보르데텔라

백일해는 주로 어린이에게 발생하는 급성 전염병 으로, 주기적인 경과와 발작성 경련성 기침이 특징입니다.

원인균인 보르데텔라 페르투시스(Bordetella pertussis)는 1900년 어린이의 객담 도말에서 처음 발견되었고, 1906년 J. 보르데(Bordet)와 O. 겐구(O. Gengou)가 순수 배양을 통해 분리했습니다. 백일해와 유사하지만 더 가벼운 질병인 보르데텔라 파라페르투시스(Bordetella parapertussis)는 1937년 G. 엘더링(G. Eldering)과 P. 켄드릭(P. Kendrick)이 분리하여 연구했고, 1937년에는 W. 브래드포드(Bradford)와 B. 슬라빈(B. Slavin)이 각각 독립적으로 연구했습니다. 사람에게서 드문 백일해 유사 질병의 원인균인 보르데텔라 브론키셉티카(Bordetella bronchiseptica)는 1911년 N. 페리(N. Ferry)가 개에서, 1926년 브라운(Brown)이 사람에서 분리했습니다. 1984년에는 새로운 종인 보르데텔라 아비움(Bordetella avium)이 분리되었지만, 사람에 대한 병원성은 아직 확립되지 않았습니다.

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보르데텔라의 형태학

보르데텔라는 베타프로테오박테리아(Betaproteobacteria)에 속하며, 그람 음성이고 모든 아닐린 염료에 잘 염색됩니다. 때때로 세포 극에 있는 볼루틴 입자로 인해 양극성 염색이 드러납니다. 백일해의 원인균은 0.2-0.5 x 1.0-1.2 μm 크기의 타원형 막대 모양(코코박테리움)입니다. 파라코클리우슈나야 간균(Parakoklyushnaya bacillus)은 모양이 같지만 약간 더 큽니다(0.6 x 2 μm). 이들은 보통 단독으로 존재하지만 쌍으로 존재할 수도 있습니다. 이들은 포자를 형성하지 않으며, 어린 배양액과 거대생물에서 분리된 세균 에서 낭포가 발견됩니다. 보르데텔라는 주변모세균인 B. bronchiseptica를 제외하고는 움직이지 않습니다. DNA의 G + C 함량은 61-70 mol %입니다. 이들은 혈우병 세균에 속합니다.

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보르데텔라의 생화학적 특성

보르데텔라균은 엄격한 호기성균이며 화학유기영양생물입니다. 최적 생장 온도는 35~36°C입니다. 보르데텔라균의 다른 두 종과는 달리, 매끈한 S형(소위 1상)의 백일해 원인균은 MPB와 MPA에서 생장하지 않습니다. 생장 중 형성되는 불포화지방산과 콜로이드성 황 및 기타 대사산물이 배지에 축적되어 번식이 저해되기 때문입니다. 이러한 물질들을 중화(또는 흡착)하기 위해 백일해균 배양 배지에 전분, 알부민, 숯 또는 이온교환수지를 첨가해야 합니다. 이 미생물은 배양 배지에 프롤린, 시스테인, 글루탐산의 세 가지 아미노산이 존재해야 하며, 이 아미노산들은 카제인 또는 콩 가수분해물에서 유래합니다. 백일해균을 배양하는 전통적인 배지는 보르데-젠구 배지(혈액을 첨가한 감자-글리세린 한천)로, 이 배지에서 백일해균은 진주 또는 금속성 수은 색조를 띠는 직경 약 1mm의 매끄럽고 광택이 나는 투명한 돔 모양의 집락으로 자라며 3~4일째에 자랍니다. 다른 배지인 카제인-석탄 한천(CCA)에서도 역시 3~4일째에 직경 약 1mm의 매끄럽고 볼록한 집락이 자라며 회색 크림색과 점성이 있습니다. 파라페르투시스 박테리아의 집락은 백일해균과 외관상 다르지 않지만 더 크고 2~3일째에 검출되며, B. bronchiseptica의 집락은 1~2일째에 이미 검출됩니다.

