Sök med bokstav