Nr. 3/4 2010 • årgang 28 Flått og hjortelusflue – viktige sykdoms-vektorer under spredning i norsk natur Blodsugende insekter og flått er kjent for å kunne overføre mange sykdommer. I praksis blir dette lett glemt. Pasienten får gjerne en «enkel» diagnose basert på ett enkelt smittestoff og blir behandlet deretter. I virkeligheten er naturen langt fra så enkel. Overføring av blod via vektorer som flått eller insekter fra en art til en annen byr på utallige muligheter for transport av virus, bakterier og blodparasitter. I denne artikkelen diskuteres viktige problemer knyttet til bakterieinfeksjoner fra flått og hjortelusflue og spesielt muligheter for sikrere diagnostikk med enkle mikroskopteknikker. 70 biolog, nr. 3/4 2010 Morten Motzfeldt Laane1), Carina Candergart Olsson2), Ivar Mysterud3), Ottar Longva4) og Trond Schumacher3) 1) Institutt for molekylær biovitenskap, Postboks 1041 Blindern, Universitetet i Oslo, N-0316 Oslo. 2) Fjällhavren 8, S-4244 angered, Sverige 3) Biologisk institutt, Postboks 1066 Blindern, Universitetet i Oslo, N- 0316 Oslo, 4) Siriveien 26A, N-6411 Molde. Innledning Vi presenterer her nye observasjo ner som stiller viktige spørsmål vedrørende enkelte vektor-bårne infeksjonssykdommers biologi. Vi ønsker også å sette fokus på de store mulighetene som foreligger i å utvikle og forbedre metoder og prosedyrer i klassisk mikro skopi. Flått (Ixodes ricinus) har blitt et raskt voksende problem for personer som ferdes i norsk utmark, og hjortelusflue (Lipoptena cervi) (Fig. 1 a,b) er under spredning. Bartonella-bakterien, som særlig rapporteres fra hjor telusflua vet vi lite om, og Borrelia-bakterien(e)1 som overføres med flått (se Laane et al. 2009) er vanskelig å påvise direkte i blodprøver fra smittede pasienter. Stadier i livssyklus som cyster, «perler» og ulike trådformer (se Laane et al., op.cit., Fig. 3) likner på strukturkomponenter i blod og cellevev og kan lett forveks les med cellebestanddeler under nedbrytning, andre bakterier og optiske fenomener i mikroskop el ler digitalfotosystemer. Siden disse bakteriene er såkalt gramnegative er de vanskelige å påvise i celler og vev, noe som krever spesiali serte metoder. Mikroskopanalyser av utstryk på objektglass etter farging viser oftest ingen bakterier, dels fordi de er få i preparatet, og dels fordi de blir oversett grunnet svak fargereak sjon. Både klassisk mikroskopi og immun- og DNA-teknikker kan komme til kort på grunn av tekniske problemer, og manglende kunnskap og innsikt i hvordan de biologiske systemene fungerer. Problematikken er spesielt kom plisert når det gjelder Borreliainfeksjoner. Grier (2000), Brorson (2009 a) og Sperling og Sperling (2009) gir inngående beskrivelser av de omfattende problemene som er knyttet til sikker diagnose av borreliose. Bartonella-strukturer i røde blodceller kan også forveks les med andre typer «korn» som kan forekomme i de røde blodcel lene ved ikke-infeksiøse tilstander. Lever skjult Bakteriene kan være der, selv om de ikke er synlige i mikroskopet. Deler av forklaringen er enkel. → Fig. 1. Hjortelusflue, Lipoptena cervi. Levende individer fotografert med Zeiss Tessovar kameramikroskop. (a) Vinget individ, (b) Individ som har kastet vingene etter nedkryping i elgens pels. Rekonstruerte bilder fra en serie på 12 databilder tatt i ulike fokalplan. a b biolog, nr. 3/4 2010 71 inntørket blodplasma. Vi anmodet våren 2010 Øystein Brorson ved Vestfold Sentral sykehus om å utføre et kontrollert eksperiment for oss. Blod fra en frisk pasient ble tilsatt 103-104 bakterier/ml blod fra en kultur av smittebærende bakterier som var dyrket opp på såkalt BSKmedium4. Etter blandingen ble kulturen inkubert en time ved 37oC før det ble laget blodutstryk, som så ble farget etter Giemsas metode (se Laane & Lie 2007). Inngående vanlig lysmikrosko pering av et slikt standardisert preparat viste ingen bakterier (se eks. Fig. 4 l). Men røde blodceller og plasma kan fjernes på en enkel måte. Ved å tilsette et par dråper 45 % eddiksyre vil de røde blod cellene sprekke, og mesteparten av blodplasmaet løse seg opp og forsvinne. Dermed blir bakteri ene tydelige (Fig. 4 n-p). Denne teknikken kan perfeksjoneres og vil enkelt kunne utføres selv på mindre velutstyrte laboratorier. Fig. 2. Nymfer av flått (Ixodes ricinus) i ulike utviklingsstadier. I to tidlige stadier (øverst til venstre) er nymfene brune, etterhvert blir de rødlige. Flått er smittefarlige også som nymfer. Zeiss Tessovar kameramikroskop. Borrelia-bakterien har tilnær met samme optiske egenskaper og brytningsindeks2 som blod plasma og bakterier inne i røde blodceller. Når blodfilmen tørker blir den proteinholdige blodvæs ken liggende mellom blodcellene a 72 biolog, nr. 3/4 2010 sammen med bakteriene. Bak teriene reagerer bare svakt med fargestoffene i Giemsavæske3 og ses heller ikke i fasekontrastmi kroskop fordi den optiske bryt ningsindeksen i dette tilfellet er om lag den samme for bakterie og b Studier av eget blod En av forfatterne, Carina CandergartOlsson (CCO), er syk og har høyst sannsynlig kronisk borreliose (se Laane et al. 2009). CCO har på egen hånd anskaf fet seg mørkefeltmikroskop og laboratorieutstyr for å drive selvstudier blant annet av eget blod. Det resulterte i noen høyst interessante observasjoner. I lagret EDTA-blod ser man etter en tid trådformete bakterier som c ser ut til å krype ut av de røde blodcellene (Fig. 3, Fig. 4 h-k, Fig. 5 a-c, e-h). Dette skjer etter flere timer og/eller flere dager. Trådene er spirochet-liknende og har i sin