En av dagens sykehusbakterier oppstod da sykehusene så slik ut. Maleriet viser en avdeling på et sykehus ved Istanbul, under krimkrigen. Bildet ble malt i 1856 av William Simpson.
En av dagens sykehusbakterier oppstod da sykehusene så slik ut. Maleriet viser en avdeling på et sykehus ved Istanbul, under krimkrigen. Bildet ble malt i 1856 av William Simpson.

Unik studie: Sykehusbakterie oppstod lenge før antibiotika

I gamle blodprøver fra 1930-tallet finner forskerne noe som fortsatt lever. Noe som ligner forbløffende mye på de sykdomsfremkallende skapninger som hjemsøker pasienter og sykehus i dag.

På et hospital i Nederland ligger en pasient og kjemper mot døden.

Bakterier har kommet seg inn i blodet, og en voldsom reaksjon fra immunsystemet brenner igjennom kroppen. Legene gjør det de kan for å hjelpe. Men de mangler våpen.

Året er 1936, og det er ennå fem år til vitenskapen skal gjøre sin første test av antibiotika på mennesker.

Kanskje dør pasienten, der under legenes hender.

Den slitne kroppen bæres bort. Men en liten del blir igjen på sykehuset. Blodprøven som legene tok, blir behørig preparert og arkivert på et lager. Der blir den liggende i 80 år.

I alle disse årene er det noe som sover inne blant ubevegelige blodceller i prøven.

Vekker gamle bakterier til live

– De lagret prøvene på en slik måte at bakteriene er i live. De går i en slags dvale, sier Jukka Corander fra Universitetet i Oslo (UiO).

I de siste åra har han, Anna Kaarina Pöntinen fra UiO og kollegaer fra flere land jobbet med å vekke slike sovende bakterier til live igjen.

Forskerne begynte med å hente fram tusenvis av prøver fra pasienter med blodforgiftning, tatt fra 1936 og helt fram til 2018. I tillegg fant de fram til prøver fra friske mennesker, husdyr og ville dyr, fra store deler av verden.

Så startet det virkelige arbeidet – å forsøke å dyrke fram bakterier som fantes i prøvene.

Sykehusbakterien

Forskerne var på jakt etter en helt spesiell type bakterie: Enterococcus faecalis.

Dette er en mikroorganisme som finnes i tarmen hos alt fra insekter til mennesker. Trolig har du noen i tarmfloraen din, akkurat nå. Det er helt ufarlig.

E. faecalis. Leter du godt nok, finner du sannsynligvis denne bakterien i tarmfloraen din. Men det er liten grunn til bekymring om du er frisk og ikke innlagt på sykehus.
E. faecalis. Leter du godt nok, finner du sannsynligvis denne bakterien i tarmfloraen din. Men det er liten grunn til bekymring om du er frisk og ikke innlagt på sykehus.

Men blir du pasient, innlagt på sykehuset, kan situasjonen bli mer alvorlig. Det skyldes to ting.

For det første kan E. faecalis være farlig for mennesker som har svekket immunsystem på grunn av sykdom eller skader. Dersom bakterien da skulle komme seg inn i blodet, kan de skape blodforgiftning og betennelse i hjertet. Slike infeksjoner kan være dødelig.

For det andre kan det hende infeksjonen skyldes en spesiell variant av E. faecalis som er motstandsdyktig mot nesten alle våpen vi har for å knekke den.

Slike varianter finnes på sykehus over hele verden, der de kan føre til store problemer for svake pasienter.

Vi kaller dem ofte for sykehusbakterier.

- Det er overraskende at de er så gamle. Vi hadde tenkt oss at moderne sykehusbakterier oppstod etter andre verdenskrig, da det etter hvert ble en enorm bruk av antibiotika, sier Jukka Corander, professor ved Institutt for medisinske basalfag på Universitetet i Oslo.
- Det er overraskende at de er så gamle. Vi hadde tenkt oss at moderne sykehusbakterier oppstod etter andre verdenskrig, da det etter hvert ble en enorm bruk av antibiotika, sier Jukka Corander, professor ved Institutt for medisinske basalfag på Universitetet i Oslo.

Tåler alt

Sykehusvarianten av E. faecalis finnes sannsynligvis på de fleste sykehus over hele verden. Der overlever de mirakuløst, på tross av strenge hygienetiltak som utrydder det meste av mikroskopisk liv.

