Czkawka
Etiologia i przyczyny
Krztusiec (pertussis) to wysoce zakaźna choroba układu oddechowego wywoływana głównie przez Bordetella pertussis, rzadziej przez B. parapertussis i inne pokrewne patogeny. Bakteria kolonizuje nabłonek rzęskowy dróg oddechowych, uszkadzając go poprzez wydzielanie toksyn takich jak toksyna krztuścowa (PTx), toksyna cytotrachealna (TCT), lipooligosacharyd (LOS) oraz białko Vag8. Te czynniki wirulencji prowadzą do destrukcji rzęsek, obrzęku, zwiększonego wydzielania śluzu i charakterystycznego, uporczywego kaszlu. Okres inkubacji wynosi zwykle 5-10 dni, a zakaźność utrzymuje się do 3 tygodni od początku napadów kaszlu, szczególnie bez antybiotykoterapii. Epidemiologicznie, krztusiec pozostaje istotnym problemem zdrowia publicznego z około 40 milionami przypadków i 300 000 zgonów rocznie na świecie, mimo powszechnych szczepień. Zakażenie przenosi się drogą kropelkową, a ryzyko zachorowania u osób nieuodpornionych po kontakcie domowym wynosi 75-100%.
- Etiologia czkawki (Whooping cough)
- Patogeneza krztuśca
- Kolonizacja i uszkodzenie nabłonka oddechowego
- Toksyny i czynniki wirulencji
- Molekularny mechanizm powstawania kaszlu
- Fazy patogenezy i odpowiedź immunologiczna
- Czynniki ryzyka krztuśca
- Modele transmisji i zmiany epidemiologiczne
- Zmiany w epidemiologii
- Zmiana modelu transmisji
- Różna odpowiedź immunologiczna na różne typy szczepionek
- Podsumowanie etiologii krztuśca
Etiologia czkawki (Whooping cough)
Krztusiec (czkawka, łac. pertussis, ang. whooping cough) jest wysoce zakaźną chorobą układu oddechowego wywoływaną głównie przez bakterię Bordetella pertussis.123 Rzadziej choroba może być spowodowana przez pokrewny gatunek – Bordetella parapertussis, który wywołuje łagodniejszą postać infekcji.456 Warto również wspomnieć, że w literaturze opisano przypadki podobnych do krztuśca zakażeń wywoływanych przez Bordetella bronchiseptica, Bordetella holmesii oraz adenowirusy.78
Historia i epidemiologia
Krztusiec został po raz pierwszy opisany podczas epidemii w Paryżu w 1578 roku.9 Bakteria Bordetella pertussis została odkryta w 1906 roku, a szczepionka została opracowana w latach 40. XX wieku.10 Przed wprowadzeniem szczepień, krztusiec był główną przyczyną zachorowalności i śmiertelności wśród niemowląt.1112
Mimo wprowadzenia szczepień, krztusiec pozostaje jedną z głównych przyczyn zgonów, którym można zapobiec poprzez szczepienia na całym świecie.13 Według danych Światowej Organizacji Zdrowia, każdego roku na świecie występuje około 40 milionów przypadków krztuśca i około 300 000 zgonów.14 W ostatnich latach obserwuje się wzrost zachorowalności na krztusiec, nawet w krajach z wysokim poziomem wyszczepienia populacji.1516
Rezerwuar i drogi transmisji
Jedynym znanym rezerwuarem bakterii Bordetella pertussis są ludzie, co oznacza, że bakteria może rozmnażać się i przetrwać wyłącznie w organizmie człowieka.1718 Krztusiec rozprzestrzenia się bardzo łatwo drogą kropelkową gdy osoba zakażona kaszle, kicha, śmieje się lub mówi.192021
Zakażenie następuje, gdy kropelki zawierające bakterie dostają się do górnych dróg oddechowych osoby zdrowej poprzez:
- Wdychanie kropelek zawierających bakterie unoszących się w powietrzu2223
- Bliski kontakt z osobą zakażoną, szczególnie w środowisku domowym24
- Rzadziej przez kontakt z zakażonymi powierzchniami, a następnie dotknięcie ust, nosa lub oczu2526
