Bordetella

Bordetella ialah genus mikrob kecil (0.2 – 0.7 µm) jenis negatif Gram, kokobasilus daripada filum Pseudomonadota. Spesies Bordetella, kecuali B. petrii adalah aerob wajib, serta sangat "cerewet" atau sukar untuk dikultur. Semua spesies boleh menjangkiti manusia. Tiga spesies pertama yang akan diterangkan (B. pertussis, B. parapertussis, B. bronchiseptica); kadangkala dirujuk sebagai "spesies klasik". Dua daripadanya (B. pertussis dan B. bronchiseptica) juga motil.

Terdapat kira-kira 16 spesies Bordetella berbeza yang berkemungkinan turun dari nenek moyang yang tinggal di dalam tanah dan/atau persekitaran air. B. pertussis dan kadang-kadang B. parapertussis menyebabkan pertusis (batuk kokol) pada manusia, dan beberapa strain B. parapertussis hanya menjangkiti biri-biri. Ia juga telah diketahui menyebabkan bronkitis pada kucing dan bronkopneumonia pada babi.

B. bronchiseptica jarang menjangkiti manusia yang sihat, walaupun penyakit pada pesakit terimunokompromi telah dilaporkan. B. bronchiseptica menyebabkan beberapa penyakit pada mamalia lain, termasuk batuk kenel pada anjing dan rinitis atropik pada babi. Ahli genus yang lain menyebabkan penyakit yang sama pada mamalia lain, dan pada burung (B. hinzii, B. avium).

Patogenesis 
Tiga spesies Bordetella yang paling biasa ialah B. pertussis, B. parapertussis dan B. bronchiseptica. Spesies ini diketahui terkumpul dalam saluran pernafasan mamalia. Ini paling biasa dilihat pada bayi manusia sebagai hasil daripada penyakit yang dikenali sebagai batuk kokol. Spesies tertentu yang bertanggungjawab untuk penyakit ini ialah B. pertussis, dan hanya boleh ditemui pada manusia. Walaupun dengan penyelidikan vaksinasi yang meluas mengenai B. pertussis, batuk kokol masih dianggap endemik di banyak negara. Disebabkan fakta B. pertussis hanya terdapat pada manusia, dan menunjukkan sedikit variasi genetik daripada spesies Bordetella yang lain, ia dianggap berasal daripada nenek moyang yang sama dalam beberapa tahun kebelakangan ini.

B. parapertussis boleh menjejaskan kedua-dua manusia dan mamalia lain, terutamanya biri-biri. Sama seperti B. pertussis, ia menyebabkan batuk kokol pada bayi. Namun, apabila strain yang terdapat dalam biri-biri diasingkan, terdapat perbezaan kuat antara jenis yang terdapat pada manusia. Ini menunjukkan bahawa pelbagai jenis spesies ini berkembang secara bebas antara satu sama lain yang terdapat pada manusia serta biri-biri. Dengan perbezaan khusus ini, bermakna terdapat sedikit atau tiada penghantaran antara kedua-dua perumah.

Spesies B. bronchiseptica (negatif Gram, aerobik) bagaimanapun mempunyai julat perumah yang lebih luas, menyebabkan simptom yang sama dalam pelbagai haiwan, sementara hanya sekali-sekala menjejaskan manusia. Gejala ini selalunya nyata sebagai jangkitan pernafasan kronik dan tanpa gejala. B. bronchiseptica ialah bentuk kokobasilus yang kecil bersaiz lebih kurang 0.5 µm. Ia mempunyai flagelum peritrikus yang membolehkannya bergerak. Pada piring petri, koloni spesies ini kelihatan kecil, putih kelabu, licin dan berkilat. Spesies ini juga biasanya dikaitkan dengan batuk kenel (penyakit berjangkit pernafasan anjing, CRID) pada anjing.

Spesies Bordetella yang paling banyak dikaji ialah B. bronchiseptica, B. pertussis dan B. parapertussis, dan patogenesis penyakit pernafasan disebabkan oleh bakteria ini telah dinilai. Penghantaran berlaku melalui sentuhan langsung, melalui titisan aerosol pernafasan, atau fomit. Bakteria pada mulanya melekat pada sel epitelium bersilium dalam nasofarinks, dan interaksi dengan sel epitelium ini dimediasi oleh satu siri adesin protein. Ini termasuk hemaglutinin berfilamen, pertaktin, fimbria, dan toksin pertusis (walaupun munculan toksin pertusis adalah unik bagi B. pertussis). Selain membantu dalam pelekatan pada sel epitelium, beberapa daripadanya juga terlibat dalam pelekatan pada sel efektor imun.