mest karakteristiske form en liten oppsvulming («kuleformet utpos ning», kalt «bleb») i hver ende (se Fig. 5 c). Væsketilsetning av litt saft fra en kokt sitron (!) frempro voserer antallet av slike strukturer som kryper ut av blodcellene, (se Laane et al. 2009; Fig. 3 og 4 og denne artikkel Fig. 5 a-c). Dersom det er Borrelia, er det uklart hva dette egentlig representerer i livs syklen hos denne farlige bakterien. På Youtube er det dokumentert at dyrkete Borrelia kan endre seg fra skrueform til bakterier med et bueformet midtstykke og en bleb i hver ende, se: http://www. youtube.com/comment_servlet?all_ comments=1&v=lVmCa70bAxE Vi har også observert slike former inne i røde blodceller i preparater fra kronisk syke personer som mis tenkes å ha kronisk borreliose. Det er oftest én bakterie per celle. Ulike muligheter Det har tidligere vært diskutert følgende muligheter for trådstruk turer med «kuleender»: (1) De representerer spirochet bakterier, sannsynligvis Borrelia, og kulene i endene representerer et fenomen kalt «blebbing» som er kjent fra dyrkete Borrelia. d (2) De representerer ikke bakte rier, men cytoplasma-materia le som blir presset ut gjennom cellemembranen hos de røde blodcellene. Fenomenet antas å være et lite studert aldrings fenomen knyttet til cellemem branen. (3) De representerer såkalte «pseudospirocheter» av uklar opprinnelse. Slike har vært rapportert flere ganger i lit teraturen (Kralj-Iglic & Iglic, udatert, Greene et al. 1991, Fredrichs et al. 1980, Hall 1925, Schultz 1923). Fenome net kan tenkes å være vanlig hos pasienter med sykdom mer knyttet til blodceller der cellemembranen svekkes. Kuleliknende utposninger og tråder fra de røde blodcellenes membraner og cytoplasma av støtes. Det kan ikke utelukkes at de kan inneholde infeksiøst materiale som virus og bakte rier eller DNA. Muligens kan pseudospirocheter oppstå på flere måter. De ulike mulighetene har skapt store uklarheter og motsetninger i Borrelia-forsk ningen og ingen av forklarin gene synes å være fullgode alene. Erfaringer fra Ungarn Dr. Bela Bozsik, en pensjonert un garsk patolog med Borrelia som spesialfelt, har gjennom mange e år utført omfattende studier av disse bakteriene i ufiksert blod fra pasienter med diagnostisert bor reliose. Strukturer påvist i prøver fra Bozsik’s undersøkelser (Fig. 4 x) viste seg å være identiske med strukturer CCO påviste i sitt eget blod (sammenlikn Fig. 4 x og Fig. 5 b-c, e-f). Dr. Bozsik ble vist bilder av CCO-strukturene ved et møte i Oslo i desember 2010, og han antok at det dreier seg om Borrelia-bakterier uten skrue form, noe som også vises i hans videofilmer. Våtblodsmikroskopi kan altså være en effektiv metode for å påvise borreliose. ↓Fig. 3 a-f. Utvikling av Borrelialiknende tråd over en 3 døgns periode. (a) Utgangsform med nesten utvisket skruemønster, med «bleb» i den ene enden. (b-f) viser utvikling av samme enkelttråd, (b) med 2 «blebs» i den ene enden, (c) sammentrekning og rotasjon av tråden, begge «blebs» fremdeles synlige, (d) endring til perlekjedeform , 4-5 «perler» kan skimtes, (e) sterkt sammentrukket tråd, fire «perler» fremdeles synlige, (f) strukturen sprekker og 4-5 «perler», som sannsynligvis er formeringsenheter, kommer ut i blodplasmaet. Før trinn (b) løsnet én «perle», det oppsto i alt 6 perler. f biolog, nr. 3/4 2010 73 a b c d e g h i j k l f Trådstrukturene hos CCO er antakelig en form av Borrelia CCO har nylig lykkes i å følge utviklingen av en enkelttråd over tre døgn ved våtblodsmikroskopi (se Fig. 3 a-f). I løpet av denne tiden endret tråden seg til seks kuler («perler») over tre ulike utviklingstrinn. Tiden det tok for å utvikle seks kuler er av samme størrelsesorden som tiden Borrelia bruker for å gjennomgå tre celledelinger. Nøyaktige analyser av flere videofilmer fra Dr. Bozsik viser også at mer aktive tråder roterer på samme måte som spirocheter. Slike rotasjoner kan ikke oppstå ved såkalte Brownske bevegelser. Trådene er levende celler og representerer en av flere strukturformer som er karakteris tiske for livssyklus hos Borrelia. Morfologisk likner trådene på Borrelia-bakterier som også er påvist inne i blodkapillærer av Moriarty og medarbeidere (2008) med immunspesifikk konfokalmikroskopi. Røde blodceller og exocytose Røde blodceller har øyensynlig bevart evnen til exocytose slik som de fleste andre celletyper. Slik exocytose kan, som nevnt, provoseres frem ved kjemiske el ler fysikalske endringer i blodet. Normalt inneholder ikke røde blodceller DNA siden cellekjernen elimineres under dannelsen, og undersøkelser av innhold av frem med DNA i borreliose-sammen heng er nærmest fraværende. På den andre side vet vi nå at livssy klus hos Borrelia omfatter minst tre ulike stadier. Potensielt kan røde blodceller representere ett av flere gjemmesteder for inak tive stadier av denne mangfoldige bakterien. Strukturkomponenter som synes å komme ut fra de røde blodcel lene (Fig. 5 a-g) fremtrer mikro skopisk sett som typiske såkalte L-former (bakterier uten celle vegg) av bakterien. Forholdet er så påfallende at det synes å foreligge et akutt behov for omfattende undersøkelser av hvorvidt blod fra friske mennes ker i utgangspunktet skal be traktes som «sterilt» (se Cantwell 2007). Vi utelukker ikke at eldre, ofte grundige undersøkelser som utført for eksempel av Bechamp (f. 1816-d. 1908), Enderlein (f. 1872-d. 1968), se Enderlein (1925) burde vært gjentatt og utvidet med moderne metoder. Disse arbeidene innholder data som se nere stort sett er ignorerte. Dette gjelder bakterieliknende struk turer i vanlig blod. Vi utelukker ikke at det vil vise seg at humant blod på samme måte som hos mange andre pattedyr kan inne holde en rekke endosymbiontiske bakterier og protozoer uten at det foreligger «sykdom». Karboviak et al. (2005) studerte blodparasit ter (protozoer og bakteriearter) i mindre pattedyr i østre delen av Polen og fant at mellom 2050 prosent av alle individer var infiserte. I naturlige populasjoner foreligger altså «samboerforhold» som alt etter vitenskapelig ståsted kan karakteriseres som «sykdom» eller en slags naturlig symbiose. Bedre metoder må utvikles raskt Vi har tidligere nevnt at påvisning av Borrelia i blodutstryk med di rekte mikroskopi er vanskelig dels på grunn av optiske forhold (bak terien og tørket blodplasma i uts tryket har nær samme brytnings indeks), og dels fordi bakterien er gramnegativ og farges svakt. Gjennomgående er det få bakteri er i hvert preparat, og de overses derfor lett. Larsson og Bergstrøm (2008) utviklet en teknikk i forbindelse med diagnostikk av malaria der man konsentrerte opp parasittfraksjonen ved å sentri fugere en blodmengde på ca. 10 ml. Den oppkonsentrerte prøven besto av få mikroliter plasma som i et «tykt» sirkelformet utstryk på ca. 2 cm diameter viste et beskje dent antall bakterier. Metoden synes effektiv, er lavteknologisk ← Fig. 4. Blodutstryk i mikroskop fra CCO. (a-d) tørt utstryk fotografert i mørkefelt med 40x tørrobjektiv, Zeiss mørkefelt immersjonskondensor, n.a. 1.20. Sterkt lysbrytende objekter er til stede i flere av erytrocyttene. Farging med Giemsa viser både sentrale og perifere inklusjoner med kraftig azurblå reaksjon (e-g). Merk perleformete kjeder, dels s i randen av de røde blodcellene (h-k), sammenlikn med Fig. 5, d. I (g) ses en nær normal neutrofil (hvit blodcelle). De blåfargete elementene i de røde blodcellene, men ikke «perlekjedene» representerer sannsynligvis en blanding av Pappenheimer bodies og Howell-Jolly bodies. «Perlekjeder» er tidligere beskrevet som en form i livssyklus hos Borrelia. Det forekommer også små kokkeformete inklusjoner som kan være Bartonella . (l-m) fasekontrastbilde av ufarget (l) og farget (m) blodutstryk laget av Øistein Brorson, Vestfold Sentralsykehus. Figur 4 fortsetter på neste side. →Figur 4 forts. (m) Farget blodutstryk, blodet er inkubert med Borrelia, men bakteriene er ikke synlige. (np) samme type preparat etter behandling med 45 % eddiksyre. Røde blodceller forsvinner, hvite kollapser og bakterier blir synlige. (q) Giemsafargete røde blodceller med bakterieliknende inklusjoner, (r) plastikk tynnsnitt (1µm) etter glutaraldehyd-osmium fiksering, fasekontrast, viser røde blodceller, merk flatesnitt av celle med inklusjon, muligens såkalt «codocytt». (s-u) transmisjons - elektronmikroskopiske bilder av inklusjoner i de røde blodcellene, inklusjoner er Howell-Jolly bodies og mitokondrier under nedbrytning, (u) manualformet struktur utenfor rød blodcelle, (sammenlikn med (x) ), mulig mikroform av Borrelia, (v-w) mørkefeltbilder av røde blodceller med ulike inklusjoner, sentral celle i (v) representerer sannsynlig infeksiøst materiale, (x) Borrelia fra videopresentasjon (Bela Bozsik), merk karakteristisk oppsvulming («bleb») i hver ende. biolog, nr. 3/4 2010 75 76 biolog, nr. 3/4 2010 m n o p q r s t u v w x a d c b h e f g Fig. 5 a-h. Mørkefeltbilder fra våtblodsmikroskopi av CCO-blod som viser Borrelia-liknende elementer. (d) fasekontrastbilde, våtblodsmikroskopi fra en annen person, med diagnostisert kronisk borreliose, merk perlekjede- og trådformer; som sannsynligvis er Borrelia. Merk kuleformete oppsvulminger i endestykkene («blebs») i flere av bildene. (h) viser én «mikrospirochet » med tydelig skrueform, antakelig dannet ved spiring av «perle». biolog, nr. 3/4 2010 77 i k j Fig. 5 i-k. (i) En tynn trådform, (j) vesikkeldannelse fra røde blodceller fra tilsynelatende «frisk» person med bakterieliknende elementer, (k) bilde som viser ulike stadier av sannsynlige Borrelia-bakterier, én med tydelig skrueform fra CCO-blod. og kan øyensynlig utprøves under enkle laboratorieforhold uten at vi foreløpig har forsøkt det. Hos enkelte personer (CCO) kan også Borrelia-liknende elementer ses i stort antall ved våtblodsmi kroskopi. I dette tilfellet har vi kunnet studere fenomenet over lang tid og dr. Bozsiks eksperi menter med dyrkete Borrelia viser klart at her foreligger for mer som er svært lik stadier som utvikler seg fra den spiralformete fasen over tid, se video av dr. Bela Bozsik (http://www.youtube.com/ watch?v=AiwRTu9zg5k ), (sam menlikn Fig. 4 n som er en dyrket Borrelia med Fig. 5 k som er funnet i CCO-blod). Spirochetfor mer som er nærmest identiske, er også påviste av Hindle (1912) og Wright (2004). Bozsiks publiserte videoer viser at disse elementene 78 biolog, nr. 3/4 2010 i andre faser igjen opptrer som typiske spirocheter med aktive, skrueformete bevegelsesmønstre som er biologisk betinget. De røde blodcellenes evne til exocy tose behøver nødvendigvis ikke medføre at de utstøtte produktene er infeksiøse. Da inneholder de ikke bakterie- eller virus-kompo nenter. Å skille de to tilfellene fra hverandre med enkel mikroskopi er problematisk. Ingen av de to motstridende forklaringene synes alene å være fullgode. Elementene fra CCO-blodet kan umiddelbart likne pseudo spirocheter, men viser blebs og mer konsistent anatomi enn utstøtte proteinelementer. Med litt øvelse kan de påvises med våtblodsmikroskopi i et mørke feltmikroskop. I tørre utstryk som farges er