Borrelia burgdorferi är en bakterie som kan överföras till människan via fästingar och orsaka sjukdomen borrelia.Bhattacharjee, Arnab, Oeemig, Jesper S., Kolodziejczyk, Robert, Meri, Taru, Kajander, Tommi, Lehtinen, Markus J., Iwaï, Hideo, Jokiranta, T. Sakari, Goldman & Adrian, A. (2013). Structural Basis for Complement Evasion by Lyme Disease Pathogen Borrelia burgdorferi. The Journal of Biological Chemistry, 288, ss. 18685-18395.
Borrelia burgdorferi är en av minst tjugo Borrelia burgdorferi sensu lato-arter man känner till.Qui, W-G. & Martin, C, L. (2014). Evolutionary genomics of Borrelia burgdorferi sensu lato: Findings, hypotheses, and the rise of hybrids. Infection, Genetics and Evolution, 27, ss.576-593. Av dessa arter kan Borrelia burgdorferi, Borrelia afzelii och Borrelia garinii orsaka den fästingöverförda sjukdomen borrelia.Bhattacharjee, Arnab, Oeemig, Jesper S., Kolodziejczyk, Robert, Meri, Taru, Kajander, Tommi, Lehtinen, Markus J., Iwaï, Hideo, Jokiranta, T. Sakari, Goldman & Adrian, A. (2013). Structural Basis for Complement Evasion by Lyme Disease Pathogen Borrelia burgdorferi. The Journal of Biological Chemistry, 288, ss. 18685-18395. I USA är Borrelia burgdorferi den mest allmänna sjukdomsalstraren, medan Borrelia afzelii och Borrelia garinii främst orsakar sjukdomen i Europa. Borrelia burgdorferi sensu lato tillhör en stam av bakterier som kallas spiroketer. Spiroketerna överförs till människa och djur via en vektor, så kallat värddjur. Dessa utgörs av fästingar inom släktet Ixodes. I Sverige är den vanligaste fästingen Ixodes ricinus, så kallad fårfästingen (se bild i boxen). Smittspridningen sker när fästingen tar sin första blodmåltid från ett smittat djur. Spiroketerna stannar kvar i fästingens mage tills fästingen hittar en värd att suga blod hos. En tid efter att fästingen borrat ner mundelen i huden hos värden vandrar spiroketerna upp från tarmkanalen, och ut genom spottkörtlarna in i den nya värden.Brisson, Dustin, Drecktrah, Dan, Eggers, Christian H. & Samuels, D. Scott. (2012). Genetics of Borrelia burgdorferi. Annual Review of Genetics, 46, ss. 515-536.Dotevall, L. (2009). Läkemedelsbehandling av borrelia. https://www.lakemedelsverket.se/upload/halso-och-sjukvard/behandlingsrekommendationer/bakg_dok/Borrelia-bakgrund_webb_bokm%C3%A4rken.pdf [2015-04-22]
Historia År 1909 redovisade den svenske hudläkaren Arvid Afzelius (1857-1923) ett fall av erytema migrans, en röd växande hudförändring, efter fästingbett på vänster klinka hos en av sina patienter. Under tolv års tid ägnade han sin uppmärksamhet åt att hitta liknande röda hudutslag som expanderade i omkrets. Afzelius drog slutsatsen att hudförändringen uppkom efter bett från exempelvis en fästing.Wilhelmsson, P. (2014). A sting from a Tick: Epidemiology, Ecology and Clinical Aspects of Lyme Borreliosis (1385). Doktorsavhandling, Linköping: Linköping Universitet. År 1972 upptäckte läkare en ledinflammation framför allt i knän hos barn och ungdomar i områden kring Old Lyme, Connecticut i USA. Sjukdomen döptes därför till Lyme arthritis. Orsaken till sjukdomen var först okänd, men fästingarna misstänktes starkt vara orsaken då sjukdomen var årstidsbunden, och patienterna klagade även över fästingbettSkotarczak, B. (2014). Why are there several species of Borrelia burgdorferi sensu lato detected. Infection, Genetics and Evolution, 23, ss. 182-188. 1982 hittade Willy Burgdorfer de spiroketer som orsakade sjukdomen, och Borrelia burgdorferi fick sitt namn efter honom.Pinne, M. (2006). Porins of Borrelia burgdorferi (1019), Umeå: Umeå Universitet.