Fasa kataral awal jangkitan menghasilkan simptom yang serupa dengan selesema biasa, dan dalam tempoh ini, sejumlah besar bakteria boleh dibuang daripada farink. Selepas itu, bakteria membiak dan merebak lebih jauh ke dalam saluran pernafasan, di mana rembesan toksin menyebabkan siliostasis, dan memudahkan kemasukan bakteria ke sel-sel bersilia trakea/bronkus. Salah satu toksin pertama yang diekspresikan ialah sitotoksin trakea yang merupakan tetrapeptida disakarida terbitan peptidoglikan. Tidak seperti kebanyakan toksin Bordetella lain, sitotoksin trakea diekspresikan secara konstitutif, menjadi produk biasa daripada pecahan dinding sel bakteria. Bakteria lain mengitar semula molekul ini kembali ke dalam sitoplasma, tetapi dalam Bordetella dan Neisseria gonorrhoeae, ia dilepaskan ke persekitaran. Sitotoksin trakea itu sendiri mampu menghasilkan semula kelumpuhan eskalator silium, perencatan sintesis DNA dalam sel epitelium, dan akhirnya membunuhnya. Salah satu toksin terkawal yang paling penting ialah toksin adenilat siklase yang membantu dalam pengelakan imuniti semula jadi. Toksin dihantar ke sel imun fagositik apabila bersentuhan. Fungsi sel imun kemudiannya dihalang sebahagiannya oleh terhasilnya pengumpulan AMP siklik. Aktiviti toksin adenilat siklase yang ditemui baru-baru ini, termasuk pembentukan liang transmembran dan rangsangan kemasukan kalsium, juga boleh menyumbang kepada keracunan fagosit.

Faktor penularan 
Faktor penularan yang dikenal pasti dalam Bordetella adalah biasa kepada ketiga-tiga spesies. Ini termasuk adesin seperti hemaglutinin berfilamen (FHA), pertaktin, faktor kolonisasi trakea dan fimbria, dan toksin seperti adenilat siklase-hemolisin, toksin dermonekrotik dan sitotoksin trakea. Faktor-faktor ini kemudiannya diekspresikan dan dikawal atur paling kerap oleh rangsangan persekitaran. Perbezaan dalam faktor penularan berkaitan dengan kehilangan fungsi pengawalseliaan atau kawalan. Bordetella sp. lazimnya didapati hidup dalam saluran pernafasan dan sistem imun perumah, dan boleh dihantar kepada perumah baru. Bordetella pertussis juga memberi kesan kepada manusia dewasa; malah dengan liputan vaksinasi 85%, lebih 160,000 kematian berkaitan berlaku setiap tahun di seluruh dunia. Terdapat beberapa kaedah ujian kerentanan antimikrob, tetapi tiada perubahan atau kemajuan ditemui pada 2018. Kebanyakan kajian yang dilakukan menggunakan vaksin Bordetella mempunyai banyak kelemahan, dan gagal untuk membuat kesimpulan rasmi.

Kawal atur ekspresi faktor penularan 
Ekspresi banyak perekat dan toksin Bordetella dikawal oleh sistem pengawalseliaan dwikomponen, BvgAS. Kebanyakan perkara yang diketahui tentang sistem kawal selia ini adalah berdasarkan kerja dengan B. bronchiseptica, tetapi BvgAS hadir dalam B. pertussis, B. parapertussis dan B. bronchiseptica, dan bertanggungjawab untuk variasi fasa atau modulasi fenotip.

BvgS ialah kinase pengesan terikat membran plasma yang bertindak balas kepada rangsangan dengan memfosforilasi protein yang mengandungi heliks-belok-heliks sitoplasma, BvgA. Apabila terfosforilasi, BvgA telah meningkatkan pertalian untuk tapak pengikatan tertentu dalam jujukan promoter yang diaktifkan Bvg dan dapat mempromosikan transkripsi dalam ujian in vitro.

Kebanyakan toksin dan perekat di bawah kawalan BvgAS dinyatakan dalam keadaan Bvg+ (kepekatan BvgA-Pi tinggi). Akan tetapi, terdapat juga gen yang dinyatakan semata-mata dalam keadaan Bvg−, terutamanya gen flagelin flaA. Kawal selia gen yang ditindas Bvg diperantara oleh hasil bingkai bacaan terbuka 624 pasagan bes di hiliran B vgA, yang dipanggil protein penindas diaktifkan Bvg, BvgR. BvgR mengikat kepada jujukan konsensus yang terdapat dalam jujukan pengekodan sekurang-kurangnya beberapa gen yang ditindas Bvg. Pengikatan protein ini kepada urutan konsensus mewakili ekspresi gen dengan mengurangkan transkripsi.

Tidak diketahui apakah isyarat fisiologi bagi BvgS, tetapi BvgAS in vitro boleh dinyahaktifkan oleh kepekatan milimol magnesium sulfat atau asid nikotinik, atau dengan pengurangan suhu pengeraman kepada ≤ 26 °C.

Pengenalpastian mutasi titik tertentu dalam gen BvgS yang mengunci B. bronchiseptica dalam fasa Bvg perantaraan mendedahkan kelas gen terkawal BvgAS yang ditranskripsi secara eksklusif di bawah kepekatan perantaraan BvgA-Pi. Fenotip perantaraan (Bvgi) ini boleh dihasilkan semula dalam B. bronchiseptica jenis liar melalui pertumbuhan bakteria dalam medium yang mengandungi kepekatan perantaraan pemodulat BvgAS, asid nikotinik. Dalam keadaan ini, beberapa, tetapi tidak semua faktor penularan yang dikaitkan dengan fasa Bvg+ diekspresikan, mencadangkan sistem pengawalseliaan dua komponen ini boleh menimbulkan kontinum keadaan fenotip sebagai tindak balas kepada alam sekitar.

Vaksin 
Vaksin Bordetella tidak bersifat perlu, tetapi sangat disyorkan kepada anjing terutamanya jika ia dijangka bersentuhan dengan anjing lain di taman anjing, kemudahan asrama, pertunjukan anjing, kelas latihan dll. Malah, ia mungkin menjadi keperluan di kemudahan tertentu untuk masuk. Vaksin juga boleh diberikan kepada kucing, tetapi ia jarang dilakukan kerana jangkitan nampaknya jarang berlaku pada kucing dewasa. Walau bagaimanapun, mungkin idea yang baik untuk memberi vaksin kepada anak kucing jika ia berada dalam persekitaran berisiko tinggi (yakni tinggal bersama kucing-kucing lain).

Vaksin Bordetella secara khusus menyasarkan Bordetella bronchiseptica, spesies yang lazimnya bertanggungjawab bagi batuk kenel. Vaksin memperkenalkan bakteria (hidup atau mati) kepada badan untuk membangunkan imuniti. Walau bagaimanapun, satu-satu vaksin hanya melindungi satu spesies Bordetella. Oleh itu, haiwan peliharaan mungkin dijangkiti spesies Bordetella yang lain atau batuk kenel daripada sumber lain, seperti virus parainfluenza walaupun selepas diberi vaksin B. bronchiseptica. Vaksin Bordetella juga hanya kira-kira 70% berkesan.

Ada tiga cara berlesen untuk menyampaikan vaksin Bordetella kepada anjing: melalui mulut, intranasal dan subkutaneus. Kedua-dua kaedah terdahulu diberi menggunakan bakteria hidup, manakala yang terakhir dilakukan dengan bakteria mati. Kajian perbandingan yang dilakukan pada 2013 oleh Sekolah Perubatan Veterinar di Madison, Wisconsin mengkaji keberkesanan ketiga-tiga kaedah ini dengan memvaksin anak anjing beagle. 40 ekor itu dibahagikan kepada empat kumpulan; satu kumpulan untuk menguji setiap satu daripada tiga kaedah, ditambah satu kumpulan kawalan tidak divaksinasi. Selepas 42 hari, anjing itu terdedah kepada Bordetella bronchiseptica. Kajian ini menentukan bahawa vaksin Bordetella intranasal hidup adalah lebih berkesan daripada vaksin subkutaneus yang telah dimatikan, dan vaksin oral hidup berfungsi sama seperti vaksin intranasal hidup.

Rujukan 

Genus bakteria
Batuk kokol
Burkholderiales