1. Översiktlig projektbeskrivning

Engelsk titel

Diagnostics and treatment of neuroborreliosis and acute purulent bacterial meningitis

Sammanfattning av projektet

Infektioner i centrala nervsystemet är ofta allvarliga och kan ge upphov till livslånga restsymtom. Tidig diagnos och rätt insatt behandling minskar risken för lidande.

Fästingburen Lyme neuroborrelios är en spiroketos där etiologisk agens upptäcktes på 1980-talet. Lokalinfektion vid fästingbett kan ge upphov till hudrodnad (erythema migrans). Infektionen kan spridas till nervsystemet. Neuroborrelios är idag den vanligaste bakteriella CNS-infektionen hos såväl barn som vuxna i Sverige. Symptomen domineras av svåra smärttillstånd, hyperestesi och kranialnervs¬pares. Infektionen orsakar en lymfocytär meningit. Då spiroketen är svårodlad ställs diagnosen på symptombild, likvorpleocytos och antikroppssvar. I många fall kan symptomen vara svårtolkade då feber och andra allmänna inflammatoriska kliniska tecken ofta saknas. Det finns en stor klinisk efterfrågan på klarare diagnostiska kriterier och analys av vilka symptom och tecken som bör föranleda vidare undersökning med lumbalpunktion hos patienter med misstänkt neuroborrelios. Tidigare studier har visat att såväl överdiagnostik som överbehandling av fall med misstänkt neuroborrelios är vanligt förekommande, vilket resulterar i överkonsumtion av antibiotika, biverkningar av felaktig behandling och försening av korrekt diagnos.

De flesta internationella behandlingsråd för neuroborrelios anger ceftriaxon eller doxycyklin som lämpliga antibiotika. Till svårare fall tenderar flera länder i Europa följa USA:s råd med intravenöst ceftriaxon. Vi har tidigare genomfört en öppen parallell jämförande studie där patienter i Slovenien behandlades med intravenöst ceftriaxon och patienter i Sverige behandlades med peroralt doxycyklin. Studieprotokollet var i övrigt identiskt och patienterna lumbalpunkterades 6 veckor efter insatt behandling. Minskningen av antalet monocytära celler i likvor användes som surrogatmarkör för läkning. Vi fann ingen signifikant skillnad mellan behandlingsalternativen. För parenteral medicinering behövs ofta kvarvarande intravenösa nålar vilket kan ge komplikationer om de används länge. Dessutom är parenteral terapi kostsam och opraktisk. Därför måste det finnas starka indikationer på bättre behandlingsresultat om man skall använda annat än tablettbehandling. Vi har hävdat att peroralt doxycyklin är “drug of choice” till alla patienter med neuroborrelios oavsett svårighetsgrad. Fler studier behövs för att bevisa att vår teori stämmer.
Facialispares

Perifer facialispares drabbar en del pateienter med neuroborrelios men det finns många andra dignoser till paresen. Vid oklar perifer facialispares (Bells pares), som är den vanligaste orsaken till perifer facialispares har två stora studier visat signifikant mindre neurologiska sequelae om man ger hög dos kortison i akutskedet. Facialispares orsakad av neuroborrelios behandlas som annan neuroborrelios med doxycyklin. Det är inte känt om tillägg av kortison till antibiotikabehandling vid perifer facialispares orsakad av borreliainfektion förbättrar läkningen eller kan påverka läkningen i negativ riktning.

Diagnostik av neuroborrelios

Diagnostiska kriterier för definitiv neuroborrelios är enligt europeisk konsensus: Symtom talande för neuroborrelios och intratekal specifik antikroppsproduktion mot Borrelia burgdoferi s.l. För att bekräfta en misstänkt neuroborrelios krävs således likvoranalys. Vid kort symtomduration kan antikroppssvar saknas och ny lumbalpunktion för att bekräfta diagnosen kan bli aktuell. Odling är komplicerad, tar lång tid och har för låg sensitivitet för att vara av värde i klinisk rutindiagnostik. Molekylärbiologiska metoder är på frammarsch men har begränsad tillämpning. Borrelia-PCR har ännu ingen plats i diagnostiken.

Nya studier har visat att den B-cell-attraherande kemokinen CXCL13 utsöndras i likvor hos patienter med neuroborreliosis. Förhöjda likvorkoncentrationer av CXCL13 har uppmätts vid neuroborrelios. Emellertid är det inte känt om höga likvorkoncentrationer av CXCL13 är specifika för patienter med neuroborrelios. En studie har visat jämförbara nivåer av CXCL13 vid neurosyfilis men däremot hade patienter med purulent meningit lägre koncentrationer. Vidare har inte mekanismen som leder till den observerade CXCL13 produktionen ännu identifierats. CXCL13 kan vara ett test som förbättrar diagnostiken men provet behöver analyseras vid fler CNS-sjukdomar och i fler studier hos patienter med neuroborrelios.

Vid akut facialispares är snabb diagnostik av vikt då tillgängliga data som stöder positiv effekt av kortisonbehandling vid Bells pares endast omfattar patienter som påbörjat behandling inom tre dygn från symptomdebut. Man vet erfarenhetsmässigt att risken för sequeale vid facialispares orsakad av neuroborrelios ökar vid fördröjd behandlingsstart. För att en patient som söker för akut facialispares skall snabbt få rätt behandling behöver man alltså kliniskt och med snabbt analyserbara laboratorieprover få en klar vägledning om diagnos. Anamnes på fästingbett och årstid är viktigt att ta med i bedömningen liksom kliniska tecken som hudutslag och smärtor utanför det paretiska området.

Patogenes vid neuroborrelios jämfört med andra sjukdomar i centrala nervssytemet.

Symtomen vid neuroborrelios är oftast reversibla men neurologiska sequelae förekommer speciellt om infektionen varit obehandlad under lång tid. Sannolikt har borreliaspiroketen ingen specifik neurotoxisk egenskap utan skadorna uppstår genom kraftig inflammation och cytokinaktivering i och kring centrala nervsystemet. Vi har tidigare påvisat förhöjda värden av gamma-interferonmarkören neopterin i likvor och skademarkören neurofilament som är ett mått på axonal skada.

Amyloid precursor protein- (APP) och β-amyloid- (Aβ) metabolismen har omfattande studerats vid Alzheimers sjukdom, där Aβ inlagring och plackutveckling är viktiga komponenter i patogenesen. Det trans-membranösa proteinet APP är källan till Aβ. Emellertid är amyloids fysiologiska roll i nervsystemet okänt. Vi har funnit störningar i den cerebrala amyloidmetabolismen vid neuroborrelios och andra neuroinflammatoriska tillstånd.

Dubbelinfektion HIV/neuroborrelios

Med dagens behandling lever HIV-patienter länge och har ett ofta ett liv med aktiviteter i skog och mark. Detta innebär exposition för fästingar och därmed risk för smitta av borreliabakterien. Det finns inga kliniska studier som beskriver hur neuroborrelios yttrar sig hos patienter med HIV och nedsatt cellulärt immunförsvar. Endast någon enstaka patient med denna dubbelinfektion finns tidigare beskrivet i vetenskaplig litteratur.

Bakteriell purulent meningit

Samhällsförvärvad bakteriell meningit är en allvarlig sjukdom som oftast orsakas av pneumokocker, meningokocker, Listeria eller Staphylococcus aureus. Även med modern antibiotikabehandling ses en hög mortalitet och stor risk för bestående handikapp. Behandling i Sverige har traditionellt administrerats med beta-laktamantibiotika intravenöst var 8:e timma. Internationellt rekommenderas antibiotika var 4-6 timma. Mortaliteten har i flera internationella studier varit så hög som 10-27 % och neurologiska resttillstånd har förekommit i ca 30 %.

Etiologisk diagnostik vid bakteriell meningit grundar sig huvudsakligen på odling av likvor och/eller blod. I upp till 25 % av fallen utfaller odlingar negativt och man är här hänvisad till alternativa diagnosmetoder. PCR-undersökning av likvor med detektion av genen för 16S rRNA har visat hög sensitivitet och specificitet för diagnostik av bakteriell meningit. Det finns inga studier som visar hur länge PCR-positivitet kvarstår under pågående antibiotikabehandling.

Vid bakteriella infektioner produceras cytokiner vilka fungerar som mediatorer i inflammationskaskadens olika komponenter. Gramnegativa och grampositiva bakterier har nyligen visats inducera olika mönster av pro-inflammatoriska cytokiner. Grampositiva bakterier är potenta inducerare av IL-12 från humana monocyter medan gramnegativa framför allt inducerar IL-10 produktion. Vidare ses en kraftigare frisättning av TNF-α vid stimulering med grampositiva jämfört med gramnegativa bakterier. På motsatt sätt ger gramnegativa bakterier upphov till mer IL-6 och IL-8 än grampositiva bakterier. Ovanstående observationer grundar sig huvudsakligen på in vitro försök och det finns inga publicerade studier av skillnader i cytokinmönster vid meningit av gramnegativ respektive grampositiv etiologi i klinisk verklighet.
Syfte
Vid akut perifer facialispares är målet är att identifiera kliniska symptom och likvormarkörer för att i rutinsjukvård snabbt (inom ett par timmar) bättre kunna avgöra om paresen orsakas av en borreliainfektion eller klassas som Bells pares, för att därmed snabbt kunna insätta korrekt behandling och ge adekvat information till patienten.
Syftet med läkemedelsstudien är att studera om behandling med kortison (prednisolon) i tillägg till vedertagen antibiotikabehandling (doxycyklin) påverkar infektionsläkningen vid borreliaorsakad perifer facialispares.

Syftet med studier av biokemiska likvormarkörer, bland annat CXCL13, är att förbättra diagnostiken av neuroborrelios.

Syftet med att jämföra biokemiska analyser hos patienter med neuroborrelios och Alzheimers sjukdom är att förstå varför hjärnan reagerar med biokemiska förändringar vid dessa sjukdomar och därmed få insikt om patogenes vilket kan leda till nya behandlingsstrategier.

Syftet med studier av patienter med samtidig infektion med HIV och neuroborrelios är att se om neuroborrelios yttrar sig annorlunda hos patienter med nedsatt cellulär immunitet.

Syftet med PCR studier vid bakteriell meningit är att förbättra diagnostiken.

Metod

Retrospektiv studie av patienter med facialispares vid Infektionskliniken Sahlgrenska Universitetssjukhus: Journaler för samtliga patienter som sökt för facialispares och lumbalpunkterats vid infektionskliniken, Göteborg, februari 2000 till februari 2009 granskas retrospektivt. Patienter med facialispares av annan genes än Bells eller neuroborrelios exkluderas. Patienterna delas in i tre grupper utifrån förekomst av antikroppar mot Borrelia i serum och likvor och anamnes på eller förekomst av erythema migrans. Likvorpleocytos användes inte som diagnostiskt kriterium eftersom det ingår som studiemål. Grupperna benämns: neuroborrelios, möjlig neuroborrelios och Bells pares. Kliniska karaktäristika och laboratorievärden i blod och likvor registreras.

Behandlingsstudie av neuroborrelios och facialispares. En öppen studie med historiska kontroller av prednisolons påverkan på bakteriologisk utläkning hos patienter med borreliaorsakad facialispares som behandlas med doxycyklin. Studien är godkänd av Läkemedeksverket, EudraCT nr 2009-018143-25. och etisk kommité.

Studiedesign: Primär endpoint är nivån av monocytära celler i cerebrospinalvätska (CSV) sex veckor efter avslutad behandling. Studien är en öppen studie där jämförelser kommer att göras mot historiska kontroller. Dessa utgörs av patienter med borreliaorsakad facialispares som tidigare behandlats med Doxycyklin i dosen 200 mg x 2 x X vid infektionskliniken SU/östra och som genomgått lumbalpunktion före behandling och sex veckor efteråt. Studien planeras enligt följande:

Statistik: Studien är en non-inferiority studie. Analys kommer endast att ske efter studiens slut. I analysen kommer jämförelse att göras med avseende på antal monocytära celler i CSV 6 veckor efter avslutad behandling, mellan patienterna som inkluderats i studien och ett historiskt kontrollmaterial bestående av 44 patienter med borreliaorsakad facialispares som erhållit antibiotikabehandling och som genomgått lumbalpunktion före och 6 veckor efter behandling. Jämförbarheten mellan studiepopulationen och kontrollmaterialet förväntas vara god då båda grupperna kommer att utgöras av konsekutiva patienter som söker vid eller remitteras till Infektionskliniken SU för borreliaorsakad facialispares. För att säkerställa jämförbarheten kommer kontrollmaterialet och studiepopulationen att jämföras med avseende på ålder och kön. Signifikanta avvikelser kommer att redovisas i slutrapporten. Nollhypotesen som studien syftar att avvisa är att behandling med enbart antibiotika innebär signifikant lägre nivåer av monocytära celler i CSV sex veckor efter avslutad behandling. Patienterna i det kontrollmaterial som kommer att användas vid den statistiska analysen hade vid provtagning 6 veckor efter avslutad antibiotikabehandling i medeltal 13 monocytära celler/μL med en standardavvikelse (SD) på 12 celler/μL och en spridning på 0-45 celler/μL. Noninferiority kommer att anses uppfyllt (nollhypotesen avvisad) om patienter som behandlats med både antibiotika och kortison, vid provtagning 6 veckor efter avslutad behandling, i medeltal inte avviker från medeltalet för kontrollgruppen med mer än 10 celler/μL med ett ensidigt konfidensintervall på 97,5%. För en power på 80% krävs 23 patienter. Studien har således en 80-pocentig chans att upptäcka en signifikant skillnad mellan studiepopulationen och kontrollmaterialet. I beaktande av möjligt bortfall avser vi att inkludera 30 patienter. Non-inferioritygränsen har valts utifrån vad man i klinisk praxis anser vara en nivå förenlig med ett adekvat svar på given behandling. Utifrån en studiestorlek på 30 patienter har studien 95% chans att upptäcka oönskade händelser som inträffar hos minst 10% av studiepopulationen. Då båda de läkemedel som kommer att ges inom ramen för studien sedan tidigare är mycket väl studerade och dessutom ofta ges tillsammans på andra indikationer har inte denna studie ansetts behöva vara av sådan storlek att ovanliga oönskade händelser med stor sannolikhet skall kunna detekteras.

Analys av behandlingsresultat med oralt doxycyklin: Klinisk beskrivning och utvärdering av tidigare prospektivt insamlat material 1995-2005 som behandlats med peroralt doxycyklin 400 mg per dag. Materialet omfattar ca 100 patienter. Klinisk effekt och biverkningar analyseras. Speciellt kommer patienter med andra perifera pareser än facialispares studeras eftersom det sparsamt med rapporter om peroral behandling vid dessa tillstånd. De flesta patienter har lumbalpunkterats både i akutskedet och vid uppföljning ca 6 veckor senare.

Förbättrad diagnostik av neuroborrelios med analys av CXCL13. Insamlat provmaterial från 25 patienter med neuroborrelios jämförs med lika många friska kontroller och patienter med andra infektionssjukdomar. Proverna finns sparade i minus 20 grader. Specificitet och sensitivitet beräknas. Speciellt kommer jämförelse att ske mot patienter med HIV, en sjukdom som också medför en långvarig intrathekal immunstimulering. CXCL13 analyseras med en ELISA metod

Bakteriell meningit

Prospektiv studie i Göteborg, Uddevalla, Borås kommer ca 5 patienter per år inkluderas. Målsättningen är att utifrån upprepade likvorprovtagningar under pågående antibiotikabehandling (dag 0, dag 2-3 och dag 5-6) studera i vilket tidsförlopp av bakteriell meningit som det går att detektera 16SrRNA antigen. Dessutom kommer patienter som har negativ likvorodling att analyseras med avseende på när antibiotika insattes i förhållande till tiden för provtagning. Vi avser också att kartlägga tidsförloppet för cytokinaktivitet där 10 patienter med pneumokockmeningit (grampositiv meningit) och 10 patienter med meningokockmeningit (gramnegativ meningit) studeras speciellt med avseende på cytokinerna IL 10 och IL 12, neopterin och beta-2 mikroglobulin.
Insamlade data kommer att sammanställas från jämförande prospektiv studie av odling av bakterier i CSF jämfört med molekylärdiagnostik analys av 16S rRNA genen för bakteriellt agens som diagnostik vid 100 fall med nosokomial meningit, främst efter neurokirurgiska åtgärder och trauma. Resultat från motsvarande studie av samhällsförvärvad meningit som nyligen publicerats visar att molekylärdiagnostik analys erbjuder fördelar vid vissa specifika agens och i fall där antibiotikabehandling redan inletts före likvoranalys då konventionell odling ofta blir negativ.

Retrospektiv 5-årsundersökning av mortalitet och neurologiska sequele vid behandling med 3-dos/dygn betalaktamantibiotika vid akut samhällsförvärvad bakteriell meningit i Göteborg. Tidigare har vi studerat 79 patienter mellan åren 1999-2004. Vi kommer nu göra en ny 5 års-undersökning omfattande åren 2004-2009. Resultaten kommer att jämföras med andra centra i Sverige.

Laboratorieanalyser

Immunologiskt svar, cytokinstimulering och neurokemiska metaboliter i likvor
Proteinelfores av CSF och sera; Immunodiffusion
Neopterin: Analyseras med RIA-metod (Henning-Berlin)
IL 10 och IL 12, neopterin och beta-2 mikroglobulin (ELISA)

Analys av neuron-och gliacellsmarkörer
neurofilament (NFL): LIA-test; Gliafibrillärt surt protein (GFAP):ELISA, S-100 protein: LIA. TAu protein ELISA

Studier av postinfektiösa sequelae
NIH-stroke scale, Mini-mental test, Mattis dementia rating scale

    

Typ av projekt

Forskningsprojekt

MeSH-termer för att beskriva ämnesområdet

Inlagda MeSH-termer

Central Nervous System Infections

Pathogenic infections of the brain, spinal cord, and meninges. DNA VIRUS INFECTIONS; RNA VIRUS INFECTIONS; BACTERIAL INFECTIONS; MYCOPLASMA INFECTIONS; SPIROCHAETALES INFECTIONS; fungal infections; PROTOZOAN INFECTIONS; HELMINTHIASIS; and PRION DISEASES may involve the central nervous system as a primary or secondary process.

Nervous System Diseases

Diseases of the central and peripheral nervous system. This includes disorders of the brain, spinal cord, cranial nerves, peripheral nerves, nerve roots, autonomic nervous system, neuromuscular junction, and muscle.

Bacterial Infections and Mycoses

Infections caused by bacteria and fungi, general, specified, or unspecified.

Projektets delaktighet i utbildning

Avhandling
D-uppsats / Magisterexamen
C-uppsats / Kandidatexamen
ST-läkarutbildning
Annan utbildning
Ej del i utbildning

3. Processen och projektets redovisning

Pågående aktiviteter

Planering och förberedelse före datainsamling
Datainsamling pågår
Analys av insamlade data pågår
Författande av skriftlig redovisning / publikation pågår
En eller flera publikationer från projektet är publicerade
Slutfört och inget mer görs inom ramen för detta projekt

Projektstart (när planeringen påbörjas och börjar dokumenteras skriftligt)

2011-03-01

Datum för påbörjande av datainsamling

2010-10-10

Datum då projektet är slutrapporterat

2013-01-12

Publikationer från detta projekt

1. Neuroinflammation in Lyme neuroborreliosis affects amyloid metabolism.

   Mattsson Niklas, Bremell Daniel, Anckarsater Rolf, Blennow Kaj, Anckarsater Henrik, Zetterberg Henrik, Hagberg Lars.

   BMC neurology 2010:10(1):51.

   [Links: PMID: 20569437 | DOI länk][Source: PubMed®]
2. Outcome of 8-hour dosing intervals with beta-lactam antibiotics in adult acute bacterial meningitis.

   Brink Magnus, Hagberg Lars.

   Scand J Infect Dis. 2006:38(9):772-7.

   [Links: PMID: 16938730 | DOI länk][Source: PubMed®]