brytningsindeksen så høy at den til forveksling ligger nær bakterienes. Da er de usyn lige eller ses bare som svake skyg gebilder i fasekontrastmikroskop. Fjerner vi plasmaet med 45 % eddiksyre blir de synlige igjen. Blodbildet hos CCO er ytterligere komplisert fordi det synes å være et klassisk eksempel på dobbelt smitte, der også en annen bakte rie (Bartonella sp.) er involvert og dessuten forekomster av både Howell - Jolly og Pappenheimer bodies. Det er tidligere utført omfa tende undersøkelser av struktur forandringer i blod som lagres eller utsettes for varme (se Usry et al. 1975, Longster et al. 1972, Laczkó et al. 1979, Coakley et al. 1979, Solberg & Little 1984). Her opptrer vanligvis ikke tråd formete strukturer som har «endekuler» slik som påvist hos CCO. Det er lite sannsynlig at det her dreier seg om blodcelle- eller blodplasma under nedbrytning. Sitronsyre og Borrelia Teknikken med å tilsette sitron syre til blodprøven slik CCO har uteksperimentert, er effektiv for å synliggjøre de bakterieliknende strukturene. Metoden har likhet med tilsvarende teknikker som brukes ved struktur-undersøkelser av isolerte cellekjerner i mitose prosessen. Laane og Haugli (1974) fant at citrat optisk sett synlig gjorde en viktig celleorganell som tidligere bare var sett med elek tronmikroskop. I det begrensete materialet vi har hatt til rådig het er det også påvist Borrelialiknende elementer i humant blod fra tilsynelatende friske personer (se Fig. 5 i-j). Vi utelukker ikke at disse kan være smittet uten å ha symptomer eller symptomer som i ettertid kan knyttes til borreliose. Mye tyder på at Borrelia uan sett forhold i røde blodceller kan leve «skjult» i reservoarer i krop pen som cyster eller i perleform, bl.a. i lymfeknuter, ledd og nerve system. Et mindre antall bakte rier kan sannsynligvis sirkulere i blodbanen til enhver tid uten å gi symptomer. Borrelia-bakterier mangler store deler av genomet typisk for frittlevende spirocheter og kan oppfattes som symbionter som er avhengige av vertenes genomer for å kunne overleve. (Brorson et al. 2009b). Kommer bakterien først inn i blodbanen kan den være vanskelig eller bortimot umulig å bli kvitt. På mange måter likner dette problematik ken rundt syfilis som skyldes en annen spirochet Treponema pallidum (Margulis et al. 2009). En alternativ forklaring på forekomst av spirocheter i blod hos friske personer kan være at de kommer fra munnhulen. Det er ikke uvanlig med dårlig tann helse, og generelt kan dette føre til ulike infeksjoner via blodba nene (Gammal 2006). Vi mener fornyet forskning med forbedrete og helst praktisk enkle mikro skopteknikker er nødvendig for å oppnå en bedre forståelse av borreliose-problematikken med tilhørende koinfeksjoner. Flere bakterier samtidig Det er velkjent at flått og enkelte blodsugende insekter ofte over fører flere bakterier (og virus) samtidig (Rawling et al. 2009). I utstryk av EDTA - blod fra CCO ble det i tillegg til hennes egne funn av mulige spirocheter (sannsynlig Borrelia) påvist andre bakterier. Vi kan bare presentere et lite utvalg av funnene her. De små rødligfargete og kuleformete flekkene (eks. Fig. 4 j) dreier seg sannsynligvis om Bartonella, en av de bakteriene som er kjent for å kunne infisere røde blodceller. Bartonella-arter omfatter både staver og kokker og artsavgrens ningen er vanskelig. I tillegg forekommer såkalte Howell - Jolly bodies5 (bakterieliknende fargbare legemer sentralt i noen røde blod celler) og Pappenheimer bodies6 (jernholdige legemer perifert eller noen ganger sentralt i røde blodceller). Det er kjent at slike legemer kan forekomme ved im munsvikt, og ved sykdom i milten. De fargbare legemene er rester av cellekjerner som normalt ikke skal forekomme i røde blodceller. Hjortelusflue Det er ikke bare flått og enkelte arter mygg som kan være vekto rer for infeksjonssykdommer her i landet. Hjortelusflua er også en potensiell vektor (se Fig.1 a, b, Fig. 6-8) som øker sin utbredelse i sørøst Norge. I motsetning til flåtten angriper den pattedyr aktivt for å suge blod, bl.a. elg, hjort og rådyr, samt mennesker. Hjortelusflua er en nykommer med en kort historie her i landet. Den ble første gang oppdaget på en elg ved Halden i 1983. Allerede i 2006 var den vanlig i Østfold, Akershus øst for Oslo og sørlige deler av Hedmark nord til Våler. Det fins enkeltfunn ved Elverum og Trysil, samt i en rekke områder på vestsiden av Oslofjorden og nordover. På grunn av sin raske spredning har den stor betydning som parasitt på hjortedyr. I tillegg er den til stor plage for folk som ferdes i skogs trakter. Den følges derfor nøye både i Norge, Sverige og Finland (Kaunisto et al. 2010, Välimäki et al. 2010; http://www.flattogflue. no/fakta_om_hjortelusflue.html). Hjortelusflua har en meget spe sialisert livsyklus (Kaunisto et al. 2011 og Fig. 6). Nyklekte, voksne hjortelusfluer flyr i perioden fra august til oktober på leting etter vert, og etter landing kaster de av vingene og tar straks tilhold i vertens hår og pels og begynner å suge blod. Allerede etter 14 dager er lusflua kjønnsmoden, de parer seg på vertsdyret og overvintrer der. Tettheten av hjortelusfluer kan bli svært høy, opp til 16 000 individer er påvist på én enkelt elg (Vikøren et al. 2008). Livssy klus hos hjortelusflua er evolusjo nært svært interessant (se Fig. 6). Lusfluer fra elgjakta 2010 Det ble senhøstes 2010 innsam let materiale av hjortelusfluer og blodutstryk fra 3 elger skutt i Østfold, alle angrepet av disse insektene. Individer av elg kan bli så sterkt