Krztusiec jest wyjątkowo zakaźny – według danych epidemiologicznych, u 75-100% nieuodpornionych osób mających kontakt z chorym w środowisku domowym rozwinie się infekcja.27 Szacuje się, że w przypadku ekspozycji na krztuśca, infekcja rozwinie się u około 80-90% podatnych osób.2829
Okres inkubacji i zakaźności
Okres inkubacji krztuśca (czas od zakażenia do wystąpienia pierwszych objawów) wynosi zwykle od 5 do 10 dni, ale może się przedłużyć nawet do 21 dni.3031 W niektórych przypadkach inkubacja może trwać do 3 tygodni.32
Osoba zakażona krztuscem jest najbardziej zakaźna:3334
- We wczesnym stadium choroby (stadium nieżytowe), kiedy objawy przypominają przeziębienie, a przed wystąpieniem typowych napadów kaszlu
- Do około 3 tygodni po rozpoczęciu napadów kaszlu, jeśli nie zastosowano antybiotykoterapii
Wczesne wdrożenie antybiotykoterapii może skrócić okres zakaźności.35 Osoby zakażone, które nie otrzymały odpowiedniego leczenia, mogą zarażać innych przez okres do 3 tygodni od momentu rozpoczęcia napadów kaszlu.36
Patogeneza krztuśca
Kolonizacja i uszkodzenie nabłonka oddechowego
Po dostaniu się do dróg oddechowych, bakterie Bordetella pertussis przylegają do rzęsek (cilia) – drobnych włoskowatych struktur znajdujących się w nabłonku górnych dróg oddechowych.3738 Rzęski w normalnych warunkach pełnią kluczową funkcję oczyszczającą drogi oddechowe z zanieczyszczeń, drobnoustrojów i śluzu.39
Po przyczepieniu się do nabłonka oddechowego, bakterie zaczynają się namnażać i uszkadzają rzęsiony nabłonek przez uwalnianie szeregu toksyn i czynników wirulencji.4041 Ten proces prowadzi do destrukcji komórek nabłonka rzęskowego i upośledza mechanizm oczyszczania dróg oddechowych ze śluzu i zanieczyszczeń.42
Toksyny i czynniki wirulencji
Bakterie Bordetella pertussis wytwarzają szereg toksyn i czynników wirulencji, które odgrywają kluczową rolę w patogenezie krztuśca:434445
- Toksyna krztuścowa (pertussis toxin, PTx) – główna toksyna hamująca sygnalizację poprzez receptory sprzężone z białkami G (GPCR) w komórkach gospodarza, co prowadzi do zakłócenia działania układu odpornościowego46
- Toksyna cytotrachealana (tracheal cytotoxin, TCT) – fragment peptydoglikanu, który zabija komórki nabłonka rzęskowego w drogach oddechowych, hamując mechanizm oczyszczający drogi oddechowe ze śluzu i zanieczyszczeń47
- Lipooligosacharyd (LOS) – składnik ściany komórkowej bakterii, działający jako endotoksyna, przyczyniający się do stanu zapalnego i kaszlu4849
- Hemaglutynina włókienkowa (filamentous hemagglutinin) – umożliwia przyleganie bakterii do komórek nabłonka dróg oddechowych50
- Czynnik Vag8 – białko bakteryjne, które we współdziałaniu z PTx i LOS wywołuje kaszel5152
- Toksyna dermonekrotyczna (dermonecrotic toxin) – przyczynia się do uszkodzenia tkanek53
- Czynnik kolonizacji tchawicy (tracheal colonization factor) – ułatwia kolonizację dróg oddechowych54
- Czynnik oporności na surowicę (serum resistance factor) – pomaga bakteriom unikać działania układu dopełniacza55
Badania wykazały, że trzy czynniki bakteryjne: toksyna krztuścowa (PTx), lipooligosacharyd (LOS) i Vag8, działają synergistycznie, aby wywołać kaszel charakterystyczny dla krztuśca.5657
Molekularny mechanizm powstawania kaszlu
Najnowsze badania rzucają światło na molekularne mechanizmy odpowiedzialne za charakterystyczny kaszel w krztuścu. Wykazano, że:5859
- Podczas infekcji Bordetella pertussis wzrasta poziom bradykininy (Bdk) w drogach oddechowych
- Bradykinina hamuje desensytyzację kanału TRPV1 (Transient Receptor Potential Vanilloid 1), który jest receptorem bólowym i zapalnym w drogach oddechowych
- Toksyna krztuścowa (PTx) nasila ten efekt, wzmacniając odpowiedź na kapsaicynę (substancję drażniącą receptory TRPV1)
- PTx blokuje również dwa mechanizmy tłumiące reakcję kaszlową:
- Sygnalizację bradykininy przez receptory B2 sprzężone z białkiem Gi
- Sygnalizację noradrenaliny przez receptor adrenergiczny α2 sprzężony z białkiem Gi
Powyższe mechanizmy molekularne wyjaśniają, dlaczego kaszel w krztuścu jest tak intensywny i trudny do kontrolowania. Kanał jonowy TRPV1 zidentyfikowany został jako kluczowy element w powstawaniu kaszlu krztuścowego i potencjalny cel terapeutyczny.60
Fazy patogenezy i odpowiedź immunologiczna
Patogeneza krztuśca przebiega w kilku etapach:61
- Faza kolonizacji – bakterie Bordetella pertussis dostają się do dróg oddechowych i przyczepiają do rzęsek nabłonka oddechowego
- Faza namnażania – bakterie namnażają się i uwalniają toksyny, które uszkadzają komórki nabłonka rzęskowego
- Faza zapalenia – toksyny bakteryjne wywołują stan zapalny, powodując obrzęk dróg oddechowych i zwiększone wydzielanie śluzu
- Faza kliniczna – pojawia się typowy obraz kliniczny z napadami kaszlu zakończonymi charakterystycznym „pianiem” podczas wdechu
Uszkodzenie nabłonka rzęskowego i stan zapalny utrzymują się długo po eliminacji bakterii z organizmu, co wyjaśnia długotrwałe utrzymywanie się objawów choroby, nawet po usunięciu czynnika zakaźnego.6263
Czynniki ryzyka krztuśca
Na krztusiec może zachorować każda osoba w dowolnym wieku, jednak pewne grupy osób są szczególnie narażone na zakażenie i ciężki przebieg choroby.6465
Główne czynniki ryzyka zachorowania
- Brak szczepień lub niekompletne szczepienia – osoby nieszczepione lub nie w pełni zaszczepione przeciw krztuścowi mają 8-krotnie większe ryzyko zakażenia w porównaniu do osób zaszczepionych6667
- Wiek – szczególnie narażone są:
- Zanikająca odporność poszczepienna – ochrona po szczepieniu przeciw krztuścowi zmniejsza się z czasem:
- Kontakt z osobą zakażoną – bliski kontakt z osobą chorą na krztusiec, szczególnie w gospodarstwie domowym75
- Ekspozycja podczas epidemii – przebywanie w regionie, gdzie występuje zwiększona liczba zachorowań na krztusiec76
- Ciąża – kobiety w ciąży są bardziej podatne na zakażenie77
Czynniki ryzyka ciężkiego przebiegu
Niektóre grupy osób są szczególnie narażone na ciężki przebieg krztuśca i powikłania:787980
- Niemowlęta poniżej 12. miesiąca życia – szczególnie te poniżej 6. miesiąca życia, u których ryzyko ciężkich powikłań i zgonu jest najwyższe
- Osoby z zaburzeniami układu odpornościowego – pacjenci z chorobami autoimmunologicznymi, po przeszczepach, otrzymujący leczenie immunosupresyjne
- Osoby z chorobami układu oddechowego – pacjenci z astmą, przewlekłą obturacyjną chorobą płuc, mukowiscydozą
- Osoby starsze – ryzyko ciężkiego przebiegu wzrasta z wiekiem z powodu osłabionej odporności i współistniejących chorób
Modele transmisji i zmiany epidemiologiczne
W ostatnich dekadach obserwuje się istotne zmiany w epidemiologii krztuśca, które wpływają na modele transmisji choroby.818283
Zmiany w epidemiologii
