Bordetella -Bordetella
Bordetella ( / ˌ b ɔːr d ə t ɛ l ə / ) ist eine Gattung von kleinen (0,2-0,7 um), gram-negative Bacillen des Phylum Proteobacteria . Bordetella- Arten, mit Ausnahme von B. petrii , sind obligate Aerobier sowie sehr anspruchsvoll oder schwer zu kultivieren. Alle Arten können den Menschen infizieren. Die ersten drei zu beschreibenden Arten ( B. pertussis , B. parapertussis , B. bronchiseptica ); werden manchmal als „klassische Arten“ bezeichnet. Zwei davon ( B. bronchiseptica und B. pertussis ) sind ebenfalls beweglich .
B. pertussis und gelegentlich B. parapertussis verursachen beim Menschen Keuchhusten oder Keuchhusten, und einige B. parapertussis- Stämme können Schafe besiedeln. B. bronchiseptica infiziert selten gesunde Menschen, obwohl über Erkrankungen bei immungeschwächten Patienten berichtet wurde. B. bronchiseptica verursacht bei anderen Säugetieren verschiedene Krankheiten, einschließlich Zwingerhusten und atrophische Rhinitis bei Hunden bzw. Schweinen. Andere Mitglieder der Gattung verursachen ähnliche Krankheiten bei anderen Säugetieren und bei Vögeln ( B. hinzii , B. avium ).
Die Gattung Bordetella ist nach Jules Bordet benannt .
Pathogenese
Die drei häufigsten Bordetella-Arten sind B. pertussis , B. parapertussis und B. bronchiseptica . Von diesen Arten ist bekannt, dass sie sich in den Atemwegen von Säugetieren anreichern. Dies wird am häufigsten bei menschlichen Säuglingen als Folge einer Krankheit beobachtet, die als Keuchhusten bekannt ist. Die besondere Spezies, die für diese Krankheit verantwortlich ist , ist B. pertussis und kommt nur beim Menschen vor. Trotz umfangreicher Impfforschung zu B. pertussis gilt Keuchhusten in vielen Ländern noch immer als endemisch. Da B. pertussis nur beim Menschen vorkommt und wenig genetische Variationen von den anderen Bordetella-Arten aufweist, wird vermutet, dass es in den letzten Jahren von einem gemeinsamen Vorfahren abstammt.
B. parapertussis kann sowohl den Menschen als auch andere Säugetiere, vor allem Schafe, befallen. Ähnlich wie B. pertussis verursacht es bei Babys Keuchhusten. Wenn jedoch bei Schafen gefundene Stämme isoliert werden, gibt es einen starken Unterschied zwischen denen, die beim Menschen gefunden werden. Dies legt nahe, dass sich die unterschiedlichen Stämme dieser Spezies unabhängig voneinander entwickelt haben, der beim Menschen und der beim Schaf. Mit dieser besonderen Unterscheidung bedeutet dies, dass zwischen den beiden Reservoirs wenig bis gar keine Übertragung stattfindet.
Die Art B. bronchiseptica hat jedoch ein breiteres Wirtsspektrum, das bei einer Vielzahl von Tieren ähnliche Symptome verursacht, während sie nur gelegentlich den Menschen betrifft. Diese Symptome manifestieren sich oft als chronische und asymptomatische Atemwegsinfektionen. B. bronchiseptica ist eine kleine kokkoide Form mit einer Größe von ungefähr 0,5 µm. Es hat peritriche Geißeln, die es ihm ermöglichen, beweglich zu sein. Auf einer Petrischale erscheinen Kolonien dieser Art klein, grauweiß, glatt und glänzend. B. bronchiseptica ist gramnegativ.
Die am gründlichsten untersuchten Bordetella- Spezies sind B. bronchiseptica , B. pertussis und B. parapertussis , und die Pathogenese von Atemwegserkrankungen, die durch diese Bakterien verursacht werden, wurde überprüft. Die Übertragung erfolgt durch direkten Kontakt, über Tröpfchen von Atemaerosolen oder Fomites . Bakterien zunächst haften bewimpert epitheliale Zellen im Nasopharynx, und diese Wechselwirkung mit epithelialen Zellen wird durch eine Reihe von Protein - vermittelt Adhäsine . Dazu gehören filamentöses Hämagglutinin , Pertactin , Fimbrien und Pertussistoxin (obwohl die Expression von Pertussistoxin nur bei B. pertussis vorkommt ). Einige von ihnen unterstützen nicht nur die Adhärenz an Epithelzellen, sondern sind auch an der Anheftung an Immuneffektorzellen beteiligt.
Die anfängliche katarrhalische Phase der Infektion führt zu Symptomen, die denen einer gewöhnlichen Erkältung ähneln, und während dieser Zeit kann eine große Anzahl von Bakterien aus dem Rachenraum gewonnen werden. Danach vermehren sich die Bakterien und breiten sich weiter in die Atemwege aus, wo die Sekretion von Toxinen eine Ziliostase verursacht und den Eintritt von Bakterien in tracheale/bronchiale Flimmerzellen erleichtert. Eines der ersten exprimierten Toxine ist das Trachealzytotoxin , ein Disaccharid-Tetrapeptid, das von Peptidoglycan abgeleitet ist . Im Gegensatz zu den meisten anderen Bordetella- Toxinen wird das Trachealzytotoxin konstitutiv exprimiert und ist ein normales Produkt des Abbaus der bakteriellen Zellwand. Andere Bakterien recyceln dieses Molekül zurück in das Zytoplasma, aber bei Bordetella und Neisseria gonorrhoeae wird es in die Umwelt freigesetzt. Das Trachealzytotoxin selbst ist in der Lage, eine Lähmung der Ziliarrolltreppe, eine Hemmung der DNA-Synthese in Epithelzellen und schließlich deren Abtötung zu reproduzieren. Eines der wichtigsten regulierten Toxine ist das Adenylatcyclase-Toxin , das bei der Umgehung der angeborenen Immunität hilft . Das Toxin wird bei Kontakt an phagozytische Immunzellen abgegeben. Immunzellfunktionen werden dann teilweise durch die resultierende Akkumulation von zyklischem AMP gehemmt . Kürzlich entdeckte Aktivitäten des Adenylatcyclase-Toxins, einschließlich der Bildung von Transmembranporen und der Stimulation des Calciumeinstroms , können ebenfalls zur Intoxikation von Phagozyten beitragen.
Virulenzfaktor
Die in den Bordetella identifizierten Virulenzfaktoren sind allen drei Arten gemeinsam. Dazu gehören Adhäsine wie filamentöses Hämagglutinin (FHA), Pertactin, Trachealkolonisationsfaktor und Fimbrien und Toxine wie Adenylatcyclase-Hämolysin, dermonekrotische Toxine und Trachealzytotoxin. Diese Faktoren werden dann am häufigsten durch Umweltreize ausgedrückt und reguliert.
Regulation der Virulenzfaktor-Expression
Die Expression vieler Bordetella- Adhäsine und -Toxine wird durch das zweikomponentige Regulationssystem BvgAS gesteuert. Vieles, was über dieses Regulationssystem bekannt ist, basiert auf Arbeiten mit B. bronchiseptica , aber BvgAS kommt in B. pertussis , B. parapertussis und B. bronchiseptica vor und ist für die Phasenvariation oder phänotypische Modulation verantwortlich.
BvgS ist eine Plasmamembran -gebundenen Sensorkinase welches reagiert auf die Stimulation durch Phosphorylieren einer zytoplasmatischen helix-turn-helix -haltigen Protein, BvgA. Wenn es phosphoryliert ist, hat BvgA eine erhöhte Affinität für spezifische Bindungsstellen in Bvg-aktivierten Promotorsequenzen und ist in der Lage, die Transkription in in vitro- Assays zu fördern .
Die meisten Toxine und Adhäsine unter BvgAS-Kontrolle werden unter Bvg + -Bedingungen (hohe BvgA-P i -Konzentration) exprimiert . Es gibt aber auch Gene, die ausschließlich im Bvg − -Zustand exprimiert werden , allen voran das Flagellin- Gen flaA . Die Regulation von Bvg-reprimierten Genen wird durch das Produkt eines 624-bp- offenen Leserahmens stromabwärts von bvgA vermittelt , dem sogenannten Bvg-aktivierten Repressorprotein, BvgR. BvgR bindet an eine Konsensussequenz, die innerhalb der kodierenden Sequenzen von mindestens einigen Bvg-reprimierten Genen vorhanden ist. Die Bindung dieses Proteins an die Konsensussequenz repräsentiert die Genexpression durch die Reduzierung der Transkription.
Die physiologischen Signale für BvgS sind nicht bekannt, aber in vitro kann BvgAS durch millimolare Konzentrationen von Magnesiumsulfat oder Nikotinsäure oder durch Absenkung der Inkubationstemperatur auf 26 °C inaktiviert werden .
Die Identifizierung einer spezifischen Punktmutation im BvgS-Gen, die B. bronchiseptica in einer intermediären Bvg-Phase einsperrt, ergab eine Klasse von BvgAS-regulierten Genen, die ausschließlich unter intermediären Konzentrationen von BvgA-P i transkribiert werden . Dieser intermediäre (Bvg i ) -Phänotyp kann in Wildtyp- B. bronchiseptica durch Wachstum der Bakterien in einem Medium reproduziert werden, das mittlere Konzentrationen des BvgAS-Modulators Nikotinsäure enthält. Unter diesen Bedingungen werden einige, aber nicht alle Virulenzfaktoren, die mit der Bvg + -Phase verbunden sind, exprimiert, was darauf hindeutet, dass dieses zweikomponentige Regulationssystem als Reaktion auf die Umwelt zu einem Kontinuum phänotypischer Zustände führen kann.
Impfungen
Die Bordetella-Impfung ist nicht unbedingt erforderlich, wird jedoch für Hunde dringend empfohlen, insbesondere wenn sie mit anderen Hunden in Kontakt kommen, z. B. in Hundeparks, Pensionen, Hundeausstellungen, Trainingskursen usw. (Burke). Tatsächlich kann es in bestimmten Einrichtungen für die Einreise erforderlich sein. Der Impfstoff kann auch Katzen verabreicht werden, wird jedoch seltener durchgeführt, da eine Infektion bei erwachsenen Katzen selten vorkommt. Es kann jedoch eine gute Idee sein, ein Kätzchen zu impfen, wenn es sich in einer Umgebung mit hohem Risiko befindet (dh mit mehreren anderen Katzen zusammenlebt) (Gardiner).
Der Bordetella-Impfstoff zielt speziell auf die Gattung und Spezies Bordetella bronchiseptica ab, die typischerweise für Zwingerhusten verantwortlich ist. Der Impfstoff führt die Bakterien in den Körper ein, um eine Immunität zu entwickeln. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass der Impfstoff nur gegen eine Bordetella-Art schützt. Daher ist es möglich, dass sich ein Haustier auch nach einer Impfung gegen B. bronchiseptica (Burke) mit einer anderen Bordetella-Art ansteckt oder sich Zwingerhusten aus einer anderen Quelle wie dem Parainfluenza-Virus ansteckt. Auch der Bordetella-Impfstoff ist nur zu etwa 70 % wirksam (Bryant).
Es gibt 3 zugelassene Möglichkeiten, den Bordetella-Impfstoff an Hunde zu verabreichen: oral, intranasal und subkutan (unter die Haut). Die beiden ersteren Methoden werden mit lebenden Bakterien verabreicht, während letztere mit abgetöteten Bakterien durchgeführt werden. Eine Vergleichsstudie, die 2013 von der School of Veterinary Medicine in Madison, Wisconsin, durchgeführt wurde, untersuchte die Wirksamkeit dieser drei Methoden durch die Impfung von Beagle-Welpen. Die 40 Beagles wurden in vier Gruppen eingeteilt; eine Gruppe, um jede der 3 Methoden zu testen, plus eine Kontrollgruppe, die nicht geimpft wurde. Nach 42 Tagen wurden die Hunde Bordetella bronchiseptica ausgesetzt. Diese Studie ergab, dass der intranasale Bordetella-Lebendimpfstoff wirksamer war als der subkutane Totimpfstoff, und der orale Lebendimpfstoff funktioniert genauso gut wie der intranasale Lebendimpfstoff (Larson).
Verweise
- ^ Bryant, C. (2009, 23. Januar). So wirken Bordetella-Impfstoffe. Abgerufen am 18. November 2020 von https://animals.howstuffworks.com/pets/pet-travel/bordetella-vaccine1.htm .
- ^ Burke, A. (2018, 13. Juli). 5 Fakten über den Bordetella-Impfstoff für Hunde. Abgerufen am 22. Oktober 2020 von https://www.akc.org/expert-advice/health/facts-bordetella-vaccine-dogs/
- ^ Gardiner, J. (2020, 11. August). Impfrichtlinien für Hunde und Katzen. Abgerufen am 18. November 2020 von https://healthtopics.vetmed.ucdavis.edu/health-topics/feline/vaccination-guidelines-dogs-and-cats
- ^ Kadlec, K. & Schwarz, S. (2018). Antimikrobielle Resistenz bei Bordetella bronchiseptica (1062719807 809797198 L. Cavaco & 1062719808 809797198 J. Shen, Hrsg.). Antimikrobielle Resistenz bei Bakterien von Nutztieren und Haustieren, 365-375. doi:10.1128/9781555819804.ch16
- ^ Larson, Laurie & Thiel, Bliss & Sharp, Patricia & Schultz, Ronald. (2013). Eine vergleichende Studie der schützenden Immunität durch orale, intranasale und parenterale canine Bordetella bronchiseptica-Impfstoffe. Internationale Zeitschrift für angewandte Forschung in der Veterinärmedizin. 11. 153-16