angrepet at de dør. Pelsen faller av og sannsynligvis oppstår fysiologiske komplikasjo ner slik at dyrene også kan fryse i hjel. Både bakterien Bartonella schoenbuchensis og trypanosomer kan smitte fra rådyr i MellomEuropa, men dette er ikke påvist i Norge. I minst én av de innsam lete prøvene fra Østfold-elgene var det rikelig med Bartonellaliknende bakterier i de røde blod cellene (Fig. 8 a-c). En spesiell sykdom som forårsakes av B. bacilliformis og nå kalles Carrións disease, har vært kjent i Peru fra før Inkatiden. Sykdommen ytrer seg ved dannelse av vorteliknende svulster i huden, - kalt «peruan ske vorter». Inntil nylig regnet man med at det kun var arten B. bacilliformis som infiserte røde blodceller (Archer et al. 1979). biolog, nr. 3/4 2010 79 LIVSSYKLUS HJORTELUSFLUE (LIPOPTENA CERVI) 1 ANKOMST VERT VINGER KASTES REPRODUKSJONSFASE STARTER 6 PUPPE PÅ VERT 5 FØRPUPPE 4 TRELARVESTADIERIMOR 3 PARING 2 KJØNNSMODEN LIVSFASER PÅ VERT 2 - 6 ETTERCA.14DG. 11 SVERMEFASE SEPTEMBER OKTOBER 7 PUPPE FALLER NED PÅ MARK ELLER SNØ 8 PUPPE HVILEFASE UTENFOR VERT 10 PUPPE 9 PUPPE KLEKKER OM HØSTEN SVERMEFASE STARTER HVILEFASE (DIAPAUSE) Fig. 6. Livssyklus hos hjortelusflue (Lipoptena cervi L.) (Diptera; Hippoboscidae) er spesialisert. Når svermende hjortelusfluer finner en vert, kastes vingene umiddelbart av slik at flygeevnen går tapt (Fig. 1, b og 6, 1). De første viktige fasene av livssyklus må alle gjennomføres på denne verten (Fig. 6, 2-6). Etter ankomst vil den søke næring ved å stikke verten for å suge blod, bakkroppen svulmer opp og etter ca. 14 dager er lusflua kjønnsmoden (Fig. 6, 2). Kjønnsmodne fluer parer seg (3), og én larve av gangen utvikler seg gjennom tre ulike larvestadier inne i mordyret (4). Larven blir matet med et næringsrikt sekret fra spesielle kjertler i «livmoren». Når larven er ferdig utviklet blir den født i et slags førpuppestadium (5) med en oval, noe flattrykt form. Larveutviklingen tar bare tre dager, og hver hunn utvikler ca. 30 larver gjennom høst, vinter og vår. Etter fødselen går førpuppen inn i et ekte puppestadium (6) i løpet av én time. Puppen er ca. 3 mm lang, eggformet, hard, blank og glinsende svart (se også Fig. 7). Puppene faller etter hvert av verten (7) hvor de avhengig av årstiden, enten havner nede i markvegetasjonen, eller på et snølag (8) hvor de går inn i en lang hvilefase (9). Om høsten klekker puppene (10), de første allerede i slutten av august under brunstsesongen hos rådyr, de fleste i september-oktober (11). Når de voksne fluene svermer finner de en ny vert, kaster vingene av og en ny syklus starter (1). 80 biolog, nr. 3/4 2010 Fig. 7. Makrofotografier av fire pupper av hjortelusflue (Lipoptena cervi). Puppeskallet (nederst til høyre) åpnes ved et lite lokk i enden. Det opptrer av og til varianter med orangebrunt puppeskall. a c b d e Fig. 8 a-c. Giemsafarget blodutstryk fra elg skutt høsten 2010. En stor del av blodcellene inneholder Bartonella-liknende bakterier som farges kraftig blått med azurfargestoffer. (d) fasekontrastbilde av utstryk fra tarmen hos hjortelusflue med innhold av bakterier (gråsvarte punkter) og sterkt lysbrytende fettdråper (lyse kuler). (e) rød blodcelle fra CCO med bakterieliknende inklusjoner; elektronmikroskopbilde (TEM). biolog, nr. 3/4 2010 81 BOKS 1. NOTER 1 Det er beskrevet adskillige arter av Borrelia, nylig er for eksempel Borrelia valaisiana oppdaget i Norge (se Forskning.no; 8. desember 2010). 2 Brytningsindeks defineres som forholdet mellom lysets hastighet i vakuum og hastigheten inne i det objektet lyset passerer. En glasstav i glyserol er nesten usynlig fordi glasset og glyserolen har brytningsindekser nær hverandre. 3 Giemsas fargevæske er en blanding av ”azur-» og/eller ”methylenblått» (blått fargepulver) og ”eosin» (orange-rødt fargepulver). Cellekjerner i de hvite blodcellene farges blått, cytoplasma orangerødt og røde blodceller svakt rødorange. I visse hvite blodceller farges celleorganeller spesifikt i røde og blå nyanser. Den opprinnelige blandingen i fargevæsken ble utviklet av Romanovsky i 1891. I moderne tid fins Giemsafargen i flere versjoner. Den bør kjøpes, er for innviklet å lage selv. Se for øvrig Conn (1953) for kjemiske detaljer og virkningsmekanismer. 4 I motsetning til mange andre bakterier er Borrelia svært vanskelig å dyrke på kunstige næringsmedier under laboratorieforhold. Det går nesten et døgn mellom hver gang disse bakteriene deler seg og dette setter store krav til laboratorieprosedyrer. Næringsmediet som brukes kalles BSK (Barbour-Stoenner-Kelly Medium). Å oppnå gode bakteriekulturer krever lang erfaring. Farlig kan det også være. BOKS 2. FAKTA OG NYE RESULTATER 1. Flått og hjortelusfluer er vektorer med potensiale for overføring av flere ulike infeksjonssykdommer. Der sykdom opptrer, bør man være oppmerksom på muligheten av multiple infeksjoner. 2.Borrelia-bakterien kan opptre i ulike morfologiske former i blodet. Spirocheter har en kompleks anatomi og det ytre hylstret med bakterieflageller kan mangle. Fenomener som «blebbing», perlekjede- og cystedannelse skjer av ukjente årsaker i blodba nen. De ulike formene er reversible. 