Bakterier bakom botulism byter identitet

Jordbakterien och sporbildaren Clostridium botulinum bildar botulinumtoxin, ett av världens farligaste gifter. Toxinet orsakar förlamningssjukdomen botulism hos både människor och djur. I Sverige är det vanligast med botulism hos fåglar. Svensk slaktkyckling och sjöfåglar har drabbats hårt det senaste decenniet.

Djurbotulism förekommer i hela världen, men är dåligt övervakad. Mycket tyder dock på att antalet utbrott av djurbotulism har ökat de senaste åren i Europa. Men forskningen vet inte så mycket om de stammar som orsakar botulism hos djur.

Stammar av arten C. botulinum kan vara mycket olika varandra, men gemensamt för dessa är att de alla har förmågan att bilda botulinumtoxin. Hittills har sju olika typer av detta toxin konfirmerats, typ A-G. Botulism hos djur orsakas vanligtvis av typ C och D, även om typ B också är förknippat med botulism hos nötkreatur och häst, och typ E med fisk och sjöfåglar.

Två hybrider av typ C och D upptäcktes på 90-talet och orsakar idag många av botulismutbrotten hos djur. Bakterier som producerar toxintyp C, D, C/D och D/C ingår i C. botulinum grupp III och dessa orsakar inte botulism hos människa. Dessa bakterier bär genen som kodar för toxinet på bakteriofager (bakterievirus), som ligger vilande i bakterierna. Ibland tappas fagen och då tappar bakterierna förmågan att bilda toxinet. Vanligen identifieras C. botulinum genom att man detekterar toxinet, eller genen som kodar för detta. Men om den toxinkodande fagen har lämnat bakterierna blir det svårt att identifiera stammen som C. botulinum.

21 utbrott 2008

I augusti 2003 bekräftades det första utbrottet av botulism i en svensk slaktkycklingbesättning. Sjukdomen återkom och bara under 2008 konfirmerades 21 utbrott. Hur bakterien kom in till djuren, eller vad den dramatiska ökningen berodde på vet inte forskarna. I mitt doktorandprojekt har jag bland annat studerat hur genotyperna såg ut hos de bakterier som isolerades just 2008.

För att studera släktskap inom C. botulinum grupp III, isolerades stammar från svenska utbrott av botulism på vilda fåglar och fjäderfä. Även bakteriestammar från andra djurslag från botulismutbrott i andra länder, främst inom Europa, studerades. Det visade sig att bakterierna kunde delas in i ett fåtal släktskapsgrupper som inte kunde kopplas till vare sig djurslag eller geografisk härkomst.

En grupp var mycket större än övriga släktskapsgrupper och den representerar den vanligaste typen av stammar som förknippas med botulismutbrott på djur i Europa. Bakterierna som orsakade svenska utbrott 2008 ingick i denna grupp. Dessa stammar producerar i majoritet hybridtyperna av botulinumtoxinet (C/D och D/C). Möjligen är de mer sjukdomsalstrande än övriga C. botulinum-stammar eftersom de oftare orsakar utbrott av djurbotulism. Denna relativt nya grupp av stammar skulle kunna vara anledningen till att vi sett en ökning i antalet rapporterade fall av botulism hos djur de senaste decennierna.

Fager kan lämna en art för en annan

Ett urval av stammar representerande de olika släktskapsgrupperna analyserades med helgenomsekvensering. Bilden som framträdde av genom från C. botulinum grupp III var att de är relativt väl konserverade, men har många mobila fager och plasmider. Dessa kan röra sig mellan stammar och orsaka ett genetiskt utbyte som kan bidra med till exempel nya sjukdomsframkallande egenskaper.

Stammar av de närbesläktade arterna C. novyi och C. haemolyticum sekvenserades också och lades till jämförelsen av genom. Det visade det sig att flera bakteriestammar var mera lika någon av övriga arter än stammar av den egna arten. Det fanns ett stort utbyte av framför allt fager även mellan stammar av de olika arterna. Eftersom det är fagerna som bär på de toxingener vilka används för identifikation av C. botulinum grupp III, och C. novyi så får det konsekvensen att de blir genetiskt ihopblandade. Om en stam av C. novyi blir infekterad av fagen som bär på genen för botulinumtoxin får den också förmågan att orsaka botulism.

Utbytet av gener kan påverka bakteriens förmåga att orsaka sjukdom, eller att anpassa sig till en ny miljö, och det skulle kunna förklara varför vi fått en grupp av stammar som är oftare förknippad med botulismutbrott hos djur. Den här kunskapen bidrar till bättre förståelse för hur de underliggande sjukdomsframkallande faktorerna samspelar och kan på sikt leda till nya strategier för att förebygga botulism.

Hanna Skarin, forskningsassistent, SVA

Fotnot
Molekylärbiolog Hanna Skarin, SVA, disputerade 18 september 2015 vid SLU Uppsala. Avhandlingens titel är ”Genomic organization and diversity of Clostridium botulinum group III – The bug behind animal botulism”. (PDF 1mb)

Redaktionen

Redaktionen för svavet.sva.se finns på staben för kommunikation vid Statens veterinärmedicinska anstalt, SVA.

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *