Pneumokokki

Streptococcus pneumoniae eli pneumokokki on merkittävä ihmisen patogeeni. Se on pallonmuotoinen grampositiivinen bakteeri, joka kuluu Streptococcus-sukuun. Pneumokokin luonnollinen elinympäristö on ihmisen nenänielu, jonka pneumokokki pystyy kolonisoimaan ja tekemään isännästä oireettoman kantajan. Suurimmalle osalle oireettomista kantajista ei kehity pneumokokki-infektiota, mutta tämä nenänielun kolonisaatio mahdollistaa bakteerin leviämisen pisaratartuntana ihmisestä toiseen. s. 112–121 Jopa 25–65 % lapsista ja vajaa 10 % aikuisista toimivat oireettomina kantajina pneumokokille. Pneumokokin kolonisaatio on esiaste suurimmalle osalle pneumokokin aiheuttamista taudeista. Pneumokokin erilaisia serotyyppejä on löydetty noin 100, joista noin 20 aiheuttaa valtavan enemmistön sairastumisista. Pneumokokki on yleinen ja merkittävä taudinaiheuttaja, jonka aiheuttamiin tauteihin liittyy hoidosta huolimatta suuri kuolleisuus. Pneumokokkitaudit iskevät erityisesti pikkulapsiin ja vanhuksiin. 

Pneumokokki oli vuonna 2019 kolmanneksi merkittävin kuolemaan johtaneen bakteeri-infektion aiheuttaja maailmassa ja tärkein kuoleman aiheuttava bakteeri alle 5-vuotiaiden ikäryhmässä. Pneumokokki-infektioiden ikävakioitu kuolleisuus on 9,4–13,9 kuolemaa per 100 000 ihmistä.

 Piirteitä 
Pneumokokin löysivät toisistaan riippumatta ranskalainen Louis Pasteur ja amerikkainen George Sternberg vuonna 1881 s. 816. Se on 0,5–1,25 mikrometrin läpimittainen, pallonmuotoinen, grampositiivinen bakteeri, joka kasvaa kasvatusalustalla tyypillisesti lyhyinä ketjuina. Pneumokokki on fakultatiivisesti anaerobinen ja aiheuttaa veriagarissa kasvatettuna pesäkkeiden ympärille alfa-hemolyysin. Useimmiten kasvusto on herkkä optokiinille ja myös sappisuolat hajottavat bakteereita. Tätä on perinteisesti käytetty keinona erottaa pneumokokki muista alfa-hemolyyttisista streptokokeista.

Pneumokokin soluseinä rakentuu peptidoglykaanista, johon sitoutuu suuri joukko erilaisia proteiineja, polysakkarideja, teikkohappoja ja lipoteikkohappoja. Erityisesti C-polysakkaridin aiheuttaman immunokemiallisen reaktion (ns. Quellung-reaktio) perusteella pneumokokit voidaan jakaa kymmeniin erilaisiin serotyyppeihin, joiden kyvyt aiheuttaa sairastumisia eroavat toisistaan hyvin paljon. Eri serotyyppien yleisyydet eri puolilla maapalloa poikkeavat suuresti, samoin eroa on niiden esiintymisessä lasten ja aikuisten elimistöissä. 

Oswald Avery, Colin MacLeod ja Maclyn McCarty osoittivat geneettisen transformaation tapahtumisen juuri erilaisten pneumokokkikantojen avulla vuonna 1944.

 Pneumokokin aiheuttamat sairaudet 
Streptococcus pneumoniae on osa nenänielun normaalia mikrobiomia, mutta se liittyy myös useisiin invasiivisiin ja ei-invasiivisiin sairauksiin. Pneumokokin virulenssi perustuu suurelta osin sen polysakkaridikapsidiin, joka suojelee sitä isännän immuunijärjestelmää vastaan. Useimmiten ihmisen ja pneumokokkibakteerin yhteiselo on harmitonta, mutta sopivissa olosuhteissa pneumokokit voivat aiheuttaa vakaviakin tauteja. Näin tapahtuu, jos pneumokokki pääsee ihmiskehon alueelle, joka on normaalisti steriili, esimerkiksi vereen, keuhkopussi- tai aivo-selkäydinnesteeseen.  

 Invasiiviset pneumokokkitaudit 
Vakavista pneumokokkibakteerien aiheuttamista infektioista yleisin on verenmyrkytys (90 prosenttia vakavista pneumokokki-infektioista) ja toiseksi yleisin aivokalvotulehdus (5–10 prosenttia vakavista infektioista). Muita pneumokokkien aiheuttamia vakavia tulehduksia ovat sydämen sisäkalvon tulehdus, vatsakalvontulehdus ja niveltulehdus. Näiden infektioiden osuus on 1–2 prosenttia pneumokokkien aiheuttamista vakavista infektioista.

Baktereeminen pneumokokki-infektio tarkoittaa sitä, että bakteeri löytyy verestä. Tällainen infektio on vakava ja saattaa kehittyä henkeä uhkaavaksi tilaksi. 10–40 prosenttia baktereemiseen pneumokokki-infektioon sairastuneista menehtyy. Lähes kaikki sairauksiin menehtyvät ovat vanhuksia tai jotakin perussairautta sairastavia työikäisiä. Suomalaislapsista noin yksi sadasta vakavaan pneumokokkitautiin sairastuneesta kuolee.

Pneumokokki on, yhdessä meningokokkibakteerin kanssa, yleisin aivokalvotulehduksen aiheuttaja. Pneumokokin aiheuttamaan aivokalvotulehdukseen sairastuneista aikuisista kuolee 20–30 prosenttia. Lapsilla vastaava luku on neljä prosenttia. Kolmasosalle aivokalvotulehduksesta toipuneista jää pysyvä kuulovaurio.

 Ei-invasiiviset pneumokokkitaudit 
Pneumokokin aiheuttamia keuhkokuumeita eli pneumonioita arvellaan hoidettavan Suomessa noin 25 000 joka vuosi. Keuhkokuumeita aiheuttavat muutkin bakteerit ja virukset, mutta pneumokokki on yksin tai yhdessä muiden bakteerien kanssa aiheuttajana 30–50 prosentissa aikuisten ja 20–40 prosentissa lasten keuhkokuumeista. Lisäksi pneumokokki on yleisin lasten korvatulehdusta aiheuttava bakteeri. Korvatulehdusta sairastavilta lapsilta 43–59 prosentilla löytyy välikorvaeritteestä pneumokokki. Suomessa arvioidaan hoidettavan vuosittain lähes 500 000 korvatulehdusta.

Suomalaisten tutkimusten mukaan pneumokokki aiheuttaa viidenneksen nenän sivuontelotulehduksista. Myös silmän sidekalvotulehduksen aiheuttajana pneumokokki on yleinen. Välikorvatulehdus ja poskiontelontulehdus hoidetaan hoitosuositusten mukaisesti antibiooteilla. Aikuisilla kaksi kolmasosaa välikorva- ja poskiontelotulehduksista paranee ilman antibioottihoitoa. Vakavissa infektioissa tarvitaan yleensä sairaalahoitoa.

 Virulenssi ja antibioottiresistenssi 
Tärkein pneumokokin virulenssitekijä on sitä ympäröivä polysakkaridikapseli. Erilaisia pneumokokin kapseliserotyyppejä tunnetaan tällä hetkellä yli 90, mutta vain 23 näistä aiheuttaa noin 90 % kaikista pneumokokkitaudeista. Kapseli suojaa pneumokokkia ihmisen immuunivastetta, esimerkiksi opsonofagosytoosia vastaan ja helpottaa nenänielun kolonisaatiota. Myös kapselittomat pneumokokit pystyvät aiheuttamaan sairauksia. Toinen tärkeä pneumokokin virulenssitekijä on isännän soluja tuhoava pneumolysiini. Pneumolysiini on kolesterolista riippuva toksiini, joka tarkoittaa, että se tarvitsee solunpinnalla olevaa kolesterolia sitoutuakseen soluun. Pneumolysiini muodostaa reiän isäntäsoluun sitouduttuaan sen pintaan.