3.I tørkete, fikserte blodutstryk er Borrelia vanskelig å farge (gramnegativ). Bakterien er lite synlig med optiske kontraste ringsteknikker, men fremkommer tydelig dersom man behandler preparatet med 45% eddiksyre som i stor grad fjerner blodplas maet. 4.Lite, eller svakt bevegelige former av Borrelia fremtrer som bueformete tråder med en kuleformet fortykkelse i hver ende. De fins i helt friske blodpreparater, i «gammelt» blod dannes tråd- og perlekjedeliknende former. De ses lett ved våtblodsmikroskopi i mørkefelt. «Saft fra kokt sitron» kan synliggjøre enkeltbakterier som ellers ville blitt oversett. Utvekster fra røde blodceller kan representere et generelt fenomen og trådformer som kommer ut av blodceller er til dels infeksiøse. Perleliknende strukturer kan gi opphav til nye spirocheter. Pseudospirocheter er exocytosepro dukter uten bakterier inni. 5.Strukturelementer inne i røde blodceller (erytrocytter) kan skyldes feil i erytropoiesen (dannelsen av røde blodceller). Slike tilstander er også knyttet til immunsvikt og tap av blodfunk sjoner. Økt antall retikulocytter, Howell-Jolly og Pappenheimer bodies kan opptre i tillegg til blodparasitter og bakterier med flere muligheter for forveksling. 6.Bartonella-bakterier er særs aktuelle i forbindelse med økt utbre delse av hjortelusflua. Smitterisiko for mennesker er lite utredet, heller ikke hvorvidt den aggressive flua er vektor for Borreliabakterier. 7.«Blebs» er utposninger av et ytre hylster på Borrelia-bakterien. «Perler» er formeringsenheter og hvilestadier oppstått ved frag mentering. De kan spire til nye Borrelia-bakterier. 5 Howell-Jolly bodies er rester av cellekjernen i enkelte røde blodceller; disse farges oftest blått med Giemsa. De kan også opptre ved sykdommer som coeliaki, sigdcelleanemi, hemolytisk og megaloblastisk anemi, visse arvelige sykdommer og såkalt ”MDS». Kan forveksles med Bartonella-bakterier, men er ofte enkeltkromosomer som er bevart under blodcelledannelsen; se Dooley (1998). 6 Pappenheimer bodies er små jernholdige korn, de farges blått til purpur med Giemsa. I de røde blodcellene er det 1-2 korn. De opptrer ved visse former for anemi, inklusive sigdcelle anemi. 82 biolog, nr. 3/4 2010 Idag vet vi at det er adskillig flere. I 1875 fant det sted en omfat tende epidemi i Peru langs jernba nelinjen mellom Lima og Oroya. Dette var opphavet til navnet «Oroyafeber» som ofte er brukt om sykdommen bartonellose. Ti år etter foretok en peruansk medisinstudent (Daniel Alcides Carrión) et ganske risikofylt eksperiment! Han fikk hjelp av en lege til å smitte seg selv med ma teriale fra en peruansk vorte hos en kronisk syk pasient (Carmen Paredes). Forsøket var ytterst «vellykket»! Etter ca. 3 uker utvi klet det seg klassiske symptomer på bartonellose og 5. oktober 1885 døde han av sykdommen! Carrión ble betraktet som en slags mar tyr og det er til ære for han at B. bacilliformis infeksjoner kalles for Carrións disease. Senere er datoen, den 5. okto ber blitt til Medisinens dag i Peru. En annen art som er vidt utbredt over store deler av verden er Bartonella henselae. Smittekilde er spesielt katter og sykdommen kal les populært «kattekloresykdom». Utbredelsen i Norge er usik ker. Bakterien kan også angripe mennesker, men infeksjonen dør gjerne ut av seg selv. Hos perso ner med nedsatt immunforsvar er det observert et mer alvorlig sykdomsbilde. Bartonella som sykdomsspreder Bartonella spp. er årsak til en lang rekke infeksjoner; foruten Carrións disease, omfatter disse trench feber, kattekloresykdom, basillær angiomatose, pelose og endokarditt. Bakteriene parasit terer de røde blodcellene og kan føre til langvarige infeksjoner, slik som ved borreliose. I senere år er nye Bartonella-arter iso lerte fra en lang rekke pattedyr, herunder gnagere, haredyr, kjøttetere og drøvtyggere. Nyere undersøkelser fra USA har påvist en sammenheng mellom enkelte hjertesykdommer, feber og nevro logiske symptomer og Bartonellainfeksjon (Welch-Faleciak et al. 2008). Ifølge Jaenson (website u.å) utelukkes det ikke at også Ixodes-arter kan være reservoarer og vektorer for humanpatogene Bartonella-arter. Det er kjent at mange leddyr og blodsugende lus eller lusfluer i tillegg til mange pattedyr, også er verter for disse bakteriene. Infeksjoner overføres ved bitt, rive- eller skrapesår. Hvorvidt mennesker kan smit tes via hjortelusflue som vektor for Bartonella-liknende bakte rier i elgblod er sannsynlig, men ennå ikke påvist. Hjortelusflua er under spredning i Sør-Norge og i motsetning til flåtten aggres siv og vanskelig å bli kvitt. En rekke mikroorganismer er påvist i fordøyelsesorganer hos hjorte lusfluer. Det skjer en regelmessig overføring av disse organismene fra hunnens «melkekjertler» til de voksende larvene i hunnflu enes «livmor». Hjortelusflua kan derfor fungere som en vektor for mikroorganismer fra en vert til en annen (Hackman et al. 1983). Den kan, sannsynligvis som flåtten, overføre ulike bakterier og andre mikroorganismer, og kan være aktuell når det gjelder smitte av borreliose. To vektorer og felles problemkompleks Borrelia- og Bartonella-bakteri ene har utviklet strategier som gjør at de kan overleve fordekt og effektivt unndra seg ulike påvis ningsmetoder. Overførsel av blod og vevsveske mellom vidt for skjellige arter gir det mikrobielle økosystemet økte muligheter til å overleve og spre seg i naturen, særlig hvis de har stadier i livs syklus der de i en hvilefase kan ligge latente inntil de fysiologiskkjemiske forholdene i den nye verten blir gunstige for massefor mering og utvikling. Vi har sannsynliggjort at det kan påvises ulike Borrelia-stadier i blod med enkel mikroskopi. Det gir økte muligheter til bedre di agnostikk og behandlingsrutiner ved borreliose. Vi henviser her til en tidligere artikkel der vi spe sielt har diskutert livssyklus og problemer med Borrelia (Laane et al. 2009). Det kommer stadig nye