1991 upptäcktes en 5300 år gammal man täckt av is och snö i den italienska delen av Ötztalalperna. Han kallades således för Ötzi. Då Ötzis DNA undersöktes upptäcktes sekvenser som korresponderade med sekvenser i genomet hos Borrelia burgdorferi till 60 %. Denna upptäckt visar att Ötzi förmodligen var infekterad av borrelia.Keller, A., Graefen, A., Ball, M., Matzas, M., Boisguerin, V., Maixner, F., Leidinger, P., Backes, C., Khairat, R., Forster, M., Stade, B., Franke, A., Mayer, J., Spangler, J., McLaughlin, S., Shah, M., Lee, C., Harkins, TT., Sartori, A., Moreno-Estrada, A., Henn, B., Sikora, M., Semino, O., Chiaroni, J., Rootsi, S., Myres, NM., Cabrera, VM., Underhill, PA., Bustamante, CD., Vigl, EE., Samadelli, M., Cipollini, G., Haas, J., Katus H., O'Connor, BD., Carlson MR., Meder, B., Blin, N., Meese, E., Pusch, CM., Zink, A. (2012). New insights into the Tyrolean Iceman's origin and phenotype as inferred by whole-genome sequencing. Nature Communications, 3, s. 698.
Morfologi
Borrelia burgdorferi har en lång platt cellkropp som är vågformad (se bild). Längden på cellkroppen är mellan 10 och 20 μm och den har en diameter på ungefär 300 nm.Charon, Nyles W., Cockburn, Andrew, Li, Chunhao, Liu, Jun, Miller, Kelly A., Miller, Michael R., Motaleb, Md. A. & Wolgemuth, Charles W. (2012) The Unique Paradigm of Spirochete Motility and Chemotaxis. Annual Review of Microbiology, 66, ss. 349-370. Borrelia burgdorferi har en linjär kromosom. Arvsmassan saknar gener som krävs för syntes av aminosyror och lipider, som de istället upptar från omgivningen. Det som gör Borrelia burgdorferi vågformad är flagellerna som går längs med spiroketen från den ena änden till den andra och sitter fästa i utrymmet mellan det inre och det yttre membranet. Flagellerna gör att spiroketerna rör sig som i en korkskruv bakåt eller framåt. Detta gör Borrelia burgdorferi till en mycket rörlig bakterie som effektivt kan simma genom blod och vävnader.Wilhelmsson, P. (2014). A sting from a Tick: Epidemiology, Ecology and Clinical Aspects of Lyme Borreliosis (1385). Doktorsavhandling, Linköping: Linköping Universitet.Adhesiner på ytan av bakterien ger den förmågan att binda till kärlendotel samt komponenter i extracellulära matrixet, vilket bidrar till vävnadsspridning. På ytan av bakterien finns även så kallade outer surface lipoproteins (Osps) vars uttryck de kan variera beroende på omgivningen, till exempel temperatur och pH-värde.Bagert, B. (2008). Borrelia burgdorferi: metodutveckling och tillämpning avseende odling och resistensstudier mot komplement, särskilt interaktion med faktor H. Magisteruppsats, Högskolan i KalmarStewart, P. E., Rosa, P. A. & Tilly, K. (2008). Biology of Infection with Borrelia burgdorferi. US National Library of Medicine. 22(2), ss. 217-234 Dessa egenskaper möjliggör att de kan kringgå sin värds immunsystem då den inte känner igen bakterien som en patogen.Brisson, Dustin, Drecktrah, Dan, Eggers, Christian H. & Samuels, D. Scott. (2012). Genetics of Borrelia burgdorferi. Annual Review of Genetics, 46, ss. 515-536.Bagert, B. (2008). Borrelia burgdorferi: metodutveckling och tillämpning avseende odling och resistensstudier mot komplement, särskilt interaktion med faktor H. Magisteruppsats, Högskolan i Kalmar Bakterierna som ingår i Borrelia burgdorferi sensu lato-komplexet särskiljer sig också genom att de har det största antalet plasmider som hittats hos bakterier. Till skillnad från den linjära kromosomen, vars genuttryck är relativt bevarat, kan plasmidernas genuttryck variera avsevärt.Brisson, Dustin, Drecktrah, Dan, Eggers, Christian H. & Samuels, D. Scott. (2012). Genetics of Borrelia burgdorferi. Annual Review of Genetics, 46, ss. 515-536.Wilhelmsson, P. (2014). A sting from a Tick: Epidemiology, Ecology and Clinical Aspects of Lyme Borreliosis (1385). Doktorsavhandling, Linköping: Linköping Universitet.Margos, G., Vollmer, A, S., Ogden, H, N., Fish, D. (2011). Population genetics, taxonomy, phylogeny and evolution of Borrelia burgdorferi Sensu Lato. Infection, Genetics and Evolution, 11, ss. 1545–1563 Det naturliga urvalet har selekterat för mutanter som är resistenta mot antibiotika och förutom att Borrelia-spiroketen enkelt kan förändra sina Osps kan de också överföra DNA-sekvenser till andra spiroketer.