Opp igjennom årene har disse bakteriene utviklet resistens mot ett etter ett av de antibiotiske midlene vi har lagd. I de siste tiårene har det til og med dukket opp typer som tåler Vancomycin, det siste sikre våpenet i legenes antibiotika-arsenal mot denne typen bakterier fra tarmen.

Bakterien ser altså ut til å være spesialtilpasset et liv på sykehuset.

Men hva er det som gjør dem så ekstremt gode på å overleve i det harde sykehusmiljøet? Og hvordan har de utviklet seg til å bli slik? Er det vi mennesker, og vår bruk av antibiotika som har skapt bakteriene som tåler alt?

Det var akkurat dette Corander og kollegaene håpet å finne svar på, blant prøvene fra dyr og mennesker.

Men resultatene de fikk, var ikke helt som ventet.

Gamle bakterier

– Vi dyrket prøvene fra pasienter, friske mennesker og dyr på plater hvor bare E. faecalis kan vokse, forteller Corander.

– Slik lyktes vi i å få en samling på 2000 levende bakterieisolater.

Disse bakteriene ble så gensekvensert, slik at forskerne kunne sammenligne de ulike genomene med hverandre. Nye teknikker gjorde det ikke bare mulig å se hvilke egenskaper de forskjellige bakteriene hadde, men også når disse egenskapene oppstod.

På denne måten gjorde forskerne en forbløffende oppdagelse:

Sykehusbakteriene som lever i dagens sykehus, var gamle. Noen av dem hadde oppstått lenge før den første dosen antibiotika ble delt ut.

Bakterier fra 1800-tallet

– Vi fant fem bakteriestammer spesialisert på sykehusliv som fortsatt sirkulerer i verden, forteller Corander.

– Den eldste av dem kommer fra midten av 1800-tallet. En er fra begynnelsen av 1900-tallet, og den nyeste oppstod rundt 1960.

- Det er overraskende at de er så gamle. Vi hadde tenkt oss at moderne sykehusbakterier oppstod etter andre verdenskrig, da det etter hvert ble en enorm bruk av antibiotika.

De gamle bakteriestammene vitner om en fantastisk evne til tilpasning.

Utfordringene bakterien møter i dagens sykehus, er nemlig helt annerledes enn problemene den stod overfor på 1800-tallet.

Arsenikk og kvikksølv

Kvikksølvklorid er et svært giftig stoff som tidligere ble brukt til å behandle syfilis.
Kvikksølvklorid er et svært giftig stoff som tidligere ble brukt til å behandle syfilis.

Den gangen fantes altså ikke antibiotika, men legene benyttet i stedet en rekke giftige stoffer for å hindre vekst av bakterier og sopp. Arsenikk og kvikksølv var for eksempel flittig i bruk.

Genanalysene viser også at E. faecalis nettopp har gener for resistens mot disse stoffene.

Senere, da legene byttet våpen, utviklet bakterien resistens mot antibiotika.

– Det ser ut til at alle de fem stammene har fått samme type endringer i genene sine, uavhengig av hverandre. Vi tenker dette gir dem resistens mot en rekke stressfaktorer, slik at de er ekstra gode til å overleve, forteller Corander.

Det mest fascinerende er kanskje likevel at det ikke bare er stammene som lever på sykehus som har tilegnet seg slik motstandskraft. Da forskerne sammenlignet E. faecalis-bakterier i mennesker og ulike dyr, fikk de nemlig nok en overraskelse.

Ville fugler

Forskerne undersøkte E.fecalis-varianter fra en rekke ulike husdyr og ville dyr med mer og mindre tilknytning til mennesker. Hvilken av bakteriestammene ville ligne mest på den spesielle sykehusvarianten?

Utrolig nok viste det seg at E. faecalis fra store, ville fugler var mest lik sykehusbakterien.

Prøvene stammet fra skadede fugler som var brakt inn til en dyreklinikk i Spania. Disse fuglene hadde bakterier som var resistente mot antibiotika, til tross for at de ikke hadde noen kontakt med mennesker.

Kanskje kommer fuglene i kontakt med gamle gifter fra landbruket, som igjen gjør at bakteriene i tarmen deres utvikler motstand, spekulerer Corander og co.

De må gjøre flere undersøkelser før de kan si noe sikkert. Men noe kan de allerede slå fast:

E.faecalis er ingen spesialist.

