Advanced

Pathogenesis of infections related to foreign devices within the cerebral ventricles

Lundberg, Fredrik LU (2000)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Vid det tillstånd som kallas för vattenskalle, hydrocephalus, uppstår övertryck innanför skallen på grund av att vätskan, som cirkulerar där inte kan dräneras. Redan efter andra världskriget började man sätta in shuntar för att avleda överskottsvätskan till andra hålrum i kroppen, hjärtats förmak eller bukhålan. Runt 1960 kom emellertid de första rapporterna om infektioner kring shuntar och att dessa infektioner var svåra att få bukt med utan att avlägsna shunten och ersätta den med en ny litet senare. Antibiotika gjorde sällan nytta som ensam terapi. Shuntinfektioner ger idag upphov till betydande sjukdom och tar ett stort antal vårddagar i anspråk på de neurokirurgiska klinikerna i landet. De... (More)
Popular Abstract in Swedish

Vid det tillstånd som kallas för vattenskalle, hydrocephalus, uppstår övertryck innanför skallen på grund av att vätskan, som cirkulerar där inte kan dräneras. Redan efter andra världskriget började man sätta in shuntar för att avleda överskottsvätskan till andra hålrum i kroppen, hjärtats förmak eller bukhålan. Runt 1960 kom emellertid de första rapporterna om infektioner kring shuntar och att dessa infektioner var svåra att få bukt med utan att avlägsna shunten och ersätta den med en ny litet senare. Antibiotika gjorde sällan nytta som ensam terapi. Shuntinfektioner ger idag upphov till betydande sjukdom och tar ett stort antal vårddagar i anspråk på de neurokirurgiska klinikerna i landet. De bakterier som är orsak till infektionerna härrör från människans normala hudflora och utgörs främst av koagulas-negativa stafylokocker, Propionibacterium acnes och S.aureus. Dessa är låggradigt sjukdomsalstrande mikroorganismer, förutom S. aureus, vilka normalt sett inte ger upphov till infektioner hos människan. I närvaro av ett kroppfrämmande material, en shunt eller kateter till hjärnans hålrum, kan de binda till ytan och förskansa sig där. Den förhärskande uppfattningen är att bakterierna är från patienten själv och att de fäster till materialets yta redan under operationen. Shuntmaterialet kommer i kontakt med ryggmärgsvätskan, liquor, så fort det har placerats på rätt sätt i huvudet och proteiner från denna vätska, uppblandad med blod, bildar en första film på materialet. I denna film finns en del proteiner som är kända för att binda bakterier och då i synnerhet stafylokocker. Exempel på sådana proteiner som denna avhandling visat finns på shuntar är fibronektin, vitronektin, thrombospondin, fibrinogen och terminalt komplement komplex (C5b-9). Vitronektinet förekommer i en dimer form, som vanligen förekommer i blodplasma innan det denaturerats. Vitronektin visade sig mediera inbindning av en stafylokockstam, från en infekterad shunt, till kateterytan under flödesförhållanden. I cellyteextrakt från denna stam har visats, att bakterien uttrycker ett flertal proteiner, som medierar bindning till vitronektin, vilket denna stam är relativt ensam om av de undersökta isolaten. Vitronektin är ett protein i vårt blod med flera olika funktioner. Det visades behålla sin komplementhämmande verkan då det fäst till materialytan. Komplementaktivering är en del av kroppens immunförsvar och används normalt för att förgöra inkräktande mikroorganismer. Komplementaktivering kan också ske i anslutning till kroppsfrämmande material och betraktas som en komplikation. Hämning av komplementaktiveringens sista steg av vitronektin skulle således göra att det kroppsfrämmande materialet lättare accepteras av kroppen. Avhandlingen lägger fram data, som tyder på att stafylokocker, som binder vitronektin kan blockera vitronektinets komplementhämmande effekt och därmed kan komplementaktiveringen fortgå utan att hämmas av vitronektin på ytan. Att komplementaktivering sker i ryggmärgsvätska har betraktats som uteslutet. Avhandlingen innehåller emellertid data som visar, att komplementaktivering sker i anslutning till såväl permanenta shuntar som temporära dränage katetrar. Sammanfattningsvis handlar denna avhandling om hur hudstafylokocker fäster till kateterytor i hjärnans hålrum och ger upphov till infektion kring dessa. De sjukdomsframkallande mekanismerna bakom denna typ av infektion är komplexa och sannolikt kan det finnas fler än den föreslagna modellen i denna avhandling. (Less)
Abstract
Coagulase-negative staphyloccoci (CoNS) are the most frequently isolated micro-organisms from infected cerebrospinal fluid (CSF) shunts and temporary ventricular drainage catheters, used in modern neurosurgery. CoNS originate from the skinflora of the patient or the surgeon and gain access to the surface of the implant at the insertion, but the infection can erupt up to a year later or more. Immediately after insertion host proteins are adsorbed to the surface of the implant. These are vitronectin (Vn), fibronectin, fibrinogen, thrombospondin, collagen, complement factors, coagulation factors and immunoglobulins. The CoNS express binding of these components, and several of them, have been shown to mediate bacterial adherence. The binding... (More)
Coagulase-negative staphyloccoci (CoNS) are the most frequently isolated micro-organisms from infected cerebrospinal fluid (CSF) shunts and temporary ventricular drainage catheters, used in modern neurosurgery. CoNS originate from the skinflora of the patient or the surgeon and gain access to the surface of the implant at the insertion, but the infection can erupt up to a year later or more. Immediately after insertion host proteins are adsorbed to the surface of the implant. These are vitronectin (Vn), fibronectin, fibrinogen, thrombospondin, collagen, complement factors, coagulation factors and immunoglobulins. The CoNS express binding of these components, and several of them, have been shown to mediate bacterial adherence. The binding of a CoNS strain, BD 93 5703, from an infected CSF shunt to polymers exposed to human CSF was investigated. It was shown that CoNS adherence was lowered to CSF preexposed catheters. Anti-Vn antibodies could furthermore block the adhesion of the mentioned strain, but not of other strains tested. No other protein was shown to mediate staphylococcal adhesion in this thesis. The strain, which adhesion was dependent on Vn was shown to express four binding proteins in its cell wall. Of these four proteins, from 16, 21, 38 and 52 kDa molecular weights, the 52 kDa protein had the highest affinity for Vn. Complement activation is a complication to insertion of implants in contact with blood. Vn is known to inhibit the terminal complement complex, C5b-9, of the complement system, by forming SC5b-9. Immobilized Vn was shown to retain this function. Vn-binding CoNS could block the formation of SC5b-9, letting the complement activation go on as if no Vn was present. Vn and terminal complement complex were shown to be present in CSF and on removed CSF shunts. The level of Vn was higher in pathological than in normal CSF, due to plasma leakage into the CSF. Vn found on temporary catheters and shunts was identified as a dimer, which natural habitat is plasma. Dimeric Vn is not activated and its biological functions are intact. The Vn-binding in CoNS can thus have an important role in the pathogenesis of CSF shunt infections. It can mediate adhesion to the shunt surface and it can also block the inhibitory effect of Vn on the complement system. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
opponent
  • Öhman, Lena, MD Ph D, Dept Infectious Diseases, Hälsouniversitetet, Linköping
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
bacteriology, Microbiology, CSF-shunt, complement activation, vitronectin, hydrocephalus, coagulase-negative staphylococci, virology, mycology, Mikrobiologi, bakteriologi, virologi, mykologi
pages
126 pages
publisher
Department of Infectious Diseases and Medical Microbiology, Lund University
defense location
Patologens föreläsningssal.
defense date
2000-06-02 09:15
language
English
LU publication?
yes
id
3edcae51-9d69-4f76-ab1e-20ddc63d89f0 (old id 40551)
date added to LUP
2007-07-31 08:15:52
date last changed
2016-09-19 08:45:09
@misc{3edcae51-9d69-4f76-ab1e-20ddc63d89f0,
  abstract     = {Coagulase-negative staphyloccoci (CoNS) are the most frequently isolated micro-organisms from infected cerebrospinal fluid (CSF) shunts and temporary ventricular drainage catheters, used in modern neurosurgery. CoNS originate from the skinflora of the patient or the surgeon and gain access to the surface of the implant at the insertion, but the infection can erupt up to a year later or more. Immediately after insertion host proteins are adsorbed to the surface of the implant. These are vitronectin (Vn), fibronectin, fibrinogen, thrombospondin, collagen, complement factors, coagulation factors and immunoglobulins. The CoNS express binding of these components, and several of them, have been shown to mediate bacterial adherence. The binding of a CoNS strain, BD 93 5703, from an infected CSF shunt to polymers exposed to human CSF was investigated. It was shown that CoNS adherence was lowered to CSF preexposed catheters. Anti-Vn antibodies could furthermore block the adhesion of the mentioned strain, but not of other strains tested. No other protein was shown to mediate staphylococcal adhesion in this thesis. The strain, which adhesion was dependent on Vn was shown to express four binding proteins in its cell wall. Of these four proteins, from 16, 21, 38 and 52 kDa molecular weights, the 52 kDa protein had the highest affinity for Vn. Complement activation is a complication to insertion of implants in contact with blood. Vn is known to inhibit the terminal complement complex, C5b-9, of the complement system, by forming SC5b-9. Immobilized Vn was shown to retain this function. Vn-binding CoNS could block the formation of SC5b-9, letting the complement activation go on as if no Vn was present. Vn and terminal complement complex were shown to be present in CSF and on removed CSF shunts. The level of Vn was higher in pathological than in normal CSF, due to plasma leakage into the CSF. Vn found on temporary catheters and shunts was identified as a dimer, which natural habitat is plasma. Dimeric Vn is not activated and its biological functions are intact. The Vn-binding in CoNS can thus have an important role in the pathogenesis of CSF shunt infections. It can mediate adhesion to the shunt surface and it can also block the inhibitory effect of Vn on the complement system.},
  author       = {Lundberg, Fredrik},
  keyword      = {bacteriology,Microbiology,CSF-shunt,complement activation,vitronectin,hydrocephalus,coagulase-negative staphylococci,virology,mycology,Mikrobiologi,bakteriologi,virologi,mykologi},
  language     = {eng},
  pages        = {126},
  publisher    = {ARRAY(0xbdb2358)},
  title        = {Pathogenesis of infections related to foreign devices within the cerebral ventricles},
  year         = {2000},
}