Bordetellae

Černý kašel je akutní infekční onemocnění postihující převážně děti, charakterizované cyklickým průběhem a paroxysmálním spastickým kašlem.

Původce onemocnění, Bordetella pertussis, byl poprvé objeven v roce 1900 ve stěrech z dětského sputa a poté izolován v čisté kultuře v roce 1906 J. Bordetem a O. Gengouem. Původce onemocnění podobného černému kašli, ale mírnějšího, bordetella parapertussis, byl izolován a studován v roce 1937 G. Elderingem a P. Kendrickem a nezávisle v roce 1937 W. Bradfordem a B. Slavinem. Bordetella bronchiseptica, původce vzácného onemocnění podobného černému kašli u lidí, byl izolován v roce 1911 u psů N. Ferrym a u lidí Brownem v roce 1926. V roce 1984 byl izolován nový druh, Bordetella avium; jeho patogenita pro člověka dosud nebyla stanovena.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Morfologie Bordetelly

Bordetella patří do třídy Betaproteobacteria, jsou gramnegativní a dobře se barví všemi anilinovými barvivy. Někdy se projeví bipolární barvení díky volutinovým zrnům na pólech buňky. Původce černého kašle má tvar vejčité tyčinky (coccobacterium) o rozměrech 0,2-0,5 x 1,0-1,2 μm. Parakoklyushnaya bacil má stejný tvar, ale je poněkud větší (0,6 x 2 μm). Obvykle se nacházejí jednotlivě, ale mohou se vyskytovat i ve dvojicích. Netvoří spory; v mladých kulturách a v bakteriích izolovaných z makroorganismu se nachází kapsle. Bordetella jsou nepohyblivé, s výjimkou B. bronchiseptica, což je peritrichózní bakterie. Obsah G + C v DNA je 61-70 mol %. Patří mezi hemofilní bakterie.

[ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]

Biochemické vlastnosti Bordetelly

Bordetelly jsou striktní aeroby, chemoorganotrofy. Optimální teplota růstu je 35-36 °C. Původce černého kašle v hladké S-formě (tzv. fáze I), na rozdíl od ostatních dvou druhů Bordetella, neroste na MPB a MPA, protože jeho reprodukci brání akumulace nenasycených mastných kyselin v médiu vytvořeném během růstu, stejně jako koloidní síra a další metabolické produkty vznikající během růstu. Pro jejich neutralizaci (nebo adsorpci) je nutné do média pro růst bakterií černého kašle přidat škrob, albumin a dřevěné uhlí nebo iontoměničové pryskyřice. Mikrob vyžaduje v růstovém médiu přítomnost 3 aminokyselin - prolinu, cysteinu a kyseliny glutamové, jejichž zdrojem jsou kasein nebo hydrolyzáty bobů. Tradičním médiem pro pěstování bacilu pertusse je Bordet-Gengouovo médium (bramborovo-glycerinový agar s přídavkem krve), na kterém roste ve formě hladkých, lesklých, průhledných kopulovitých kolonií s perleťovým nebo kovově rtuťovým odstínem o průměru asi 1 mm, které rostou 3.–4. den. Na jiném médiu – kasein-uhelném agaru (CCA) – také 3.–4. den rostou hladké konvexní kolonie o průměru asi 1 mm, které mají šedavě krémovou barvu a viskózní konzistenci. Kolonie bakterií parapertusse se vzhledem neliší od pertusse, ale jsou větší a jsou detekovány 2.–3. den a kolonie B. bronchiseptica jsou detekovány již 1.–2. den.

Charakteristickým rysem bakterií černého kašle je jejich tendence k rychlé změně svých kultivačních a sérologických vlastností při změně složení živného média, teploty a dalších podmínek růstu. V procesu přechodu z S-formy (fáze I) do stabilní hrubé R-formy (fáze IV) přes mezifáze II a III jsou pozorovány plynulé změny antigenních vlastností; patogenní vlastnosti se ztrácejí.

Bakterie Parapertussis a B. bronchiseptica, stejně jako bakterie pertussis fáze II, III a IV, rostou na MPA a MPB. Při kultivaci na tekutém médiu je pozorován difúzní zákal s hustým sedimentem na dně; buňky mohou být poněkud větší a polymorfní, někdy tvoří vlákna. V R-formě a intermediárních formách vykazují bakterie výrazný polymorfismus.

Na Bordet-Gengouově médiu tvoří všechny Bordetelly mírně omezenou zónu hemolýzy kolem kolonií, která se difúzně šíří do média.

Bordetella nefermentuje sacharidy, netvoří indol, neredukuje dusičnany na dusitany (s výjimkou B. bronchiseptica). Bakterie Parapertussis vylučují tyrosinázu, která tvoří pigment, jenž barví médium a kulturu do hněda.

Bakterie Bordetella obsahují několik antigenních komplexů. Somatický O-antigen je druhově specifický; generickým antigenem je aglutinogen 7. Hlavními aglutinogeny u původce černého kašle jsou 7. (generický), 1. (druhový) a nejčastěji detekované typově specifické 2. a 3. sérovarianty. V závislosti na jejich kombinaci se u Bordetella pertussis rozlišují čtyři sérovarianty: 1, 2, 3; 1, 2.0; 1, 0, 3 a 1.0.0.

[ 9 ], [ 10 ]

Faktory patogenity Bordetella

Fimbrie (aglutinogeny), protein vnější membrány pertaktin (69 kDa) a filamentózní hemaglutinin (povrchový protein) jsou zodpovědné za adhezi patogenu k ciliárnímu epitelu středních částí dýchacích cest (průdušnice, průdušky). Kapsle chrání před fagocytózou. Často jsou přítomny hyaluronidáza, lecitináza, plazmokoaguláza a adenylátcykláza. Endotoxin (LPS) obsahuje dva lipidy: A a X. Biologická aktivita LPS je určena lipidem X, lipid A má nízkou pyrogenitu a je netoxický. LPS má imunogenicitu (celobuněčná vakcína), ale způsobuje senzibilizaci. Existují tři exotoxiny. Pertusový toxin (117 kDa) má podobnou strukturu a funkci jako choleragen, vykazuje ADP-ribosyltransferázovou aktivitu (ribosylát transducin, membránový protein cílových buněk, který je součástí systému inhibujícího buněčnou adenylátcyklázu), je silným imunogenem, zvyšuje lymfocytózu a produkci inzulínu. Tracheální cytotoxin je fragment peptidového glykanu, je pyrogenní, artritogenní, indukuje pomalovlnný spánek a stimuluje produkci IL-1, v reakci na což se syntetizuje oxid dusnatý (cytotoxický faktor). Poškozuje tracheální epitelové buňky a způsobuje ciliostázu. Tepelně labilní dermonekrotoxin je neurotropní, má vazokonstrikční aktivitu, je homologní s cytotoxickým nekrotizujícím faktorem 1 (CNF1) Escherichia coli. Jeho cílem jsou Rho proteiny buněčných membrán. Dermonekrotoxin je detekován intradermálním testem na králících (Doldův test).

Imunita

Po onemocnění se vytvoří stabilní celoživotní imunita; imunita po očkování trvá pouze 3-5 let.

[ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ]

Epidemiologie černého kašle

Zdrojem infekce u černého kašle a parapertussis je pacient s typickou nebo latentní formou, zejména v období před nástupem spastické kašle. U onemocnění podobného černému kašli způsobeného B. bronchiseptica mohou být zdrojem infekce domácí i divoká zvířata, mezi nimiž se někdy pozorují epizootie (prasata, králíci, psi, kočky, krysy, morčata, opice), a nejčastěji jsou postiženy dýchací cesty. Mechanismus infekce je vzdušný. Bordetelly mají specifický tropismus k ciliárnímu epitelu dýchacích cest hostitele. K infekci jsou náchylní lidé všech věkových kategorií, ale nejvíce náchylné jsou děti od 1 do 10 let.

[ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ], [ 23 ]

Příznaky černého kašle

Inkubační doba černého kašle je 3 až 14 dní, častěji 5-8 dní. Patogen se po vstupu do sliznice horních cest dýchacích množí v buňkách ciliárního epitelu a poté se bronchogenní cestou šíří do dolních částí (průdušinek, alveol, malých průdušek). Působením exotoxinu se epitel sliznice stává nekrotickým, v důsledku čehož dochází k podráždění receptorů kašle a v centru kašle prodloužené míchy vzniká neustálý tok signálů, ve kterém se tvoří přetrvávající ložisko excitace. To vede k výskytu spastických záchvatů kašle. Černý kašel není doprovázen bakteriemií. Sekundární bakteriální flóra může vést ke komplikacím.

V průběhu onemocnění se rozlišují následující fáze:

• katarální období, trvající přibližně 2 týdny a doprovázené suchým kašlem; stav pacienta se postupně zhoršuje;
• křečovité (spastické) neboli spastické období, trvající až 4-6 týdnů a charakterizované záchvaty nekontrolovatelného „štěkajícího“ kašle, které se vyskytují až 20-30krát denně, a záchvaty mohou být vyvolány i nespecifickými dráždivými látkami (světlo, zvuk, čich, lékařské manipulace, vyšetření atd.);
• období ústupu, kdy se záchvaty kašle stávají méně častými a kratšími, dochází k odmítnutí nekrotických oblastí sliznice horních cest dýchacích, často ve formě „odlitků“ z průdušnice a průdušek; trvání - 2-4 týdny.

Laboratorní diagnostika černého kašle

Hlavní diagnostické metody jsou bakteriologické a sérologické; pro urychlenou diagnostiku, zejména v časném stádiu onemocnění, lze použít imunofluorescenční reakci. K izolaci čisté kultury se jako materiál používá hlen z nosohltanu nebo sputum, které se vysévá na médium AUC nebo Bordet-Gengou. Výsev lze provést také metodou „plotýnek proti kašli“. Vypěstovaná kultura se identifikuje kombinací kulturních, biochemických a antigenních vlastností. Sérologické reakce – aglutinace, fixace komplementu, pasivní hemaglutinace – se používají hlavně k retrospektivní diagnostice černého kašle nebo v případech, kdy nebyla izolována čistá kultura. Protilátky proti patogenu se objevují nejdříve ve 3. týdnu onemocnění, diagnóza se potvrzuje zvýšením titru protilátek v sérech odebíraných v 1–2týdenních intervalech. U dětí prvních dvou let života jsou sérologické reakce často negativní.

Léčba černého kašle

K léčbě se používají antibiotika (gentamicin, ampicilin), která jsou účinná v katarálním období onemocnění a zbytečná v křečovém období.

Specifická prevence černého kašle

Pro rutinní prevenci onemocnění se děti očkují proti černému kašli adsorbovanou vakcínou proti pertusi, záškrtu a tetanu (DPT), která obsahuje 20 miliard usmrcených bakterií pertuse v 1 ml. Samostatně vyráběná usmrcená vakcína proti pertusi, používaná v dětských skupinách podle epidemiologických indikací, je založena na stejné složce. Tato složka je reaktogenní (neurotoxická), proto se v současné době aktivně studují acelulární vakcíny obsahující 2 až 5 složek (pertusový toxoid, filamentózní hemaglutinin, pertaktin a 2 fimbriální aglutinogeny).