백일해균의 특징적인 특징은 영양 배지의 조성, 온도 및 기타 생장 조건이 변할 때 배양 및 혈청학적 특성이 빠르게 변하는 경향입니다. S형(1상)에서 중간 단계인 2상과 3상을 거쳐 안정된 조악형(4상)으로 전이하는 과정에서 항원 특성의 변화가 완만하게 관찰되고, 병원성 특성은 소실됩니다.

파라페르투시스균과 B. 브론키셉티카, 그리고 II상, III상, IV상 백일해균은 MPA와 MPB에서 자랍니다. 액체 배지에서 자랄 경우, 바닥에 고밀도 침전물이 있는 탁도가 낮게 나타납니다. 세포는 다소 크고 다형성을 보이며, 때로는 실 모양을 형성하기도 합니다. R형과 중간형에서 세균은 뚜렷한 다형성을 보입니다.

보르데-젠구 배지에서 모든 보르데텔라는 집락 주위에 약간 제한된 용혈대를 형성하고 배지 속으로 확산됩니다.

보르데텔라균은 탄수화물을 발효시키지 않고, 인돌을 생성하지 않으며, 질산염을 아질산염으로 환원시키지 않습니다(B. bronchiseptica 제외). 파라페르투시스균은 티로시나아제를 분비하여 배지와 배양액을 갈색으로 염색하는 색소를 생성합니다.

보르데텔라균(Bordetella)은 여러 항원 복합체를 포함합니다. 체세포 O-항원은 종 특이적이며, 일반 항원은 응집원 7입니다. 백일해 원인균의 주요 응집원은 7번(일반 항원), 1번(종 항원), 그리고 가장 흔하게 검출되는 유형 특이적 응집원 2번과 3번입니다. 이들의 조합에 따라 보르데텔라 퍼투시스(Bordetella pertussis)는 1, 2, 3번, 1, 2.0번, 1, 0, 3번, 1.0.0번의 네 가지 혈청형으로 구분됩니다.

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보르데텔라균의 병원성 요인

섬모(fimbriae, 응집원), 외막 단백질인 퍼택틴(pertactin, 69 kDa), 그리고 필라멘트성 헤마글루티닌(표면 단백질)은 병원균이 호흡기 중간 부분(기관지)의 섬모 상피에 부착하는 역할을 합니다. 이 캡슐은 식세포작용으로부터 보호합니다. 히알루로니다제, 레시티나제, 혈장응고효소, 그리고 아데닐산 고리화효소가 흔히 존재합니다. 내독소(LPS)는 A와 X의 두 가지 지질을 포함합니다. LPS의 생물학적 활성은 지질 X에 의해 결정되며, 지질 A는 발열성이 낮고 독성이 없습니다. LPS는 면역원성(전세포 백신)을 가지지만 감작을 유발합니다. 외독소에는 세 가지가 있습니다. 백일해 독소(117 kDa)는 콜레라겐과 구조와 기능이 유사하며, ADP-리보실트랜스퍼라제 활성(리보실레이트 트랜스듀신, 세포 아데닐산 고리화효소 억제 시스템의 일부인 표적 세포막 단백질)을 나타내며, 강력한 면역원으로서 림프구 증가 및 인슐린 생성을 증가시킵니다. 기관 세포독소는 펩타이드 글리칸의 단편으로, 발열성 및 관절염 유발성을 가지며, 서파수면을 유도하고 IL-1 생성을 자극하여 일산화질소(세포독성 인자) 합성을 촉진합니다. 기관 상피세포를 손상시키고 섬모정체를 유발합니다. 열에 불안정한 피부크로톡신은 신경친화성을 가지며 혈관수축 활성을 가지며, 대장균의 세포독성 괴사인자 1(CNF1)과 상동성을 보입니다. 이의 표적은 세포막의 Rho 단백질입니다. 피부사상독소는 토끼에 대한 피내 검사(돌드 검사)를 통해 검출됩니다.

면제

질병에 걸리면 평생 안정적인 면역이 형성되지만, 예방접종 후 면역은 3~5년 정도만 지속됩니다.

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백일해의 역학

백일해와 백일해의 감염원은 전형적 또는 잠복성 기침을 보이는 환자, 특히 경련성 기침이 시작되기 전의 환자입니다. B. bronchiseptica에 의한 백일해 유사 질환의 감염원은 가축 및 야생 동물일 수 있으며, 그중에서도 돼지, 토끼, 개, 고양이, 쥐, 기니피그, 원숭이 등 동물성 유행병이 관찰되는 경우가 있습니다. 감염 기전은 공기 중입니다. 보르데텔라균은 숙주 호흡기의 섬모 상피에 특이적인 친화성을 보입니다. 모든 연령대의 사람들이 감염에 취약하지만, 1세에서 10세 사이의 어린이가 가장 취약합니다.

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백일해의 증상

백일해의 잠복기는 3일에서 14일이며, 더 자주 5일에서 8일입니다. 상기도 점막에 침입한 병원균은 섬모 상피 세포에서 증식한 후 기관지유발 경로를 통해 하부 기관지(세기관지, 폐포, 소기관지)로 퍼집니다. 외독소의 작용으로 점막 상피가 괴사되고, 그 결과 기침 수용체가 자극되어 연수의 기침 중추에 지속적인 신호 흐름이 생성되어 지속적인 자극 초점이 형성됩니다. 이로 인해 경련성 기침 발작이 발생합니다. 백일해는 균혈증을 동반하지 않습니다. 이차 세균총은 합병증을 유발할 수 있습니다.

질병의 진행 과정에서는 다음과 같은 단계가 구분됩니다.

• 카타르 기간은 약 2주간 지속되며 마른 기침을 동반합니다. 환자의 상태는 점차 악화됩니다.
• 경련성(경련성) 또는 경련성 기간은 최대 4-6주 동안 지속되며 하루에 최대 20-30회 발생하는 통제할 수 없는 "짖는" 기침 발작이 특징이며, 이러한 발작은 비특정 자극물(빛, 소리, 냄새, 의학적 조작, 검사 등)에 의해서도 유발될 수 있습니다.
• 해소 기간 동안 기침 발작이 덜 빈번해지고 지속 시간도 짧아지고, 상부 호흡 기관 점막의 괴사 부위가 배출되며, 종종 기관과 기관지의 "원형" 형태로 배출됩니다. 지속 시간은 2~4주입니다.

백일해의 실험실 진단

주요 진단 방법은 세균학적 방법과 혈청학적 방법입니다. 특히 질병 초기 단계에서는 신속한 진단을 위해 면역형광 반응을 사용할 수 있습니다. 순수 배양액을 분리하기 위해 비인두 점액이나 객담을 채취하여 AUC 또는 Bordet-Gengou 배지에 접종합니다. "기침 평판" 방법을 사용하여 접종할 수도 있습니다. 배양된 배양액은 배양, 생화학적 및 항원적 특성을 종합적으로 검사하여 식별합니다. 혈청학적 반응(응집, 보체 고정, 수동 적혈구 응집)은 주로 백일해의 후향적 진단이나 순수 배양액이 분리되지 않은 경우에 사용됩니다. 병원균에 대한 항체는 발병 3주차 이후에 나타나며, 1~2주 간격으로 채취한 혈청에서 항체가 증가하면 진단이 확정됩니다. 생후 2세 미만의 소아에서는 혈청학적 반응이 종종 음성입니다.

백일해 치료

치료에 항생제(겐타마이신, 암피실린)가 사용되며, 이는 질병의 카타르 기간에는 효과적이지만 경련 기간에는 효과가 없습니다.

백일해의 특정 예방

백일해 예방을 위해 소아는 1ml에 200억 마리의 사백일해균이 함유된 흡착 백일해-디프테리아-파상풍 백신(DPT)을 사용하여 백일해 예방 접종을 받습니다. 역학적 적응증에 따라 소아 집단에 사용되는 별도로 생산된 사백일해 백신은 동일한 성분을 기반으로 합니다. 이 성분은 반응원성(신경독성)을 나타내므로, 현재 2~5가지 성분(백일해 톡소이드, 사상체 헤마글루티닌, 퍼탁틴, 그리고 2개의 섬유성 응집원)을 함유한 무세포 백신이 활발히 연구되고 있습니다.