Pomimo wysokiego poziomu wyszczepienia populacji, w wielu krajach obserwuje się ponowny wzrost zachorowań na krztusiec. Przyczynia się do tego kilka czynników:848586
- Udoskonalenie metod diagnostycznych – lepsze rozpoznawanie przypadków krztuśca dzięki czulszym testom
- Ewolucja bakterii – badania wykazały, że bakterie Bordetella pertussis uległy zmianom, co wpływa na skuteczność szczepionek87
- Zmiana szczepionek – przejście z pełnokomórkowych na bezkomórkowe szczepionki przeciw krztuścowi w latach 90. XX wieku
- Spadek poziomu wyszczepienia – zmniejszenie odsetka osób zaszczepionych w niektórych populacjach88
Zmiana modelu transmisji
W porównaniu z okresem przed wprowadzeniem powszechnych szczepień, obecnie obserwuje się zmianę w modelu transmisji krztuśca:899091
- Zwiększona liczba przypadków wśród nastolatków i dorosłych – obecnie większy odsetek przypadków krztuśca występuje u starszych dzieci, nastolatków i dorosłych, podczas gdy dawniej krztusiec był głównie chorobą małych dzieci
- Nosiciele bezobjawowi – nowsze szczepionki bezkomórkowe, choć zapobiegają objawom krztuśca, mogą nie zapobiegać kolonizacji bakteriami i bezobjawowemu nosicielstwu92
- Transmisja od dorosłych do niemowląt – dorośli i nastolatki stanowią główne źródło zakażenia dla niemowląt, u których choroba może mieć najcięższy przebieg9394
Różna odpowiedź immunologiczna na różne typy szczepionek
Naukowcy zauważyli, że stare (pełnokomórkowe) i nowe (bezkomórkowe) szczepionki przeciw krztuścowi stymulują różne rodzaje odpowiedzi immunologicznej, co może wyjaśniać różnice w skuteczności i czasie trwania ochrony:95
- Szczepionki pełnokomórkowe (whole-cell) – wprowadzone w latach 40. XX wieku, zawierały całe inaktywowane bakterie Bordetella pertussis
- Szczepionki bezkomórkowe (acellular) – wprowadzone w latach 90. XX wieku, zawierają tylko wybrane białka bakteryjne
Badania wskazują, że nowe szczepionki bezkomórkowe, choć lepiej tolerowane, mają dwa istotne ograniczenia:96
- Ochrona przed zachorowaniem zanika po 2-3 latach
- Zapobiegają objawom choroby, ale mogą nie zapobiegać kolonizacji bakteriami i transmisji do innych osób
Te odkrycia wskazują na potrzebę opracowania nowej generacji szczepionek przeciw krztuścowi, które zapewniłyby dłuższą ochronę i skuteczniej zapobiegały transmisji bakterii.97
Podsumowanie etiologii krztuśca
Krztusiec (czkawka) jest wysoce zakaźną chorobą układu oddechowego wywoływaną głównie przez bakterię Bordetella pertussis. Bakteria ta uszkadza nabłonek rzęskowy dróg oddechowych poprzez wydzielanie toksyn, co prowadzi do obrzęku dróg oddechowych, zwiększonego wydzielania śluzu i charakterystycznego kaszlu.9899
Choroba przenosi się drogą kropelkową, głównie przez kaszel i kichanie osób zakażonych, i jest wyjątkowo zakaźna – zakaża 80-90% podatnych osób po ekspozycji. Mimo powszechnych szczepień, krztusiec pozostaje istotnym problemem zdrowia publicznego ze względu na zanikającą odporność poszczepienną, ewolucję bakterii i zmianę charakterystyki szczepionek.100101
Najnowsze badania nad molekularnymi mechanizmami patogenezy krztuśca wskazują na synergistyczne działanie kilku toksyn bakteryjnych, w szczególności toksyny krztuścowej (PTx), lipooligosacharydu (LOS) i białka Vag8, w wywoływaniu typowego kaszlu. Te odkrycia otwierają nowe możliwości opracowania skuteczniejszych metod zapobiegania i leczenia tej choroby.102103104
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.