indikasjoner på at skjult kronisk borreliose utgjør et økende helse problem her i landet, og bedre di agnostikk og behandlingsmetoder er høyst påkrevet. Utbredelsen av flått er temperaturavhengig og i Sverige fins den begrenset til områder med en vegetasjonspe riode på ca. 170 dager eller lengre, en tidlig start (før 1. mai) samt utbredelsen av svartor. Ifølge visse klimamodeller kan flåtten få en utbredelse til ca. 70o nord ved utløpet av dette århundre (Jaen son & Lindgren 2010). Opptreden av hjortelusflue som vert for et annet bakteriekom pleks, blant annet Bartonellabakterier, er som nevnt av langt nyere dato her i landet. Denne ekspansive verten har spredt seg meget raskt siden 1980-årene, og har allerede rukket å bli en plage i skog over store områder. Dens tilpasning med å kaste vingene straks den når en ny vert, gjør at den mulige spredningen av bakte rier annet enn til andre verter blir sterkt redusert. Men det er ikke usannsynlig at den sprer bakte rier. Tilpasningen hos hunnflua med å utvikle 3 ulike larvestadier i en spesiell «livmor» basert på kjertelsekreter, muliggjør i høy grad overføring av bakterier fra mor til larver og videre til puppe og dermed til neste generasjon voksne insekter. Hjortelusflue kan derfor i prinsippet fungere som vert og overføre bakterier. Smitte kan også skje dersom allerede infiserte fluer går over på et annet individ, hjortedyr eller mennes ker, ved kroppskontakt og direkte berøring. Hos hjortedyr er dette særlig sannsynlig under paringen i brunstsesongen, hvor svermin gen er mest intens og fluetetthe ten størst. Oppsummering og konklusjon I denne artikkelen har vi kom mentert enkelte sider ved to vek torer blant de virvelløse dyrene som har stor betydning for spred ning av bakterieinfeksjoner. Kunnskapen om bakteriene og deres verter er fortsatt høyst mangelfull. Symbiose- eller et mer parasittliknende samliv er ytterst vanlig mellom bakterier og flercel lete organismer. Slike livsformer og interaksjoner forekommer i alle naturlige økosystemer, inklu sive menneskekroppen. Det forut settes balanse dersom alle kompo nenter skal kunne overleve. Flått og hjortelusflue er begge under spredning i Norge, og overalt hvor de forekommer i stor tetthet, kan de medføre sykdom og ulempe for brukere av utmark. Det haster derfor også med å utvikle og forbedre den gene relle økologiske forståelsen rundt spredningen av disse artene og metodene for å oppspore og iden tifisere de problemene som skapes i deres kjølvann. De to ekspansive vertene med hvert sitt system av ulike syk domsfremkallende bakterier har kommet for å bli i norske økosys temer. På grunn av sin mulige påvirkning på folks helse er de under konstant overvåkning her i landet. Vi mener imidlertid at be redskapen bør heves ytterligere, biolog, nr. 3/4 2010 83 og at det haster med å klarlegge alle sider ved disse artenes livs sykler og vertsforhold. Takksigelser Vi takker laboratorieingeniør Øystein Brorson, Vestfold Sentral sykehus, Tønsberg for dyrking av Borrelia burgdorferi, preparat tillaging av smittet blod, samt dr. Bela Bozsik for råd, hjelp og interessante diskusjoner forbun det med gjennomgang av prøve materiale. Vi takker også profes sor Lynn Margulis, University of Massachusetts, Amherst, USA for interessante diskusjoner og råd. Vi gjør oppmerksom på at det kan være ulike syn på tolkninger av enkelte av våre observasjoner. Vi takker også Jon Reierstad, Foto og Tegneavdelingen ved Det Matematisk-Naturvitenskapelige Fakultet, UiO for rentegning av Fig. 6. Oppbevaring og analyse av hu mane blodprøver med ME-sykdom er approbert av Regional ko mite for medisinsk og helsefaglig forskningsetikk Sør-Øst A (REK Sør-Øst A). Litteratur Archer, G. L., Coleman, P. H., Cole, R. M., Duma, R. J. & Johnston, C. L. 1979. Human infection from an unidenti fied erythrocyte-associated bacterium. New England J. of Medicine 301 (17): 897-900. Bechamp, A. (edited reprint) 2002. The blood and its third (anatomical) ele ment. Lightning Source Inc. ISBN: 0957985878. Breitschwerdt, E. B. 2008. Vector trans mission of Bartonella species with emphasis on the potential for tick transmission. Med. Vet. Entomol. 22 (1): 1-15. Brorson, Ø. 2009a. Borrelia burgdorferi - en unik bakterie. Tidskr. Nor. Legeforening 129: 2114-2117. Brorson, Ø. , Brorson, S-H. , Schythes, J. , Mac-Allister, J. , Wier, A. & Margulis, L. 2009b. Destruction of spirochete Borrelia burgdorferi round-body pro pagules (RBs) by the antibiotic Tige cycline. www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/ pnas.0908236106. Cantwell,A. 2007. All human blood is 84 biolog, nr. 3/4 2010 infected with bacteria. pp.1-10. http:// www.rense.com/general77/dblooder. htm Coakley, W. T., Bater, A. J., Crum, L. A., & Deeley, J. O. T. 1979. Morphological changes, haemolysis and microvascu larization of heated human erythro cytes. J. Therm. Biol. 4: 85-93. Conn, H. J. 1953. Biological Stains. (se spesielt pp 239-249) in: A Handbook on the Nature and Uses of the Dyes Employed in the Biological Laboratory. The Biological Stain Commission. Biotech Publications. Geneva, N.Y. USA. 367 pp. Dooley, J. R. 1998. Bartonella-like orga nisms. The Lancet 351: 600-601. Enderlein G. 1925. Bakterien-Cyclogenie. Verlag de Gruyter & Co. Berlin. Foucault, C., Rolain, J. M., Raoult, D. & Brouqui, P. 2004. Detection of Bartonella quintana by direct immunoflu orescence examination of blood smears of a patient with acute trench fever. J. Clinical. Microbiol. 42: 4904-4906. Fredrichs, G. N. & Maley, A. D. 1980. Pseudoleptospires in blood culture. J. Clin. Pathol. 33: 905-906. Gammal, R. 2006. The dangers of focal teeth infections. http://www.worldwi dehealthhcenter.net/articles-262.html Grier, T. M. 2000. The complexities of Lyme disease. From Lyme disease survival Manual. Duluth, Mn. USA. Greene, R. T., Walker, R. L. & Greene, C. E. 1991. Pseudospirochetes in animal blood being cultured for Borrelia burgdorferi. J. Vet. Diagn. Invest. 3: 350-352. Hackman, W., Rantanen, T. & Vujolahti, P. 1983. Immigration of Lipoptena cervi (Diptera, Hippoboscidae) in Finland, with notes on its biology and medical significance. Noctulae Entomologicae 63: 53-59. Hindle, E. 1912. On the life-cycle of Spirochaeta gallinarum. Preliminary note. Parasitology 4: 463-477. Howell, W. H. 1890-1891. The life-story of the formed elements of the blood, especially the red blood corpuscles. Journal of Morphology, New York. 4: 47-111. Jaenson, T. G. T. u.å. Fãstingen Ixodes ricinus som sjukdomsôverförar. Se Internet: Blodsugare/seFästingen_ Som_Smittspridare.doc Jaenson, T. G. T. & Lindgren, E. 2010. The range of Ixodes ricinus and the risk of contracting Lyme borreliosis will increase northwards when the vegetation period becomes longer. Tick and Tickborne diseases. In Press. Doi:10.1016j.ttbdis.2010.10.006. Jolly, J. M. J. 1905. Sur la formation des globules rouges des mammiferes. Compt. Rend. De la Soc. De Biologie, Paris. 58: 528-531. Karbowiak, G., Rychlik, L., Nowakowski, W. W. & Wita, I. 2005. Natural infec tions of small mammals with blood parasites on the borderland of boreal and temperate forest zones. Acta Theriologica 50: 31-42. Kaunisto, S., Härkönen, L., Niemelä, P., Roininen, H. & Ylönen, H. 2011. Northward invasion of the parasitic deer ked (Lipoptena cervi), is there geographical variation in pupal size and development duration? Parasitology 138: 354-363. doi: 10.1017/ S0031182010001332. Kralj-Iglic, V. & Iglic, A. (udatert). Bud ding of membranes. http://physics. fe.uni-lj.si/kraljiglic_presentationTOM.pdf Laane, M. M. & Haugli, F. B. 1974. Division centres in mitotic nuclei of Physarum polycephalum plasmodia. Norv. J. Bot. 21: 309-318. Laane, M. M., Mysterud, I., Longva, O. & Schumacher, T. 2009. Borrelia og Lyme-borreliose. Morfologiske studier av en farlig spirochet. Biolog 27 (2): 30-45. Laane, M. M. & Lie, T. 2007. Moderne mi kroskopi med enkle metoder. UniPub Forlag. ISBN 978-82-7477-281-6. 335 pp. Laczkó, J., Feó, C. J., & Phillips, W. 1979. Discocyte-echinocyte reversibility in blood stored in CPD over a period og 56 days. Transfusion 19 (4): 379-388. Longster, G. H., Buckley, T., Sikorsky, J. & Derrick Tovey, L. A. 1972. Scanning electron microscopy of red cell mor phology. Vox Sang. 22: 161-170. Margulis, L., Maniotis, A., MacAllister, J., Scythes, J., Brorson, O, Hall, J., Krumbein, W. & Chapman, M. J. 2009. Spirochete round bodies, Syphilis, Lyme disease and Aids: Resurgence of «the great imitator»? Symbiosis 47: 51-58. Maguinea, C., Garcia, P., Gotuzzo, E., Cor dero, L. & Spach, D. 2001. Bartonel losis (Carrion´s disease) in the modern era. CID 33: 722-779. Moriarty, T. J., Norman, U. M., Colarusso, P., Bankhead, T., Kubes, P. & Chaco nas, G. 2008. Real-time high resolution 3D imaging of the Lyme disease spiro chete adhering to and escaping from the vasculature of a living host. PLOS Pathogens 4 (6) 13 pp. e1000090. Rawling, R. A., Strouse, K. & Granato, P. A. 2009. Borrelia burgdorferi and Babesia microti coinfection in a 79 year old camper. Clinical Microbiology Newsletter 31: 37-39. Romanovsky, D. L. 1891. On the question of parasitology and therapy of malaria. (på russisk). Imp. Med. Military Acad. Dissert. No. 38. St. Petersburg. (Origi nalbeskrivelse av blodfargemetode). Sears, D. A. & Udden, M. M. 2004. Pap penheimer bodies: A brief historical re view. Am. J. Haematol 75 (4): 249-250. Schultz, E. W. 1923. The psudospirochetes derived from blood cells. J. Lab. Clin. Med. 8: 375-381. Solberg, C. & Little, C. 1984. Morphologi cal changes during heating of eryth rocytes from stored human blood. J. Therm. Biol. 9 (3): 221-228. Sperling, J. L. H. & Sperling, F. 2009. Lyme borreliosis in Canada: Biological diversity and complexity from an ento mological perspective. The Canadian Entomologist 141: 521-549. Usry, R. T., Moore, G. L. & Manalo, F. W. 1975. Morphology of stored, rejuve nated human erythrocytes. Vox Sang. 28: 176-183. Välimäki, P., Madslien, K., Malmsten, J., Härkönen, S., Kaitala, A., Kortet, R., Laaksonnen, S., Mehl, R., Redford, L., Ylönen, H. & Ytrehus, B. 2010. Fenno scandian distribution of an important parasite of cervids, the deer ked (Lipoptena cervi), revisited. Parasitology Research 107: 117-125. doi: 10.1007/ s00436-010-1845-7. Welch-Faleciak, R., Paziewska, A., Bajer, A., Behnke, J. M. & Sinski, E. 2008. Bartonella ssp. Infection in rodents from different habitats in the Mazury lake district, North-East Poland. Vector-Borne and Zoonotic Diseases 8 (4): 467-474. Wright, A. M. D. http://lymerick.net/ videomicroscopy.htm. (Nettvideo som nøyaktig viser tilsvarende formforand ringer hos spirocheter som vist i Fig. 3 og 5). Tillegg: LINK til you-tube video som viser morfologisk transformasjon fra dyrkete Borrelia-bakterier til en bueformet struktur med én bleb i hvert endestykke: http: www. youtube.com/comment servelet?all comments=18v=IVmCa70bAxE Homo sapiens diseases-alternations in red blood cells (RBC´s). http://focosi. altavista.org/pathohomotissuebloodRBC.html biolog, nr. 3/4 2010 85
© Copyright 2024