Bioterorismus a vysoce nebezpečné situace Klinická mikrobiologie – BZMI021p + c Téma 7B (pro ZACH) Ondřej Zahradníček Bioterorismus a vysoce nebezpečné infekce log_hazard Tato prezentace vznikla s využitím prezentací prim. MUDr. Roháčové a doc. MUDr. Machaly z FN na Bulovce v Praze [USEMAP] Obsah prezentace Nebezpečné situace obecně [USEMAP] Botulismus [USEMAP] Anthrax M o r Možnosti řešení nebezpečných situací Variola Nebezpečné situace obecně Nebezpečné situace – možnosti •import závažného onemocnění: neúmyslné zavlečení mikroba nakaženým cestovatelem, zvířetem, potravinou či vodou •nehoda v laboratoři (skutečně se může stát, např. únik viru pravých neštovic) •bioterorismus: úmyslné zneužití biologického prostředku k vyvolání onemocnění lidí nebo zvířat či rostlin (jednotlivcem či skupinou v době míru) •biologické napadení (válka): záměrné použití mikroorganismů nebo jejich toxinů v podobě biologických bojových prostředků (BBP) •Ve všech těchto případech by připadala v úvahu mimořádná opatření Úmyslné použití biologických prostředků k onemocnění lidí nebo zvířat – bioterorismus a biologická válka Předpokládá se, že jako biologické bojové prostředky může být použito asi 70 původců (viry, baktérie, mikrobiální toxiny, houby) může být být použito jako BBP Nejvýznamnější z nich jsou původci antraxu, moru, pravých neštovic a botulotoxin Obecné předpoklady agens •Pro výrobu biologické zbraně lze samozřejmě použít jakýkoliv patogen způsobující dostatečně závažné infekční onemocnění. U každého patogenu se vždy zvažovala následující kritéria: •Jak závažné onemocnění vyvolává? (běžná viróza, která se vyléčí sama, by nebyla dobrou biologickou zbraní/některé varianty chřipkového viru ano). •Jak snadno ji lze šířit v prostředí? (lze použít pouze patogeny dostatečně odolné vůči vlivům vnějšího prostředí). •Přenáší se patogen snadno z člověka na člověka? (pokud ano, umožňuje tím vznik a trvání epidemie) •Lze chránit vlastní armádu či obyvatelstvo očkováním? •Praktické okolnosti: Je jeho výroba nákladná? Jak dlouho vydrží? Dá se skladovat? Historické zajímavosti •Mongolové vrhali katapulty mrtvoly do obléhaných měst, aby podpořili vznik epidemií. •Husité prý bombardovali Karlštejn bečkami s výkaly. •Američané a Angličané prodávali Indiánům přikrývky infikované neštovicemi. •Japonsko za 2. světové války prokazatelně používalo biologické zbraně v Číně. •Vývoj, výroba a skladování biologických zbraní je od 26. 3. 1975 zakázána tzv. Konvencí o biologických zbraních. •Přesto některé země konvenci nedodržovaly/nedodržují: Sovětský svaz, Irák, Írán, KLDR, Čína, Libye (za vlády Muammara Qaddáfího) •V posledních desetiletích se občas hovoří o hrozbě použití biologických zbraní ze strany mezinárodních teroristů. Pořadí nebezpečnosti (z hlediska použitelnosti k bioterorismu nebo válce) 1.Antrax Bacillus anthracis 2.Pravé neštovice Poxvirus variolae 3.Hemoragické horečky (Lassa, Ebola) 4.Dengue (virus dengue) 5.Brucelóza Brucella abortus 6.Mor Yersinia pestis 7.Cholera Vibrio cholerae 8.Hemoragická horečka se selháním ledvin (hantaviry) 9.Další pořadí najdete ve skriptech Jiná věc je obecná nebezpečnost •Pro práci s pacientem nebo laboratorním vzorkem jsou stanoveny třídy nebezpečnosti a s tím spojené požadavky na vybavení laboratoře nebo infekčního oddělení. Tyto třídy nijak nesouvisí s tím, jestli jde o mikroby použitelné nebo nepoužitelné k výrobě BBL. •Biosafety level 1 (BSL-1) se týká mikrobů, které u zdravého člověka nezpůsobují choroby. S takovými mikroby může v zásadě pracovat každá laboratoř bez speciálních opatření. •Biosafety level 2 (BSL-2) se týká mikrobů, které způsobují poměrně běžné nemoci, které jsou léčitelné nebo samoúzdravné. Předpokládá se zamezení přístupu nepovolaných osob, základní osobní ochranné pomůcky (rukavice, popř. rouška). (Pokračování na dalším obrázku.) • Biosafety levels – pokračování •BSL 2 (pokračování) Do této skupiny patří naprostá většina mikrobů, se kterými se pracuje v běžné klinickomikrobiologické laboratoři, a také práce v nemocnicích, kde leží pacienti těmito mikroby infikovaní (u těch je ovšem riziko větší, protože laboratoř převážně pracuje s čistými kmeny, které již byly přeočkovány a ztrácejí část virulence, případně s izolovanou DNA/RNA apod.) •Biosafety level 3 (BSL-3) se týká mikrobů, u kterých mohou nastat smrtelná onemocnění, případně je omezená léčitelnost. Vyžaduje se očkování personálu, je-li k dispozici; je také nutné, aby místnost měla speciální ventilaci s použitím filtrů. Personál musí používat speciální oděv a dekontaminovat se. Biosafety levels – konec •BSL 3 (pokračování) V případě laboratoře se pracuje ve sterilních boxech, popřípadě i s využitím štítů apod. V případě laboratoře se pracuje ve sterilních boxech, popřípadě i s využitím štítů apod. Do této skupiny patří Francisella tularensis (původce tularémie), Mycobacterium tuberculosis (původce TBC), Chlamydia psittaci (původce psitakózy čili "papouščí nemoci"), viry SARS, SARS-Cov-2, MERS a některé další viry, rickettsie a chlamydie. •Biosafety level 4 (BSL-4) se týká zvláště nebezpečných mikrobů, které vyžadují zcela speciální zacházení s využitím speciálních ochranných pomůcek (v podstatě "skafandrů") a zcela mimořádných opatření. Mezi patogeny této třídy patří virus Ebola, Bacillus anthracis, Yersinia pestis a další podobně nebezpečné organismy. Normální infekce × bioterorismus Přirozený proces Umělý proces Mikrob nepomnožený, nebo náhodou pomnožený např. v potravině (salmonela) Mikrob cíleně a záměrně pomnožený na umělém médiu Mikrob je vylučován zdrojem a přenáší se ke vnímavému jedinci Mikrob je dopraven na cíl uměle Odpovídá přirozeným způsobům přenosu Neodpovídá přirozeným způsobům přenosu Infekce důsledkem přirozené snahy mikroba šířit se Infekce je výsledkem umělé snahy nakazit co nejvíce lidí Způsob použití bojových biologických látek (BBL) Rozprašování biologického aerosolu (obsahujícího mikroby) Přenos nakaženým přenašečem (členovci) Diverze (skrytá kontaminace potravin či pitné vody) [USEMAP] Možnosti řešení nebezpečných situací Zdravotnická opatření detekce použitého biologického bojového prostředku diagnostika epidemiologická situace klinické známky výsledky laboratorních vyšetření protiepidemická opatření izolace a léčba zasažených Postup při nálezu podezřelých předmětů Nálezce nemanipuluje s nálezem, Hasičskou záchrannou službu nebo Policii ČR, případně linku 112; je vhodné, když nálezce sepíše seznam osob, které se zásilkou nebo jejím obsahem přišly do styku, každopádně tyto osoby zaeviduje HZS či PČR Podezřelou zásilku převezme od HZS nebo PČR ministerstvo vnitra Neotevřenou zásilku MV předá Státnímu ústavu jaderné chemické a biologické ochrany V případě otevřené zásilky Otevřenou zásilku zajistí opět Ministerstvo vnitra a neprodleně informuje hygienika, který dle Zákona 258 uloží zvýšený zdravotní dozor a poučí o příznacích předpokládané choroby všechny, kteří se zásilkou přišli do styku V ohnisku nákazy rozhodne hygienik o antibiotické profylaxi po konzultaci s krajským hygienikem a lékařem infekčního oddělení Centra vysoce nebezpečných nákaz (VNN) v Česku •Centrum biologické ochrany v Těchoníně (slouží i k výcviku studentů), v podstatě „spící nemocnice“, kterou lze v případě potřeby aktivovat, a která je vybavená až do úrovně BSL 4 •Civilní centrum buduje Infekční klinika FN Na Bulovce prim. Roháčová a doc. Machala, zatím není zcela hotovo, úroveň BSL 3–4 Teoretické požadavky na izolaci a léčbu VNN v civilním sektoru ČR Pro případ výskytu VNN by měly být k dispozici v trvalé pohotovosti, resp. s možností rychlé aktivace •izolační lůžkové zdravotnické zařízení •vybavení do tzv. úrovně BSL-4 •vycvičený tým •vybavení ochrannými pomůckami •laboratorní zázemí Současné možnosti izolace a léčby VNN v civilním sektoru ČR •v českém civilním sektoru aktuálně existuje zajištění do úrovně BSL-3 •Centrum VNN FN Na Bulovce •filtrační jednotky, ochranné pomůcky pro personál, biovak, biobox, skafandry s nuceným oběhem •tým zdravotnických pracovníků Současné možnosti izolace a léčby VNN v civilním sektoru ČR K dispozici jsou dva izolační boxy s osmi lůžky, plus dvě lůžka jednotky intenzivní péče. Vybavení je na úrovni BSL-3 pokoj1p jipproter1 Filtrování vzduchu v místnostech •filtrační odsávací zařízení – motor vytváří podtlak •HEPA filtrační vložka (skleněná vlákna se separátory) zachycuje částice < 0,3 mm •filtrovaný vzduch se částečně vrací očištěný, částečně odchází odsávací větví klimatizace filodthzar2b filodthzar3q filodthzar1q filtr1w ochrpop2g Osobní ochranné prostředky kukla vybavená turbojednotkou (Jupiter 3M) na opasku vytváří systém s nuceným přívodem vzduchu skaf1ob nacvik36 Transportní vak zajištění bezpečného transportu pacienta biovak3p biovak2p BioBox BioBox1 Školení a výcvik personálu •zdravotnický tým je průběžně cvičen •1x měsíčně se konají semináře •nové ochranné pomůcky •dezinfekční prostředky •metody ošetřování sarstym3p Nadační fond Centra vysoce nebezpečných nákaz vnn11 [USEMAP] byl zřízen za účelem •finanční podpory činnosti a provozu Centra VNN ve FN Na Bulovce •podpory edukace zdravotnických pracovníků o VNN •pomoci při trvalém informování laické veřejnosti – šíření znalostí o příčinách, prevenci a možnostech terapie vysoce nebezpečných nákaz Anthrax Anthrax (česky uhlák, sněť slezinná) •Bacillus anthracis je G+ sporulující tyčinka. Příznaky onemocnění způsobuje komplex anthraxových toxinů •Zdrojem jsou – nemocná zvířata – kůže, vlna, výkaly, kostní moučka •Přenos: •přímý kontakt se zvířetem, zvířecí kůží •kontaminovaná voda, potraviny •vzduchem •mezilidský přenos nepravděpodobný Anthrax – onemocnění •inkubace 12 hodin až 5 dnů (výjimečně ale může trvat až 60 dní) •příznaky mohou být různé podle brány vstupu mikroba do organismu: •kožní – nebolestivý vřed na kůži s krvácením a odumřením tkáně, zánět okolních uzlin; tato forma může odeznít nebo přejít do celkového onemocnění (sepse); nebezpečná je v obličeji •střevní – náhlá příhoda břišní, průjmy s krvácením, horečky •plicní – začíná jako „chřipka“, pak zápal plic s vykašláváním krve, rychlý průběh, V do 24 hod Anthrax •Léčba •penicilin, doxycyklin, ciprofloxacin a jiná antibiotika •Diagnostika •mikroskopie – přímá imunofluorescence •kultivace •sérologie, průkaz toxinů •pokus na zvířeti Anthrax •Prevence •existuje očkování (v ČR není) •Desinfekce •chlorové a jodové preparáty (Chloramin 2% – 30 minut) Spory velmi rezistentní (pára 120°C účinná za 30 minut) přežívají desetiletí (životaschopné i ve fixovaných preparátech) Sverdlovský incident (1) Ve Sverdlovsku už od konce 2. světové války fungovalo zařízení pro výrobu biologických zbraní (pod dohledem 15. správy KGB) V zařízení, které fungovalo jako běžná farmaceutická továrna, se ve velkém pěstovaly spory Bacillus anthracis Výrobní proces byl velmi jednoduchý, bakterie antraxu se pomnožovaly v živném roztoku, dokud nevytvořily spory. Ty se poté ve speciální sušárně sušily a vzniklý prášek se dopravoval do jiných zařízení, kde se plnil do bojových hlavic. Sverdlovský incident V pátek 2.dubna 1979 technik při údržbě odmontoval zanesený HEPA filtr (speciální ultrafiltr) ve ventilačním zařízení sušárny spor. Poté odešel domů. Ve velínu zanechal vzkaz veliteli, který ale vzkaz zapomněl zanést do provozního deníku. Velitel noční směny proto zahájil provoz bez filtru. Až za několik hodin si toho všimli. Do okolí uniklo několik kg prachu se sporami. Naštěstí vítr foukal od města, takže se nakazili "jen" pracovníci nočních směn továren kolem a dělníci oslavující poblíž v baru. Bylo diagnostikováno přes 96 nakažených (většinou plicní forma), 66 lidí zemřelo (šlo o velmi virulentní kmen). Rusko dodnes incident oficiálně nepřiznalo Příbuzní antraxového bacila (tedy z rodu Bacillus a blízce příbuzného rodu Geobacillus) Bacillus cereus je původcem alimentárních intoxikací z obilných produktů. Geobacillus stearothemophillus a Bacillus subtilis se vzhledem ke své schopnosti přežívat při velmi vysokých teplotách používají jako indikátory účinnosti sterilizátorů Ostatní bacily jsou běžně se vyskytující kontaminace mikrobiologických vzorků, naprosto neškodné a nevýznamné [USEMAP] Mor Mor •Původcem moru je Yersinia pestis. Je to G– tyčinka, enterobakterie (příbuzná střevních bakterií), odolná v zevním prostředí •Nemoc vyvolává exotoxin s účinkem na mitochondrie, periferní cévy – nastává takzvaná diseminovaná intravaskulární koagulopatie (závažná porucha srážlivosti krve) a šokový stav •Přenos moru: přirozeným rezervoárem jsou hlodavci, zejména krysy. Způsob přenosu se liší podle formy infekce: •kožní forma a forma s postižením uzlin – přenos zde zajišťuje blecha morová (Xenopsyla cheopis) •plicní forma moru vzniká pokud se člověk nadýchá aerosolu s morovými bakteriemi •střevní forma moru vzácná (konzumace nakaženého hlodavce) Mor •Inkubace 2–5 dnů, plicní i jen několik hodin •vždy náhlý začátek, vysoká teplota, bolesti hlavy, blouznění, zvětšení sleziny •bubonický čili dýmějový mor – bolestivé pakety uzlin, modročerná kůže •kožní mor – vřed s krvácením a odúmrtí tkáně •možná úzdrava i bez léčení nebo přechod do septické formy s DIC, šokovým stavem, morová meningitida •střevní mor vzácně •plicní mor – kašel, špatné dýchání, vykašlávání krve, rozsáhlý RTG nález Mor •Diagnostika •kultivace •pokus na zvířeti •sérologie •Přirozený výskyt dnes: jižní Asie, Mozambik, ale mezi zvířaty i v některých oblastech USA •K léčbě i profylaxi se používají antibiotika (streptomycin, tetracyklin) • Mor Přirozený výskyt dnes: jižní Asie, Mozambik, ale mezi zvířaty i v některých oblastech USA K léčbě i profylaxi se používají antibiotika (streptomycin, tetracyklin) pestis3 bubony se nemají řezat Mor Prevence – očkování (imunita po nemoci jen dočasná) •karanténa kontaktů 6 dnů •izolace nemocných zvláště plicním morem! Prognóza vždy vážná u generalizovaných forem •neléčený bubonický či kožní mor má smrtnost asi 60 %, při léčbě 2,5 % •plicní, střevní, septická, meningeální forma neléčená 100% smrtnost, léčená 20% [USEMAP] Botulismus Botulismus Charakteristika: není to (zpravidla) infekce, ale otrava bakteriálním jedem (toxinem) bakterie Clostridium botulinum, která sama vůbec nevstupuje do organismu (a pokud přece jen ano, její přítomnost není vůbec podstatná) Mechanismus působení: toxin blokuje uvolňovaní acetylcholinu na nervových spojeních Zdroj a přenos: součást střevní flory domácích zvířat, kontaminovaná potrava (konzervy, klobásy) Botulismus Inkubace: 6–72 hodin Formy onemocnění •požití potraviny s toxinem (domácí konzervy) à nervové příznaky (obrny různých nervů •ranný botulismus (narkomani, ale i kontaminovaná zranění při úrazech) •střevní forma: pomnožení klostridií a tvorbě toxinu ve střevě – kojenecký botulismus •inhalační forma aerosolem – možnost použití při bioterorismu Botulismus Komplikace: selhání dýchání (při postižení nervů ovládajících dýchací svaly) Léčba: používají se protilátky