Antibioottiresistenssi leviää helpommin kapselittomien kantojen keskuudessa, sillä horisontaalinen geeninsiirto on niiden välillä tehokkaampaa kuin kapselillisilla kannoilla. Myöskään nykyiset rokotteet eivät tehoa kapselittomiin pneumokokkeihin, sillä rokotteet tuottavat vastustuskyvyn nimenomaan kapselipolysakkaridien avulla.

 Pneumokokki-infektiolle altistavat tekijät 

Pneumokokki-infektion voi saada kuka tahansa, mutta sairastuneilla on usein jokin seuraavista altistavista tekijöistä:

 alhainen ikä, etenkin alle 1 vuotta (kehittymätön immuunijärjestelmä)
 korkea ikä, yli 65 vuotta (heikentynyt immuunijärjestelmä)
 immuunipuutos, luonnollinen tai hankittu, kuten pernan puutos tai toimintahäiriö, HIV-infektio
 maksan tai munuaisten toimintahäiriö
 sydämen vajaatoiminta
 diabetes
 maligniteetti
 alkoholismi
 tupakointi.
Bakteerin leviäminen ihmisten välillä on aktiivisempaa (n. 50 %) paikoissa, joissa on paljon ihmisiä lähikontaktissa keskenään. Esimerkkejä tällaisista ovat päiväkodit, armeija ja slummit. Kylmän ilman, passiivisen tupakoinnin ja viruksen aiheuttaman hengitystieinfektion on osoitettu tehostavan pneumokokin tarttumista. 

Influenssainfektio on vahvasti yhdistetty pneumokokki-infektioihin. Yhdistelmäinfektio saattaa aiheuttaa vakavia, hengenvaarallisia keuhkokuumeita ihmisissä. Monissa influenssapandemioissa pneumokokki on voitu löytää suurelta prosentilta vakavasti sairastuneista potilaista. Pneumokokki on myös ollut yleisin yhteisinfektion aiheuttajista COVID-19 pandemian aikana ja 60 % koronavirukseen sairastuneista oli löydettävissä myös pneumokokki-infektio.

 Pneumokokki-infektioiden hoito ja ennaltaehkäisy 
 Hoito 
Penisilliini on Suomessa ensisijainen lääke kaikissa pneumokokin aiheuttamissa infektioissa. Maailmalla pneumokokin resistenssi penisilliinille ja muille antibiooteille on lisääntynyt erityisesti viimeisen kymmenen vuoden aikana. Resistenttien kantojen osuus vaihtelee kuitenkin suuresti eri maiden ja jopa saman maan eri osien välillä. USA:ssa antibioottiherkkyydeltään alentuneita pneumokokkikantoja on 30–40 prosenttia. Euroopassa korkeimmat luvut vaihtelevat 22–34 prosentin välillä (Ranska, Turkki, Espanja, Unkari). 2000-luvulla Suomessa pneumokokeista 1,5–4 prosenttia on ollut täysin resistenttejä penisilliinille ja pahimmillaan 16,4 prosentilla kannoista on ollut alentunut herkkyys (I) penisilliinille. Resistenssin aiheuttaa muutos bakteerin penisilliiniä sitovassa proteiinissa, ja yleensä tähän liittyy resistenssiä myös muita beeta­laktaami­anti­biootteja kohtaan. 

Pneumokokin resistenssi makrolidiryhmän antibiooteille (esim. erytromysiini, klaritromysiini ja atsitromysiini) on penisilliiniresistenssiä yleisempää ja on lisääntynyt koko 2000-luvun ajan. Vuonna 2006 Suomessa invasiivisista infektioista eristetyistä pneumokokeista 27,9 prosenttia oli makrolidiherkkyydeltään heikentyneitä. Vuonna 2007 vastaava luku oli 23,2 prosenttia.
Resistenssin lisääntymisen vuoksi pneumokokkisairauksien ennaltaehkäisyn merkitys on viime vuosina korostunut.

 Rokotteet 
Pneumokokin aiheuttamia vakavia sairauksia ja osittain myös korvatulehduksia voidaan ehkäistä rokottamalla. Suomessa myyntilupa on viidellä erilaisella pneumokokkirokotevalmisteella, joista kolme on yleisesti markkinoilla. Rokottautuminen vähentää merkittävästi antibioottihoitojen tarvetta ja sitä kautta vähentää antibioottiresistenttien bakteerikantojen syntymisen todennäköisyyttä.

Pneumokokkikonjugaattirokote (PCV) tuli Suomen kansalliseen rokotusohjelmaan syyskuussa 2010, minkä jälkeen syntyneet lapset rokotetaan vanhempien niin halutessa pneumokokkia vastaan. Suomessa rokoteohjelmaan kuuluu kaikille alle 5-vuotiaille lapsille Synflorix-rokote. Synflorix on konjugoitu pneumokokkipolysakkaridirokote, joka sisältää kymmenen eri pneumokokkiserotyypin kapselin polysakkarideja kiinnitettynä kantajaproteiineihin. Rokote ei siis sisällä eläviä taudinaiheuttajia eikä siten voi aiheuttaa pneumokokki-infektioita. Rokotteen on todettu vähentävän pneumokokin aiheuttamia verenmyrkytyksiä ja aivokalvontulehduksia noin 80 % ja vakavia keuhkokuumeita noin 25 %.

Aikuiset ja yli kaksivuotiaat lapset voivat suojautua pneumokokkitaudeilta myös pneumokokkipolysakkaridirokotteella (PPV tai PPSV). Alle kaksivuotiaiden lasten elimistö ei pysty muodostamaan riittävästi vasta-aineita pelkän kapselipolysakkaridin perusteella eivätkä he siksi saa suojaa polysakkaridirokotteesta. Useimmiten polysakkaridirokotteen saajat ovat saaneet jo aikaisemmin konjugaattirokotteen.

Pneumokokkipolysakkaridirokotteen rokotteen suojateho on vaihdellut eri tutkimuksissa. Rokotteella on todettu olevan 48–81 prosentin suojateho vakavien, invasiivisten sairauksien ehkäisyssä vastustuskyvyltään normaaleilla aikuisilla. Vastustuskyvyltään alentuneiden henkilöiden kohdalla rokotteen suojatehoa ei ole voitu varmentaa. Pneumokokin aiheuttamaksi arvioitua keuhkokuumetta vastaan tulokset rokotteen tehosta ovat olleet ristiriitaisia eikä suoja ilmeisesti ole kovin pitkäkestoinen. Polysakkaridirokote ei myöskään anna suojaa pinnallisia limakalvoinfektioita kuten korvatulehdusta vastaan.

 Lähteet 
 Mikrobiologia, immunologia ja infektiosairaudet, kirja I. Duodecim 2010, s. 112–121
 Rokottajan käsikirja, verkkoversio, Terveyden ja hyvinvoinnin laitos 
Weiser, J. N., Ferreira, D. M., & Paton, J. C. (2018). Streptococcus pneumoniae: Transmission, colonization and invasion.Nature Reviews.Microbiology; Nat Rev Microbiol, 16(6), 355-367. doi:10.1038/s41579-018-0001-8
Mehr, Wood. “Streptococcus Pneumoniae – a Review of Carriage, Infection, Serotype Replacement and Vaccination.” Paediatric respiratory reviews 13.4 (2012): 258–264. Web.
Paschall, A. V., Middleton, D. R., Wantuch, P. L., & Avci, F. Y. (2020). Therapeutic activity of type 3 streptococcus pneumoniae capsule degrading enzyme Pn3Pase. Pharmaceutical Research, 37(12), 236. doi:10.1007/s11095-020-02960-3
Keller, L. E., Robinson, D. A., & McDaniel, L. S. (2016). Nonencapsulated streptococcus pneumoniae : Emergence and pathogenesis. mBio; mBio, 7(2), e01792. doi:10.1128/mbio.01792-15
Pneumokokkikonjugaattirokote eli PCV, verkkoversio, Terveyden ja hyvinvoinnin laitos 

 Viitteet 

Aiheesta muualla
 KTL:n pneumokokkitutkimus sai apurahan  Mediuutiset 2005


Luokka:Grampositiiviset bakteerit
Luokka:Firmicutes
Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit