Коклюш. Коклюшный токсин

1. КОКЛЮШ

(Франц. петушиный крик)

2.

Коклюш - острое антропонозное
инфекционное заболевание
которое характеризуется:
• высокой
контагиозностью;
• своеобразным
спазматическим кашлем;
• затяжным течением;
• поражением дыхательной,
сердечно-сосудистой
и
нервной систем

3. Таксономическое положение

Род Bordetella
Виды, патогенные для человека:
B. bronchiseptica - бронхисептикоз
B. hinzii – оппорт. инфекции
B. holmesii – оппорт.инфекции
B. parapertussis - паракоклюш
B. pertussis- коклюш

4. Морфология

Мелкая, овоидная, грам-
палочка с закругленными
концами
Образует капсулу, пили.
Неподвижны.
Окраска по Граму
Спор нет.
Жгутиков нет.
Окраска толуидиновым синим

5. Биологические свойства

Строгие аэробы
Хемоорганотрофы
Метаболизм только окислительный
Ферментативно малоактивны: не ферментируют
углеводы, нет протеолитической активности, не
восстанавливает нитраты
ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИЕ ПРИЗНАКИ ВИДОВ РОДА BORDETELLA
B. pertussis
B. parapertussis
B. bronchiseptica
B. avium
B. hinzii
B. holmesii
B. trematum
B. petrii
Рост на
кровяном
агаре
+
+
+
+
+
+
+
Оксидаза
Уреаза
Тирозиназа
+
+
+
+
+
+
+ <*>
+/-
+
+
-
Восстановление
нитратов
+
+/-
Утилизация
цитратов
+
+
+
+
Подвижность
+
+
+
+
-

6. Культуральные свойства

Оптимальная t культивирования 35-37°С при
рН 7,2.
Не растет на простых питательных средах,
культивируется на картофельно-глицериновом
агаре с кровью(среда Борде-Жангу) и на
полусинтетическом казеиново-угольном агаре
без добавления крови (КУА).
Характерна R-S-трансформация, т. е. переход
от вирулентной S-формы через
промежуточные стадии в авирулентную Rформу в процессе культивирования
Свежие изоляты бордетелл, т.е. чистая
культура бактерий, выделенная от больного,
представляет собой S-форму (I фаза)
Рост Bordetella pertussis на агаре
Борде-Жангу- колонии выпуклые,
гладкие, блестящие, серебряного
цвета, напоминающие капли ртути,
окруженные зоной гемолиза –
«жемчуг на красном бархате»
Рост Bordetella pertussis на казеиновоугольном агаре – колонии выпуклые, гладкие,
серого цвета, с жемчужным, желтоватым или
беловатым оттенком – «жемчуг на черном
бархате»

7.

Резистентность.
Очень неустойчивы во внешней среде.
Быстро разрушаются под действием дезинфектантов,
антисептиков ,
чувствительны к солнечному излучению.
При 50-55°С погибают за 30 мин.,
при кипячении - мгновенно.

8. Антигенная классификация

Серотипирование бордетелл основано на специфичности
поверхностных агглютиногенов
Агглютиногены - поверхностные белки, ответственные за выработку
агглютинирующих антител. У бордетелл выделено 16 агглютиногенов
B. pertussis
Общеродовой Видовые
Внутривидовые (штаммовые)
7
1
1, 2, 3, 4, 5, 6, 13, 15, 16
B. parapertussis
14
8, 9, 10
B. bronchiseptica
12
8, 9, 10, 11
Для B. pertussis агглютиногены 1, 2, 3 – главные; остальные –
второстепенные
В зависимости от наличия в бактериальной клетке агглютиногенов 2 и
3 выделяют четыре серотипа B. pertussis: 1.2.0; 1.0.3; 1.2.3; 1.0.0.
Понятие об агглютиногенах тесно связано с фимбриями (Fim).
В последнее десятилетие преобладающими являются серовары 1.2.0 и
1.0.3, выделяющиеся от привитых детей, имеющих легкие и атипичные
формы заболевания. В то же время серовары 1.2.3 выделяются от
непривитых детей прежде всего раннего возраста, у которых болезнь
протекает чаще в тяжелой и реже — в среднетяжелой форме.

9. Геном

Размеры и свойства геномов родственных бактерий
Вид
Геном(н.п.) Число генов
B. pertussis
Tohama I
B. parapertussis 12822
B. bronchiseptica
RB 50
Белок-кодир. гены
псевдогены
% кодир. посл.
4 086 189
4 733 551
3 867
4 467
3 436
4 185
358
217
82
86
5 339 179
5 072
4 994
12
91
Утрата значительной части генома в ходе редуктивной эволюции зарегистрирована у
возбудителя коклюша Bordetella pertussis. Этот возбудитель поражает только людей.
Его ближайшими родственниками являются Bordetella parapertussis и Bordetella
bronchiseptica. B. parapertussis вызывает заболевание, аналогичное коклюшу, у людей
и овец, а B. bronchiseptica часто выделяется от свиней и других млекопитающих и
редко от людей.
Сиквенирование геномов представителей этих видов бордетелл показало, что геном
B. pertussis существенно меньше (4 086 186 н.п. против 5 338 400 н.п.) генома B.
bronchiseptica и содержит на несколько сотен кодирующих генов меньше. Геном B.
pertussis содержит 261 инсерционных элемента, среди которых IS481, IS1002 и IS1663,
отсутствующие у B. bronchiseptica, причём IS481 представлен в количестве 238 копий

10. Факторы патогенности

B.pertussis – внеклеточный паразит

11. Факторы адгезии и колонизации

Фимбрии и
агглютиногены
Существует три типа фимбриальных
белков: Fim2, Fim3, FimX.
Филаментозный
гемагглютинин
(ФГА)
Главный адгезин
Штаммы, дефектные по фимбриям и
ФГА, не задерживаются в трахее и
носоглотке, не способны
колонизировать легкие – отвечают за
первичное взаимодействие с клетками
респираторного эпителия
Пертактин
Поверхностно расположенный
нефимбриальный аг; участвует в
адгезии и инвазии в клетки хозяина,
взаимодействуя с белками-рецепторами
из семейства интегринов на
поверхности клеток человека
Белок BrkA
(Bordetella
resistance to killing)
Участвует в адгезии, инвазии и
обеспечивает устойчивость бактерии к
классическому комплемент-зависимому
пути элиминации антигенов
Фактор
колонизации
трахеи
Адгезия и
колонизация

12.

Коклюшный токсин (КТ, PT-pertussis toxin)
B.pertussis – основной фактор патогенности
Строение
белок с А-В5 структурой:
Функции
• участок А (субъединица S1),
обладает ферментативной
активностью
• Участок В – 5- олигомер
(субъединицы S2- S5), отвечает за
связывание с рецепторами клетокмишеней и способствует
прохождению А-субъединицы в
цитозоль клетки
Механизм – АДФ-рибозилирование
путем воздействия на G-белок
клеточной мембраны с последующим
повышением внутриклеточного уровня
цАМФ.

13.

Механизм действия коклюшного токсина
Накопление цАМФ приводит к:
Подавлению всех стадий
фагоцитоза,
Нарушению нормального
расселения
клеток
лимфоцитов(«хоуминг-эффект»),
Опустошению тимус-зависимых
зон лимфоидной ткани,
Действует на клетки
поджелудочной железы, вызывая
гиперпродукцию инсулина и как
следствие-гипогликемию
Усиливает чувствительность к
гистамину (в результате
увеличение проницаемости
капилляров, гипотензия, шок)

14. Токсины Bordetella pertussis

Аденилатциклазный токсин (АЦТ)
Строение
Функции
Цитотоксин - единый
Приводит к накоплению цАМФ, что нарушает
полипептид , который может
структуру и физиологию клетки, усиливает действие
быть связан с клеткой и
коклюшного токсина (аналогичен токсину В.
выделяться в окружающую
anthracis)
среду.
Противовоспалительный эффект за счет действия на
клетки иммунной системы
Состоит из двух субъединиц: Приводит к накоплению нейтрофилов в жидкости и
отвечающей за
снижению количества альвеолярных макрофагов в
ферментативную активность
результате их апоптоза
и за связывание с
Повышает проницаемость капилляров, что
рецепторами клеток.
приводит к отеку
Впервые был обнаружен как
гемолизин. Активен только в Обладает антифагоцитарной активностью
клетках эукариот.
Играет роль на начальном этапе развития инфекции
Мутанты по аденилатциклазе могут колонизировать
слизистую, но обладают сниженной
вирулентностью

15.