Många av de genetiska karaktärer av Borrelia burgdorferi som studerats har just antibiotikaresistens gemensamt.Brisson, Dustin, Drecktrah, Dan, Eggers, Christian H. & Samuels, D. Scott. (2012). Genetics of Borrelia burgdorferi. Annual Review of Genetics, 46, ss. 515-536. DNA-överföring kan också ske mellan olika stammar av Borrelia burgdoreferi-spiroketer.Brisson, Dustin, Drecktrah, Dan, Eggers, Christian H. & Samuels, D. Scott. (2012). Genetics of Borrelia burgdorferi. Annual Review of Genetics, 46, ss. 515-536. Cystbildning används för att kapsla in korta DNA-sekvenser/-fragment och implantera detta i den egna cellväggen. Vesikeln kan sedan frisättas, och detta kan vara ett sätt för spiroketen att överföra DNA till andra Borrelia-spiroketer i omgivningen.Brisson, Dustin, Drecktrah, Dan, Eggers, Christian H. & Samuels, D. Scott. (2012). Genetics of Borrelia burgdorferi. Annual Review of Genetics, 46, ss. 515-536.Wilhelmsson, P. (2014). A sting from a Tick: Epidemiology, Ecology and Clinical Aspects of Lyme Borreliosis (1385). Doktorsavhandling, Linköping: Linköping Universitet.
Livscykel Spiroketen kan endast överleva inne i en värd. De reproducerar sig genom asexuell förökning, så kallad binär fission. Vid reproduktionen delar sig varje bakterie i två delar och därefter växer det två nya celler.Wilhelmsson, P. (2014). A sting from a Tick: Epidemiology, Ecology and Clinical Aspects of Lyme Borreliosis (1385). Doktorsavhandling, Linköping: Linköping Universitet. Generationstiden för Borrelia burgdorferi-spiroketen kan variera mycket. Den har i blodsugande nymfer uppskattats till ca 4 timmar men tiden i laboratoriemiljö kan vara mer än 3 ggr så lång (12-24 h.).Wilhelmsson, P. (2014). A sting from a Tick: Epidemiology, Ecology and Clinical Aspects of Lyme Borreliosis (1385). Doktorsavhandling, Linköping: Linköping Universitet.Margos, G., Vollmer, A, S., Ogden, H, N., Fish, D. (2011). Population genetics, taxonomy, phylogeny and evolution of Borrelia burgdorferi Sensu Lato. Infection, Genetics and Evolution, 11, ss. 1545–1563 Man kan föreställa sig att generationstiden saktas ned betydligt under mer ogynnsamma förhållanden som exempelvis lägre temperatur vid övervintring i vektorn.Margos, G., Vollmer, A, S., Ogden, H, N., Fish, D. (2011). Population genetics, taxonomy, phylogeny and evolution of Borrelia burgdorferi Sensu Lato. Infection, Genetics and Evolution, 11, ss. 1545–1563 Borrelia burgdorferi-spiroketen tros också kunna bilda små cystor där den kan förvara DNA under särskilt stressande förhållanden, som när förutsättningarna förbättrats kan återutvecklas till en fullstor spiroket.Wilhelmsson, P. (2014). A sting from a Tick: Epidemiology, Ecology and Clinical Aspects of Lyme Borreliosis (1385). Doktorsavhandling, Linköping: Linköping Universitet.
Smittspridning miniatyr|Spiroketen överförs mellan värdar av fästingen. Många olika djur kan infekteras av Borrelia burgdorferi, däribland fåglar, ödlor och små däggdjur. Det vanligaste sättet på vilket spiroketen överförs från en värd till en annan individ är via fästingar och det är också fästingen som är den enda hittills upptäckta smittoöverföraren till människor.
Borrelia burgdorferi-spiroketen sprids sällan, om någonsin, från en fästing till dess avkomma, utan fästingar smittas främst genom blodet från smittade djur. De flesta av de smittade fästingarna blir bärare av bakterien redan under larvstadiet.Stewart, P. E., Rosa, P. A. & Tilly, K. (2008). Biology of Infection with Borrelia burgdorferi. US National Library of Medicine. 22(2), ss. 217-234 Borrelia burgdorferi befinner sig oftast i fästingens mag-/tarmkanal. Bakterien stimuleras när fästingen äter och då påbörjas också bakteriens delningsprocess. Denna process kan dock försvåras då komplementfaktorer från blodet i värddjuret samspelar med fästingens bakterier och detta kan leda till att bakterierna dör. I annat fall utvecklar bakterierna skydd mot värddjurets försvarsmekanismer och blir resistenta mot värdens immunsystem.