Quelltext der Seite Bordetella pertussis

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{{Taxobox
| Taxon_WissName   = Bordetella pertussis
| Taxon_Rang       = Art
| Taxon_Autor      = ([[David Hendricks Bergey|Bergey]] et al. 1923) [[Manuel Moreno López|Moreno-Lopez]] 1952
| Taxon2_WissName  = Bordetella
| Taxon2_Rang      = Gattung
| Taxon3_WissName  = Alcaligenaceae
| Taxon3_Rang      = Familie
| Taxon4_WissName  = Burkholderiales
| Taxon4_Rang      = Ordnung
| Taxon5_WissName  = Betaproteobacteria
| Taxon5_Rang      = Klasse
| Taxon6_WissName  = Proteobacteria
| Taxon6_Rang      = Abteilung
| Bild             = Bordetella pertussis.jpg
| Bildbeschreibung = ''Bordetella pertussis''
}}

'''''Bordetella pertussis''''' ist ein [[Bakterium]] der Gattung ''[[Bordetella]]'', dem als Erreger des [[Keuchhusten]]s große medizinische Bedeutung zukommt.

== Morphologie ==
Es handelt sich bei ''Bordetella pertussis'' um kleine (ca. 0,8&nbsp;×&nbsp;0,4&nbsp;µm), kokkoide, unbewegliche, [[gramnegativ]]e Stäbchen, deren alleiniges Habitat die zilientragenden [[Epithel]]zellen des menschlichen [[Atemtrakt|Respirationstraktes]] sind. Sie erscheinen im mikroskopischen Präparat einzeln oder paarweise gelagert. Kolonien von ''B. pertussis'' sind klein, glatt und glänzend mit einer hohen Konvexität (wie eine Quecksilberperle). Der Keim kann auf Spezialmedien innerhalb von 3 bis 4 Tagen bei 37&nbsp;°C in einer [[aerob]]en Atmosphäre [[Mikroorganismenkultur|kultiviert]] werden. Er wächst mit [[Hämolyse|β-Hämolyse]] und lässt sich morphologisch nur schwer von anderen Bordetellen wie ''[[Bordetella parapertussis|B. parapertussis]]'' und ''[[Bordetella bronchiseptica|B. bronchiseptica]]'' unterscheiden. Das Bakterium hat die Besonderheit, dass es vier Entwicklungsstadien durchläuft. Im ersten Stadium greift es im Menschen die roten Blutkörperchen und Gewebe an. Im vierten Stadium wirft es einen Teil seines Kapsids ab und ist danach weniger aggressiv.

== Pathogenese ==
''Bordetella pertussis'' überwindet die lokalen Immunmechanismen des oberen [[Respirationstrakt]]es und kann bei völliger [[Gesundheit]] des Wirts ohne prädisponierende Faktoren eine [[Krankheit]] auslösen. Das Bakterium wird ''aerogen'' ([[Tröpfcheninfektion]]) übertragen. Mittels verschiedener ''Adhäsine'' binden sich die Bakterien sehr fest an die Zellen des [[Flimmerepithel]]s und können dann durch die Freisetzung von [[Toxine]]n eine Erkrankung auslösen. Eine Invasion ins [[Epithel]] ist selten; es kommt zu (sub-)epithelialen [[Entzündung]]en und [[Nekrose]]n. Obwohl die Erreger in der Regel nicht invasiv sind, d.&nbsp;h. nicht in das Gewebe oder die [[Blut]]bahn gelangen, treten durch die produzierten Toxine dennoch systemische Effekte auf. Da neben anderen Aminosäuren Cystin für das Bakterium der optimale Nährboden ist, das von den E. Coli im Enddarm produziert wird, die auch industriell zur Produktion von [[Cystin]] verwendet werden, erzeugt Pertussis Darmprobleme. Da Cystin auch in der Haut eingelagert ist, kann es zu aggressivem Hautjucken und kleinen nässenden stark juckenden Hautflecken führen.

Neben der Kapsel, die dem Erreger Schutz vor Inaktivierung durch [[Komplementsystem|Komplement]] bietet, lassen sich funktionell zwei Gruppen von [[Virulenz]]faktoren unterscheiden: [[Toxine]] und [[Adhäsin]]e.

* '''Adhärenzfaktoren''' Die zwei wichtigsten Adhärenzfaktoren sind das [[Filamenthämagglutinin]] (FHA) und das Pertussistoxin (PT)<!--oder (PTX)?, dann bitte einheitlich im Abschnitt-->, das sowohl als [[Exotoxin]] als auch als [[Adhäsin]] funktionieren kann. Daneben besitzt ''B. pertussis'' verschiedene antigenetisch unterschiedliche [[Pilus|Fimbrien]], die für die weitere Stabilisierung der Anheftung an die [[Epithelzellen]] des oberen [[Respirationstrakt]]es verantwortlich sind. Darüber besitzt das Bakterium an der äußeren [[Zellmembran|Membran]] die [[Membranprotein]]e [[Pertactin]] und [[BrkA]] (''Bordetella resistance to killing''), die zur Bindung an die Wirtszellen beitragen.

* '''[[Exotoxin]]e''' Von entscheidender Bedeutung für die [[Pathogenese]] des Keuchhustens ist das [[Pertussis-Toxin]] (PT), das aus sechs Untereinheiten ([[Oligomer|Hexamer]]) aufgebaut ist und Verwandtschaft zu anderen Toxinen des A-B-Typs wie dem [[Choleratoxin]], [[Shigatoxin]] und [[Diphtherietoxin]] aufweist. Die eigentlich toxische Komponente ist das [[Monomer]] A, das von fünf anderen Untereinheiten, die zusammen das [[Oligomer]] B bilden, stabilisiert wird. Das Monomer A ist eine [[Ribosyltransferase|ADP-Ribosyltransferase]], die u.&nbsp;a. eine veränderte Signaltransduktion innerhalb der [[Epithelzelle]] auslöst. Das PT sensibilisiert darüber hinaus den Körper für [[Histamin]], sorgt für verstärkte [[Leukozyt]]enbildung und erhöht die [[Insulin]]sekretion. Ein weiteres Protein, die invasive [[Adenylatcyclase]] (CyaA), kann in die [[Wirtszelle]] eindringen, um dort zu einem unphysiologisch hohen [[Cyclisches Adenosinmonophosphat|cAMP]]-Spiegel zu führen.

* '''[[Endotoxin]]e''' Das aus dem [[Peptidoglykan]] der Zellwand gebildete [[Tracheales Cytotoxin|Tracheale Cytotoxin]] (TCT) führt zu einem Stillstand der Zilienbewegung.
In der äußeren Membran der Bakterien befinden sich [[Lipooligosaccharide]], die chemisch und in ihrer Wirkung auf den Wirt den [[Lipopolysaccharide]]n anderer gramnegativer Erreger ähnlich sind. Auch wenn sie bei der natürlichen Infektion keine Rolle zu haben scheinen, sind sie doch möglicherweise für einen Teil der unerwünschten [[Nebenwirkung]]en der zellulären [[Vakzine]] (Vollkeimimpfstoffe) verantwortlich.

== Erregernachweis ==
Da unter Umständen auch andere Erreger wie ''[[Bordetella parapertussis]]'', ''[[Bordetella bronchiseptica]]'', ''[[Chlamydia trachomatis]]'' und ''[[Humane Adenoviren|Adenoviren]]'' vorübergehend ähnliche Symptome wie ''Bordetella pertussis'' verursachen können, kommt der bakteriologisch-serologischen [[Diagnostik]] eine entscheidende Rolle zu. Eine definitive Diagnosesicherung ist derzeit durch den kulturellen Erregernachweis mittels Anzüchtung oder durch Nachweis mittels [[Polymerase-Kettenreaktion]] möglich.

=== Isolation der Erreger ===
Auf unmittelbar beimpften [[Nährboden|Nährböden]] gelingt die Isolation am leichtesten im frühen ''stadium convulsivum'' des [[Keuchhusten]]s, d.&nbsp;h. in den ersten beiden Wochen nach Beginn der typischen [[Symptom|klinischen Symptome]]. Die Probe sollte mit einem flexiblen Calciumalginat- oder Dacron-Tupfer vom hinteren [[Nasopharynx]], nicht jedoch aus dem [[Rachen]] gewonnen werden, wobei der Abstrichtupfer etwa 5 bis 10 Sekunden dort belassen wird. Anschließend sollte die sofortige [[Beimpfung]] des [[Selektivmedium]]s erfolgen oder bis zur Anlage der [[Bakterienkultur]] der Abstrich in ein Transportmedium gegeben werden. Die Erfolgsrate der Erregeranzucht sinkt deutlich bei [[Antibiotikum|antibiotisch]] ([[Erythromycin]] oder [[Trimethoprim-Sulfamethoxazol]]) vorbehandelten Patienten sowie bei verzögerter Anlage des Abstrichmaterials, bei lange zurückliegendem Beginn der [[Symptomatik]] (mehr als 3 Wochen) und bei geimpften Patienten.

=== Kultur ===
''[[Bordetella]]''-Arten sind strikte [[Aerobier]] und haben sehr einfache Ansprüche an Nährböden. Lediglich ein Angebot an [[Niacin|Nikotinsäureamid]], [[Cystin]] oder [[Cystein]] und weitere [[Aminosäuren]] als [[Stickstoff]]quelle gelten als Wachstumsvoraussetzungen. Jedoch kann durch Begleitstoffe im Nährboden, wie z.&nbsp;B. ungesättigte [[Fettsäuren]], [[Metallion]]en, kolloidalen [[Schwefel]] und [[Peroxid]]e, das Wachstum der Kultur gehemmt werden. Mit einer [[Generationszeit]] von 2,5 bis 5 Stunden ist das Wachstum recht langsam. Deshalb ist eine 3- bis 4-tägige Bebrütung bei 37 °C zur Koloniebildung notwendig. Da das Bakterium sehr austrocknungsempfindlich ist, ist ausreichende Feuchtigkeit des Nährbodens notwendig. Bevor ein negativer Befund gesichert ist, sind die Nährböden mindestens 7 Tage zu bebrüten.

=== Bestimmung ===
Die definitive [[Bestimmung (Biologie)|Bestimmung]] der angezüchteten Bakterien als ''Bordetella pertussis'' wird durch den direkten [[Immunfluoreszenztest]] oder durch [[Agglutinine|Agglutination]] mit spezifischen, kommerziell erhältlichen Seren erreicht.

=== Biochemisches Verhalten ===
Die sonst biochemisch relativ inaktiven [[Bordetellen]] besitzen das [[Enzym]] [[Katalase]]. Dennoch ist ihre Differenzierung anhand bestimmter biochemischer Parameter (Beweglichkeit, Wachstum auf [[Peptonagar]], Pigmentproduktion, [[Nitratreduktase]]-Aktivität, Harnstoffspaltung und [[Oxidasereduktion]]) möglich.

=== Polymerase-Kettenreaktion ===
Die Erregeranzüchtung von B. pertussis führt in der ärztlichen Praxis häufig zu wenig aussagekräftigen Ergebnissen. Nur in ca. der Hälfte der Fälle gelingt der kulturelle Erregernachweis, der zudem erst nach 3–5 Tagen zu endgültigen Aussagen führt. Eine deutlich zuverlässigere und raschere Methode ist die Real-Time PCR ([[Polymerase-Kettenreaktion]]). Ein 1998 veröffentlichter Ringversuch an 15 Laboratorien in Deutschland und der Schweiz weist die Zuverlässigkeit der Methode nach, die um rund eine Zehnerpotenz empfindlicher ist als die Anzüchtung und dennoch nur 4 % falsch positive Resultate ergab.<ref>{{Literatur |Autor=S. Swidsinski, G. Schmidt-Schläpfer, B. Schneeweiß, A. Swidsinski |Titel=Pertussis-PCR Neuer Standard in der Keuchhustendiagnostik Auswertung eines ersten multizentrischen Ringversuchs in Deutschland und der Schweiz |Sammelwerk=Monatsschrift Kinderheilkunde |Band=146 |Nummer=12 |Datum=1998 |Seiten=1171–1175 |ISSN=0026-9298 |DOI=10.1007/s001120050375}}</ref>

== Epidemiologie ==
Das Bakterium kommt global vor. Der menschliche Organismus ist der einzige [[Wirt (Biologie)|Wirt]].<ref name="books-yUijDgAAQBAJ-1519">[[Stanley A. Plotkin]], Walter Orenstein, Paul A. Offit, Kathryn M. Edwards: ''Plotkin's Vaccines.'' Elsevier, 2017, ISBN 978-0-323-39301-0. S. 725.</ref> Infektionsquelle sind an [[Keuchhusten]] Erkrankte vor allem während des ''stadium catarrhale'', die die Erreger aushusten. Geimpfte sind vor der Erkrankung weitgehend geschützt, können aber vorübergehend mit Bordetellen besiedelt sein und damit eine Infektionsquelle darstellen.<ref>[https://www.rki.de/SharedDocs/FAQ/Impfen/Pertussis/FAQ-Liste_Pertussis_Impfen.html#FAQId2407370 Schutzimpfung gegen Pertussis: Häufig gestellte Fragen und Antworten], Robert Koch-Institut, online 14. Dezember 2012, Abruf am 18. September 2019</ref> Darüber hinaus kann eine Übertragung über [[Kontamination (Medizin)|kontaminierte]] Gegenstände nicht ausgeschlossen werden, da das Pertussis-Bakterium gegen Austrocknung resistent ist und für einige Tage außerhalb des Organismus überleben kann.
Wegen des hohen [[Kontagionsindex]] bei nicht-immunen Menschen kann sich ''B. pertussis'' in Bevölkerungen mit niedriger [[Durchseuchung]]srate [[Epidemie|epidemisch]] ausbreiten. Aber selbst in Regionen mit hoher Impfquote bleibt der Pertussis-Erreger [[Endemie|endemisch]], da der Immunitätsnachlass eine Besiedelung erlaubt. Eine Eradikation des Erregers ist aus heutiger Sicht nicht möglich.<ref>[https://www.rki.de/DE/Content/Infekt/EpidBull/Merkblaetter/Ratgeber_Pertussis.html RKI-Ratgeber Keuchhusten (Pertussis)], online Stand: 27. November 2017, Abruf am 19. September 2019</ref> Selbst eine [[Herdenimmunität]] durch Impfprogramme ist nicht möglich.<ref>[https://www.cdc.gov/pertussis/about/faqs.html Pertussis Frequently Asked Questions], [Centers for Disease Control and Prevention], online 1. April 2019, Abruf am 19. September 2019</ref>
Es besteht kein Unterschied in der [[Morbidität]] von Jungen und Mädchen. Ebenso wenig spielen Jahreszeit und Klima für die Erkrankungshäufigkeit eine Rolle.

== Immunität und Prophylaxe ==
{{Hauptartikel|Pertussisimpfstoff}}
Nach einer natürlichen Infektion besteht im ersten Jahrzehnt nach der Erkrankung eine tragfähige [[Immunität (Medizin)|Immunität]].
Die wichtigste prophylaktische Maßnahme ist die [[Impfung]] (aktive Immunisierung). Es existieren dafür ein [[Ganzkeimimpfstoff]] (zelluläre [[Vakzine]]) und verschiedene azelluläre Vakzinen.
* Ganzkeimimpfstoff (''whole cell vaccine''): aus inaktivierten ''Bordetella pertussis''-Zellen gewonnene [[Lysat]]e
* azelluläre Vakzine (''subunit vaccines''): Gemische von ''Bordetella pertussis''-Komponenten
Die gegenwärtig zugelassenen Präparate beider Kategorien bieten bei vollständig durchgeführtem [[Immunisierungsschema]] einen sehr guten Impfschutz, jedoch garantieren weder Impfung noch Erkrankung einen lebenslangen Schutz vor einer Infektion mit ''B. pertussis''. Erwachsene erkranken seltener und weniger schwer als Kinder oder Säuglinge. Aus medizinischer Sicht sind Impfquoten von mehr als 90 % anzustreben, um einen [[Kohortenschutz]] aufzubauen, der einen maximalen Schutz von Neugeborenen und Kindern in den ersten Lebensmonaten bietet.

== Forschungsgeschichte ==
1906 konnte ein schwer anzüchtbares Bakterium durch die [[Bakteriologe]]n [[Jules Bordet]] und [[Octave Gengou]] als Erreger des Keuchhustens erstmals identifiziert werden. Zunächst wurde es als Bordet-Gengou-Bacillus den [[hämophil]]en Stäbchenbakterien zugeordnet. Bei der später notwendigen [[Klassifizierung]] wurde zu Ehren [[Jules Bordet|Bordets]] die Bezeichnung ''Bordetella pertussis'' gewählt.
Im Jahr 2002 wurde das [[Genom]] des Keuchhustenerregers, das aus insgesamt 3800 [[Gen|Einzelgenen]] besteht, nach über vierjähriger Forschungsarbeit von einem internationalen Forscherteam an der [[Universität Cambridge]] entschlüsselt.

== Meldepflicht ==
In Deutschland ist der direkte oder indirekte Nachweis von ''Bordetella pertussis'' [[meldepflichtige Krankheit#Deutschland|namentlich meldepflichtig]] nach {{§|7|ifsg|juris}} des [[Infektionsschutzgesetz]]es (IfSG), soweit der Nachweis auf eine akute Infektion hinweist. Meldepflichtig sind die Leitungen der Labore usw. ({{§|8|ifsg|juris}} IfSG)

== Literatur ==
* Georg Plum: ''Die Gattung Bordetella (Keuchhusten).'' In: [[Werner Köhler (Mediziner)|Werner Köhler]] u. a. (Hrsg.): ''Medizinische Mikrobiologie.'' 8. völlig neu bearbeitete Auflage. Urban & Fischer, München u. a. 2001, ISBN 3-437-41640-5, S. 359–365.
* Fritz H. Kayser: ''Bakterien als Krankheitserreger.'' In: Fritz H. Kayser u. a. (Hrsg.): ''Medizinische Mikrobiologie. Verstehen – Lernen – Nachschlagen.'' 10. komplett überarbeitete Auflage. Thieme, Stuttgart u. a. 2001, ISBN 3-13-444810-6, S. 239–360.

== Weblinks ==
{{Commonscat}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Burkholderiales]]
[[Kategorie:Burkholderiales (Ordnung)]]
[[Kategorie:Bakterientoxin]]
[[Kategorie:Bakterium mit sequenziertem Genom]]
[[Kategorie:Keuchhusten]]
[[Kategorie:Meldepflichtiger Erreger]]