proti botulinu získané z koní. Pacienta je často nutno připojit na dýchací přístroj Smrtnost: bez léčby 25 %, u léčených 6 % Zdroj: Botulism1and2 Obrázek je z Wikipedie, popisek k němu říká: Pět dní poté, co utrpěl komplikovanou zlomeninu pravé paže, si tento čtrnáctiletý chlapec všiml, že má rozmazané vidění. O čtyři dny později nemohl polykat, pohnout rty ani vypláznout jazyk. Mezi další nálezy patřila bilaterální totální oftalmoplegie s ptózou (vlevo) a dilatovaná fixní zornička (vpravo). Jeho duševní stav a smyslové vyšetření byly normální. Když se čtyři až 14 dní po otevřeném zranění rozvine symetrická sestupná paralýza lebečních nervů při zachovaných mentálních a smyslových funkcích, myslete na ranný botulismus. U tohoto pacienta vyrostlo z kultivace serosanguinózní tekutiny z místa zlomeniny Clostridium botulinum. Klostridia – přehled C. tetani Původce tetanu C. botulinum Producent botulotoxinu Clostridium perfringens, C. septicum, C. welchii a aj. Klostridia plynatých snětí Clostridioides (Clostridium) difficile Enteropatogenní Některá klostridia (nikoli ale C. botulinum) se úplně normálně podílejí na běžné střevní mikroflóře. Problém nastává, pokud se přemnoží, dostanou tam, kam nemají, vyskytne se kmen produkující velké množství toxinu apod. Neurotoxická klostridia •Dvě z klostridií produkují neurotoxiny. Jedno je Clostridium tetani, původce tetanu. Nemoc je typická místním drobným zánětem, a celotělovým šířením toxinu. Toxin vyvolává křeče. •Další neurotoxické klostridium je Clostridium botulinum, původce botulismu. Zde původce vůbec nevstupuje do těla. Jen jeho toxin vstupuje do těla (zpravidla z nedostatečně upraveného konzervovaného masa) a opět účinkuje jako neurotoxin, zde však vyvolává obrny (pro pacienta ovšem obě možnosti znamenají nemožnost řádného ovládání svalstva, což v případě dýchacích svalů vede ke smrti) [USEMAP] Variola Pravé neštovice (variola) Charakteristika: vysoce nakažlivé onemocnění, s vyrážkou, v současnosti v přírodě eradikované (celosvětově vymýcené) Původce: Poxvirus variolae odolný vůči zevnímu prostředí Zdroj: nemocný člověk (ne zvíře – právě to umožnilo vymýcení neštovic) Přenos: vzdušnou cestou nebo přímým kontaktem Inkubační doba: 12–14 dnů Pravé neštovice Příznaky: velmi vysoké teploty, bolesti hlavy, bolesti v zádech, schvácenost, od třetího dne rozvoj vyrážky. Jsou možné zvláštní formy, například prokrvácená forma nebo forma se splývajícími neštovicemi This media comes from the Centers for Disease Control and Prevention's Public Health Image Library (PHIL), with identification number #4728. Note: Not all PHIL images are public domain; be sure to check copyright status and credit authors and content providers. Variola Diagnostika mikroskopický nález zvláštních tělísek v buňkách průkaz viru elektronovou mikroskopií izolace na tkáňových kulturách. Léčba: buď se léčí jen příznaky, nebo se používají protivirové léky (cidefovir) Prevence a profylaxe: do roku 1980 se očkovalo Eradikace pravých neštovic •Podíleli se na ní významně i čeští odborníci, zejména prof. Karel Raška (otec virologa Karla Rašky) •Byla umožněna tím, že neštovice nemají zvířecí hostitele, a že se nevyskytují bezpříznakové případy, které by mohly uniknout pozornosti. •Podařila se díky očkování a izolaci nemocných. •Poslední ložiska byla zničena v severovýchodní Africe. •Po eradikaci byly neštovice uchovávány na několika místech na světě. V Anglii se však nakazil laboratorní personál. •Dnes se viry neštovic uchovávají pouze v USA a v Rusku (pro případ epidemie). Teoreticky samozřejmě existuje stále možnost jejich úniku a zneužití, i když je málo pravděpodobná. [USEMAP] Konec Bakterie rodu Clostridium, foto archiv Mikrobiologického ústavu