Aby przeszukać całą książkę, wpisz termin lub frazę w poniższym formularzu
Bordetella pertussis i krztusiec (strona 1)
(Ten rozdział ma 3 strony)
© Kenneth Todar, PhD
Bordetella pertussis, czynnik wywołujący krztusiec lub koklusz. Barwienie metodą Grama. (CDC)
Bordetella pertussis
Krztusiec (koklusz) jest wywoływany przez bakterię Bordetellapertussis. B. pertussis jest bardzo małą, Gram-ujemną, beztlenową kokcybakterią, która występuje pojedynczo lub w parach. Jego metabolizm jest oddechowy, nigdy fermentacyjny, i taksonomicznie Bordetella jest umieszczona wśród „Gram-ujemnych tlenowych pałeczek i kokcyli” w Podręczniku Bergey’a. Bordetella nie jest przypisana do żadnej rodziny. Bakterie te są bardzo wymagające pod względem odżywczym i zazwyczaj hodowane są na bogatych pożywkach uzupełnionych krwią. Mogą być jednak hodowane w podłożu syntetycznym, które zawiera bufor, sole, źródło energii w postaci aminokwasów i czynniki wzrostu takie jak nikotynamid (dla którego istnieje ścisłe wymaganie). Nawet na agarze z krwią organizm rośnie powoli i potrzebuje 3-6 dni, aby utworzyć punktowe kolonie.
Bordetella pertussis kolonizuje rzęski nabłonka oddechowego ssaków (rysunek 1). Generalnie uważa się, że B. pertussis nie wnika do tkanek, ale niektóre ostatnie prace wykazały obecność bakterii w makrofagach pęcherzyków płucnych. Bakteria ta jest patogenem dla ludzi i prawdopodobnie dla wyższych ssaków naczelnych, a żaden inny rezerwuar nie jest znany. Krztusiec jest stosunkowo łagodną chorobą u dorosłych, ale charakteryzuje się znaczną śmiertelnością u niemowląt. Do czasu wprowadzenia szczepień ochronnych w latach trzydziestych XX wieku, krztusiec był jedną z najczęstszych i najcięższych chorób niemowląt w Stanach Zjednoczonych.
Patogeneza
Choroba krztuśca ma dwa etapy. Pierwszy etap, kolonizacja, jest chorobą górnych dróg oddechowych z gorączką, złym samopoczuciem i kaszlem, którego intensywność wzrasta w ciągu około 10 dni. W tym stadium organizm może być odzyskiwany w dużych ilościach z posiewów z gardła, a intensywność i czas trwania choroby mogą być zredukowane przez leczenie przeciwbakteryjne. Mechanizmy przylegania B. pertussis obejmują „filamentową aglutyninę” (FHA), która jest strukturą podobną do fimbrii na powierzchni bakterii oraz związaną z komórką toksynę krztuśca (PTx). Krótkotrwałe działanie toksyn rozpuszczalnych odgrywa również rolę w inwazji w fazie kolonizacji.
Rysunek 1. Kolonizacja komórek nabłonka tchawicy przez Bordetella pertussis
Drugie lub toksyczne stadium krztuśca następuje po wystąpieniu objawów charakterystycznych dla stadium kolonizacji. Zaczyna się stopniowo od długotrwałego i napadowego kaszlu, który często kończy się charakterystycznym wdechowym chrząknięciem (whoop). Aby usłyszeć charakterystyczny dźwięk krztuśca kliknij whoop.wav (whoop.wav jest własnością Dr DougJenkinson, Nottingham, Anglia. www.whoopingcough.net). Podczas drugiego etapu, B. pertussis rzadko może być wyleczony, a środki przeciwbakteryjne nie mają wpływu na postęp choroby.Jak opisano poniżej, w tym etapie pośredniczą różne rozpuszczalne toksyny.
Kolonizacja
Badania nad B. pertussis i jego adhezynami koncentrowały się na hodowlach komórek ssaków, które nie posiadają większości cech komórek nabłonka rzęskowego.Jednakże, wyciągnięto pewne ogólne wnioski. Dwa najważniejsze czynniki kolonizacji to hemaglutynina nitkowata (FHA) i toksyna krztuścowa (PTx). Hemaglutynina filamentowa jest dużym (220 kDa) białkiem, które tworzy na powierzchni komórki struktury włókienkowe. FHA wiąże się z resztami galaktozy na sulfatowanym glikolipidzie zwanym sulfatydem, który jest bardzo rozpowszechniony na powierzchni komórek rzęskowych. Mutacje w genie strukturalnym FHA zmniejszają zdolność organizmu do kolonizacji, a przeciwciała przeciwko FHA zapewniają ochronę przed zakażeniem. Jednakże jest mało prawdopodobne, że FHA jest jedyną adhezyną biorącą udział w kolonizacji. Gen strukturalny dla FHA został sklonowany i wyekspresjonowany w E. coli, co stwarza możliwość jego produkcji w celu zastosowania w szczepionce komponentowej.
Jedna z toksyn B. pertussis, toksyna krztuścowa (PTx), jest również zaangażowana w przyleganie do nabłonka tchawicy. Toksyna krztuścowa jest białkiem o masie 105 kDa, składającym się z sześciu podjednostek: S1, S2, S3, (2)S4, iS5.Toksyna jest zarówno wydzielana do płynu zewnątrzkomórkowego, jak i związana z komórkami.Niektóre składniki toksyny związanej z komórkami (S2 i S3) funkcjonują jako adhezyny i wydają się wiązać bakterie z komórkami gospodarza. S2 i S3 wykorzystują różne receptory na komórkach gospodarza. S2 wiąże się specyficznie z glikolipidem zwanym laktozyloceramidem, który znajduje się głównie na komórkach nabłonka rzęskowego. S3 wiąże się z glikoproteiną znajdującą się głównie na komórkach fagocytujących.
Podjednostka S1 toksyny krztuścowej jest składnikiem A z aktywnością ADPribozylacji, a funkcja S2 i S3 jest przypuszczalnie zaangażowana w wiązanie nienaruszonej (zewnątrzkomórkowej) toksyny z powierzchnią komórek docelowych. Przeciwciała przeciwko składnikom PTx zapobiegają kolonizacji komórek rzęskowych przez bakterię i zapewniają skuteczną ochronę przed zakażeniem. Tak więc, toksyna krztuścowa jest wyraźnie ważnym czynnikiem wirulencji w początkowej fazie kolonizacji infekcji.
Ponieważ podjednostka S3 toksyny krztuścowej jest zdolna do wiązania się z powierzchnią fagocytów, a FHA przyłącza się do integryny CR3 na powierzchni fagocytów (receptor dla dopełniacza C3b), spekuluje się, że bakteria może wiązać się preferencyjnie z fagocytami w celu ułatwienia jej samozapłonu. Rola takiej samoinicjowanej fagocytozy nie jest jasna. Bakterie pobrane tą nietypową drogą mogą uniknąć stymulacji wybuchu oksydacyjnego, który normalnie towarzyszy fagocytarnej absorpcji komórek bakteryjnych opsonizowanych przez przeciwciała lub dopełniacz C3b. Po wejściu do wnętrza komórek bakterie mogą wykorzystywać inne toksyny (np. toksynę cyklazy adenylanowej) w celu osłabienia bakteriobójczej aktywności fagocytów. W każdym razie, istnieje pewne prawdopodobieństwo, że Bordetella pertussis może wykorzystać ten mechanizm do przedostania się i przetrwania w fagocytach jako pasożyt wewnątrzkomórkowy. Jeżeli B.pertussis jest pasożytem wewnątrzkomórkowym, wyjaśniałoby to, dlaczego odporność na krztusiec lepiej koreluje z obecnością specyficznych cytotoksycznych limfocytów T niż z obecnością przeciwciał przeciwko produktom bakteryjnym.
B. Krztusiec produkuje co najmniej dwa inne rodzaje adhezyn, dwa rodzaje fimbrii i niefimbrialne białko powierzchniowe zwane pertaktyną, ale ich rola w przyleganiu i patogenezie nie jest dobrze ustalona.
rozdział ciąg dalszy
Następna strona
.