Трахеальный
цитотоксин (ТЦ)
фрагмент пептидогликана клеточной стенки -цитотоксин
(муреин),
участвует в повреждении (деструкция) респираторного
реснитчатого эпителия, вызывает цилиостаз, что
нарушает отток слизи и создаются условия для
персистирования возбудителя
Стимулирует продукцию ИЛ-1, в ответ на который
синтезируется оксид азота
Обладает пирогенностью
Дерматонекротический активирует ГТФ-связывающий белок Rho, что ведет к
токсин (ДНТ)
нарушению цитоскелета (складчатость мембраны,
фокальная адгезия и напряжение актиновых волокон
(гомологичен цитотоксину E.coli)
Липополисахарид
(эндотоксин)
состоит из 2 липидов: А и Х (липид Х определяет
биологическую активность(пирогенность, токсичность,
адъювантность, стимуляцию продукции ИЛ-1), липид А
не токсичен, обладает низкой пирогенностью).
Обладает иммуногенностью.
Провоспалительная активность, обеспечивает
устойчивость к защитным механизмам, системное
воздействие (лихорадка)

16. Факторы патогенности

Эффекторные белки
секреции III типа
Участвуют в колонизации
Нарушают взаимодействие систем врожденного и
приобретенного иммунитета
FHA–фимбриальныйгемагглютинин
PT–коклюшный токсин
TCT–трахеальныйцитотоксин
ACT–аденилатциклазныйтоксин
TTSS–система секреции III типа
LPS–липополисахарид
Зеленые стрелки означают позитивный
регуляторныйэффект на процессы в клеткемишени
Красные линии –негативныйэффект на клеткимишени или процессы
Клетки на пунктирнойлинии –мишень для
фактора вирулентности
ICAM-1–внутриклеточная молекула адгезии
IL–интерлейкин
iNOS–NO-синтетаза
SP,-белок сурфактанта
TCR-T-клеточныйрецептор
Th-T хелпер;
TNF–фактор некроза опухолей
Treg–регуляторные Т клетки

17.

У современных штаммов B.pertussis произошли
существенные изменения в структуре ptxA гена,
кодирующего S1 субъединицу коклюшного токсина, prn
гена, кодирующего пертактин, и в фимбриальном fim3
гене, кодирующем Fim3 белок.
Штаммы B.pertussis, характеризующиеся новыми
«невакцинными» аллелями генов патогенности, обладают
высокой степенью вирулентности
Эти штаммы полностью вытеснили "старые" штаммы.

18. Патогенез

• В патогенезе коклюша выделяют 3 стадии:
I стадия – адгезия, колонизация
(соответствует инкубационному периоду)
II стадия – локальное повреждение. К
основным факторам патогенности,
действующим на этой стадии, относятся
трахеальный цитотоксин, вызывающий
цилиостаз и нарушающий отток слизи, и
аденилатциклазный токсин, нарушающий
функцию эпителиальных и фагоцитирующих
клеток. КТ оказывает непосредственное
повреждающее действие ( соответствует
катаральному периоду).
Синергизм филаментного
гемагглютинина и коклюшного
токсина в процессе адгезии на
клетках реснитчатого эпителия
(цилиарный стаз)

19. Патогенез

• III стадия – стадия системных проявлений. Основная роль отводится
коклюшному токсину. Возбудитель редко обнаруживается в
клиническом материале
• Появляются данные о возможном проникновении бордетелл в легкие и
кровь, это может изменить представление о возбудителе коклюша как
о неинвазивном агенте

20.

21. Клиника. Периоды заболевания:

Инкубационный (7-21 день)
Катаральный (5-14дней):
Характеризуется умеренно выраженными гриппоподобными
симптомами
Кашель слабый, но упорный
В этот период больной активно
выделяет B.pertussis при кашле
Судорожный (пароксизмальный, спастический) (4-6 недель):
Появляется приступообразный кашель до рвоты, цианоза, судорог и
остановки дыхания
Приступ состоит из серии кашлевых толчков, которые сменяются
судорожным свистящим вдохом (он называется репризом). Приступы
заканчиваются отделением вязкой прозрачной мокроты.
Период разрешения (2-3 недели):
Кашель теряет типичный характер, становится мягче и реже

22. Атипичные формы коклюша

Абортивная - период судорожного кашля начинается
типично, но заканчивается в течение недели.
Стертая - сухой навязчивый кашель сохраняется весь
период заболевания.
Бессимптомная (субклиническая) - клинических симптомов
нет, но есть высев и/или нарастание титров специфических
антител.

23. Осложнения

Специфические: эмфизема легких, эмфизема средостения и подкожной
клетчатки, ателектазы, коклюшная пневмония, нарушения ритма дыхания
(задержки дыхания - до 30 с; остановки - апноэ - более 30 с), нарушение
мозгового кровообращения, кровотечения (из носа, заднеглоточного
пространства, бронхов, наружного слухового прохода), кровоизлияния (в
кожу и слизистые оболочки, склеру и сетчатку глаз, головной и спинной
мозг), грыжи (пупочная, паховая), выпадение слизистой оболочки прямой
кишки, разрывы барабанной перепонки и диафрагмы.
Неспецифические осложнения обусловлены наслоением вторичной
бактериальной флоры (пневмония, бронхит, ангина, лимфаденит, отит и
др.).
Резидуальные явления: хронические бронхолегочные заболевания
(хронический бронхит, бронхоэктатическая болезнь); задержка
психомоторного развития, неврозы, судорожный синдром, различные
речевые расстройства; энурез; редко - слепота, глухота, парезы, параличи.

24. Особенности коклюша у детей раннего возраста

• Преобладают тяжелые и среднетяжелые формы, возможны летальные
исходы.
- Инкубационный и катаральный периоды укорочены.
- Период судорожного кашля увеличивается до 6 - 8 недель.
- У новорожденных детей бывают эквиваленты приступов кашля.
- Кашель может быть малозвучным, с цианозом лица.
- Мокроты выделяется меньше, она может выделяться из носа.
- Геморрагический синдром чаще проявляется кровоизлияниями в мозг.
- Состояние в межприступном периоде нарушается чаще.
- Чаще развиваются специфические и неспецифические осложнения, а
также резидуальные явления.
- Вторичное ИДС развивается раньше и держится дольше, позднее
появляется серологический ответ.

25. Иммунитет

• Стойкий, повторные заболевания наблюдаются редко
• Основная роль принадлежит гуморальному иммунитету:
IgAs, IgG к КТ и ФГА
• В клеточном звене ведущая роль принадлежит Тлимфоцитам и макрофагам

26. Эпидемиология

Антропоноз
Коклюш - высококонтагиозное заболевание, к которому очень
восприимчивы дети (у взрослых вызывает затяжной бронхит)
Заразительность максимальна в начале спастического периода
К 25 дню заболевания больной не заразен
Источник инфекции – больной (заразен до 25-30дн) или
бактерионоситель
Путь передачи - воздушно-капельный
передача возбудителя коклюша осуществляется при: громком
разговоре, плаче, кашле, чихании
наиболее интенсивная передача возбудителя коклюша
осуществляется при кашле

27. Эпидемиология

Восприимчивость к коклюшу высокая
Особенность коклюша – высокая восприимчивость к нему
новорожденных
У взрослых может протекать в виде затяжного бронхита

28. Лабораторная диагностика коклюша

• Бактериологический (4-5 сут.)
• Серологический (3 – 4 нед.)
• Молекулярно-генетический

29.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ СХЕМА ЛАБОРАТОРНОЙ ДИАГНОСТИКИ
КОКЛЮША/ПАРАКОКЛЮША

30. Бактериологический метод:

1.
2.
Исследование следует проводить в ранние сроки заболевания
(но не позднее 3-й недели) двукратно ежедневно или через
день, т. к. в более поздние сроки высеваемость возбудителя
резко снижается.
Клинический материал собирают сухим тампоном с задней
стенки глотки, методом кашлевых пластинок

31.

31
Схема бактериологической диагностики
коклюша
инкубирование
72 часа
при 350 + 370С
1 сутки
3 сутки
72 часа
изучение
характера
колоний
Микроскопия
Отсев
колоний
РА фактор
1, 14
Серотипирование (1, 2, 3)
4 – 5 сутки
(96 – 120
часов)
Проба на
уреазу
3 сутки предвар.
полож.
ответ
5-сутки - выдача
окончательного
ответа

32. Серологический метод

Диагноз "коклюш, вызванный B. pertussis" ставится при подтверждении
клинического диагноза "коклюш" :
у привитых детей и взрослых: выраженная сероконверсия, т.е.
увеличение или уменьшение в 4 и более раз уровня специфических IgG
и/или IgA (ИФА, РПГА) или уровня агглютинирующих антител (РА) при
исследовании парных сывороток, взятых с интервалом не менее 2
недель;
у взрослых: допустимо однократное обнаружение специфических IgM
(ИФА);
у непривитых детей: однократное обнаружение специфических IgM,
и/или IgA, и/или IgG (ИФА, РПГА) или антител в титре 1/80 и более (РА).

33. Динамика образования антител при коклюше

При первичной инфекции антитела классов IgM и IgA образуются не
раньше второй недели от появления клинических симптомов, спустя
еще 1 неделю начинают обнаруживаться и антитела класса IgG,
достигая своего максимума к 6 - 8 неделе, после чего их уровень
снижается.
После вакцинации образуются антитела класса IgG.

34. Лабораторная диагностика

• Экспресс-диагностика – РИФ
• ПЦР - обнаружение специфического фрагмента генома B.
Pertussis
• Обследование методом ПЦР нередко оказывается эффективнее
бактериологического метода в более поздние сроки заболевания и на
фоне лечения антибиотиками, однако максимальная эффективность
метода приходится на ранние сроки (1 - 3 недели от начала
заболевания)

35. Профилактика

Цельноклеточная вакцина
АКДС - адсорбированная коклюшно-дифтерийно-столбнячная вакцина- взвесь
убитых коклюшных микробов и очищенных дифтерийного и столбнячного анатоксинов,
сорбированных на алюминия гидроксиде.
Ацеллюлярные (бесклеточные) вакцины
Инфанрикс - Состав: филаметозный гемагглютинин (ФГА), коклюшный анатоксин,
пертактин; очищенный дифтерийный анатоксин; очищенный столбнячный анатоксин
Тетраксим- анатоксин дифтерийный; анатоксин столбнячный; анатоксин коклюшный;
гемагглютинин филаментозный; вирус полиомиелита 1,2 и 3 типа инактивированные
Пентаксим - для профилактики дифтерии и столбняка дсорбированная, коклюша
ацеллюлярная, полиомиелита инактивированная, инфекции, вызываемой
Haemophilus influenzae тип b конъюгированная (анатоксин дифтерийный; анатоксин
столбнячный; анатоксин коклюшный; гемагглютинин филаментозный; вирус
полиомиелита 1,2 и 3 типа инактивированные; полисахарид Haemophilus influenzae
типа b )
ГЕКСАВАК(Hexavac®) - это комбинированная вакцина для профилактики дифтерии,
столбняка, коклюша(бесклеточный компонент), полиомиелита (инактивированная),
гепатита В и гемофильной инфекции тип b.

36.

Distinct mechanisms of immunity induced with
whole-cell and acellular vaccines (wP and aP,
respectively). wP includes pathogen-associated
molecular patterns (PAMPs), such as
lipopolysaccharide, which activates interleukin
(IL)-1, IL-6, IL-12, and IL-23 production by
dendritic cells and macrophages. These proinflammatory cytokines promote the induction of
T helper type 1 (Th1) and Th17 cells from naive T
cells. Cytokines secreted by T cells, interferon
(IFN)-γ from Th1 cells and IL-17 from Th17 cells,
provide help for opsonizing antibody production
and activate macrophages and neutrophils to take
up and kill intracellular bacteria. By contrast, aP is
devoid of PAMPs (that stimulate IL-1, IL-12, and
IL-23), but include the adjuvant alum, which
stimulates IL-1 production, and consequently
Th17 cells. Th17 cell help to recruit and activate
neutrophils, which take up and kill Bordetella
pertussis. Th2 cells are also induced through the
influence of IL-4 by an unidentified cell. Th2 cells
provide help for B cells to secrete
immunoglobulin E (IgE) and murine IgG1, IgG3
antibodies, which neutralize toxins and prevent
adherence of bacteria in the respiratory tract.
However, the Th2 responses are not required for
protective immunity in mice. NLR, NOD-like
receptor; TLR, Toll-like receptor.

37.

38. Лечение

Эритромицин и другие макролиды (рокситромицин,
макропен, азитромицин)
Ампициллин
Антибиотики эффективны в первые 7 дней от начала
болезни
Проведение антибиотикотерапии в спастический период
способствует увеличению числа осложнений в связи с
отрицательным действием на микроэкологию