Generalist

Organismer i naturen gjør gjerne et valg, på ett eller annet tidspunkt i evolusjonen:

De blir enten spesialister, nøye tilpasset akkurat det miljøet de lever i. Eller de blir generalister, med stor grad av evne til tilpasning i ulike miljøer. Begge har sine kostnader. Generalisten har ikke like gode spesialtilpasninger mens spesialisten bare kan leve i dette spesielle miljøer-

Undersøkelser av en annen kjent sykehusbakterie, søsterarten E. faecium, har vist at den er en typisk spesialist. Den har egenskaper som gjør at den takler de ekstreme og egenartede forholdene på moderne sykehus, men overlever knapt noe annet sted.

E. feacalis, derimot, ligger i helt andre enden. Den er en generalist og finne overalt. Hvordan kan den da være så ekstremt god på å overleve i ekstreme omgivelser?

Skaffer seg nye gener

E. feacalis ser ut til å ha et bemerkelsesverdig apparat for å takle ulike miljøer og ekstreme utfordringer.

– De er spesielt gode på å hente nye gener fra andre og sette dem sammen til noe de trenger, sier Corander.

Bakterier er kjent for å kunne utveksle såkalte plasmider, små ringformede DNA-sekvenser som kan inneholde nyttige gener.

– E. faecalis får plasmider med nyttige gener fra andre bakterier, og så er den også kvikk på at endre kromosomgenene sine gjennom at ta opp gener fra andre bakterier som koloniserer samme vert.

Etter hvert som sykehusene har kommet opp med nye antibakterielle midler, har den gamle bakterien altså bygget videre på arsenalet av forsvarsvåpen.

Kanskje er denne evnen til å skaffe seg toleranse og forsvarsmekanismer svært gammel.

Noen undersøkelser antyder at egenskapene som gjorde bakterien til en slik hardfør generalist, kan ha oppstått allerede da bakterien ble til, for millioner av år siden.

– Man har jo lenge trodd at vi mennesker skaper resistens i bakterier, men nå ser det ut til at de kan ha hatt med seg denne evnen fra tidligere, sier Jessica Lönn-Stensrud.
– Man har jo lenge trodd at vi mennesker skaper resistens i bakterier, men nå ser det ut til at de kan ha hatt med seg denne evnen fra tidligere, sier Jessica Lönn-Stensrud.

– Spennende studie

– Dette er en veldig spennende studie. Forskerne har gjort et gjennomtenkt og nøyaktig arbeid som tegner et større kart over noe vi ikke har visst så mye om, sier Jessica Lönn-Stensrud, som ikke selv har vært med på denne studien.

Lönn-Stensrud har selv forsket på bakterier og skrevet flere bøker om dem. Hun mener det er spesielt interessant at Corander og kollegaene har kunnet fastslå at E. faecalis er en generalist.

Og ikke minst at bakterien ser ut til å ha utviklet resistens mot antibiotika helt uavhengig av påvirkningen fra mennesker. Dette minner om lignende oppsiktsvekkende funn.

– For noen år siden ble det for eksempel funnet antibiotikaresistente bakterier i en hule i Carlsbad, som hadde vært isolert i millioner av år.

– Man har jo lenge trodd at vi mennesker skaper resistens i bakterier, men nå ser det ut til at de kan ha hatt med seg denne evnen fra tidligere.

Trolig bruker organismene i naturen antibiotiske stoffer – og resistens mot disse stoffene – som midler i den evige kampen for tilværelsen.

Dette er spørsmål som framtidas forskning kan besvare.

Mange gamle prøver

De nye teknikkene for gensekvensering har gitt oss spesialbriller til å se inn i bakterienes verden. Ikke bare i nye prøver, men i små biter av biologisk historie som ble samlet inn for lenge siden.

– Det finnes mange prøver lagret i frysere rundt omkring, sier Lönn-Stensrud.

– Rundt omkring i verden finnes det mange bakteriesamlinger, både nasjonale og historiske, der det finnes mye å oppdage. Det er alltid gøy når man begynner å jobbe med en ny bakterie, å spore opp hvor bakteriene man jobber med kommer fra.

Hvem vet hvor det kan ligge svar på dype gåter?

Lönn-Stensrud er i hvert fall sikker på én ting:

Dette er ikke siste gang forskningen vil finne ny kunnskap i gamle prøver.

Referanse:

Anna K. Pöntinen, m.fl., Apparent nosocomial adaptation of Enterococcus faecalis predates the modern hospital era, Nature Communications, mars 2021. Sammendrag.

Powered by Labrador CMS